Warum sollte man Motoren warmfahren?

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Dass man einen Motor  sachte warmfahren sollte, dürfte für niemanden eine überraschende, neue Erkenntnis sein. Wenn man aber mal genauer darüber nachdenkt, weshalb man das überhaupt macht, ist in der Regel der einzige Gedanke: Da war doch irgendwas mit kaltem Öl… Kaltes Öl besitzt eine höhere Viskosität, woraus ein höherer Öldruck resultiert, das ist doch eigentlich eine positive Sache, oder?

Grundsätzlich ja, aber wie fast immer ist die Sache komplizierter und umfangreicher – bleiben wir zunächst beim Öl. Um die Problematik von kaltem Öl im laufenden Motor besser zu verstehen, hilft es, sich das ganze bildlich wie Honig vorzustellen. Zwar ist Honig deutlich zähflüssiger, aber die nachteiligen Effekte werden bei diesem Vergleich schnell klar: Wer versucht, Honig in hoher Geschwindigkeit auf ein Brot zu schmieren, stellt fest, dass das nicht klappt. Entweder „reißt“ der Honigfilm und man hat mehrere Honigstücke oder er klebt zusammen und deckt nur einen kleinen Teil ab. So ähnlich läuft das auch im Motor ab, hier sind viele Bauteile vorhanden, die sich schnell bewegen, das Öl kann aber im kalten Zustand nur langsam nachfließen. Je höher die Motordrehzahl ist, desto schneller bewegen sich die Bauteile und somit steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass der Ölfilm beispielsweise an den Zylinderwänden oder im Bereich der Nockenwellen und des Ventiltriebs abreißt und Metall auf Metall reibt. Für den Ford Coyote 5.0 Motor, der ab dem Modelljahr 2011 im Mustang verbaut wurde, kann der Öl-Wärmetauscher aus dem BOSS302 verbaut werden, der gleich zwei positive Effekte bringt: In der Aufwärmphase wird das Öl durch das Kühlwasser zusätzlich erwärmt und erreicht somit schneller Betriebstemperatur, bei sportlicher Fahrweise wird das heiße Öl hingegen durch das wesentlich kühlere Kühlmittel auf niedriger Temperatur gehalten.

Als Konsequenz aus dieser Kenntnis zu schließen, dass man bei einem kalten Motor die Drehzahlen so niedrig wie möglich zu halten und lieber im höchstmöglichen Gang dem Motor viel Kraft abzuverlangen um zu beschleunigen, ist ebenfalls schädlich.

Die Verbrennung läuft idealerweise so ab, dass der größte Brennraumdruck und die höchste Temperatur möglichst am oberen Totpunkt oder kurz danach gegeben ist, also wenn sich der Kolben sehr nah an der höchsten Position befindet. Das wiederum bedeutet, dass der größte Teil der Verbrennungswärme an den Zylinderkopf und an den Kolben abgegeben werden und deutlich weniger an den Motorblock. Wenn man also im kalten Zustand viel Kraft vom Motor abverlangt und somit eine höhere Zylinderfüllung und kräftigere und heißere Verbrennung erzwingt, erhitzen sich Kolben und Zylinderkopf schneller als die restlichen Komponenten. Für die Kolben bedeutet dies, dass diese sich schneller ausdehnen und im Extremfall an den Zylinderwänden schleifen oder sich gar mit der Zylinderwand verschweißen und einen Kolbenfresser verursachen. Motoren, wie beispielsweise die modernen Chrysler Hemi V8 Motoren, besitzen eine Kolbenbodenkühlung, bei der in den Motorblock integrierte Düsen gezielt den Kolbenboden mit Öl besprühen, um diesen Effekt zu verringern. Am Zylinderkopf bedeutet eine deutlich höhere Temperatur als am Motorblock, dass sich der Zylinderkopf auch weiter ausdehnt als der Block. Dieser Effekt ist noch stärker ausgeprägt, wenn der Motorblock aus Grauguss ist und der Zylinderkopf aus Aluminium.  Durch die unterschiedliche Ausdehnung zwischen Block und Zylinderkopf kann die Zylinderkopfdichtung undicht werden und schließlich durch die heißen Verbrennungsgase beschädigt werden. Im Extremfall kann sich der Zylinderkopf in der Blockmitte nach oben wölben und somit dauerhaft beschädigt werden. Auch Risse im Zylinderkopf oder Block haben ihre Ursache oftmals auch im Fehlbetrieb mit zu großer Last unterhalb der Betriebstemperatur.

Doch auch der Kraftstoff verhält sich unterhalb der Betriebstemperatur des Motors anders, als es uns lieb ist: Wir wissen ja jetzt, dass sich die Kolben nach und nach bei steigender Temperatur ausdehnen, dasselbe gilt auch für die Kolbenring, bei denen der Schlitz am Ende der Ringe mit steigender Temperatur geringer wird und besser abdichtet. Das bedeutet also, dass bei kaltem Motor die Abdichtung schlechter ist, und das wiederum bedeutet, dass bei hoher Last, wenn das Gemisch angefettet werden muss, unverbrannter Kraftstoff in Richtung Ölwanne wandert und das Öl nach und nach verdünnt. Speziell dieses Problem betrifft aber eher Kurzstreckenfahrer, denn sobald das Öl Betriebstemperatur  erreicht, dampft das Benzin wieder aus und wird durch das PCV Ventil wieder der Verbrennung zugeführt.

Was können wir also daraus lernen? Ein kalter Motor sollte immer schonend warm gefahren werden, das bedeutet konkret: Die Drehzahlen sollten so niedrig gewählt werden, dass eine zu hohe Last für den Motor vermieden werden kann.

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Tags: Technik-Tipp

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