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Motorparameter-Rechner
ISO 3046 Motorleistung, spezifischer Kraftstoffverbrauch (BSFC), mittlerer effektiver Druck (BMEP), Drehmoment und thermischer Wirkungsgrad. Vergleich von Diesel- und Gasmotoren mit Unterstützung für die Leistungsreduzierung.
Ergebnisse
Motorleistung aus Kraftstoff
Die Bremsleistung ergibt sich aus der Kraftstoffzufuhr multipliziert mit dem thermischen Wirkungsgrad:
- ṁ_f — Brennstoffmassenstrom (kg/s)
- Hu — Heizwert des Brennstoffs (kJ/kg)
- η — effektiver thermischer Wirkungsgrad (Dezimalzahl)
BSFC – Spezifischer Bremsverbrauch
Der spezifische Bremsverbrauch (BSFC) gibt an, wie effizient der Motor Kraftstoff in Arbeit umwandelt. Je niedriger der Wert, desto besser. Typischer Dieselmotor: 190–230 g/kWh.
BMEP — Mittlerer effektiver Druck (Brake Mean Effective Pressure)
- n_R — Umdrehungen pro Arbeitstakt (2 bei 4-Takt, 1 bei 2-Takt)
- V_d — Gesamtverdrängung (m³)
- n — Motordrehzahl (U/s)
Drehmoment
ISO 3046 Nennleistungstypen
| Bewertung | Code | Faktor | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| Kontinuierlich | COP | 1,0× | Unbegrenzte Betriebsstunden bei konstanter Last |
| Prime | PRP | 1,1× | Unbegrenzte Stunden, variable Belastung, durchschnittlich ≤ 80 % PRP |
| Zeitlich begrenzt | LTP | 1,2× | Max. 500 h/Jahr bei 100% LTP |
| Notfallbereitschaft | ESP | 1,3× | Maximal 200 Stunden/Jahr, Überlastung nicht zulässig |
Hinweis: Die oben genannten Multiplikationsfaktoren sind indikative Faustregeln der Branche zum Vergleich von Leistungsstufenkategorien. ISO 3046-1 / ISO 8528-1 definieren die Kategorien (COP, PRP, LTP, ESP), legen jedoch keine universellen Umrechnungsfaktoren zwischen ihnen fest — verwenden Sie immer die vom Hersteller deklarierte Leistungsstufe für jede Kategorie.
Praktisches Beispiel
Gegeben: Kraftstoffverbrauch = 50 kg/h, CV = 42.700 kJ/kg, η = 38%, Hubraum = 12 l, Drehzahl = 1500 U/min, 4-Takt
Q_in = 50 × 42.700 / 3600 = 593,1 kW (thermisch)
P = 593,1 × 0,38 = 225,4 kW
BSFC = 50.000 / 225,4 = 221,8 g/kWh
Drehmoment = 225.400 / (2π × 25) = 1435 N-m
BMEP = 225.400 × 2 × 60 / (0,012 × 1500) = 15,0 bar
Vergleich Diesel- vs. Gasmotor
| Parameter | Diesel | Erdgas |
|---|---|---|
| Thermischer Wirkungsgrad | 35–52 % | 28–42 % |
| BSFC (äquivalent) | 190-230 g/kWh | 230-300 g/kWh |
| BMEP (turboaufgeladen) | 15-25 bar | 12-20 bar |
| A/F-Verhältnis (stöchiometrisch) | 14.5:1 | 17.2:1 |
| Verdichtungsverhältnis | 15-22:1 | 10-14:1 |
| CO₂ pro kWh | ca. 650 g | ca. 490 g |
| NOx | Höhere | Niedriger (Magerverbrennung) |
Typische BSFC-Werte des Motors
| Motortyp | BSFC (g/kWh) | Effizienz |
|---|---|---|
| Kleiner, schnelllaufender Dieselmotor (<100 kW) | 230-270 | 30–36 % |
| Mittelschnelllaufender Dieselmotor (100–1000 kW) | 195-230 | 35–42 % |
| Großer mittelschnelllaufender Dieselmotor (1–10 MW) | 180-200 | 40–46 % |
| Langsamlaufender Schiffsdieselmotor (10+ MW) | 160-175 | 48–52 % |
| Gasmotor (Magerverbrennung) | 230–280 (gleichwertig) | 35–42 % |
⚠️ Hinweis: ISO 3046-Referenzbedingungen: 25 °C, 100 kPa, 30 % relative Luftfeuchtigkeit. Reduzierung um ca. 3,5 % pro 300 m über 300 m Höhe und um ca. 2 % pro 5,5 °C über 25 °C.
Der spezifische Kraftstoffverbrauch (BSFC, Brake Specific Fuel Consumption) ist die verbrauchte Kraftstoffmasse pro Leistungseinheit und Stunde in g/kWh. Er ist ein direktes Maß für den Motorwirkungsgrad:
- Kleiner schnelllaufender Dieselmotor: 230–270 g/kWh
- Mittelschnelllaufender Dieselmotor: 195–230 g/kWh
- Großer langsamlaufender Schiffsdiesel: 160–175 g/kWh
- Gasmotor (Magerbetrieb): 230–280 g/kWh Äquivalent
Niedrigerer BSFC = höherer Wirkungsgrad = weniger Kraftstoff pro kW.
Der effektive Mitteldruck (BMEP, Brake Mean Effective Pressure) ist der gedachte konstante Druck auf den Kolben, der pro Arbeitsspiel dieselbe Nutzarbeit liefern würde. Er normiert die Leistungsfähigkeit unabhängig von der Baugröße des Motors.
- Saugdieselmotor: 7–10 bar
- Aufgeladener Dieselmotor (Turbodiesel): 15–25 bar
- Hochleistungs-Rennmotor: 25–30+ bar
Ein höherer effektiver Mitteldruck bedeutet mehr Leistung aus einem gegebenen Hubraum — ein Maß für die spezifische Leistungsdichte.
ISO 3046-1 definiert vier Standard-Leistungskategorien für Hubkolben-Verbrennungsmotoren:
- COP: Dauerleistung (Continuous Power) — unbegrenzte Laufzeit bei konstanter Last
- PRP: Grundleistung (Prime Power) — unbegrenzte Betriebsstunden bei wechselnder Last (Mittelwert ≤ 80%)
- LTP: Zeitbegrenzte Leistung (Limited Time Power) — max. 500 h/Jahr bei 100%
- ESP: Notstromleistung (Emergency Standby) — max. 200 h/Jahr
Bezugsbedingungen: 25°C, 100 kPa, 30% relative Luftfeuchte.
Gemäß ISO 3046-1 muss die Motorleistung bei Betrieb oberhalb der Bezugsbedingungen reduziert werden (Derating):
- Aufstellhöhe: ~3.5% je 300 m oberhalb von 300 m Höhe
- Temperatur: ~2% je 5.5°C oberhalb von 25°C Umgebungstemperatur
- Luftfeuchte: geringer Einfluss, meist vernachlässigt
Beispiel: Bei 1500 m Höhe und 40°C beträgt die Leistungsreduzierung ≈ 3.5%×4 + 2%×2.7 ≈ 19.4%.
Dieselmotoren sind aufgrund höherer Verdichtungsverhältnisse (15–22:1) und magerer Verbrennung prinzipbedingt effizienter (35–52%). Gasmotoren (28–42%) arbeiten mit geringerer Verdichtung (10–14:1), erzeugen jedoch weniger NOx.
Bei gleicher Ausgangsleistung verbrauchen Gasmotoren zwar mehr Brennstoffenergie, stoßen aber aufgrund des höheren Wasserstoffanteils von Methan ~25% weniger CO₂ pro kWh aus.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
