Hier habe ich mal einen Artikel gefunden, woraus hervorgeht, dass mehr Motorschäden durch "kalte Motoren" als durch "überhitzte Motoren" entstehen, was z.T. auch mit dem Öl und seiner Viskosität im Zusammenhang steht.
Der Artikel ist aus dem Magazin Oldtimer Markt Ausgabe 01/2002 - die genannten Effekte
gelten aber generell auch für neue Motoren:
Der Kaltstart gilt als Motorenkiller Nummer eins. Kein Wunder, konzentriert sich doch der
Löwenanteil des Verschleißes auf die ersten Minuten nach dem Anlassen. Wir gehen der
Frage auf den Grund, wie man einen Motor eigentlich richtig warmfährt?
Rennstreckenbesucher schüttelten meist amüsiert den Kopf, wenn sie einen Blick in dei
Abarth-Box warfen. Denn dort saß nicht selten der Meister persönlich und "kochte" vor dem
Start in Suppentöpfen das Motorenöl für seine Rennwagen. Das Grinsen wird den Passanten
spätestens bei einem Blick in die Ergebnislisten vergangen sein. Nach dem Motto "nur ein
betriebswarmer Motor ist ein erfolgreicher Motor" hatte der legendäre Motorenmagier Carlo
Abarth die Zusammenhänge zwischen Leistung, Verschleiß und Triebwerkstemperatur klar
erkannt.
Auch Peter Bazille und Jochen Fricke, Inhaber der B+F Touring-Garage in Troisdorf-Spich,
erinnern sich mit Schmunzeln an Carlos Koch-Studio. Heute arbeiten die beiden als
Motorinstandsetzer und Restauratoren und wissen, wie Recht Abarth hatte. Immer wieder
stoßen sie auf Schäden, die in direktem Zusammenhang mit Temperaturproblemen stehen.
Und eines wird dabei mehr als deutlich: Es gibt viel häufiger Defekte durch dauerhaft zu
niedrige Temperatur und Fehler beim Warmfahren als durch überhitzte Motoren.
"Selbst der gefühlvollste Umgang mit einem kalten Motor hilft nichts, wenn die technischen
Rahmenbedingungen nicht stimmen" betont Peter Bazille. "Wenn zum Beispiel ein
Thermostat nicht schließt oder falsch eingebaut wurde, kann es passieren, daß der Motor so
gut wie nie seine Betriebstemperatur erreicht und deshalb ständig mit erhöhtem Verschleiß
läuft. So etwas passiert weit häufiger als man glaubt, weil sich eine zu niedrige
Betriebstemperatur kaum bemerkbar macht. Bei einem kochenden Kühler hingegen wird
selbst einem Laien sofort klar, daß der Motor zu heiß geworden ist!" Manchmal liegt es auch
am guten Willen der (Vor-)Besitzer, wenn der Motor übertrieben cool bleibt.
Hochleistungskühler, Tropenthermostate und Lüfterräder mit erhöhtem Luftdurchsatz werden
oft eingebaut, wenn das Triebwerk aus ungeklärten Gründen ins Schwitzen gerät. Lag die
Ursache dann doch außerhalb des Kühlsystems werden diese "Goodies" selten wieder
entfernt - schließlich kann es ja nie verkehrt sein, dem nächsen überkochen vorzubeugen. Es
kann! Besonders Vorkriegsfahrzeuge ohne Thermostat können so dauerhaft unterhalb ihrer
vorgesehenen Betriebstemperatur laufen.
Schauen wir uns ein typisches Kühlsystem einmal näher an. Eine Pumpe hält das Wasser in
ständigem Kreislauf zwischen Motor und Kühler. Fast immer hat die Pumpe ein aufgesetztes
Kühlerrad, das Luft durch den Kühler in Richtung Motorraum saugt. Um den Motor
möglichst schnell auf Betriebstemperatur zu bringen, teilt ein Thermostat wie ein
E30 Forum : Interessanter Text zum Thema "Warmfahren"...mvt, E30...
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Dreiwegehahn den Kreislauf in zwei Teile. Im sogenannten kleinen Kühlkreislauf sorgt die
Pumpe zunächst nur für einen Austauschzwischen dem sehr schnell warm werdenden
Zylinderkopf und dem kühleren Motorblock. Hat das Wasser im Motor eine bestimmte
Temperatur erreicht (meist knapp 80 Grad), öffnet das Ventil den Weg zum Kühler und der
große Kühlkreislauf tritt in Aktion.
Wenn die Heizung den innenraum schon sehr kurz nach dem Kaltstart in wohlige Wärme
taucht, sollten SIe auf diesen Komfort im Interesse eines langen Motorlebens lieber
verzichten. Dann liegt der Heizungskühler nämlich im kleinen Kühlkreislauf und führt
während der Warmlaufphase zusätzlich Wärme ins Wageninnere ab. Ist die Heizung
hingegen an den großen Kühlkreislauf angeschlossen, können Sie sich ruhig ein wenig
warme Luft gönnen. In diesem Fall arbeitet die Heizung erst, nachdem der
Kühlwasserthermostat geöffnet hat. Allerdings können Sie auch hier die restliche Erwärmung
beschleunigen, wenn Sie noch ein paar Minuten auf die Heizung verzichten.
Ob der Thermostat arbeitet, kann übrigens auch der Laie leicht prüfen: Nach dem Kaltstart
muß der Schlauch zum oberen Wasserkasten des Kühlers zunächst kalt bleiben. Erst wenn
die vorgesehene Betriebstemperatur erreicht ist, darf er sich spürbar erwärmen. Geschieht
dies zu früh, braucht der Motor sehr lange, bis er seine Betriebstemperatur erreicht.
Ganz ähnlich funktioniert die Sache auch bei luftgekühlten Automotoren. Im wohl
populärsten Vertreter dieser Gattung, dem Käfer, sitzt ein Kühlluftgebläse über den vier
Zylindern des Boxertriebwerks und wird von einem Keilriemen angetrieben. Die mit hoher
Geschwindigkeit strömende Luft streicht an den fein verrippten Aluminiumzylindern vorbei
und nimmt so deren Wärme auf. Temperaturempfindliche Wellblechfedern übernehmen hier
die Funktion des Thermostaten und steuern die Luftzufuhr über ein kompliziertes System aus
Klappen und Leitblechen. Der entscheidende Unterschied zur Wasserkühlung: Da der
Luftduchsatz direkt von der Kurbelwellendrehzahl und nicht von der Geschwindigkeit
abhängt, funktioniert das System bei langsamer Bergauffahrt im ersten Gang ebenso wie bei
120km/h auf der Autobahn. Ein Vorteil, den VW früher auch in der Werbung gut zu
vermarkten verstand. Vielleicht erinnern Sie sich an das Plagiat mit den kochenden Kühlern
der Konkurrenten am Alpenpass? Solche Belasungen überstand der Käfer ebenso klaglos wie
Kurzstreckenverkehr, wo er sehr schnell seine Betriebstemperatur erreichte. Knockouts gab
es für den zähen Boxer vor allem, wenn er an einem heißen Tag nach Dauervollgas auf der
Autobahn in einen Stau geriet. Im Standgas hatte das Gebläse dann keine Chance gegen den
Hitzeüberschuß.
Ein weiterer Grund, weshalb der Käfer sehr schnell auf Temperatur kam, war sein geringer
Ölvorrat von nur 2,5 Litern. Womit wir schon beim Kernpunkt des Themas wären: dem
Motoröl. Der Schmierstoff spielt die Schlüsselrolle, wenn es um den Verschleiß beim
Kaltstart geht. "Kaltes Motoröl ist wie Honig" weiß Peter Bazille. "Wer sich den bei
Zimmertemperatur vorstellt, wird schnell an seiner Fließfähigkeit zweifeln. Je nach
Temperatur kann Motoröl aber genauso zäh werden - und erst, wenn der Motor schon eine
Weile läuft, erreicht es problemlos alle Schmierstellen. Genau da liegt das Problem: Solange
die Maschine kalt ist, wird sie kaum geschmiert und läuft mit hohem Motorverschleiß. Also
gilt es, die Kaltlaufphase so kurz wie möglich zu halten. Wirklich schnell erwärmt sich der
Motor aber nur unter Last, was durch die höhere Drehzahl aber ebenfalls erhöhten Verschleiß
mit sich bringt. Richtiges Warmfahren ist also immer ein Kompromiss. Denn im Standgas
würde es ewig dauern, bis das Öl dünnflüssig wird, bei hohen Drehzahlen steigt der
Verschleiß überproportional an!"
Ist also untertouriges Fahren des Rätsels Lösung? Dazu gilt es zunächst den Begriff
untertourig zu klären: "Wer knapp über Leerlaufdrehzahl durch die Gegend zuckelt, tut
seinem Motor sicher keinen Gefallen", betont Peter Bazille. "Dabei läuft das Triebwerk
zwangsläufig nahe an der Klopfgrenze des Benzins, vor allem beim Beschleunigen schadet
man damit dem Triebwerk erheblich." Und das andere Extrem? Vollgas vom Start weg
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müsste den Motor doch am schnellsten auf seine Betriebstemperatur bringen! Peter Bazille:
"Erstens stimmt das nicht und zweitens wäre es für den Motor eine Katastrophe! Betrachten
wir dazu die erste Minute nach dem Kaltstart, bei der die Schmierung quasi nicht vorhanden
ist. Da macht es einen gewaltigen Unterschied, ob sich ein Kolben 6000-mal auf und ab
bewegt, oder nur 2500-mal! Außerdem bleibt der erhoffte Schnellaufwärmeeffekt aus, denn
bei sehr hoher Drehzahl wird mehr Wärme durch den Auspuff abgeleitet und ist damit für das
Triebwerk verloren. Zwar würde der Motor unterm Strich wegen der allgemein höheren
Belastung trotzdem schneller warm, der Preis für diese reduzierte Warmlaufphase ist
allerdings hoch!".
Aber was heißt eigentlich warm? Eine Öltemperatur von rund 80 bis 90 Grad Celsius gilt
unter Motorentechnikern als ideal. Dieser Wert ergibt sich nicht nur aus der bereits
erwähnten Fließfähigkeit, die in diesem Bereich optimal ist, sondern auch durch die inneren
Abläufe im Motor: Aus der Ölwanne schleudern die Wangen der Kurbelwelle so genanntes
"peitschendes" Öl im Kurbelgehäuse umher, das für die Schmierung der Zylinderlaufbahnen
sowie der oberen Pleuellager sorgt. Gleichzeitig trägt es zur Kühlung der Kolben und anderer
Motorkomponenten bei. Aus den Lagerstellen der Kurbelwelle austretendes Öl kommt hinzu.
Der Vergleich mit dem Honig lässt erahnen, daß dieser Vorgang bei niedriger Temperatur
nur unzureichend funktioniert. Es kommt aber noch ein weiterer Effekt hinzu: Bei den
genannten Temperaturen entsteht im Kurbelgehäuse ein aufsteigender Öldunst, der
seinerseits zur Schmierung beiträgt. Durch das Auf und Ab der Kolben entsteht im Gehäuse
eine pulsierende Luftsäule, die die Verteilung dieses Dunstes bis in alle Ecken übernimmt.
Auch dies funktioniert nicht bei kaltem Öl.
Etwas anders sieht die Problematik an den Gleitlagern aus, die an die
Druckumlaufschmierung angeschlossen sind. Schauen wir uns stellvertretend die
Kurbelwelle etwas näher an. Zwischen den Pleuel- und Hauptlagern ist ein baulich bedingtes
Spiel vorhanden. Bei stehendem Motor liegt die Kurbelwelle regelrecht auf den unteren
Lagerschalen auf. Erst bei laufendem Motor bildet sich ein Schmierkeil, der die Welle abhebt
und sie allseitig vom Metall der Lager fernhält, sie läuft in diesem Zustand verschleißfrei.
Selbst der Arbeitsdruck der Kolben schafft es nicht, die Welle auf das Hauptlager
beziehungsweise das untere Pleuellager auf den Hubzapfen zu drücken! Dieser durch die
Drehung der Kurbelwelle hervorgerufenen hydrodynamische Schmierdruck im Lager ist
übrigens um ein Vielfaches höher, als der Druck, den die Ölpumpe aufbaut. Letztere hat hier
lediglich die Aufgabe, genügend frisches Öl an die Schmierstellen zu fördern. Bei den
meisten Motoren fließt das Öl direkt von der Ölpumpe in die Kurbelwelle, sodaß deren
Schmierung bereits wenige Sekunden nach dem Start gesichert ist. Anders sieht es da schon
mit der Nockenwelle aus - vor allem, wenn sie im Zylinderkopf liegt und über eine lange
Ölsteigleitung versorgt wird. Bis sich der volle Druck aufgebaut hat, sind hier gelegentlich
sogar die Notlaufeigenschaften des Materials gefragt.
Die Kolben gehören ebenfalls zu den stark beanspruchten Teilen. Ihr Leichtmetall hat
zwangsläufig einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Grauguss der
Zylinderlaufbuchsen. Dehnt sich der Leichtmetallkolben zu schnell aus, kann das sogar zum
Blockieren des Kolbens im Zylinder führen. Solchen Klemmern wirken die Kolbenhersteller
mit vielen Tricks entgegen. Dazu gehören eingegossene Stahlstreifen und Schlitze im
Kolbenhemd. Trotz alledem bleibt die Belastung während der Warmlaufphase sehr hoch. Ein
größeres Spiel zwischen Kolben und Zylinder würde zum geräuschvollen Kolbenkippen
führen, was den Verschleiß erheblich erhöht. Nach dem Ausdehnen laufen die Kolben dann
mit dem optimalen Spiel. Um die Belastung zwischen Ringen und Lauffläche so klein wie
möglich zu halten, ist der schnelle Aufbau des Ölfilms also von enormer Wichtigkeit.
Peter Bazille: "Die meisten Autofahrer sind sich über die thermischen Verhältnisse im Motor
nicht im Klaren. Sie glauben, der Motor sei warm, sobald die Wassertemperatur ihren
normalen Wert erreicht hat. Leider braucht das Motoröl aber viel länger, bis es seine
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vorgesehene Betriebstemperatur erreicht". Bazille empfiehlt deshalb den Einbau eines
zusätzlichen Ölthermometers. "Mancher wird sich wundern, wie lange er nach Erreichen der
richtigen Wassertemperatur noch fahren muß, bis auch dieses Instrument 80 Grad anzeigt!".
Bleibt das Motoröl ständig zu kühl, beginnt die Fehlersuche, die meist auch eine zu niedrige
Wassertemperatur ans Tageslicht bringt. Sind Thermostat, Lüfter und Kühler in Ordnung,
hilft oft das Abdecken eines Teils der Kühlerfläche. Zu diesem Zweck gab es früher sogar
passend zum jeweiligen Fahrzeugtyp spezielle Zubehörteile, die mit Schiebern oder Klappen
eine genaue Dosierung der Kühlluft je nach Wetterlage erlaubten. Bei extrem niedrigen
Temperaturen bringt weniger Motoröl (etwas über der Minimal-Marke) oft schon den
gewünschten Erfolg. Weniger Öl - nicht zu wenig! - erwärmt sich schneller und bleibt auf
einem höheren Wert. Bleibt das Öl dann immer noch zu kalt, sollten Sie einen
Motorenfachmann zu Rate ziehen.
Prinzipiell ist die vom Hersteller empfohlene Ölsorte auch die richtige. Auch wenn der
Wagen nur im Sommer eingesetzt werden soll, empfiehlt sich ein Mehrbereichsöl, das in der
Kaltlaufphase dünnflüssiger ist als ein reines Sommeröl und die Schmierstellen deshalb
schneller erreicht. Bei Einbereichsölen empfehlen sich im Sommer die Viskositäten SAE 30
oder 40, im Winterbetrieb sollte es ein 20er Öl sein. Alte Fahrzeuge mit vom Hersteller
vorgesehenen großen Kolbenlauf- und Lagerspielen und Fahrzeuge ohne Ölfilter, für die ein
unlegiertes (nicht additiviertes) Öl vorgesehen ist, sollten auch damit betrieben werden.
Das hängt mit einer weiteren Aufgabe zusammen, die dem Motoröl zukommt: Es soll
Schmutz- und Abriebpartikel in der Schwebe halten und sie in den Ölfilter transportieren. Ist
der nicht vorhanden, werden die Schmutzpartikel immer wieder durch den Motor gepumpt -
nicht selten mit fatalen Folgen. Auch dieser Müllabfuhr-Effekt des Öls funktioniert am
besten bei Betriebstemperatur - ein weiterer Grund, weshalb Motoren vor einem Ölwechsel
gründlich warmgefahren werden sollten. Bei dauerhaft zu kaltem Öl verklumpen und
verschlammen diese Partikel und können im schlimmsten Fall sogar Kanäle und Bohrungen
verstopfen. Die Folge ist dann ein Totalausfall des Schmiersystems.
Jetzt endlich kommt der Fahrer wieder ins Spiel. Die gewünschte Betriebstemperatur wird
am schnellsten erreicht, wenn er nach dem Starten unverzüglich losfährt und den Motor etwa
bei der Drehzahl hält, bei der das Triebwerk sein höchstes Drehmoment abgibt. Wenn dieser
Bereich bei hochgezüchteten Sportmotoren jenseits von 4000 U/min liegt, sollte man es
trotzdem mit etwas weniger bewenden lassen. Erstrebenswert ist ein zügiges Gleiten, ohne
Sprinteinlagen, aber auch nicht in untertouriger Schleichfahrt. Erst nach dem Erreichen der
bereits erwähnten Öltemperatur von 80 Grad mehr Gas geben! Wer kein Ölthermometer hat,
sollte einfach die Fahrstrecke verdoppeln oder gar verdreifachen, die der Motor zum
Erreichen der normalen Wassertemperatur gebraucht hat. Bei Instrumenten ohne Gradangabe
ist das meistens die Mittelposition zwischen den Anzeigeflächen für kalten (blau) und heißen
(rot) Motor.
Der Choke sollte nach dem Kaltstart so bald wie möglich wieder zurückgeschoben werden.
Denn durch das Schließen der Starterklappe wird die Luftzufuhr reduziert und das Gemisch
stark angefettet. In diesem Betriebszustand kommt es jedoch zu einer unvollständigen
Verbrennung der Benzinanteile im Zylinder. Zurückbleibende Benzinpartikel waschen einen
Teil der Ölschicht auf der Zylinderlaufbahn ab. Sobald der Motor unter leichter Last ohne
Choke ruhig läuft, kann man darauf verzichten. Aus genau diesen Gründen muß auch der
Besitzer eines Wagens mit Startautomatik auf deren einwandfreie Funktion achten. Schaltet
sie zu spät oder gar nicht ab, wird der Ölfilm zu lange oder sogar andauernd durch nicht
verbranntes Benzin geschädigt. Hier liegt übrigens auch einer der Gründe für die
Langlebigkeit von Dieselmotoren: Die beschriebene Ölverdünnung ist ihnen völlig fremd.
Bei luftgekühlten Triebwerken gelten die Regeln zum Warmfahren entsprechend, Der
Betrieb unter leichter Last ist also auch hier richtig. Zwar erreichen luftgekühlte Motoren
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etwas früher ihre Betriebstemperatur, da nicht erst ein Wassermantel mit erwärmt werden
muß. In der Praxis drückt sich das aber nur in einem sehr kleinen zeitlichen Vorsprung aus,
den der Fahrer kaum spüren wird. Ein Ölthermometer ist hier noch wichtiger als bei
wassergekühlten Motoren!
Bei fahrtwindgekühlten Motorrädern ermöglicht das langsamere Fahren im kelineren Gang
tatsächlich eine schnellere Erwärmung des Triebwerks, da die Kühlluftmenge hier ja
ausschließlich von der Geschwindigkeit abhängt. Wer zum Beispiel bei 80km/h im vierten
statt im fünften Gang fährt, wird feststellen, daß der Motor schneller warm wird. Trotzdem
sollten auch Biker die Faustregel Fahren unter leichter Last im mittlerern Drehzahlbereich
beherzigen.
Zweitaktmotoren haben hier einen wichtigen Vorteil gegenüber Viertaktern: Sie bekommen
praktisch mit der ersten Kurbelwellenumdrehung Schmierstoff zusammen mit dem
angesaugten Benzin. Auch die erwähnte Ölverdünnung gibt es hier nicht, denn beim
überfetteten Chokebetrieb wird ja gleichzeitig mehr Öl zugeführt. Also, vom ersten Moment
an Vollgas geben? Eindeutig nein! Denn auch beim Zweitakter müssen sich Kolben und
Zylinder mit ihren unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten erst einmal an das
vorgesehene Laufspiel anpassen.
Daß sich auch Getriebe bei kaltem Öl schwerer schalten lassen, wird jeder Autofahrer schon
festgestellt haben. Aber hilft Zwischenkuppeln wirklich beim Hochschalten und Zwischengas
beim Runterschalten? Ja - aber nur bei unsynchronisierten Getrieben! Bei synchronisierten
Getrieben unterbricht das Zwischenkuppeln hingegen den bereits eingeleiteten Schaltvorgang
und sorgt so für ein verzögertes Einrasten des nächsten Gangs. Der Motor muß den Schwung
durch Beschleunigen aus dem tiefsten Drehzahlkeller ausgleichen, und das ist - wie wir ja
inzwischen wissen - alles andere als ideal. Ein kurzer Gasstoß beim Runterschalten (auch
hier ohne Zwischenkuppeln) erleichtert hingegen die Arbeit der Synchronringe.
Grundsätzlich gilt: Kalte Synchrongetriebe langsam und mit sanftem Druck schalten.
Bei modernen Automobilen gelten übrigens ganz andere Maßstäbe als beim Oldtimer, wie
die jüngste Generation von rechnergesteuerten Automatikgetrieben bei Mercedes-Benz
beweist: Die Elektronik, die alle Daten von der Motortemperatur bis zu den Vorlieben des
Fahrers erfasst, sorgt dafür, daß in der Warmlaufphase die Gänge höher ausgedreht werden
als beim warmen Triebwerk! Das widerspricht zwar allen Erkenntnissen des Motorenbaus,
bringt aber den Katalysator in Rekordzeit auf Betriebstemperatur! Das ist mehr als
konsequent - schließlich wird in Deutschland die Lebensdauer eines Automobils schon lange
nicht mehr von der Haltbarkeit der Technik, sondern von den neuesten Steuerrichtlinien bestimmt .....
Gruß luckybyte
