Versteckte Fehler beim Messen vom Verbrauch, die nur wenige kennen.
Was kann denn beim Berechnen vom Kraftstoffverbrauch schon schiefgehen?
Nun, die Eingabewerte aus dem Flottenmonitoring können fehlerhaft sein, dann wird das Ergebnis falsch.
Du kennst ja den Spruch: „Wenn du Müll reingibst, kommt Müll raus.“
In diesem Artikel werde ich mich darauf konzentrieren, wie mit dieser Abweichung im Flottenmonitoring umgegangen werden kann.
(Bei einer Verbrauchsmessfahrt treten die gleichen Probleme auf, du muss aber anders damit umgehen. Dazu komme ich später.)
Die eigentliche Berechnung des Kraftstoffverbrauches ist sehr einfach, da sollte wirklich nicht viel passieren. Falls du deine Berechnung überprüfen willst, dann kannst du das mit diesem Verbrauchsrechner machen.
Aber obwohl du richtig gerechnet hast, wird das Ergebnis nicht absolut korrekt sein.
Die Eingabewerte für die Kraftstoffverbrauchsberechnung haben Ungenauigkeiten und diese verursachen Ergebnisabweichungen.
Diese Fehler werde ich dir in diesem Artikel erklären. Damit weißt du dann, welche Genauigkeit du erwarten kannst.
Einige Fehler kannst du vermeiden oder reduzieren, andere mußt du hinnehmen.
Im Inhaltsverzeichnis findest du die Eingangswerte, bei denen die Fehler auftreten. Ich würde dir empfehlen, alles zu lesen.
Wenn du es eilig hat, kannst du aber auch direkt zum dem Themengebiet springen, dass dich interessiert.
Welche Eingabewerte sind betroffen?
Hier ist nochmal die Formel für die Verbrauchsberechnung:
- b100 = relativer Kraftstoffverbrauch in l/100km
- VK = Kraftstoffvolumen in l
- s = Fahrstrecke in km
Es werden genau zwei Inputs benötigt, um den relativen Kraftstoffverbrauch in Liter pro 100 km zu berechnen.
Rechnest du den Kraftstoffverbrauch selber aus, dann stammt die Kraftstoffmenge üblicherweise von der Tankstelle und die Fahrtstrecke vom Kilometerzähler des Fahrzeuges.
Wird der Kraftstoffverbrauch direkt vom Fahrzeug angezeigt, dann kommen beide Werte aus dem Fahrzeug.
Ich werde auf alles eingehen.
Das Kraftstoffvolumen von der Tankstelle
Was kann beim Abschreiben des getankten Diesels von der Tanksäule oder der Tankrechnung schiefgehen?
Fehlerfaktor Schlamperei
Na ja, ich habe nachgewiesen, dass ein ganz dummer Fehler passieren kann.
Ich habe vergessen, Tankvorgänge aufzuschreiben!
Sowas passiert dir natürlich nicht, denn du bist ja sehr gewissenhaft. Oder?
Wenn dir aber auch mal dieser dummer Fehler unterlaufen sollte, dann bewirkt er einen unplausibel guten Durchschnittsverbrauch.
Das Gegenteil passiert beim Dieselklau. Hier ist der Verbrauch unplausibel schlecht.
Um den Dieselklau auszuschließen, immer schön den Tankdeckel abschließen! (Das Wortspiel mußte jetzt einfach sein.)
Das sind weder zufällige, noch systematische Fehler und eigentlich sollten sie auch gar nicht auftreten. Behalte sie trotzdem immer im Hinterkopf, sie können vorkommen. Wenn dir bei den Auswertungen unplausible Werte begegnen, dann kann das auch an solchen blöden Fehlern liegen.
Wie groß ist die Messtoleranz der Tanksäule?
Das Dieselvolumen, das von der Tanksäule abgelesen werden kann, ist für das Flottenmonitoring ausreichend genau.
Es ist vorgeschrieben, dass die Messeinrichtung in der Tanksäule regelmäßig überprüft und geeicht werden muss.
Schon aus dem Grund, damit kein Betrug bei der Tankrechnung passiert.
Die Genauigkeit liegt zwischen 0,2l auf 100l (Quelle: Eichamt Sachsen) und +/- 0,5% (Quelle: Wikipedia)
Im ungünstigsten Fall sind das also 30,15 l/100km anstatt von 30,00 l/100km oder eben nur 29,85 l/100km. Und das ist der maximale Fehler, der ja auch selbst wieder normalverteilt ist.
Es ist also nicht sehr wahrscheinlich, dass bei jeder Tankung genau dieser maximale Fehler auftritt.
Im Vergleich zu den anderen Fehlern, mit denen wir es zu tun haben, ist das sehr wenig. Hier können wir ganz beruhigt dem Zufall vertrauen. Er wird sich um diese kleine Ungenauigkeit kümmern.
Fehlerfaktor Füllstand im Fahrzeugtank
Für den Kraftstoffverbrauch ist die verbrauchte Dieselmenge relevant! Da sich diese nicht einfach ermitteln lässt, setzen wir die Menge an verbrauchtem Diesel mit der Menge an nachgefülltem Diesel gleich.
Damit diese Annahme richtig ist, muss der Tank am Anfang und am Ende jeder Messung genau gleich voll getankt sein.
Du sollst also die Tanks immer richtig voll tanken.
Ist der Tank „randvoll“, dann ist immer noch Luft im Tank. Das ist notwendig, damit kein Diesel ausläuft.
Daher macht es einen Unterschied, wie gerade das Chassis beim Tanken steht.
Ich werde dir noch in einem eigenen Artikel erklären, wie so ein Tank funktioniert und worauf zu achten ist, wenn du wirklich ganz genau die verbrauchte Dieselmenge nachtanken willst.
Fürs Flottenmonitoring ist das nicht notwendig. Es reicht aus, einfach richtig vollzutanken. Die Ungenauigkeit verbuchen wir als zufälligen Faktor.
Hier ein Beispiel was passiert, wenn die Nachtankmenge mal nicht der verbrauchten Menge entspricht.
Der Fehler neutralisieren sich durch die Berechnung des Durchschnittswertes.
Das funktioniert aber natürlich nur, wenn du wirklich lückenlos jede Tankung erfasst!
Hat dein LKW eine Doppeltankanlage, dann solltest du darauf achten, dass beide Tanks richtig voll sind. Hier können die Unterschiede sonst sehr groß sein. Das gibt dann krass falsche Einzelwerte.
Welchen Einfluss hat die Kraftstofftemperatur?
Für den Verbrauch ist die chemische Energie im Kraftstoff ausschlaggebend und die entspricht direkt dem Kraftstoffgewicht, aber nur indirekt dem Kraftstoffvolumen.
Auch hier nutzen wir einen Vereinfachung und das hat Auswirkungen auf die Genauigkeit.
Weil Diesel eine Flüssigkeit ist, lässt er sich relativ einfach in Liter abmessen.
Ich kann mich noch gut an meine Kindheit erinnern. Mein Großvater hatte eine Tankstelle und ich habe ihn oft dort besucht.
Damals wurde an der Tanksäule das Benzin von Hand in einen Glasbehälter gepumpt, bis ein Strich erreicht war.
Dann wurde ein Hebel umgelegt und das Benzin lief durch den Schlauch in den Tank der Fahrzeuge.
Der Fahrer musste sagen, wieviel Benzin er haben wollte und dann wurde die Prozedur entsprechen häufig wiederholt.
Das war notwendig, weil die Säule keine Abschalteinrichtung hatte. Volltanken war gar nicht so einfach.
Das Volumen einer Flüssigkeit und ihre Masse sind über einen Faktor verbunden, die Dichte.
Die Dichte des Kraftstoffes beschreibt das Verhältnis von Masse und Volumen.
Dummerweise verändert sich die Dichte mit der Temperatur. Das führt zu dem bekannten Phänomen, dass sich Dinge bei steigender Temperatur ausdehnt.
Wir brauchen also immer die gleiche Dieseltemperatur, damit die Werte untereinander vergleichbar sind.
Die gute Nachricht ist, dass bei modernen Tanksäulen das angezeigte Dieselvolumen bereits temperaturkompensiert ist. Nach der Norm misst die Messeinrichtung die Dieseltemperatur und rechnet das Volumen auf eine Einheitstemperatur von 15° C um.
Die eigentliche Fehlerquelle ist die Temperatur des Restkraftstoffes im Dieseltank.
Diesel wird als Kühlmittel zur Motorkühlung benutzt.
Moderne Motoren nutzen den Kraftstoff zur Kühlung von temperaturempfindlichen Motorkomponenten.
Dem Tank wird deutlich mehr Diesel entnommen, als zu Einspritzung erforderlich ist. Der zusätzliche Diesel wird an diesen Teilen vorbeigeleitet und nimmt Wärme auf. Dabei wird er heiß.
Danach fließt er über die Rücklaufleitung wieder in den Tank zurück.
Dort gibt der Diesel seine Wärme über die große Alutankhülle an die Umgebung ab, bevor er auf die nächste Reise durch den Motor geht.
Wenn du nun direkt nach der Fahrt an der Tankstelle nachtankst, befindet sich also heißer Diesel im Tank. Er hatte noch keine Zeit auszukühlen.
Beim Tanken mischt sich der heiße Diesel im Tank mit dem kalten, nachgetankten Diesel.
Je nachdem, wieviel heißer Diesel sich im Tank befindet und wieviel kalter Diesel nachgefüllt wird, ergibt sich eine unterschiedliche Mischtemperatur.
Damit passt bei gleichem Volumen mal mehr und mal weniger Dieselgewicht in den Tank.
Tankst du nach der Fahrt und stellst das Fahrzeug über Nacht ab, dann wirst du am nächsten Morgen beobachten, dass sich der Füllstand im Tank über Nacht reduziert hat. (Ohne Dieselklau!)
Der Kraftstoff hat sich abgekühlt, die Dichte ist gestiegen und deshalb hat sich das Kraftstoffvolumen im Tank verringert.
Die Auswirkung auf den Kraftstoffverbrauchswert ist ähnlich wie bei einer nicht vollständigen Betankung. Genauso wie da löst auch hier die Berechnung des Durchschnittsverbrauches das Problem.
Ich sehe zwei Möglichkeiten, wie du beim Flottenmonitoring dieses Problem reduzieren kannst:
Im Kapitel zur Verbrauchsmessfahrt werde ich ausführlich darauf eingehen, wie diese Differenzmenge an Diesel berechnet wird. Hier beim Flottenmonitoring behandeln wir das Problem, als wäre der Tank nicht ganz voll gefüllt. Wir lassen es den Zufall regeln.
Die Fahrstrecke vom Kilometerzähler im Anzeigeinstrument
Zur Berechnung brauchen wir nun noch die Wegstrecke. Auch die hat so ihre Tücken.
Die Fehler bei der Wegmessung sind überwiegend systematisch und nicht zufällig. Deshalb müssen diese Effekte besonders berücksichtigt werden.
Die Wegstrecke kannst du auf zwei Arten vom Tacho ablesen.
Üblicherweise wird der Kilometerstand des Fahrzeuges zum Zeitpunkt des Tankens ins Fahrtenbuch eingetragen.
Du subtrahierst dann den Kilometerstand vom letzten Tanken vom aktuellen Kilometerstand und bekommst die Wegstrecke, die der LKW zwischen den beiden Tankungen zurückgelegt hat.
Den Tageskilometerzähler kannst du bei jedem Tanken auf 0 zurücksetzen. Damit kannst du die Strecke seit der letzten Tankung direkt und ohne zu rechnen ablesen. Du darfst es halt nicht vergessen.
Die Wegstrecke aus dem Fahrzeug heraus direkt zu messen, wäre aufwändig. Deshalb wird eine einfachere Vorgehensweise benutzt.
Der Kilometerzähler ist eigentlich ein Umdrehungsmesser. Er rechnet die Radumdrehungen mit Hilfe vom Reifenumfang in eine Fahrstrecke um.
Nun ja, in der Regel werden nicht die Radumdrehungen gemessen, sondern die Drehzahl der Getriebewelle.
Aus der Getriebedrehzahl und der Achsübersetzung berechnet der Fahrzeugrechner die Radumdrehungen. Dafür ist der Wert der Achsübersetzung im Fahrzeugrechner abgespeichert.
Der Drehzahlsensor erfasst die Drehzahl sehr genau, das ist kein Problem.
Damit auch wirklich niemand an diesem Sensor manipulieren kann, hat der Gesetzgeber für Nutzfahrzeuge mit Tachographen vorgeschrieben, dass der Sensor verplombt sein muss. Das ist also sicher.
Welche Einfluss hat der Reifenumfang?
Damit die errechnetet Fahrstrecke stimmt, muss der im Fahrzeug abgespeicherte Reifenabrollumfang der tatsächlichen Realität entsprechen.
Der Reifenabrollumfang ist leider nicht konstant. Er verändert sich nicht nur bei einem Reifenwechsel, sondern auch während der Fahrt.
Er ist von folgenden Faktoren abhängig:
Damit der Reifenabrollumfang und die Achsübersetzung stimmen, schreibt der Gesetzgeber eine turnusmäßige Abrollprüfung vor. Diese muss mindestens alle zwei Jahre bzw. nach jeder Reparatur und jedem Reifenwechsel durchgeführt werden (§57b StVZO).
Die Abrollprüfung wird auf einem Rollenprüftstand oder direkt auf der Straße gemacht.
Hier wird wirklich die reale Wegstrecke gemessen, die das Fahrzeug pro Radumdrehung zurücklegt.
Mittels Diagnosegerät wird dieser Wert ins Fahrzeug eingespeichert.
Damit kennt nun der Fahrzeugrechner das wahre Verhältnis von Raddrehzahl zur Fahrstrecke und kann die Berechnung der zurückgelegten Wegstrecke korrekt ausführen.
Auch wenn der Reifenabrollumfang durch die Abrollprüfung regelmäßig neu korrigiert wird, ist er trotzdem nicht absolut genau.
So ist der Radschlupf immer noch variabel. Um so mehr Antriebsmoment der Reifen übertragen muss, um so größer ist der Schlupf. Dadurch ist die Strecke in Realität kürzer als gemessen.
Die verbleibenden Einflussfaktoren sind aber glücklicherweise jetzt wieder zufällig, so dass wir uns von Väterchen Zufall helfen lassen können.
Die systematischen Faktoren hast du über die Abrollprüfung ausgeschaltet.
Du solltest aber ein besonderes Augenmerk auf die Profiltiefe legen. Die kann sich innerhalb von zwei Jahren schon deutlich verändern und damit einen beträchtlichen Fehler verursachen, der den Zufall überfordern könnte.
Ich denke, ich brauche nicht darüber schreiben, dass der Reifenluftdruck regelmäßig korrigiert werden muss. Das sollte selbstverständlich sein, sonst hast du ein viel größeres Problem, als nur eine falsche Verbrauchsberechnung.
Welchen Einfluss hat die Geschwindigkeitstoleranz auf die Strecke?
Es gibt da aber noch einen interessanten Zusammenhang, den du kennen solltest:
Das Interesse des Gesetzgebers liegt eigentlich nicht auf der Wegstrecke, sondern auf der Geschwindigkeit, die im Tachographen aufgezeichnet wird.
Diese läßt sich einfach aus der zurückgelegten Wegstrecke und der Fahrzeit berechnen.
Für die Fahrgeschwindigkeit gibt es aber noch eine besondere Vorschrift.
Die angezeigte Fahrgeschwindigkeit darf nie kleiner sein, als die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit.
Wenn der Geschwindigkeitswert auf deinem Tacho mit der erlaubten Geschwindigkeit übereinstimmt, dann wirst du sicher keine Strafe für eine Geschwindigkeitsüberschreitung bekommen. Du bist maximal so schnell, wie es angezeigt wird.
Da in der Geschwindigkeitsformel die Fahrstrecke Im Zähler steht, muss sie immer eine Plustoleranz haben, damit die Geschwindigkeit auch ins Plus geht.
Eine Plustoleranz bei der Streckenmessung führt zu einer Minustoleranz beim Kraftstoffverbrauch, weil da die Strecke im Nenner der Formel steht.
Das bedeutet aber, der Verbrauch kommt tendenziell zu gut raus.
Es ist die Aufgabe des Fahrzeugherstellers diese Toleranzen im Griff zu haben. Für uns ist es allerdings interessant die Tendenzen zu kennen.
Bei PKW’s ist die Kontrolle der Streckenparameter nicht so streng. Da muss mit deutlich größeren Fehlern gerechnet werden.
Der Kraftstoffverbrauchswert vom Fahrzeugdisplay
Moderne Fahrzeuge bieten eine Alternative zur Aufschreiberei und Rechnerei.
Bei ihnen kann der Kraftstoffverbrauchswert direkt vom Anzeigeinstrument abgelesen werden. Telematiksysteme übertragen die Daten sogar direkt vom Fahrzeug auf den Computer im Büro.
Aber auch dieser Wert ist nicht ohne Fehler.
Die Kraftstoffverbrauchswerte aus dem Display sind keine Messwerte, sondern werden von der Motorelektronik berechnet.
Man würde sich vorstellen, dass da irgendwo ein Durchflussmessgerät eingebaut ist, welches, wie eine Wasseruhr, den Kraftstofffluss misst.
Dem ist aber nicht so.
Solche Messsysteme gibt es zur Nachrüstung zu kaufen. Ich kenne ihren Einsatz aus der Fahrzeugentwicklung, wo der Kraftstoffverbrauch wirklich ganz penibel, ingenieurtechnisch analysiert wird.
Es gab Zeiten, da kam so ein Dieselmotor ganz ohne Elektrik und Elektronik aus. Er brauchte ja nicht mal eine Zündkerze.
Die Zeiten ohne Elektronik sind lange vorbei.
Zündkerzen braucht der Dieselmotor zwar immer noch keine, aber die früher rein mechanisch, hydraulisch geregelte Einspritzung wird heute elektronisch angesteuert.
Dank der modernen Motorsteuerung ist es in den letzten Jahrzehnten gelungen, den Kraftstoffverbrauch drastisch zu reduzieren und gleichzeitig noch die Schadstoffe im Abgas zu minimieren.
Als Nebenprodukt kann das Fahrzeug auch gleich noch den Kraftstoffverbrauch ausrechnen und anzeigen.
Wie genau ist die Einspritzmenge?
Bei diesem Verbrauchswert stammt das Dieselvolumen also nicht von der Tankstelle, sondern wird aus der Einspritzmenge bestimmt, die von der Motorelektronik ausgerechnet wird.
Die Basis für diese Einspritzmenge bildet das Motorkennfeld.
Das Motorkennfeld ist eine im Motorsteuergerät abgespeicherte Datenbank, in der für jeden Motorbetriebspunkt die idealen Betriebsparameter abgespeichert sind.
Diese Parameter sind nicht nur die Einspritzmenge, sondern auch der Einspritzzeitpunkt und der Einspritzverlauf. (Herumspielen an diesem Kennfeld nennt man „Chip Tuning“)
Die Motorenelektronik mißt nun permanent unzählig viele Zustandsgrößen, um den gegenwärtigen Betriebspunkt zu ermitteln.
Dann nimmt es den Fahrerwunsch und bestimmt die Parameter, die zum gewünschten Fahrzustand führen. Es schaut mal schnell ins Motorkennfeld und gibt dem Einspritzsystem Befehle mit dem perfekten Einspritzverlauf.
Während der Fahrt ist das ein hoch dynamischer Prozess. Der Motor hat sehr, sehr selten die Chance stationär laufen zu können. Eigentlich nie! Es ändert sich immer irgendwas an der Fahrsituation.
Diese Berechnungen laufen in Echtzeit ab.
Die vom Motorsteuergerät ermittelte Einspritzmenge stellt die Basis für den angezeigten Kraftstoffverbrauches dar. In der Realität weichen die real eingespritzten Kraftstoffmengen leicht von der berechneten Menge ab.
Ob durch das Einspritzventil wirklich genau die Menge Diesel läuft, die von der Elektronik bestellt wurde, ist nicht sicher.
Es spielen viele Faktoren eine Rolle, die nicht genau kontrollierbar sind, z.B. Durchflusswiderstände, Totzeiten, Trägheiten, Schwingungsvorgänge im System usw.
Und natürlich auch wieder die Dieseltemperatur. Den Motor interessiert ja eigentlich die Dieselmasse, weil die ja mit der chemischen Energie korreliert und die bestimmt die abgegebene Leistung. Beim Kraftstoffverbrauch rechnen wir aber in Litern. Die Motorelektronik bestellt also in Gramm und wir bekommen Liter geliefert.
Da der Einspritzvorgang sehr häufig stattfindet, können sich diese minimalen Abweichungen zu merklichen Größenordnungen aufsummieren.
Du musst dir das bewußt machen:
Dreht ein Sechszylindermotor mit 1000 Umdrehungen pro Minute, sind das 3000 Einspritzungen in der Minute, also 50 Einspritzungen pro Sekunde!
Die Fahrzeughersteller berichtigen diese Fehler durch Korrekturfaktoren in der Verbrauchsberechnung.
So ganz präzise gelingt das in der Regel aber nicht, da sich diese Fehler mit der Zeit und mit dem Betriebspunkt verändern.
Der Kraftstoffverbrauchswert aus dem Telematiksystem
Telematiksysteme zeigen in der Regel die Werte der vom Fahrzeughersteller programmierten Verbrauchsberechnung des Fahrzeuges!
Der Korrekturfaktor, den die Ingenieure des Fahrzeugherstellers eingestellt haben, wirkt demzufolge bei allen Telematiksystemen gleich.
Eine „unabhängige“ Messung durch ein herstellerfremdes Telematiksystem ist in diesem Falle nicht gegeben.
Um es nochmal deutlich zu sagen:
Auch wenn ein herstellerunabhängiges Telematiksystem verwendet wird, sind die Verbrauchswerte nicht notwendigerweise mit einem gleichen, herstellerneutralen Fehler beaufschlagt. Deshalb sind die Fehler trotz unabhängigem Flottenmanagementsystem fahrzeug- und herstellerspezifisch und die Verbrauchswerte dürfen nicht ungeprüft miteinander verglichen werden.
Ein richtig gutes Telematiksystem sollte den Wert aus dem Fahrzeug durch einen Doppel- Check mit der Tankrechnung überprüfen.
Genauso solltest du auch die Werte aus dem Fahrzeug oder dem Flottenmanagement mit den Werten auf Basis der Tankungen überprüfen.
Fazit
Schau dir unbedingt die weiteren Artikel in der Kategorie Flottenmonitoring an, um wirklich alle Informationen zum Thema zu kennen!
Besonders die Berechnung vom Durchschnittsverbrauch ist wichtig, lies aber auch den Artikel über die Streuung des Kraftstoffverbrauches.
Hast du Fragen zu dem Thema? Dann schreibe sie im Kommentar oder schicke mit eine E-Mail.
