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Warum steigt der Ausstoß von Ruß bei kalter Lufttemperatur an?

Themenstarteram 12. September 2015 um 12:58

Schönen guten Tag,

ich als aufmerksamer Beobachter beschäftige mich mit vielleicht etwas seltsam anmutenden (mich aber trotzdem stark interessierenden) Dingen. Zum Beispiel fällt mit immer wieder auf, und zwar egal ob beim Firmenwagen, beim eigenen Auto oder auch beim eigenen Moped (allesamt Benzinmotoren ohne Direkteinspritzung), dass die Rußemission teilweise deutlich ansteigt, je kälter es draußen wird. Ich muss noch erwähnen, dass die Emission bei leichter Last gemeint ist, also nicht durch ein fettes Gemisch bedingt, sondern bei Lambda 1. Nun frage ich mich bzw. euch, warum das so ist. Ich kann mir darauf nämlich keinen Reim machen, meiner Logik zufolge sollte nämlich kalte Luft günstiger für eine vollständige Verbrennung sein, nicht umsonst gibt es z.B. beim Turbomotor einen Ladeluftkühler. Könnte es eventuell etwas damit zu tun haben, dass die Vermischung von Kraftstoff und Luft mit etwas wärmerer Verbrennungsluft vollständiger erfolgt?

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Mehr Sauerstoff = MAGERES Gemisch!

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Bei Kälte liegt es an dem Wasserstoffteilen in den Abgasen, es findet ja auch eine unvollständige Verbrennung vor. Das ganze ist eigentlich ziemlich kompliziert zu erklären. Da braucht`s einen Chemiker :D. Der Qualm im Winter ist meist nur Wasserdampf mit etwas Rußpartikeln.

Gedanken solltest du dir nur machen wenn der Motor warm ist, das deutet auf eine Zylinderkopfdichtung hin, die hinüber ist.

Themenstarteram 12. September 2015 um 13:27

Zitat:

@Bierloch schrieb am 12. September 2015 um 13:05:28 Uhr:

Der Qualm im Winter ist meist nur Wasserdampf mit etwas Rußpartikeln.

Ich hätte vielleicht noch dazuschreiben sollen, dass ich Wasserdampf (also an kalter Luft kondensiertes, wasserhaltiges Abgas) sehr wohl von Rauch (Feststoffpartikel, meist Kohlenstoff) unterscheiden kann, ich bin schließlich Kfz - Mechaniker und kein Bäcker. ;)

Ich meinte wirklich den Kohlenstoff. Ich kann die gleiche Strecke mit identischer Geschwindigkeit fahren, im Winter bei starkem Frost habe ich dann eine deutliche Rußschicht im Auspuff, im Hochsommer hingegen absolut keine.

Also im Winter ist es so, ein sehrkalter Motor arbeitet ja nicht optimal und verbrennt nicht alles optimal, so entsteht doch der Ruß oder nicht? Ich denke der meiste Ruß bildet sich bei den ersten 3 Kilometern.

Das mit der Lufttemperatur und der Verbrennung würde ich ausschließen. Kalte Luft ist schwerer und diese erbringt den Motor eine bessere Verbrennung mehr Leistung? Ich will jetzt nicht zu viel mit halbwissen rumschießen.

Aber das ist auch viel mit der Höhe über den Meeresspiegel bedingt. Jeder kennt es wenn er mal auf den Alpen bei 2000 Meter mit dem Auto unterwegs ist, oder an der Ostsee :D. Da bringt die kalte Alpenluft auch nichts.

Ich kann mir spontan zwei Gründe vorstellen:

1.) Da Du auch von Deinem privaten Wagen sprichst, vermute ich mal, dass Du Saugrohreinspritzer meinst. Bei denen wird ins Saugrohr vor das geschlossene Einlassventil eingespritzt (sog. Vorlagerung). Bis zum Öffnen des Einlassventils hat der Kraftstoff Zeit zu verdampfen. Das hängt natürlich auch von der Temperatur ab. So könnte bei niedrigen Temperaturen der Kraftstoff beim Ansaugen noch nicht vollständig verdampft sein.

2.) Der Abgastest im MVEG-Zyklus findet zwischen 20 und 30 Grad Celsius statt. Bei tieferen Temperaturen kann also bei noch deaktivierter Lambdaregelung lustig angefettet werden (nach dem Motto: Fett brennt immer).

Zitat:

@bbbbbbbbbbbb schrieb am 12. September 2015 um 13:27:15 Uhr:

Ich meinte wirklich den Kohlenstoff. Ich kann die gleiche Strecke mit identischer Geschwindigkeit fahren, im Winter bei starkem Frost habe ich dann eine deutliche Rußschicht im Auspuff, im Hochsommer hingegen absolut keine.

Ist das auch nach Langstreckenfahrten so unterschiedlich? Wenn ja, könnte es ja auch daran liegen, dass der Ruß bei niedrigen Temperaturen besser am Auspuff klebt. Der Fehler bei dieser Meßmethode ist jedenfalls vermutlich sehr hoch ;-) (das gilt auch für die optische Beurteilung der Auspuffwolken).

Themenstarteram 13. September 2015 um 3:32

Zitat:

@0MGQoNDYjZ schrieb am 12. September 2015 um 23:47:38 Uhr:

Ist das auch nach Langstreckenfahrten so unterschiedlich? Wenn ja, könnte es ja auch daran liegen, dass der Ruß bei niedrigen Temperaturen besser am Auspuff klebt. Der Fehler bei dieser Meßmethode ist jedenfalls vermutlich sehr hoch ;-) (das gilt auch für die optische Beurteilung der Auspuffwolken).

Ja, natürlich bei warmgefahrenem Motor, so dass ich eine Anfettung ausschließen kann. Dass der Ruß besser am Auspuff pappt, habe ich auch zuerst vermutet, aber ich denke, dass sich die Temperatur vom Auspuff im Sommer / Winter bei konstant 150 km/h kaum unterscheidet. Punkt 1 von Rael_Imperial klingt plausibel. Erwähnen muss ich natürlich noch, dass meine Auspuffe normalerweise immer rußfrei sind, der im Winter u.U. entstehende dünne Rußfilm wird beim nächsten Kaltstart vom Kondenswasser weggewaschen.

.... weil der Motor, vor allem aber der Katalysator, im Winter jeweils eine längere Anwärmphase benötigt, bis letzterer die Arbeitstemperatur erreicht? Und dazu das Gemisch auch noch länger als in warmen Jahreszeiten angefettet wird?

Der Russ entsteht wenn die "Flamme" im Zylinder während der Zündung zu schnell abkühlt, weil der Motirblick eben kalt ist. Kühlst du mit einem Schraubenzieher eine Kerzenflamme, bildet sich sofort Ruß am kalten Metall des Schraubendrehers.

Ich kopier mal was aus den Chemieunterricht hier herein:

"Wenn die C-Atome auf kühlere Flächen treffen, verlieren sie Energie und lagern sich zu Kohlenstoffatom-Aggregaten zusammen. Man spricht vom „Abschrecken“ der Flamme. Dabei bildet sich das energetisch besonders günstige Graphitgitter - das ist der Ruß.

Auf gleiche Weise ist die Rußentwicklung einer „blakenden“ Kerzenflamme zu erklären. Der Unterschied ist nur, dass hier zum Abschrecken der heißen Flammengase keine kalte Oberfläche notwendig ist. Hier übernimmt die kalte Umgebungsluft diese Rolle."

Mh die kalte Luft alleine sollte das aber eigentlich nicht verursachen, da das Gemisch ja darauf angepasst wird. Also mehr Sauerstoff => fetteres Gemisch.

Die Ausgangstemperatur der Luft dürfte doch reichlich egal sein. Zumal diese durch Kompression eh noch erwärmt wird...

Im Winter hört mein Auspuff sehr lange nicht auf zu dampfen. Selbst nach stundenlanger Fahrt nicht. Aber Ruß habe ich noch nie im Auspuff gesehen.

Es geht nicht nur um die Temperatur der Luft bzw der Explosion, sondern um die Temperatur Metalls, welches sich unmittelbar im Umkreis befindet. Wo die Dämpfe abkühlen weil diese darauf treffen.

OK, aber ein kalter Motor wurde ja bereits ausgeschlossen. ;-) Dachte ich zumindest.

Ach was. Ist doch Pflichtübung bei den Antworten vom Ausgangsszenario abzuweichen. Hauptsache es passt zu der eigenen Idee. ;)

Moin

Der kalte Motor schon. Aber der kalte, und oft feuchte, Auspuff nicht. WIe hier schon geschrieben, teils wird der letzte Rest auch nach langer Fahrt nicht warm, insbesondere wenn es kalt ist.

Nun meint der KFZ-Mechaniker alleine durch hinsehen die Abgasuntersuchung durchführen zu können. Ich für meinen Teil denke einfach mal: Sein Fahrzeug rußt immer gleich doll, schließlich rußen alle Motoren mehr oder weniger. Im Sommer ist der Auspuff trocken, es haftet nichts an, insbesondere kein Ruß, im Winter ist der Auspuff feucht, und schon lagert er sich ab. In der nächsten Warmphase wird er dann wieder raus und los geschüttelt, der Auspuff ist wieder scheinbar sauber.

Natürlich gilt dies nur für den "Vergleich" 150 kmh auf der AB für längere Zeit.

In der Kurzstrecke bin ich dann bei Rael.

 

Moin

Björn

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