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Außentemperatur und Motorkraft

Ford Mondeo Mk4 (BA7)
Themenstarteram 2. Januar 2011 um 16:07

Beim Turbo-Diesel ist u.a. ein Ladeluftkühler verbaut. Die Luft wird gekühlt, um mehr in den Zylinder zu bekommen. Oder so ähnlich, jedenfalls muß sie gekühlt werden. Nun kann man sich vorstellen, daß also kältere Luft bei niedrigen Außentemperaturen besser ist als warme Luft bei hohen Außentemperaturen. Ich glaube diesen Effekt im Winter durch eine deutlich höhere Höchstgeschwindigkeit bei meinem ehemaligen E-Klasse-Diesel bemerkt zu haben.

Tritt dieser Effekt auch bei Saugbenzinern auf? Ist da eine kühlere Frischluft auch besser? Ich hatte neulich den Eindruck, daß der Wagen jetzt im Winter kraftvoller ist und besser beschleunigt. War das nur Einbildung?

24 Antworten

Zitat:

Original geschrieben von Bartik

Zitat:

Original geschrieben von gobang

...

Der Sauerstoffgehalt (die Masse) ist bei gleichem Volumen

im Winter bei -15°C um 13.5% höher

gegenüber dem (der) im Sommer bei 25°C.

Dann verrate mir noch, bitte, nach welchem Mechanismus dies geschehen sollte.

...

Gruß, Bartik

Wahrscheinlich bin ich nicht so der gute Erklärer, aber ich versuchs mal:

Luft hat bei einer Temperatur von 25°C eine Masse von 1,18kg pro 1000 Liter Volumen.

Bei angenommen 20% Sauerstoffgehalt sind das 236g Sauerstoff.

Bei einer Temperatur von -15°C hat Luft eine Masse von 1,34kg pro 1000 Liter Volumen, da sich Gase bei sinkender Temperatur zusammenziehen.

Bei angenommen wieder 20% Sauerstoffgehalt sind das 268g Sauerstoff.

268g/236g = 1,1356

Also enthält nun die Luft 13,5% mehr Sauerstoff (32g mehr Masse).

Dabei sieht man, daß es für den Vergleich der Masseverhältnisse bei unterschiedlichen Temperaturen absolut unerheblich ist, ob die Luft nun 19% oder 21% Sauerstoff enthält (kürzt sich sowieso heraus).

Nun kann entsprechend der größeren Masse an Sauerstoff, welcher in die z.B. 2 Liter Brennraum angesaugt wird auch mehr Kraftstoff eingespritzt werden (auch 13.5% mehr). Bei der Verbrennung entstehen nun entsprechend auch 13.5% mehr Abgase (CO2), die sich zu mehr Volumen ausdehnen. Ob dieses Volumen ebenfalls 13.5% zunimmt, hängt davon ab, ob die Verbrennungstemperatur dieselbe ist. Angenommen ja, wird auch die gewonnene Energie 13.5% zunehmen.

So, besser kann ich es nicht erklären.

Danke, jetzt hast Du meine Erklärung bestätigt (allerdings mit falschen Argumenten). Und zwar hast Du selber geschrieben, dass der Sauerstoff-ANTEIL in Luft immer derselbe ist:

Zitat:

Original geschrieben von gobang

 

Luft hat bei einer Temperatur von 25°C eine Masse von 1,18kg pro 1000 Liter Volumen.

Bei angenommen 20% Sauerstoffgehalt sind das 236g Sauerstoff.

Bei einer Temperatur von -15°C hat Luft eine Masse von 1,34kg pro 1000 Liter Volumen, da sich Gase bei sinkender Temperatur zusammenziehen.

Bei angenommen wieder 20% Sauerstoffgehalt sind das 268g Sauerstoff.

Dann kommt leider Dein Gedankenfehler:

Zitat:

Original geschrieben von gobang

268g/236g = 1,1356

Also enthält nun die Luft 13,5% mehr Sauerstoff (32g mehr Masse).

Die Luft enthält eben nicht mehr Sauerstoff. Der Anteil ist, wie Du selber geschrieben hast, immer gleich (z.B. die von Dir geschriebenen 20%). Was sich erhöht, ist die Masse der Luft, die in die Brennräume passt. Und 20% aus größerer Masse ist halt größere Zahl als 20% aus kleinerer Masse. Deshalb ist somit in den Brennräumen (aber nicht in der Luft allgemein) mehr Sauerstoff. Also nicht, weil kältere Luft mehr Sauerstoff haben sollte.

Auch ich kann es besser nicht erklären...

Gruß, Bartik

Zitat:

Original geschrieben von Bartik

Zitat:

Original geschrieben von gobang

268g/236g = 1,1356

Also enthält nun die Luft 13,5% mehr Sauerstoff (32g mehr Masse).

Die Luft enthält eben nicht mehr Sauerstoff. Der Anteil ist, wie Du selber geschrieben hast, immer gleich (z.B. die von Dir geschriebenen 20%). Was sich erhöht, ist die Masse der Luft, die in die Brennräume passt.

Also wenn 32g (also 13.5%) mehr nicht "mehr" bedeutet, dann weiß ich auch nicht, wann man sonst von "mehr" sprechen darf.

Wir können ja mal Anhand der molaren Masse die Atome auszählen, die sich in unserem Beispiel hinter den 32g verbergen.

Ich habe das Gefühl, daß wenn Du ein %-Zeichen siehst, Du sofort an Volumen denkst.

"Prozent" ist aber einfach eine Einheits-lose Vergleichsgröße (deutsch: von Hundert), deren Bezugsgröße man im Kontext mit angeben muß.

Zitat:

Original geschrieben von gobang

 

Also wenn 32g (also 13.5%) mehr nicht "mehr" bedeutet, dann weiß ich auch nicht, wann man sonst von "mehr" sprechen darf.

Wir können ja mal Anhand der molaren Masse die Atome auszählen, die sich in unserem Beispiel hinter den 32g verbergen.

Ich habe das Gefühl, daß wenn Du ein %-Zeichen siehst, Du sofort an Volumen denkst.

"Prozent" ist aber einfach eine Einheits-lose Vergleichsgröße (deutsch: von Hundert), deren Bezug man im Kontext mit angeben muß.

Rede ich etwa spanisch?

Mein letzter Versuch: bei 20°C liegt die Luftdichte (bei 0mNN) bei ca. 1,205kg/m³. Bei angenommenem Sauerstoff-Gewichtsanteil in der Luft von 20% sind in den Brennräumen (nehmen wir an 2dm³ also 2Liter) ca. 2,41g Luft und somit 0,482g Sauerstoff.

Bei -20°C liegt die Luftdichte bei 1,395kg/m³ und in denselben 2Liter-Brennräumen sind dann ca. 2,79g Luft und somit ca. 0,558g Sauerstoff.

Somit ist bei -20°C in den Brennräumen 0,076g mehr Sauerstoff als bei +20°C. Aber in der Luft sind es immer dieselbe 20%.

Jetzt geht es hier nicht mehr um Physik, sondern um die richtige Terminologie. Kalte Luft hat nicht mehr Sauerstoff. Der Anteil ist immer derselbe. Kalte Luft hat genausoviel Sauerstoff, wie warme Luft, weil dieser Anteil als das Verhältnis von Sauerstoffmenge zur gesamten Luftmenge immer bei den (von uns angenomennen) 20% liegt.

Nur ist kalte Luft dichter, also passt in einer Volumeneinheit mehr Luft hinein und somit ist in dieser Volumeneinheit auch automatisch mehr Sauerstoff!

Also die Antwort auf die Frage "warum hat ein Verbrennungsmotor im Winter mehr Leistung" lautet (in der richtigen Terminologie): weil kalte Luft größere Dichte hat und dadurch in die Brennräume mehr Luft passt, was natürlich größere Menge an zur Verfügung (zur Verbrennung) stehendes Sauerstoff mit sich bringt.

Howgh,

Bartik

am 5. Januar 2011 um 13:00

... oder man hat so viel Leistung, dass es nicht weiter auffällt :D:D:D

Nicht böse sein...

Knut

Ich kann euch alle verstehen,

die Diskusion hängt um einen Standpunkt herum fest und die Grundfrage des Starters bleibt soweit unbeantwortet.

Eine Leistungssteigerung ist insoweit nur bedingt meßbar da der Ottomotor über die Lambdasonde geregelt wird. D.h. die Qualität der verbrennung wird angeglichen. ( Lambda 1 = 14,7 Teile Luft zu 1 Teil Kraftstoff )

Der Dieselmotor saugt zwar kalte Luft an, diese wird aber durch den Turbo erwärmt und verdichtet.

Über den Ladeluftkühler wird die Ansaugluft heruntergekühlt um die Dichte wieder zu erhöhen. Diese Änderung wird dann durch den T-Map - Sensor ( Ladedruck und Temperatur ) aufgenommen und als Korrekturgröße zur angesaugten Luftmasse genommen.

Da der Dieselmotor bis jetzt keine Abgassonde zur Qualitätsüberwachung besitzt, kann die Verbrennungsgüte nicht angepaßt werden. Somit kann unter Umständen eine leichte Mehrleistung spürbar sein.

Zu Vergaserzeiten und leicht überfetteter Gemischeinstellung war das besser spürbar.

Zitat:

Original geschrieben von Bartik

Also die Antwort auf die Frage "warum hat ein Verbrennungsmotor im Winter mehr Leistung" lautet (in der richtigen Terminologie): weil kalte Luft größere Dichte hat und dadurch in die Brennräume mehr Luft passt, was natürlich größere Menge an zur Verfügung (zur Verbrennung) stehendes Sauerstoff mit sich bringt.

Howgh,

Bartik

Da kann ich Dir uneingeschränkt zustimmen.

 

@Buddha 13:

Die Aussage gilt so auch für Diesel und Turbo-Motoren.

Die Anpassung der Kraftstoffmenge an die Luftmenge (bzw. besser Sauerstoffmenge) wird ja durch Auswertung der Werte des Luftmassenmessers und der Lufttemperatur gesteuert.

Das ist (soviel ich weiß) bei Benziner, Diesel, Sauger und Turbo gleich.

Auch der Turbo schaufelt im Winter kältere/dichtere Luft.

Also auch wenn der Ladeluftdruck sommers wie winters gleich hoch geregelt wird, ist die Temperatur und damit die Dichte verschieden.

Nur ist die Auswirkung beim Turbo sicher geringer als beim Sauger.

--------------------------------------------

Die "dickere" Luft im Winter kann man übrigens auch daran spüren, daß schnell überholende Fahrzeuge eine stärkere Druckwelle erzeugen, als im Sommer.

In diesem Zusammenhang habe ich folgende Frage:

Verbraucht der Dieselmotor mehr bei niedrigen Temperaturen?

Ich habe nämlich diesen Eindruck bei meinen Tiguan 2,0 TDI (140 PS).

Der Durchschnittsverbrauch liegt jetzt bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bei etwa 0,2 - 0,3 Liter/100 Km höher.

Es ist vor allem sichtbar beim Anfahren, dann geht üblicherweise der Verbrauch hoch, kurzzeitig oft auf 25 - 30 Liter/100.

Bei den jetzigen Temperaturen steigt dieser "Anfahrverbrauch" oft auch bis fast 50 Liter/100 Km an.

Der - durchaus geringe - Mehrverbrauch bei niedrigen Temperaturen stört mich nicht sehr. Es geht mir eher darum, den physikalischen Hintergrund zu verstehen.

Was den Verbrauch im Winter hochtreibt, ist ein schlechter Gripp. Besonders beim Anfahren macht sich eine schlechte Reifenhaftung bemerkbar.

Die Mischung von Winterreifen ist so zusammengesetzt, dass sie auch bei niedrigen Temperaturen "weich" bleibt.

Die Effizient des Winterreifen ist allerdings abhängig von seinem Alter. Die Gummimischungen härten nach fünf bis sechs Jahren aus und die Effizienz des reifen wird vermindert.

Fährt man einen Sommerreifen bei niedrigen Temperaturen, so ist sein Haftkraft erheblich schlechter, da seine Mischung bei niedrigen Temparaturen "härter" wird.

Was noch hinzu kommt, ist das die Mischungen der Winterreifen von Typ und Herrsteller unterscheiden.

Frage also:

Wird ein Winterreifen gefahren?

Wenn ja wie alt ist er?

Wenn kein Winterreifen gefahren wird, sollte Du dir es überlegen nach zu rüsten.

Der ständige Wechsel der Reifen bedeutet natürlich Aufwand. Wer diesen scheut oder nur wenig fährt und nicht gerade in einem Gebirge oder Mittelgebirge mit hoher Schneehäufigkeit wohnt, dem empfehle ich Ganzjahresreifen.

Um das Alter eines Reifens zu bestimmen schaut man nach der DOT-Nummer sie ist i.d.R. vierstellig. Die ersten beiden Zahlen stehen für die Herstellungswoche und die beiden nächsten Zahlen stehen für das Jahr.

Beispiel: 3316 => 33. Woche 2016

Zitat:

@Bonnie.500 schrieb am 9. Dezember 2016 um 11:35:00 Uhr:

In diesem Zusammenhang habe ich folgende Frage:

Verbraucht der Dieselmotor mehr bei niedrigen Temperaturen?

Ich habe nämlich diesen Eindruck bei meinen Tiguan 2,0 TDI (140 PS).

Der Durchschnittsverbrauch liegt jetzt bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bei etwa 0,2 - 0,3 Liter/100 Km höher.

Es ist vor allem sichtbar beim Anfahren, dann geht üblicherweise der Verbrauch hoch, kurzzeitig oft auf 25 - 30 Liter/100.

Bei den jetzigen Temperaturen steigt dieser "Anfahrverbrauch" oft auch bis fast 50 Liter/100 Km an.

Der - durchaus geringe - Mehrverbrauch bei niedrigen Temperaturen stört mich nicht sehr. Es geht mir eher darum, den physikalischen Hintergrund zu verstehen.

Ich würde das mal im VW Tiguan Forum fragen und nicht bei Ford, dort gibt es sicher Erfahrungswerte

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