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norbert-walter

Proviantmeister

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21

Samstag, 8. September 2018, 11:03

@ohlson38:

Man kann natürlich auch einen Peilstab zur Füllstandsmessung benutzen, ist aber nicht sehr praktisch. Bei 18l Tankvolumen ist die Reichweite nicht sehr hoch und man muss eigentlich immer genau wissen welche Reserve man hat. Wer vor der Hafeneinfahrt schon mal bei Wellengang Diesel mit einem Kanister nachfüllen musste, weiß was ich meine. (|

Wenn die Technik das schon hergibt, würde ich es auf jeden Fall nutzen wollen. Die Sensoren kosten ca. 15 Euro und sind nicht mehr das Kostenproblem. Selbst der kleine Philippi-Sensor ist nur ein China-Billigteil für ca. 20 Euro der umgelabelt wurde und für 269 Euro verkauft wird. Die verwenden allerdings einen Sensor mit Stromschnittstelle. Da können die Kabel etwas länger sein. Ich habe den Hersteller in China kontaktiert. Die können auch Customized-Sensoren herstellen, so wie man das haben möchte. Das ist alles kein Problem mehr. Bei Einzelstückzahlen liegen die Preise zwischen 50...80 Euro. Das sind dann aber schon vernetzbare Sensoren über RS485.

@txg:

Die Kalibrierung kann man auch mit auslitern durchführen. Mit der Tankgeometrie geht es aber einfacher. Man muss auch nicht 100% die Geometrie abbilden. Eine Oktaeder-Gemometrie mit 8 Stützpunkten müsste reichen. Damit kann man alle Geometrien abbilden.

@Knubbel2:

Das hängt natürlich auch von der Höhe des Tanks ab. Bei flachen und breiten Tanks ist die Auflösung entsprechend geringer, da nur eine kleine Füssigkeitssäule zur Messung des statischen Drucks vorhanden ist. Ich stelle heute Abend noch einmal eine Excel-Datei ein, da kann man sich für die Tankgeometrie die Genauigkeit selbst berechnen.

Norbert

22

Sonntag, 9. September 2018, 01:55

@ohlson38:

Man kann natürlich auch einen Peilstab zur Füllstandsmessung benutzen, ist aber nicht sehr praktisch. Bei 18l Tankvolumen ist die Reichweite nicht sehr hoch und man muss eigentlich immer genau wissen welche Reserve man hat. Wer vor der Hafeneinfahrt schon mal bei Wellengang Diesel mit einem Kanister nachfüllen musste, weiß was ich meine. (|

Wenn die Technik das schon hergibt, würde ich es auf jeden Fall nutzen wollen. Die Sensoren kosten ca. 15 Euro und sind nicht mehr das Kostenproblem. Selbst der kleine Philippi-Sensor ist nur ein China-Billigteil für ca. 20 Euro der umgelabelt wurde und für 269 Euro verkauft wird. Die verwenden allerdings einen Sensor mit Stromschnittstelle. Da können die Kabel etwas länger sein. Ich habe den Hersteller in China kontaktiert. Die können auch Customized-Sensoren herstellen, so wie man das haben möchte. Das ist alles kein Problem mehr. Bei Einzelstückzahlen liegen die Preise zwischen 50...80 Euro. Das sind dann aber schon vernetzbare Sensoren über RS485.

@txg:

Die Kalibrierung kann man auch mit auslitern durchführen. Mit der Tankgeometrie geht es aber einfacher. Man muss auch nicht 100% die Geometrie abbilden. Eine Oktaeder-Gemometrie mit 8 Stützpunkten müsste reichen. Damit kann man alle Geometrien abbilden.

@Knubbel2:

Das hängt natürlich auch von der Höhe des Tanks ab. Bei flachen und breiten Tanks ist die Auflösung entsprechend geringer, da nur eine kleine Füssigkeitssäule zur Messung des statischen Drucks vorhanden ist. Ich stelle heute Abend noch einmal eine Excel-Datei ein, da kann man sich für die Tankgeometrie die Genauigkeit selbst berechnen.

Norbert

Ich denke aus deinem Dilemma hilft auch der genaueste Sensor nicht heraus.
A) Die Tankgrösse sollte zum Verbrauch passen‘p: 18 l Volumen bei 1 l Verbrauch geben dir mit Reserve etwa 15 STD x 5 kn = 75 sm. Das bekommst du nur mit Vorsorge gelöst, denn auch bei genauem Sensor kannst du nicht mal eben rechts ran fahren. Das Problem hat jeder andere auch, wir haben 90 l und brauchen ca 2,5 l/h. Das definiert die Reichweite unter Maschine, nicht die Tankuhr
B) Die Tankgeometrie und Restmenge erzwingt fast immer eine Kalibrierung durch Auslitern, damit hat man einen recht genauen Ansatz. Ich denke nicht, dass ein genaueres Instrument mehr Sicherheit bieten wird.
C) bei einem Drucksensor kommt noch das schon genannte Problem der unterschiedlichen Dichte hinzu. Wenn du es exakt haben willst rechnest du besser gleich in kg um, denn das ist, was am Ende zählt. Auch da bleibt ein Fehler,wenn du die genaue Dichte nicht kennst
Bitte nicht missverstehen: ich finde deine Hardware Lösung prima und bewundere deine eleganten Lösungen überhaupt. Ich bezweifle nur, dass die höhere Präzision in der Realität großen Wert hat
Gruß

norbert-walter

Proviantmeister

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23

Montag, 10. September 2018, 10:17

@ohlson38:

Ich meinte ja nur, dass es einen deutlichen Unterschied macht, ob man nur mit dem Peilstab mal gelegentlich messen kann oder einen halbwegs genauen Füllstandswert bekommt. Wir haben uns angewöhnt die Betriebsstunden mitzuzählen zumal es einen Betriebsstundenzähler gab und dann darüber den Tankinhalt bestimmt. Das hängt dann auch wieder von der Drehzahl ab und ist auch nicht zufriedenstellend genau. Im Trabi gab es seiner Zeit einen Benzinhahn mit einer dritten Stellung, auf die man umstellen konnte, wenn der Tank leer war. Dann hatte man noch 5l Restreserve.

Das Problem der Tankanzeige ist nicht die Maximalreichweite. Es geht mehr darum, wie weit man noch mit Restmengen kommt. Bei 75sm Reichweite und langen Schlägen womöglich auch unter Motor will man schon wissen, ob man noch in den Hafen fahren kann. Speziell in Gezeitenrevieren ist das interessant, wenn man Stömungen und Versatz berücksichtigen muss. Da sollte man den Verbrauch schon gut im Blick haben, um keine bösen Überraschungen zu erleben. 18l Tankvolumen entspricht eher einem Tagestank, mit dem man keine all zu großen Stecken zurücklegt.

Die Dichte des Treibstoffs, ob Diesel oder Benzin sind kein Problem. Die findet man im Internet oder wenn man es genau haben möchte wiegt man einen Kanister aus. Große Variationen im Dichtewert je Treibstoffart gibt es da nicht. Den Wert kann man in meiner Software mit angeben. Wenn die Tankgeometrie sehr ungewöhnlich ist, so kann man auch literweise den Tank füllen und eine Kennlinie aufnehmen. Das halte ich aber nicht für notwendig.

Für den Aufwand des Tanksensors der hier notwendig ist, ist das Ergebnis mehr als zufrieden stellend und alle mal besser als ein Peilstab. Mit der größeren Präzision hat man mehr Gewissheit. Die kann man aber auch erreichen, wenn man regelmäßig nachtankt und nicht auf den letzten Tropfen fährt. Oftmals hat man allerdings den Tankinhalt nicht auf dem Schirm, weil man mit anderen Dingen beschäftigt ist und merkt es meist erst, wenn es schon zu spät ist. Denkbar wäre auch eine Signalisierung per Ton, wenn eine selbst definierte Restmenge unterschritten wird. Das wäre auch schon hilfreich. Letzten Endes muss jeder selbst beurteilen was er für richtig hält. Mit allen Varianten kann man sicherlich leben.

Norbert

24

Montag, 10. September 2018, 21:31

Ein Peilstab ist wirklich „old school“, das muss man nicht haben. Ich fand nur, dass die Argumente für eine sehr genaue Messung (die dann bei den verschiedenen Tankgeometrien eh nicht genau ist) kein Ersatz für einen ausreichend bemessenen Tank ist. Dann besser auf die 5l Reserve im Kanister vertrauen, auch wenn das betanken aus dem Kanister auf See pütscherig ist (ich kenn mich da aus.... mit dem AB auf dem Folke ging’s nicht anders)

Der Reservehahn war keineswegs auf den Trabant beschränkt. Der VW Käfer hatte vor Einführung der Tankuhr 1961 ebenfalls einen Hahn, er wurde bedient mit einem „langen Bein“,der saß über dem Getriebetunnel vorne am Frontblech des Fussraumes. Fahrer mit zu kurzen Beinen mussten dafür extra anhalten.....
Gruß

25

Montag, 10. September 2018, 22:58

Der Reservehahn dürfte beim Diesel nicht so sinnvoll sein, es sei denn man möchte immer erst den Motor entlüften...
Gruß Jens

norbert-walter

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26

Dienstag, 11. September 2018, 09:41

@all:

Hier noch wie versprochen die Exeltabelle zur Berechnung der Messauflösung in Abhängigkeit von der Tankgeometrie. Die grünen Felder sind Vorgabewerte. Die roten Felder sind berechnete Werte. Ihr könnt ja mal selber damit rumspielen und verschiedene Konstelationen testen.

Norbert
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Hucky2

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27

Dienstag, 11. September 2018, 18:28

Mein Problem beim Ermitteln des Dieseltankinhalts ist, dass der Tankboden nicht eben ist sondern dem Schiffsboden folgt. D.h., er verläuft schräg nach unten rechts. Damit gibt eine Höhenmessung immer nur sehr ungenaue Werte, selbst wenn man Korrekturfaktoren (wie zu ermitteln?) einberechnet. Nachteilig ist auch, dass der Tankinhalt zunehmend schneller weniger wird und damit eine Restmenge immer ungenauer wird.
Dem begegne ich dadurch, dass ich die Motorstunden dokumentiere und einen durchschnittlichen Verbrauch pro Std. von ca. 1,7 L (empirisch ermittelt) zur Berechnung heran ziehe.

Derzeit ist werkseitig ein VDO Hebellgeber eingebaut, der nur sehr grob den Füllstand am Philippi Tankmonitor wieder gibt. Am Tankmonitor wird ein Korrekturfaktor für den abfallenden Boden eingegeben. Ich habe den Eindruck, dass dieser VDO Hebelgeber inzwischen auch unkorrekt arbeitet. Daher ist die jetzige Situation nicht zufriedenstellend für mich.

Hat jemand für dieses Problem eine passable Lösung?
In die Excel-Tabelle von norbert-walter kann ich leider keine Korrekturfaktoren eingeben.

Gruß Jürgen

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28

Dienstag, 11. September 2018, 19:43

Das Konzept von Norbert Walter oder auch alle die Sensordaten mit einem µP in Anzeigewerte umrechnen bieten die Möglichkeit
bei beliebigen Tankgeometrien Höhe in Volumen umzurechnen.
Der Sensor muß nur ausreichend auflösen und reproduzieren und die Kennlienie genau genug ermittelt sein.
Der Rest ist Mathematik.
Bleibt das Problem mit der Dichte (CARE hat eine niedrigere) und Schräglagen.

Bei meinen 120l muß ich das aber auch nicht bei Lage wissen :D
LM27 - nicht schnell aber komfortabel

norbert-walter

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29

Mittwoch, 12. September 2018, 00:32

@Hucky2:

Hallo Jürgen,

Deine Tankgeometrie ist kein Problem und kann über eine mathematische Funktion beschrieben werden. So wie das aussieht hast Du eine dreieckigen Tankquerschnitt im unteren Bereich. Einen beliebigen Tankquerschnitt kann man immer in rechtwinklige Dreiecke und Vierecke zerlegen und dann Abschnittsweise die Füllmengen berechnen. In Deinem Fall wird die Tankanzeige mit Abnahme des Tankinhalts genauer, weil die Querschnittsfläche kleiner wird. Die Formel berechnet sich wie im Bild beschrieben. Dabei ist H1 die Gesamthöhe des grünen Dreiecks und H3 eine Teilhöhe des grünen Dreiecks. Je nach Füllhöhe muss man dann beide Teilflächen benutzen oder nur die untere Dreiecksfläche. So in der Art kann man beliebige Tankquerschnitte beschreiben. Über die Höhe wird dann immer die Teilfläche berechnet. Man benötigt so zu sagen immer eine Funktion über die Höhe die die Teilfläche beschreibt.

Bei der Parametrierung würde man nur die Eckpunkte des Tankquerschnitts beschreiben und der Rest wird dann selbständig vom Microcontroller ausgerechnet. Über die Tiefe des Tanks und die Querschnittsfläche ließe sich dann das Volumen ausrechnen.

Hebelgeber mit Winkelmessung werden immer ungenauer, je spitzer der Winkel wird. Daher würde ich den nicht verwenden, zumal die Mechanik irgendwann verschlissen ist.

In meiner Exeltabelle waren jetzt noch keine beliebigen Tankquerschnitte berechnet. Du kannst aber erstmal einfach einen rechteckigen Querschnitt annehmen. Größenordnungsmäßig hast Du da schon eine gute Aussage über die Genauigkeit. Wichtig ist nur, je breiter und flacher ein Tank wird, um so geringer ist die Auflösung. Das ist ja auch klar, da dann die Flüssigkeitssäule klein wird, um das Volumen bestimmen zu können.

Ich hoffe das ist halbwegs verständlich rübergekommen.

@Knubbel2:

Die Dichte ist kein Problem, auch von CARE nicht. Wenn Du sie nicht kennst, dann mess sie einfach aus. Schräglage stellt auch kein Problem dar, da im Mittel die Bewegungen immer symmetrisch sind und sich am Ende ausgleichen, wenn man eine Mittelwertbildung macht. Eine dauerhafte Schräglage ist eigentlich nur beim Segeln. Die würde dann einen Fehler erzeugen. Da benötigst Du aber auch nicht wirklich eine Tankanzeige. Den Fehler könnte man noch korrigieren, wenn man den Winkel der Schräglage in der Berechnung berücksichtigen würde. Ich will es aber an der Stelle auch nicht übertreiben. Der Drucksensor wäre aber immer noch besser als ein Hebelgeber.

Norbert
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  • Berechnung.png (10,07 kB - 3 mal heruntergeladen - zuletzt: 12. September 2018, 17:39)

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30

Mittwoch, 12. September 2018, 06:30

Ich werde wohl über Winter die Füllstandsmessung mit Drucksensor in Angriff nehmen.
Die Variante Drucksensor unten im Tauchrohr wird es wohl werden. Ein Loch unten im Tank ist mir unsymphatisch.
Messen und rechnen wird wahrscheinlich ein ESP8266.
LM27 - nicht schnell aber komfortabel

31

Mittwoch, 12. September 2018, 06:49

@norbert-walter:

Geber kann 30Psi = 2 Bar = 20m Wassersäule
Wie schaut es denn da mit der Wiederholgenauigkeit aus wenn nur 2-5% des Meßbereichs genutzt werden ?

Geber hat eine Hysterese von 4V bei 20m = 200mV/m = 2mV/cm (hatte bei dir irgendwo was von 10mV gelesen)

Der Geber hat ja eine Bohrung, dahinter wird ja eine Membran sein (oder Bimetall?)
Ich vermute mal das die Membranfläche größer ist als die Bohrung.
Somit wäre der Sensor schmutzempfindlich.
Ich würde den mal aufsägen.
Ansonsten könnte man ein Sintermetall einkleben.

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32

Mittwoch, 12. September 2018, 07:29

Es gibt diese Sensoren auch mit FS 5PSI, ist dann schon besser. :)
LM27 - nicht schnell aber komfortabel

33

Mittwoch, 12. September 2018, 08:00

Es gibt diese Sensoren auch mit FS 5PSI, ist dann schon besser. :)

Das ist aber deutlich besser ! ;)
Hatte nur das EBay angebot beachtet...

Kompensieren die Sensoren den Luftdruck ? Der trägt deutlich ein ..

norbert-walter

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34

Mittwoch, 12. September 2018, 09:24

@all:

Wer meine Excel-Datei richtig gelesen hat wird festgestellt haben, dass ich einen 5psi-Sensor verwende. Ich habs auch mal mit einem 30psi-Sensor ausprobiert. Das geht im Grunde genommen auch. Das Hauptproblem ist aber die Drift des 30psi-Sensors. Die ist schon recht hoch. Kurzzeitmessungen sind ok, bei Langzeitmessungen driften die Füllwerte schon extrem und die Auflösung an sich ist wesentlich schlechter.

Philippi verwendet auch einen 200mbar-Sensor. 5psi sind 344mbar. 200mbar entsprechen 3psi. Das Problem ist, dass man für so kleine Drücke keine günstigen Sensoren bekommt. Ich hatte einen chinesischen Hersteller genau deswegen kontaktiert. Die sagten zwar, dass sie auch einen 3psi-Sensor anbieten können, der hat aber das Problem, dass die Rausch- und Driftwerte wieder größer sind. Das ist auch kein Wunder, da sie nur den selben Druckwandler nehmen und den analogen Nachverstärker einfach erhöhen, damit der Sensor kleinere Werte auflösen kann. Also bringt es am Ende nichts einen 3psi-Sensor zu nehmen, da der selbe Druckaufnehmer wie im 5psi-Sensor verbaut ist. Bei Pollin gibt es einen 200mbar Druckwandler zu kaufen, allerdings ohne Nachverstärker und nur als reinen Wandler.

Ich hatte ursprünglich auch überlegt Drucksensoren aus dem PKW-Bereich zu mehmen. Da gibt es Sensoren zur Messung des Differenzdrucks am Turbolader. Die liegen im Bereich von 100...200mbar. Nur könne die leider kein Diesel, Benzin oder Wasser ab und sind auf Gase spezialisiert. So richtig brauchbar waren die dann doch nicht. Der Sensor den ich momentan verwende ist ein guter Kompromiss zwischen Preis, Leistung und Genauigkeit.

Die Verschmutzungsanfälligkeit halte ich nicht für all zu problematisch, wenn man den Sensor seitlich im Tank etwas über dem Boden einbauen würde. Dann kann der Schlamm die Membran nicht zumocken. Alternativ wäre ein Rohr von oben die bessere Alternative, wenn man kein Loch unten einbringen will.

Luftfdruckänderungen spielen keine Rolle, da der Sensor ein relativ messender Sensor ist. Die Membran ist also nach hinten offen gegen den äußeren Luftdruck.

Nachfolgend mal zwei Bilder die die Einbaumöglichkeiten zeigen. Bei der rechten Variante baut sich ein Gasdruck auf der gemessen wird. Der Flüssigkeitsspiegel im Rohr ist überproportional dargestellt. Im Normalfall wird der Flüssigkeitsspiegel nur sehr wenig in das Rohr eindringen, bis der Gasdruck ein Gleichgewicht zur Flüssigkeitssäule bildet.

Norbert
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Dieser Beitrag wurde bereits 5 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (12. September 2018, 17:11)


norbert-walter

Proviantmeister

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35

Donnerstag, 13. September 2018, 22:06

@all:

Nur mal kurz zur Info. Mit dem 5psi-Sensor kommt man auf eine reale absolute Messgenauigkeit von ca. 3% bei 300mm Flüssigkeitssäule. Habe ich gerade über zwei Tage hinweg getestet. Das einzige Problem was mir aufgefallen war, ist das Setzen der Menbran bei maximaler Flüssigkeitssäule. Die Membran deformiert ein klein wenig bei der Dauerbelastung und geht nicht ganz auf den Ausgangswert wieder zurück. Es blieb bei mir ein Restfehler von 3%. Der gleiche Fehlebtrag ist bei Minimalfüllung als auch bei Maximalfüllung zu finden. Die Steigung der Kennlinie bleibt also stabil und es verschiebt sich nur der Nullpunkt. Das ist erstmal gut. Das kann man einfach kompensieren, imdem man beim vollständigen Betanken den Messwert auf 100% setzt. Das ist dann quasi ein Rest des Offsetfehlers.

Nicht ohne Grund wird im Auto keine Prozentanzeige des Tankinhalts angezeigt. Ich glaube die haben genau das selbe Problem. Soooo genau funktioniert die in meinem Auto auch nicht. Da wird auch ein wenig rumgetrickst.

Norbert

36

Freitag, 14. September 2018, 16:01

Bei Autos wird das in der Regel berechnet. Nach dem Starten wird der Tankinhalt vom Sensor gemessen und dann wird die verbrauchte Benzinmenge der Einspitzanlage hochgerechnet. Bei meinem Peugeot wird der Tankinhalt nur bei mindestens halbvollem Tank oder bei steigendem Pegel (Reservekanister nachgefüllt) gemessen und berücksichtigt. Damit erreicht man wohl so um die 3% Genauigkeit.

Gruss
Axel

norbert-walter

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37

Freitag, 14. September 2018, 19:05

@MacAxel:

Das würde bei meinem Auto schief gehen, da der gemessene Durchfluss nicht dem tatsächlichem Verbrauch entspricht. Der wird nämlich um gut 0,8...1 Liter pro 100km niedriger angezeigt als er tatsächlich ist. Ich tanke immer bis zum maximalen Füllstand und rechne dann den Verbrauch über die gefahrenen Kilometer zurück. Da kommen immer höhere Werte raus. Warum wohl? Da sieht der Verbrauch nämlich immer besser aus.

Bei meinem Auto messen die wahrscheinlich direkt den Tankinhalt. Aber 3% sind schon ok für eine halbwegs genaue Restmengenbestimmung.

Norbert

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (14. September 2018, 23:27)


38

Freitag, 14. September 2018, 20:03

@MacAxel:

Das würde bei meinem Auto schief gehen, da der gemessene Durchfluss nicht dem tatsächlichem Verbrauch entspricht. Der wird nämlich um gut 0,8...1 Liter niedriger angezeigt als er tatsächlich ist. Ich tanke immer bis zum maximalen Füllstand und rechne dann den Verbrauch über die gefahrenen Kilometer zurück. Da kommen immer höhere Werte raus. Warum wohl? Da sieht der Verbrauch nämlich immer besser aus.

Bei meinem Auto messen die wahrscheinlich direkt den Tankinhalt. Aber 3% sind schon ok für eine halbwegs genaue Restmengenbestimmung.

Norbert

Das die Hersteller die Verbrauchsanzeige etwas tunen, ist ja nichts neues.Deswegen können die ja trotzdem intern richtig rechnen. Ist bei meinem auch so.

Bei meinem hat das übrigends lustige Nebenwirkungen, wenn ich auf LPG fahre, geht der Tankinhalt trotzdem runter. Die Einspritzanlage bekommt ja nichts davon mit, dass tatsächlich LPG statt Benzin eingespritzt wird und rechnet fleissig runter. Erst beim Benzin tanken, geht die Tankanzeige wieder hoch. Aber man bekommt ganz gut mit, wie das so funktioniert.

Gruss
Axel

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