EcoRoll – ein Freilauf mit Fragezeichen
Der EcoRoll-Modus von Nutzfahrzeugen ist eine Softwarefunktion, die überschüssige Energie des Fahrzeugs in Arbeit umwandelt, um Fahrwiderstände zu überwinden.
Ein LKW mit Freilauf? Was soll das bringen?
Und überhaupt, ist doch alles Mummenschanz, sinnlos, Spielerei, bringt ganz und gar nichts, geht bestimmt kaputt … so, damit hätte ich mal ein paar Vorurteile ausgesprochen.
Weißt du, wie EcoRoll genau funktioniert? Wann und warum es Kraftstoff spart?
Ich will ehrlich sein. Es hat mich schon eine ganze Zeit beschäftigt, bis ich es verstanden hatte und dabei ist es doch mein Beruf sowas zu wissen!
Du kannst dir die Mühe ersparen, es selbst herauszufinden.
Nachdem du diesen Artikel gelesen hast, weißt du, wann und warum EcoRoll Kraftstoff spart.
Du wirst aber auch lesen, wann EcoRoll keinen Vorteil bietet. EcoRoll spart eben nicht immer und nicht in jeder Situation Kraftstoff.
Noch mehr zu diesem Thema kannst du im nächsten Artikel lesen. Dort werde ich erklären, welche Faktoren den Spareffekt von EcoRoll beeinflussen.
Mit dem Verständnis der Hintergründe kannst du diese Fahrzeugfunktion besser einschätzen und einsetzen.
Du kannst dann nachvollziehen, warum Fahrerassistenzsysteme manchmal EcoRoll einschalten, manchmal aber auch nicht.
Alle Angaben in diesem Artikel basieren auf einer durchschnittlichen europäischen 4×2-Zugmaschine mit Auflieger. Wenn du an anderen Konfigurationen interessiert bist, lass es mich wissen, und ich werde versuchen, dir zu helfen.
Was ist ein Freilauf?
Ein Freilauf überträgt Drehmoment nur in einer Richtung. Vom Antrieb (Motor) –> zu den Rädern. Übersteigt die Drehzahl der Räder die Drehzahl des Antriebes, dann trennt der Freilauf automatisch die Kraftübertragung.
Der Freilauf verhindert, dass der Antrieb von den Rädern angeschoben wird.
Du kennst den Freilauf vom Fahrrad.
Hältst du während der Fahrt die Füße auf den Pedalen still, dann trennt der Freilauf sofort die Kraftübertragung zwischen Hinterrad und Kette.
Du kannst ganz gemütlich die Füße auf den Pedalen ruhen lassen und genießen, wie das Fahrrad ungebremst weiter rollt. Bei manchen Modellen hörst du den Freilauf arbeiten, er erzeugt ein sirrendes Geräusch.
Ohne Freilauf würde das Fahrrad sofort anhalten, wenn du deine Beine nicht bewegst. Ich sage nur:
Vollbremsung – sofortige Bewegungsenergievernichtung!
Wenn die Fahrt weitergehen soll, dann müsstest du schön weiter strampeln.
EcoRoll ist ein Freilauf und erzeugt den gleichen Effekt wie der Freilauf am Fahrrad, ist aber ganz anders aufgebaut. Er ist kein mechanisches Bauteil, sondern ein Softwareprogramm in der Fahrzeugelektronik.
…. und es bist nicht du, der nicht strampeln muss, sondern der Motor.
Was ist der EcoRoll Modus?
Der EcoRoll Modus ist eine Softwarefunktion bei automatisierten Schaltgetrieben.
Wenn über das Fahrpedal bzw. durch den Tempomat kein Antriebsmoment angefordert wird und keine Bremse betätigt ist, legt die EcoRoll Funktion automatisch den Getriebeleerlauf ein.
Die Kraftübertragung zwischen Motor und Antriebsachse ist in der EcoRoll Phase getrennt und der Motor läuft im Leerlauf.
Den Motor im Leerlauf tuckern lassen soll den Kraftstoffverbrauch verringern?
Ist es nicht sparsamer, den Motor bei eingelegtem Gang und abgestellter Dieseleinspritzung von den Rädern anschieben zu lassen?
So funktionierte das doch die vielen Jahre, in denen es noch kein EcoRoll gab.
Inzwischen hat jeder LKW Hersteller eine EcoRoll Funktion im Angebot. Also muss da ja was dran sein.
Schauen wir uns das Thema also mal genauer an.
Warum spart der EcoRoll Modus Diesel?
Im EcoRoll Modus wird überschüssige Bewegungs- oder Lageenergie des Fahrzeuges zur Überwindung der Fahrwiderstände genutzt, anstatt sie durch Motorbremswirkung in Wärme umzuwandeln.
Die Nutzung von Positions- oder Bewegungsenergie zur Erzeugung mechanischer Arbeit ist wesentlich effizienter als der Antrieb durch einen Verbrennungsmotor.
In den Artikeln: „Willst du wissen, warum weniger Arbeit Kraftstoff spart?“ und „Mit vorausschauendem Fahren Kraftstoff sparen – Wie gehts?“ erkläre ich ausführlich, dass der Einsatz von Lage- oder Bewegungsenergie zum Erzeugen von mechanische Arbeit deutlich effizienter als der Antrieb durch den Verbrennungsmotor ist.
Diesen Sachverhalt nutzt die EcoRoll Funktion zur Verbrauchsverbesserung.
Energieüberschuss erkennst du daran, dass du vom Gas gehst. Das ist während der Fahrt immer ein Anzeichen für überschüssige Lage- oder Bewegungsenergie.
EcoRoll trennt also die Kraftübertragung zum Motor, sobald überschüssige Lage- oder Bewegungsenergie im Fahrzeug ist. Damit wird diese überschüssige Energie automatisch mit sehr gutem Wirkungsgrad als mechanische Arbeit in Strecke umgesetzt.
Mit EcoRoll rollt das Fahrzeug eine längere Strecke ohne Antrieb. Aus dieser zusätzlichen Rollstrecke resultiert der Verbrauchsvorteil.
Wie groß ist der Verbrauchsvorteil durch EcoRoll?
Der Verbrauchsvorteil entspricht dem Kraftstoffverbrauch, der auf der EcoRoll-Strecke ohne die EcoRoll Funktion auftreten würde, vermindert um den Leerlaufverbrauch des Motors während der EcoRoll Zeit.
Ich will die Antwort an einem Diagramm erklären, dann ist es verständlicher.
In der linken Säule ist das volle Energiepotential dargestellt.
In der linken Säule ist die frei werdende, maximal nutzbare Energiemenge dargestellt.
Diese Energie wird frei, wenn du ein Gefälle runterfährst oder wenn du die Fahrgeschwindigkeit reduzieren musst.
Sie ist also überschüssige Lageenergie bei der Bergabfahrt oder Bewegungsenergie bei Geschwindigkeitsverringerung.
Im Idealfall würden wir die gesamte Energie für das Fahren nutzen, indem wir einfach die Trägheit des Fahrzeugs die Arbeit machen lassen.
In der mittleren Säule ist die Fahrt ohne EcoRoll dargestellt.
Hier verheizt der Motor, durch seine Bremswirkung, einen Teil der überschüssigen Energie (Die Motorbremsarbeit ist in rot dargestellt).
Der übrige Teil der Energie wird im Schubbetrieb durch die Fahrzeugträgheit zu Fahrwiderstandsarbeit (grüner Balken).
In dem Moment, in dem die überschüssige Energie verbraucht ist, muss der Motor wieder Antriebskraft liefern, damit es weiter vorangeht.
Da die Rollstrecke durch die Motorbremswirkung verkürzt ist, muss der Motor eher wieder ans Werk gehen und die Arbeit, die er vorher weg gebremst hat, erneut bereitstellen.
Auf Grund seines schlechten Wirkungsgrades verbraucht er in dieser Zeit deutlich mehr Energie, als er an Fahrwiderstandsarbeit abliefert.
Der Kraftstoffverbrauch entspricht in diesem Fall der weggebremsten und wieder nachgelieferten Arbeit plus der Abwärme, die der Motor produziert.
Der blaue und der rote Balken ergeben zusammen den zusätzlichen Dieselverbrauch. Die Arbeit des Fahrwiderstands ist blau und die Abwärme rot dargestellt.
In der rechten Säule siehst du die Fahrt mit EcoRoll.
Wenn EcoRoll aktiviert ist, dann tritt keine Bremsarbeit auf.
Die überschüssige Energie wird vollständig in Fahrwiderstandsarbeit verwandelt. Es muss also nichts mehr vom Motor nachgeliefert werden. Damit entfällt nicht nur dieser Energieverbrauch, sondern es fällt auch keine Abwärme durch den schlechten Motorwirkungsgrad an.
Allerdings schaltet EcoRoll den Motor nicht ab, sondern lässt ihn im Leerlauf laufen. Der Leerlaufverbrauch (gelber und roter Balken) tritt über die ganze Rollzeit auf und vermindert damit den Einspareffekt.
Der gelbe Balken stellt die Arbeit dar, die zur Überwindung der Reibung im Motor und zum Antrieb der Nebenaggregate erforderlich ist. Hier fällt auch Abwärme an.
Erkennst du die unterschiedlichen Größen der Klammern zwischen der mittleren und der rechten Spalte? Dieser Unterschied entspricht dem durch die Verwendung von EcoRoll eingesparten Kraftstoffverbrauch.
Ich kann dir an dieser Stelle natürlich keinen konkreten Wert für die Einsparung nennen. Dafür sind viel zu viele Einflussfaktoren im Spiel.
Aber ich möchte eine sehr grobe Schätzung wagen.
Wenn ich für einige Konstellationen den Verbrauchsvorteil rechnerisch abschätze, dann komme auf ich Größenordnungen von rund um 20 Kubikzentimeter Dieseleinsparung pro Rollvorgang. (Achtung, der Streuungsbereich ist riesig! Ich finde 0 bis dreistellig.)
Hätten wir eine Strecke mit 100 Rollphasen auf 100 km, dann würden 2 l/100 km Kraftstoffeinsparung zusammenkommen. Nun wird man nicht auf jedem Kilometer einen EcoRoll-fähigen Rollvorgang haben, auf der anderen Seite wird es aber auch Rollphasen geben, bei denen EcoRoll deutlich mehr als 20 Kubikzentimeter Diesel einspart.
Die realen Einsparungen schwanken in einem sehr großen Bereich, nimm den Wert als ganz grobe Orientierung für die Größenordnung möglicher Einsparungen.
Ich werde noch im Detail darauf eingehen, wie die unterschiedlichen Einflussfaktoren sich auf die Verbrauchseinsparung auswirken. Hier kann ich schon mal vorwegschicken, dass das Höhenprofil der Fahrstrecke einen ganz entscheidenden Einfluss hat.
In welchen Fahrsituationen spart der EcoRoll Modus Kraftstoff?
Zum Verständnis der folgenden Erklärung ist es vorteilhaft, die Energieumwandlungsprozesse während der Fahrt zu kennen.
Ich habe das in einem eigenen Artikel erklärt, er heißt: Willst du wissen, warum weniger Arbeit Kraftstoff spart?
Ich sehe zwei grundsätzliche Fahrsituationen, in denen EcoRoll leicht unterschiedlich wirkt.
- Das Fahrzeug wird während der EcoRoll Phase langsamer.
- Das Fahrzeug wird während der EcoRoll Phase schneller.
Schauen wir sie uns nacheinander an.
1. Auf Hindernisse ausrollen oder zum Stillstand kommen.
Um dies besser erklären zu können, verwende ich den Straßenzustand, der den ersten Effekt isoliert. Dies ist eine ebene Straße.
Es ist klar, dass dieser Umstand beim realen Fahren auch auf abschüssigen Straßen auftritt. In diesem Fall überschneiden sich dann beide Effekte.
Entweder erzwingt ein Verkehrshindernis (z. B. eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Kurve, eine Bodenwelle oder ähnliches) eine Verlangsamung der Fahrt oder es soll angehalten werden.
Wenn der EcoRoll-Modus aktiviert ist, geht das Getriebe sofort in den Leerlauf, sobald du den Fuß vom Gas nimmst. Das Fahrzeug rollt im Freilaufmodus.
Am Ende der Rollphase steht hier eine feste Zielgeschwindigkeit, die an einem festen Ort erreicht sein muss. Das muss bei der Rollphase berücksichtigt werden.
Daher ist der entscheidende Moment der Punkt, an dem der Motor aufhört, den Antrieb zu liefern.
Die zusätzliche Rollstrecke, die EcoRoll ermöglicht, muss schon am Anfang der Rollphase realisiert werden.
Du musst also genau um die Länge der zusätzlichen Rollstrecke eher vom Gas gehen.
Wenn ich „du“ schreibe, dann verstehe bitte darunter auch den vorausschauenden Tempomaten deines LKW, dem du diese Arbeit übertragen kannst!
Ich will realistisch sein. Im manuellen Fahrmodus wirst du das Potential vermutlich nicht komplett ausschöpfen.
Du müßtest:
- wissen, wie groß die Fahrwiderstände sind
- ausrechnen, wieviel Energie übrig ist
- diese in zusätzliche Strecke umrechnen
- diese Strecke ausmessen
- den Punkt identifizieren, wo der Fuß vom Gas muss.
Das bekommt kein Mensch genau hin.
Eine Maschine schon. Hier zeigt sich die Güte des vorausschauenden Tempomaten. Gute Hersteller bringend das dem LKW bei.
Aus diesem Grund bieten einige OEMs EcoRoll nur in Kombination mit einem vorausschauenden Tempomat an.
Ein guter Fahrer kann schon auch ein Gefühl entwickeln, wann mit eingeschalteter EcoRoll Funktion das Gas weggenommen werden muss. Besonders, wenn er die Strecke kennt und antrainiert hat. (Ich erkläre dies ausführlich in dem Artikel über vorausschauendes Fahren).
Um das Potenzial zu nutzen, solltest du vermeiden, am Ende der Rollphase bremsen zu müssen. Diese Bremsung ist verlorene Rollstrecke.
Weil es in der Regel nicht gelingen wird, genau den richtigen Punkt zu treffen, ist die beste Alternative lieber etwas zu früh vom Gas zu gehen und beim Erreichen der Zielgeschwindigkeit mit dieser konstant weiter zu fahren. Das verliert nur einige Sekunden Fahrzeit, spart aber Diesel.
Du solltest am Ende der Rollphase auf keinen Fall wieder beschleunigen, falls du zu früh vom Gas gegangen bist.
2. Fahren auf hügeliger Topografie.
In dieser Fahrsituation fährst du in hügeligem Gelände. Die Straße verläuft wellenförmig auf und ab.
Die Geschwindigkeit ist hier am Anfang und am Ende annähernd gleich. Im ersten Teil der Rollphase baut sich ein Geschwindigkeitsüberschuss auf, der in der zweiten Rollphase in zusätzliche Rollstrecke umgewandelt wird.
Damit das funktionieren kann, musst du eine Geschwindigkeitsreserve haben.
Am Anfang der Rollphase muss die Geschwindigkeit deutlich unter der möglichen Maximalgeschwindigkeit liegen.
Bei vorausschauenden Tempomaten ist der untere und obere Wert der einstellbaren Geschwindigkeitstoleranz ausschlaggebend.
Ohne Tempomat musst du manuell langsamer in die Rollphase hineinfahren.
Ein guter Tempomat wird mit einer Geschwindigkeit an der unteren Geschwindigkeitstoleranz in das Gefälle rein rollen und im Gefälle die obere Geschwindigkeitstoleranz ausnutzen.
In dieser Fahrsituation liegt die zusätzliche Rollstrecke am Ende der Rollphase.
Das Fahrzeug rollt das Gefälle hinab und baut Geschwindigkeit auf, weil es von der Hangabtriebskraft beschleunigt wird.
Mit EcoRoll erreicht das Fahrzeug eine höhere Geschwindigkeit als ohne EcoRoll, weil der Motor nicht bremst. Es baut mehr Bewegungsenergie auf. Höhere Geschwindigkeit bedeutet mehr Bewegungsenergie und ermöglicht eine längere Rollstrecke.
Es wird also Lageenergie erstmal in Bewegungsenergie verwandelt (Du kannst auch Schwung dazu sagen). Die Fahrgeschwindigkeit steigt an.
Am Ende des Gefälles wird die Straßenneigung flacher und die Hangabtriebskraft reicht für eine weitere Beschleunigung nicht aus.
Normalerweise kommt jetzt die nächste Steigung und die Lageenergie muss wieder erhöht werden.
Von nun an wird das Fahrzeug langsamer, weil es Bewegungsenergie wieder in Lageenergie umwandelt.
Da das Fahrzeug mit EcoRoll mehr Geschwindigkeit hat als ohne EcoRoll, kann es die zusätzliche Bewegungsenergie in Fahrwiderstandsarbeit verwandeln und damit eine längere Strecke rollen, bevor der Motor wieder den Antrieb übernehmen muss.
Der Motor muss ja erst wieder ran, wenn die untere Geschwindigkeitstoleranz erreicht ist.
Für eine optimale Verbrauchseinsparung müssen die Neigung und die Länge des Gefälles, sowie die Geschwindigkeitsreserve so bemessen sein, dass nicht gebremst werden muss.
Bei EcoRoll ist das Bremsen schädlich!
EcoRoll mag eine Topografie mit vielen leichten Hügeln. Sie sollen nicht zu steil und nicht zu lang sein.
Du sagst vielleicht:
„Es ist nicht wahr, dass ein Fahrzeug ohne EcoRoll langsamer ist als ein Fahrzeug mit EcoRoll.“
Das stimmt, wenn du die Geschwindigkeit am Scheitelpunkt des Hügels ohne EcoRoll nicht so stark verringerst.
Da das Fahrzeug bergab nicht so viel Geschwindigkeit aufbaut, benötigst du weniger Geschwindigkeitsreserve!
Das stimmt zwar, aber du verlierst an Kraftstoffeffizienz, weil der Motor zu Beginn eine längere Strecke bergauf fährt.
Es kommt darauf an, wie man es betrachtet, der Mechanismus selbst ist gleich.
Fahren an steilen Hängen.
Sind die Berge so steil, dass die Maximalgeschwindigkeit auf jeden Fall überschritten würde, darf EcoRoll bergab nicht aktiviert werden.
In so ein Gefällt musst du mit betätigter Dauerbremse und ohne EcoRoll hineinfahren und im Motorschubbetrieb die mögliche Maximalgeschwindigkeit fahren.
In diesem Fall musst du ohnehin die Bremse betätigen, sodass es keinen Sinn macht, in den Leerlaufverbrauch des Motors zu investieren.
Der Einsatz von EcoRoll an steilen Hängen führt zu erhöhtem Verbrauch!
Der vorausschauende Tempomat sollte das erkennen und entsprechend handeln.
Auch hier gilt wieder, dass ein guter vorausschauender Tempomat das perfekt beherrschen muss.
Fahren durch die Senke.
Bei einigen Fahrzeugen verfügen die Tempomaten über eine Schwungspitzenfunktion für die Senke. Die Geschwindigkeit kann für eine kleine Zeitspanne genau um unteren Ende des Gefälles um wenige km/h über die eingestellte Maximalgeschwindigkeit steigen, wobei die Geschwindigkeit in der darauffolgenden Steigung sofort wieder sinkt.
Diese Schwungspitze ist das Sahnehäubchen für die EcoRoll Funktion. Sie ermöglicht es in kurzer Zeit viel Einsparung bei kleinem Leerlaufverbrauch umzusetzen.
Diese Funktion wird kontrovers diskutiert.
Meiner Meinung nach ist sie ein kluger Kompromiss zwischen der Sicherheit der Verkehrsteilnehmer und dem Schutz der Umwelt. Bei modernen Fahrzeugen, wenn sie gut gewartet sind, sollten ein paar km/h für einige Sekunden keine Gefahr darstellen. Ich fordere den Gesetzgeber nachdrücklich auf, in dieser Angelegenheit Rechtsklarheit zu schaffen.
Die Höhe der Kraftstoffeinsparung ist beachtlich, dennoch kann ich keine feste Zahl nennen.
Wer etwas für die Umwelt und für das Portemonnaie übrig hat, sollt diese Funktion nutzen.
Übrigens: Auch wenn E-LKWs die Lageenergie wieder in Strom umwandeln können, ist dies mit Umwandlungsverlusten verbunden. Bei Elektrofahrzeugen spart diese Funktion auch elektrische Energie, die dann für andere Zwecke genutzt werden kann.
Zusammenfassung
So, jetzt hast du erfahren, wie du EcoRoll optimal einsetzt, unter welchen Bedingungen EcoRoll einspart.
Schreibe mir doch bitte deine Erfahrungen mit EcoRoll in den Kommentar! Kannst du die Einsparung nachvollziehen?
Schau dir auch die Artikel über Pulse&Glide und EcoSail an. Das sind Erweiterungsfunktionen von EcoRoll.
Vorausschauendes Fahren und die Nutzung von prädiktiven Tempomaten sind Themen, die in engem Zusammenhang mit EcoRoll stehen, also bitte auch diese Artikel lesen.
Ich bin sehr an deinem Feedback zu diesem Artikel interessiert.
Danke!
