Warum verbraucht ein kalter Motor mehr Kraftstoff?

[Reifenfüller5218]

Hallo,

ja warum eigentlich?

Bisher konnte mir niemand eine vernünftige Erklärung geben!

Ich weiß, dass das Gemisch fetter ist, und daher mehr Benzin hinten raus gepustet wird. Aber warum ist das Gemisch fetter?

Wir haben uns auf der Arbeit bereits leicht darüber gestritten warum das so ist, aber keine wusste es wirklich detailiert!

[Faltenbalg787]

Da bei kaltem Motor der Verschleiß und der Drehwiderstand höher sind und der Kat noch nicht richtig artbeitet wird versucht den Motor möglichst schnell warm zu bekommen, was heisst mehr Sprit rein.

Wenn der Motor langsamer warm würde und der Kat erst später richtig arbeiten würde, wären die aktuellen Schadstoffklassen nicht zu halten.

[Reifenfüller5218]

Ah ja,......

Dann nochmal zwei Fragen:

A) Heißt dass, das der Motor bewusst ein fettis Gemsich zusammenstellt (oder ist das keine Absicht, sondern eher ungewollt)?

B) Ich habe gehört, dass Leistungsstarke Motoren ein fettes Gemisch verwenden um den Auspuff und Co zu kühlen. In dem Sinn wäre das fette Gemisch bei kalten Motoren dann doch kontraproduktiv!?

[Faltenbalg28536]

Ciao,

Ich könnte mir am ehesten vorstellen, dass es mit den Toleranzen der beweglichen und festen Teile sowie insbesondere verschiedener Materialpaarungen der Teile eines Motores zu tun hat - über dem T-Bereich ergeben sich so verschiedenene Durchmesser/ Längen und somit Toleranzen (T-Dehnung).

Die Toleranzen im Motorenbau sind mittlerweile sehr eng und werden logischerweise für den Zustand bei Betriebstemperatur ausgelegt. Bei Kaltstart entsteht teilweise mehr Reibung oder je nach Material und Design eines Teiles sogar zuwenig Schluss - beides nicht ideal da entweder Verluste hierdurch entstehen (zu grosser Spalt) oder Reibungswärme zusätzlich entsteht. Anhand des Kolbens und der "Laufbuchse" wird dies gut ersichtlich, gilt aber für alle beweglichen funktionalen Teile an einem Motor. Gleiche Material-Paarung zweier Teile muss die T-Dehnung nicht unbedingt über einen T-Bereich ausgleichen. Ungeeignete Materialpaarungen führen sogar aufgrund T-Dehnung zu zusätzlichen Spannungen und irgendwann zu Rissen an Teilen oder zu Ausfällen.

Gruss,

Lex

[Faltenbalg28536]

Nachtrag:

Gibt sicherlich auch noch andere Gründe, wie z.B. die temperaturabhängige Viskosität des Oels und somit schlechteren Schmiereigenschaften etc.

Inwieweit die (zu) gute Kühlleistung bei Kaltstart eine Rolle spielt, ist schwierig zu schätzen, aber diese führt sicherlich zusätzlich zu einer asymmetrischen T-Verteilung der Teile bis jedes Teil seine Betriebstemperatur erreicht hat, auf die es eigentlich ausgelegt wurde?

Gruss,

Lex

[Monegasse]

Das Gemisch wird im kalten Zustand bewusst angereichert, d.h. etwas mehr Benzin/Diesel eingespritzt als nötig um den Motor schneller warm zu bekommen.

Neben der nötigen Betriebswärme von Öl und Lagerpassungen ist bei Dieselmotoren auch der Prozess von einer minimalen Betriebstemperatur abhängig. Die Verbrennung läuft sonst nicht vollständig ab, ein Diesel fühlt sich - mal abgesehen von den Grenzwerten beim Material - immer wohler, je wärmer er wird.

Benzin/Diesel hat einen höheren Wärmeinhalt als Luft, damit dient es bei warmem Motor auch der innermotorischen Kühlung. Wenn es so in den Brennraum eingebracht wird, dass es nicht vollständig verbrennen kann, kann man damit paradoxerweise den Motor kühlen. Viele umgebaute Erdgasmotoren haben Probleme mit der innermotorischen Kühlung (vor allem der Ventile) weil dieser Effekt bei Gas nicht so stark greift wie mit der Verdunstungswärme(kälte) von Benzin.

monegasse

[Fensterheber3175]

Mit Reibung oder Ölviskosität hat weniger zu tun, Benzin oder Diesel zünden einfach nicht, wenn der Motor kalt ist, so ganz einfach gesagt. Man hat damals den Choke gezogen, wisst ihr noch? :)

Aber das alles ist hier

zu lesen.

[Reifenfüller48414]

Von den bisher beschriebenen Ursachen - höhere Reibungsverluste, u.a. durch andere Viskosität des kalten Motoröls, schnellere Katalysatorerwärmung - abgesehen, braucht meines Wissens nach der kalte Motor mehr Kraftstoff pro Lufteinheit, weil der Kraftstoff an zunächst noch kalten Motorteilen (z.B. Zylinderwände, aber auch im Ansaugtrakt, je nach Motorkonzept) kondensiert und damit nicht voll zur Verbrennung bereit steht.

Aus diesem Zweck gab es früher den "Choke", heute wird das von der Motorelektronik übernommen.

[Druckluftschrauber1859]

@ spooky

es stimmt nicht ganz, würde der motor im warmen zustand mehr reibwiderstand haben, dann würde der motor schwerer laufen, der sinn dabei wäre, dass der motor klat sein soll, somit die kühlung auch noch stärker .. usw

[Duftbaumdeuter5631]

Also fassen wir mal zusammen:

Kaltstartanreicherung hat folgende Gründe/ist notwendig weil:

- Kondensationsverluste an kalten Ansaugrohr - und Zylinderwänden müssen wett gemacht werden

- Der Motor erreicht schneller seine Betriebstemperatur

- der Kat wird schneller warm und arbeitet damit besser

- schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur bedeutet:

1. der Motor kann schneller im umweltschonenden und

kraftstoffsparenden (Gemisch-)Bereich laufen

2. das Spiel an Lagern und zw. Kolben und Laufbuchse wird

geringer

3. weniger Reibung im Motor da warmes Öl fließfähiger ist

als kaltes, damit auch weniger Verschleiß

4. (eher nebensächlich) die Heizung wird natürlich auch

schneller warm

Ich denke das sind so die Hauptgründe, vielleicht hat jemand ja noch was zu ergänzen?

 

EDIT: um nochmal deine Frage zu beantworten:

A: Ja es ist beabsichtigt, dass das Gemisch angefettet wird. Ob das bei modernen Autos über die Elektronik passiert, oder bei alten Vergasermodellen manuell per Choke ist dabei der einzige unterschied.

B: Was du meinst ist die Volllastanreicherung. Dabei wird den Brennraümen bei entsprechender Drehzahl und Volllast ein "zu fettes" Gemisch zugeführt. Der überschüssige Kraftstoff trägt dabei zur Kühlung bei, da er beim Verdampfen Wärme abführt. Besonders stark wird das bei Turbomotoren eingesetzt, da hier die Verbrennungstemperaturen am höchsten sind.

[Kurvenräuber3041]

Die wichtigsten Ursachen sind...

...kaltes Öl hat eine deutlich höher Viskosität als warmes, d.h. ein kalter Motor erzeugt deutlich (!!) mehr Verlustreibung als ein warmer Motor (Am Prüfstand einwandfrei nachmessbar). Die oben erwähnten Toleranzfragen etc. gehören auch zu diesem Block.

...speziell Benzin-Motoren läßt man im Kaltstart bewußt mit einem sehr schlechten Wirkungsgrad laufen, d.h. die im Kraftstoff enthaltene Energie wird statt in Kolbenarbeit vor allem in Abgastemperatur zum schnellen Erreichen der Kat-Betriebstemperatur umgesetzt. Der einfachste Weg ist z.B. über bewußt sehr "späte" Zündwinkel, die einen hohen Verbrauch erfordern, aber eben auch hohe Abgastemp. liefern. Dieser sog. Katheiz-Betrieb wird dann nach Erreichen einer bestimmten Temperaturschwelle (üblicherweise im Kühlwasser gemessen) oder einfach über Zeit (modellbasiert) vom Motor-Steuergerät abgeworfen. Das sog. Katheizen ist übrigens einer der Gründe dafür, warum mit immer strengeren Abgasnormen die Leute den Eindruck hatten (vor allem die Hardcore-Kurzstreckenfahrer), ihr Fzg. verbraucht mehr. Dieses Verfahren wird so mehr oder weniger von allen Herstellern weltweit angewendet.

Gruß,

fsi-entwickler

[Faltenbalg28536]

Ciao FSI-Entwickler,

Du scheinst eine Menge davon zu verstehen!

Deshalb eine andere Frage - im gleichen Zusammenhang - hierzu: Um ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur zu gewährleisten, wie wird das bezüglich dem Management des Motor-Kühlsystems bei modernen Motoren gehandhabt? Wird der Kreislauf auf dem Minimum gehalten, das heisst Ausnutzung der "natürlichen Konvektion" mit minimaler zugeschalteter "Pumpenleistung"? Kühlung des Motors ist ja in diesem Sinne zu Beginn nur minimal erwünscht?

Vielleicht hast Du auch Tipps, wie man bei modernen Dieseln und Benzinern am Besten den Verbrauch in der Aufwärmphase reduziert und den Motor schont?

Besten Dank und Gruss,

Lex

[Turboschlumpf4130]

Zitat:

Original geschrieben von bemer

B: Was du meinst ist die Volllastanreicherung. Dabei wird den Brennraümen bei entsprechender Drehzahl und Volllast ein "zu fettes" Gemisch zugeführt. Der überschüssige Kraftstoff trägt dabei zur Kühlung bei, da er beim Verdampfen Wärme abführt. Besonders stark wird das bei Turbomotoren eingesetzt, da hier die Verbrennungstemperaturen am höchsten sind.

Außerdem hat ein Ottomotor seine maximale Leistung nicht bei Lambda=1, weil dann CO und Sauerstoff im Abgas enthalten sind, damit der Kat seine Arbeit tun kann. Wenn man nun mehr Sprit einspritzt, kann der übrige Sauerstoff auch noch "verbrennen" und die Leistung wird - auf Kosten der Abgaswerte - höher.

Zum Kühlsystem-Management: Gibt es denn mittlerweile Wasserpumpen, die nicht von der Kurbelwelle angetrieben werden? (kleine Zusatzwasserpumpen zur Nachkühlung kenne ich, aber als Hauptpumpe?)

Klassischerweise kann man da nämlich überhaupt nichts tun - natürlich mal davon abgesehen, dass der Thermostat den großen Kreislauf, an dem der Kühler dranhängt, erst ab 80-90Grad Kühlwassertemperatur aufmacht, das Kühlwasser davor also nur im kleinen Kreislauf läuft und nicht gekühlt wird...

MfG, HeRo

[Reifenfüller48414]

Zitat:

Original geschrieben von HeRo11k3

Zum Kühlsystem-Management: Gibt es denn mittlerweile Wasserpumpen, die nicht von der Kurbelwelle angetrieben werden? (kleine Zusatzwasserpumpen zur Nachkühlung kenne ich, aber als Hauptpumpe?)

Bei BMW wird in den meisten neueren 4- und 6-Zylinder-Benzinmotoren eine elektrische Wasserpumpe eingesetzt, die entsprechend variabel angesteuert werden kann.

Inwieweit andere Hersteller so ein System einsetzen oder in der Pipeline haben, weiß ich nicht.

[Spannungsprüfer3668]

alter schwede...das soll man als normalo mal verstehen was hier manche von sich geben :D

naja aber schon interessant zu lesen...

mal ne frage: als es mal eine woche über richtig schön kalt war hatte ich einen durchschnittsverbrauch von ca. 7.2 litern super...jetzt wo wir wieder so 10 bis 15 grad haben liegt der verbrauch bei 6.4 litern...identische fahrweise...liegt nicht manchmal am temperatur unterschied ?