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Jan!

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Dienstag, 7. Juli 2009, 20:33

Richtiges Einfahren eines (Miet)Fahrzeuges

Nachdem im Forum doch die ein oder andere Nachfrage (vorsichtig formuliert) zum einfahren eines neuen PKWs kam, habe ich mir mal die Mühe gemacht und das ganze Erklärt. Da der Zusammenhang nicht der allereinfachste ist, wird es etwas wissenschaftlich. Das ganze behandelt jetzt exemplarisch die Reibung zwischen Kolbenring und Zylinderwand.

Einlauf - die "alte Erklärung"
Zuerst einmal muss man wissen, was eigentlich da genau beim Einfahren passiert. Eine oft vertretene Meinung ist folgende: "Durch Fertigungstoleranzen sind die Oberflächen rauh, sie reiben dann beim ersten starten des Motors aneinander. Dabei schleifen sich die Rauhheitsspitzen gegeneinander ab, zb. von Kolbenring zu Zylinderwand. Hierbei entstehen Späne, wesshalb das langsam und vorsichtig passieren sollte". Um es kurz zu machen: Diese Erklärung ist vollkommen falsch, war aber "Stand der Technik" bis vor nicht allzulanger Zeit.

Zwei sehr einfache Argumente um diese These zu wiederlegen:
Wenn es tatsächlich so wäre, warum werden dann beide Oberflächen nach einer Weile nicht perfekt glatt?
Wie kann es sein, dass unter Umstände nach einem Einlauf die Oberflächen sogar rauher werden, als davor?

Einlauf - was tatsächlich passiert
Leider ist der Einlaufprozess doch ein ganzen Stück komplizierter. Wie wir ja wissen, sollte man einen Motor immer mit Öl betreiben - ohne kracht es dann doch recht schnell ;-). Im Reibkontakt kommt es also nicht zu einer Festkörperreibung (=> Kolbenring an Zylinderwand) sondern im Idealfall zu hydrodynamischer Reibung (Festkörper haben gar keinen Kontakt, sondern nur indirekt über das Motoröl) bzw. Mischreibung (eine Mischung aus beidem oben genannten). Es passiert nun folgendes: der Kolbenring gleitet vor allem auf dem Öl, ab und an "kracht" er auf die Zylinderwand. In diesen punkten haben wir dann lokal einen sehr starken Druckanstieg, ein paar winzige Teilchen vom Kolbenring werden gelöst, das gleiche mit der Zylinderwand und ausserdem wird das Öl zum Teil in seine physikalischen Bestandteile aufgelöst und - ganz wichtig! - zum Teil auch die Additive im Öl. Das ganze passiert dann bei laufendem Motor aufgrund der Geschwindigkeit sehr oft, es bildet sich also im Endeffekt eine Art "Matsch" aus Öl, den Metallen von Kolbenring und Zylinderwand, den zum Teil aufgelösten Bestandteilen der Additive usw. Dieser "Matsch" fängt auch an, in die Metalle von Kolbenring und Zylinderwand hereinzudiffundieren bzw. eigentlich sich mit den Oberflächen zu vermengen. Man kann tatsächlich davon reden, dass sämtliche Bestandteile ineinander verknetet werden. Dieses Gebilde nennt man dann auch den "3. Körper". Diese Schicht ist ca. ein paar hundert Nanometer dick, dabei lässt sich, zb. durch absputtern, die Zusammensetzung ermitteln. So besteht der Kolbenring an seiner Oberfläche tatsächlich nur zu einem kleinen Bruchteil aus Metall.


alles Klar?

Einlauf ist gleichzusetzen mit "vollständiges Aufbauen des 3. Körpers". Wie man sich vorstellen kann, kann man diesen 3. Körper größer, oder kleiner, schneller oder langsamer aufbauen.


Reibleistung
Das oben genannten jetzt erstmal kurz irgendwo wegspeichern. Das Maß, an dem man sieht wie "gesund" und wie gut ein Motor Eingelaufen ist, ist die Reibleistung.
Reibung definiert sich allgemein als Fr= mü * Fn
mit Fn=die Kraft, mit der man auf einen Körper "von oben" drückt (also nicht in Bewegungsrichtung)
Fr=die Kraft, die man braucht, um einen Körper mit konstanter Geschwindigkeit zu Bewegen
mü=Reibungskonstante (Konstante ist hierbei eigentlich das falsche Wort, aber das führt jetzt echt zu weit).
Wir müssen aber auf die Reibleistung kommen.
Leistung ist allgemein Arbeit pro Zeit, also P = W/t
Arbeit ist Kraft mal Weg, also W=F*s
Die Kraft können wir ja in F=Fn*mü umwandeln, so das wir zu
Pr=(Fr*mü*s)/(t) kommen. Da wir nun Weg pro Zeit hier stehen haben, was ja Geschwindigkeit ist, können wir umformen zu Pr=Fr*mü*v.


Diese Reibleistung kann man jetzt über die Zeit auftragen, wobei der Zeitpunkt Null den ersten Start des Motors darstellt. Siehe Bild (ich bin leider nicht in der Lage, ein Zeichenprogramm auf dem PC richtig zu bedienen, sorry).

Nach oben ist die Reibleistung, nach rechts die Zeit aufgetragen. te Bezeichnet hierbei den Punkt, an dem der Motor eingefahren ist. Die blaue Kurve bedeutet, dass der Motor mit zuviel Reibleistung (und damit zu hoher Last) eingefahren worden ist. Er wird innerhalb von kürzester Zeit defekt sein. Bei der roten Kurve wurde mit sehr wenig Reibleistung eingefahren. Nach dem Einfahren wächst jedoch die Reibung im Motor sehr langsam immer weiter, was nicht gewollt ist (dadurch weniger Leistung, geht früher kaputt etc.). Bei der grünen Kurve hat man es richtig gemacht, am Anfang war die Reibleistung recht hoch, sobald der Motor eingefahren war, steigt die Reibung im Motor näherungsweise gar nicht mehr, was zu mehr Leistung und einer längeren Haltbarkeit führt. Der Motor ist also optimal eingefahren.


Moment mal, habe ich nicht so groß rumerzählt, dass man einen Motor mit Vollgas einfährt und beweise mir jetzt das Gegenteil?
Nein!
Es ist bei Serienmotoren praktisch nicht möglich, den Motor mit zuviel eingebrachter Reibleistung einzufahren (ich rede hier explizit NICHT von irgendwelchen Prototypen, Rennmotoren oder sonstigem, sondern von Serienfahrzeugen). Erstens gibt es genug leute, denen es einfach egal ist, ob der Motor eingefahren werden muss und die das nicht beachten. Würde einem dann nach einer Autobahnfahrt der Motor um die Ohren fliegen, hätte das extrem schlechte publicity für den Hersteller zur Folge, was der natürlich tunlichst vermeiden will. Zweitens: wenn man den Motor mit zuviel eingebrachter Reibleistung einfährt, fliegt er einem innerhalb kürzester Zeit um die Ohren, also nach ein paar hundert Kilometern. Da das noch in der Garantiezeit ist, wird der Motor entsprechend ausgelegt, dass es eben nicht passiert.
Da wir nun also den blauen Teil ausschliessen können, ist es anzustreben, den Motor mit einer möglichst hohen last einzufahren, um den grünen Fall zu erreichen. Nicht zu vergessen ist hierbei, dass der Motor natürlich warm sein muss.

Es ist weiterhin nicht möglich, den Einlauf "nachzuholen", also erst mit zu geringer Reibleistung einlaufen und dann den "Vollgasanteil" Nachholen. Das müsst ihr mir jetzt einfach glauben, die Effekte dafür sind wesentlich komplizierter und zum Teil noch nicht mal richtig wissenschaftlich Erforscht.

So, ich hoffe ihr seid jetzt nicht erschlagen :D

Ich könnte das ganze hier und da noch deutlich ausführlicher schreiben, aber ich sitze an dem Text schon ne Weile und habe keine Lust mehr. Wenn noch Fragen sind....:D
:202:

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vonPreussen

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Dienstag, 7. Juli 2009, 20:58

Vielen Dank für deinen Bericht zum Einfahren, macht für den Laien doch das ein oder andere deutlicher. :thumbup:

Aber wir haben im Bezug auf das Einfahren nur den Motor besprochen, ist es aber nicht auch so das man etwas Rücksicht nehmen sollte auf Getriebe / Antriebsachse etc?
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Dienstag, 7. Juli 2009, 21:29

Sehr schöne und verständliche Darlegung!

Also kann ich mit meinem Neuwagen nach Warmfahren des Motors durchaus auf den ersten hundert Kilometern vMax fahren?

Muss im Herbst das ganze dann mal in die Tat umsetzen.

seaman

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Dienstag, 7. Juli 2009, 21:41

Ok, das ist schon alles nicht verkehrt was du schreibst, doch du lässt die Schmierung auseracht!

Einfahren unter Volllast ist falsch und wird von keinem Motorenhersteller so praktiziert.

Beim Einfahren müssen sich die relativ zu einander bewegenden Teile in ihrer Makroform einander anpassen, indem sie Rauheitspitzen abarbeiten und glätten.
Dazu gehört nicht nur Kolben-Zylinder sonder auch
Pleullager - Kurbelwelle
Kolbenbolzen - Pleul
wenn noch vorhanden Nockenwellenlager - Nockenwelle
Kurbelwelle - Grundlager
Auslass-/Einlassventil - Ventilsitz

Es ist richtig das ein neuer Motor der bei Vollgas einfahren wurde nicht gleich kaputt geht, doch es reist öfter der Schmierfilm ab, das führt dazu das sich "Riefen" im Zylinder bilden(Materialabtrag). Durch diese Riefen wird dann mehr Öl, als nötig und vom Hersteller gewollt, in den Brennraum gezogen -> der Wagen verbraucht mehr Öl.
Der mehr Verbrauch an Öl ist sozusagen der "best case".

Im "worst case" reist der Ölfilm immer wieder ab, die Riefen werden größer bis hin zur nicht Schmierung und Kolbenfresser.

Aufjeden Fall werden die Standzeiten der einzelnen Bauteile drastisch verkürzt.

Desweiteren muss man auch die thermischen Belastungen bedenken, das die Bauteile langsam an ihre maximal Belastung geführt werden und nicht einmal warm fahren und dann gleich max Temperatur.
Was wir au?en vorlassen ist nun die Betrachtung der Turboladers, der zu den Bauteilen gehört der die größten Lastwechsel erlebt und auch "eingefahren" werden sollte.
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Dienstag, 7. Juli 2009, 22:15

Interessanter Fred für den Laien. Allerdings hatte man es ja doch irgendwie im Gefühl, dass dieses "Rohe-Eier-Einfahren" nicht der einzig richtige Weg sein kann.
:)

gubbler

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Dienstag, 7. Juli 2009, 22:17

Einfach ganz normal fahren. Dann kann auch nichts passieren. So machen es wahrscheinlich 80% der Leute und die haben nicht ständig einen Motorschaden.

Ich glaube, es wird sich viel zu viel Gedanken drum gemacht.
Gott hat die Erde nur einmal geküsst. Genau an der Stelle, wo jetzt Affalterbach ist!

Wenn ich schneller fahre, ist auch die Umweltverschmutzung schneller wieder vorbei.


Pierre

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Dienstag, 7. Juli 2009, 22:22

Bremsen müssen auch eingefahren werden :D -die funktionieren erst nach mehrere Hunderten von Kilometern optimal. Also vorsicht!

IMO sollten die RAs bei der Miete den Kunden auf das Einfahren aufmerksam machen. Wie das genau geht steht in das Benutzerhandbuch jedes Auto.

seaman

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Dienstag, 7. Juli 2009, 22:39

Bremsen müssen auch eingefahren werden :D -die funktionieren erst nach mehrere Hunderten von Kilometern optimal. Also vorsicht!

IMO sollten die RAs bei der Miete den Kunden auf das Einfahren aufmerksam machen. Wie das genau geht steht in das Benutzerhandbuch jedes Auto.


:118: korrekt!
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Mittwoch, 8. Juli 2009, 01:51

Danke für die Erklärung und spitzen Diagramm :118:

Jan!

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Mittwoch, 8. Juli 2009, 19:08

@vonpreussen: mit getriebe im speziellen kenne ich mich leider nicht aus. das oben genannte gilt aber für alle tribologischen kontakte (Kolbenring <=> Zylinderwand war nur ein Beispiel), und dazu zählt alles was geschmiert laufen muss, also auch getriebe, lager etc....

@seaman: sagmal, hast du den post überhaupt durchgelesen? ich lasse die schmierung ausseracht? darüber geht ein ganzer absatz...
Zitat "Beim Einfahren müssen sich die relativ zu einander bewegenden Teile in
ihrer Makroform einander anpassen, indem sie Rauheitspitzen abarbeiten
und glätten."

nochmal extra für dich: DAS IST SCHLICHTWEG FALSCH! das war die meinung von vor einigen Jahr(zehnt)en, ist aber hinreichend wiederlegt. Dauert natürlich ein bischen, bis es aus den Köpfen raus ist. Ausserdem habe ich in meinem Post auch extra nochmal geschrieben, dass der Motor davor warm gefahren werden muss!!
Und zum Turbolader: der Turbolader ist nicht so einfahrkritisch wie der Motor, da sind Temperaturänderungen, also Warmfahren UND Kaltfahren deutlich wichtiger...und wie oben schon geschrieben, die Gleitlager im Turbo sind auch Ölgeschmiert und damit ein tribologisches System.

@pierre: DIe Bremse ist in diesem Sinne auch kein System wie im Motor (auf die Aussage nicht festnageln), da sie ja nicht geschmiert sind. Hierbei sind aspekte wie verglasung etc. wichtig.
:202:

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Mittwoch, 8. Juli 2009, 19:16

Ok und warum fahren dann MAN, MAN B&W, MTU, MTM, Wärtsillä, VW/AUDI die "großen" Motoren, Porsche alle Motoren ein?!
Egal ob Langsam-, Mittelschnell- oder Schnellläufer? Diesel oder Benzin Motor?

Haben die alle keine Ahnung von der Materie, sind das alles nur Ingenieure aufm Papier? Wissen die nicht was Ihre Bauteile aushalten?
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Mittwoch, 8. Juli 2009, 19:35

So im Anhang mal eine Einfahrprozedur von MAN B&W hatte kein anderes Manual zur Hand.
JA ich weiß das dies ein LAngsamläufer ist und wir im Auto über Schnellläufer sprechen, doch Motor bleibt Motor, die sind alle so ausgelegt das sie eine Standzeit von X haben...
In der Prozedur geht man nach Stunden, an die Standzeit von solchen Maschinen kommt so ein Motörchen wie im Auto nicht ran, deswegen Einfahen ist WICHTIG!!!! Egal wo!

Als Vergleich 6000Std sind 250 Tage Dauerbetrieb.
»seaman« hat folgendes Bild angehängt:
  • Kolbenstandzeiten.JPG
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Mittwoch, 8. Juli 2009, 19:41

Ich habe nie behauptet, dass irgendwelche Firmen ihre motoren nicht einfahren. MAN meine ich unter vollast, Porsche hat den Carrera GT auf der Rennstrecke eingefahren (also Vollast), Audi hat (ob immernoch weiss ich nicht) sämtliche Quattromodelle mit "richtigem" Quattro eingefahren. Es ging dabei um das Differential, was sehr einfahkritisch war. Und zwar unter maximaler last für das differential....
ja, die firmen haben alle Ingenieure die ihr Handwerk verstehen...und ich gehe stark davon aus, dass sie wissen was ihre Bauteile aushalten....aber was genau ist denn jetzt dein punkt, auf den du raus willst?

edit: deinen letzten post habe ich noch nicht gelesen gehabt.

WO habe ich behauptet, dass Einfahren unwichtig ist??? Ich schreibe die ganze Zeit von einem einfahrvorgang, das ist dir klar, oder?
:202:

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Jan!« (8. Juli 2009, 19:47)


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Mittwoch, 8. Juli 2009, 20:13

Ja das ist mir klar das du Einfahren willst, ich versuche mich gewählter und eindeutiger auszudrücken, unter Volllast einfahren kenn ich nicht.
Mir wird/wurde gelehrt das ich immer langsam Einfahre und in der Praxis ist es so das alle Motoren wenn möglich eine Einfahrphase von 48-96std erfahren, je nach Alter und Technik.
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Mittwoch, 8. Juli 2009, 20:17

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