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Wie viel Luft braucht ein Liter Benzin? Knapp neun Kubikmeter
Wie viel Luft braucht ein Liter Benzin? Knapp neun Kubikmeter
Neun Kubikmeter, ein bisschen weniger sogar. So viel Luft zieht dein Motor durch den Filter, um einen einzigen Liter Benzin zu verbrennen. Für eine Tankfüllung von 15 Litern sind es gut 130 Kubikmeter, ungefähr so viel Luft, wie eine Wohnung mit 50 Quadratmetern fasst. Beim Tanken denkst du in Litern, dabei ist die Luft der größere Posten. Auf jedes Kilo Benzin kommen rund 14 Kilo Luft, gemessen am Gewicht schiebt dein Motor also vor allem Luft durch.
Warum braucht Benzin so viel Luft?
Damit Benzin vollständig verbrennt, braucht es Sauerstoff, und zwar eine ziemlich genaue Menge. Für reines Benzin steckt diese Menge in knapp 14,7 Kilo Luft je Kilo Kraftstoff. Mit diesem Verhältnis wäre rechnerisch jedes Kraftstoffmolekül verbrannt und kein Sauerstoff übrig, Techniker nennen das Lambda eins.
Dass es so viel Luft sein muss, liegt am Stickstoff. Luft besteht nach Gewicht nur zu knapp einem Viertel aus Sauerstoff, von den 14,7 Kilo sind es rund 3,4. Den Rest saugt der Motor mit an, erwärmt ihn und schiebt ihn hinten wieder hinaus. Bei der Verbrennung spielt dieser Stickstoff kaum mit, nur ein winziger Teil wird zu Stickoxiden.
An der Zapfsäule kommt etwas Alkohol dazu. Super E10 enthält bis zu zehn Prozent Ethanol, und Ethanol bringt einen Teil seines Sauerstoffs selbst mit. Ein Kilo davon braucht nur rund neun Kilo Luft. Im Gemisch sinkt der Bedarf bei E10 auf etwa 14,1 Kilo Luft je Kilo, bei Super mit bis zu fünf Prozent Ethanol auf rund 14,4.
Am Ergebnis ändert das wenig. Es bleibt bei rund 14 Kilo Luft für jedes Kilo, das aus dem Tank kommt.
Ein Liter Benzin, neun Kubikmeter Luft
Ein Liter Super wiegt knapp drei Viertel Kilo, die Norm für Ottokraftstoff nennt 720 bis 775 Gramm bei 15 Grad. Für einen Liter Benzin braucht der Motor damit zehneinhalb bis elf Kilo Luft, je nach Sorte.
Luft ist leicht. Bei 20 Grad auf Meereshöhe wiegt ein Kubikmeter 1,2 Kilo. Aus dieser Luftmasse werden bei E10 8,7 Kubikmeter und bei Super E5 8,9, also knapp neun. Reines Benzin ohne Ethanol käme auf 9,1. Auf jeden Liter Benzin kommen rund 9.000 Liter Luft.
Die Temperatur verschiebt das ein wenig. Je kälter die Luft, desto mehr wiegt jeder Kubikmeter. Bei fünf Grad am Morgen reichen 8,3 bis 8,6 Kubikmeter für denselben Liter, an einem Sommertag mit 30 Grad werden es 9,0 bis 9,4. Die Masse der Luft bleibt dabei gleich, nur ihr Volumen ändert sich.
Wie viel Luft zieht der Motor unterwegs?
Auf die Strecke umgerechnet wird es anschaulich. Braucht deine Maschine viereinhalb Liter auf 100 Kilometer, zieht sie für jeden Kilometer rund 0,4 Kubikmeter Luft durch den Filter. Bei Tempo 100 sind das rund elf Liter Luft in jeder Sekunde, ungefähr ein voller Wassereimer. Braucht sie bei Tempo 130 sechs Liter, sind es gut 19 Liter in der Sekunde.
Du selbst atmest in Ruhe an einem ganzen Tag ungefähr 10.000 Liter Luft. Dein Motor braucht für einen einzigen Liter Benzin fast genauso viel. Für 100 Kilometer Landstraße atmet er so viel wie du in vier Tagen.
Gewogen wird es noch eindrucksvoller. Die Luft für eine Tankfüllung von 15 Litern wiegt rund 160 Kilo, ungefähr so viel wie ein leichtes Motorrad.
Die Luftmenge hängt also direkt vom Verbrauch ab. Rollst du sparsam, zieht der Motor weniger, bei zügiger Fahrt mehr. An den knapp neun Kubikmetern je Liter ändert das kaum etwas.
Eine Faustregel genügt: Nimm deinen Verbrauch mal neun, und du hast die Kubikmeter Luft für 100 Kilometer. Bei fünf Litern sind es 45 Kubikmeter.
Dein Gasgriff regelt die Luft, nicht den Sprit
Wenn du am Gasgriff drehst, öffnest du keinen Benzinhahn. Du öffnest den Weg für die Luft: die Drosselklappe oder den Schieber, direkt über den Zug oder über die Elektronik.
Den Sprit gibt der Motor erst danach dazu. Bei einer Einspritzung erledigt das ein Steuergerät. Honda nennt für sein System Fühler für Luftdruck und Lufttemperatur im Ansaugtrakt, dazu Drehzahl, Motortemperatur und Drosselklappenstellung. Aus diesen Werten berechnet das Steuergerät, wie viel Kraftstoff eingespritzt wird.
Beim Vergaser macht das die Luft selbst. Sie strömt durch eine Engstelle, wird dort schneller und zieht dabei den Sprit aus der Düse mit. Mehr Luft, mehr Sprit.
So oder so: Der Sprit folgt der Luft. Und weil Benzin nur mit Sauerstoff verbrennt, entscheidet am Ende die Luft, wie viel Leistung möglich ist. Ist der Sauerstoff aufgebraucht, bringt mehr Benzin nichts mehr außer Ruß.
Für die Leistung zählt deshalb vor allem eine Zahl: Pro Kilo Luft im Zylinder wird ungefähr dieselbe Energie frei, ob Benzin im Spiel ist oder Ethanol. Mit den Heizwerten aus den Tabellen des US-Energieministeriums kommen beide Kraftstoffe auf rund drei Megajoule je Kilo Luft. Deshalb kostet E10 bei Vollgas kaum Leistung, obwohl jeder Liter knapp zwei Prozent weniger Energie enthält als Super E5: Der Motor bekommt dieselbe Luft.
Im Alltag saugt der Motor nur einen Teil dessen an, was er könnte. Ein Zweizylinder mit 700 Kubik dreht bei Tempo 100 im höchsten Gang grob 4.000 bis 4.500 Mal in der Minute. Bei Vollgas könnte er dabei gut 20 Liter Luft je Sekunde ansaugen, er braucht aber nur die elf von oben. Die Drosselklappe lässt also nur ungefähr die Hälfte durch, und der Rest ist der Spielraum, den du beim Aufziehen spürst.
Der Fahrtwind als Lader
Manche Motorräder lassen ihre Luft sogar vom Fahrtwind vorverdichten. Kawasaki gibt für die aktuelle Ninja ZX-10R deshalb zwei Leistungswerte an: 196 PS und 206 PS mit Ram Air. Ein Ansaugschacht vorn in der Verkleidung staut die anströmende Luft, im Filterkasten steigt der Druck, und in jeden Zylinder passt etwas mehr davon. Mehr Luft, mehr Sprit, mehr Leistung, dieselbe Kette wie beim Gasgriff.
Spürbar wird das erst bei hohem Tempo, denn doppeltes Tempo bringt den vierfachen Staudruck. Rechnerisch steigt der Druck dadurch bei 100 km/h um nicht einmal ein halbes Prozent, bei 200 km/h um knapp zwei Prozent. Für die fünf Prozent zwischen den beiden Kawasaki-Werten bräuchte es demnach mehr als 300 km/h. Bei welchem Tempo Kawasaki den höheren Wert ansetzt, steht im Datenblatt nicht. Auf der Landstraße atmet auch die ZX-10R im Wesentlichen den Luftdruck des Tages.
Am Pass werden aus neun Kubikmetern elf
Auf rund 2.500 Metern Höhe wiegt ein Kubikmeter Luft gut ein Fünftel weniger als im Flachland. Ein Liter Benzin braucht dort dieselbe Luftmasse, und dafür muss der Motor mehr Volumen ansaugen. An einem kühlen Tag auf so einem Pass werden aus den knapp neun Kubikmetern gut elf.
Der Zylinder fasst bei jedem Ansaugtakt aber nur sein festes Volumen. Oben bekommt er also weniger Luftmasse ab, entsprechend weniger Sprit kommt dazu, und dem Motor fehlt ebenfalls gut ein Fünftel seiner Leistung.
Was hinten wieder herauskommt
Was der Motor vorn ansaugt, verlässt ihn hinten als Abgas. Der Stickstoff geht fast unverändert hindurch, aus Sauerstoff und Benzin werden vor allem Kohlendioxid und Wasserdampf. Für jeden Liter Benzin schiebt der Auspuff also gut elf Kilo Gas hinaus, die Luft samt dem Sprit, nur eben verbraucht. Weil das Abgas heiß aus dem Endtopf kommt, braucht es dort deutlich mehr Platz als die knapp neun Kubikmeter kühle Luft am Filter.
Im Abgas stecken auch Gase, die du nicht einatmen willst. In Hondas Anleitung zur CB750 Hornet steht, es enthalte farbloses und geruchloses Kohlenmonoxid, das sich in geschlossenen oder teilweise geschlossenen Räumen schnell ansammeln könne.
Sicherheitshinweis: Lass den Motor nur im Freien und an einem gut belüfteten Ort laufen. Eine Garage mit offenem Tor ist kein solcher Ort, und auch draußen gehört der Auspuff nicht vor ein Fenster oder eine Haustür.
Kohlenmonoxid riechst und siehst du nicht. Wer es einatmet, kann bewusstlos werden, ohne es vorher zu merken, und im schlimmsten Fall daran sterben.
Ein heißer Katalysator wandelt einen Großteil der Schadstoffe um. Kalt schafft er das noch kaum, und so ist das, was aus einem Liter Benzin wird, kurz nach dem Kaltstart am schmutzigsten.
Tausende Kubikmeter durch den Filter
Jeder Kubikmeter, den dein Motor ansaugt, kommt durch den Luftfilter. Bei viereinhalb Litern auf 100 Kilometer sind das auf 10.000 Kilometern rund 4.000 Kubikmeter, ein Würfel mit knapp 16 Metern Kantenlänge.
Honda lässt den Filter der CB750 Hornet laut Wartungsplan nach 24.000 Kilometern tauschen. Bis dahin hat er bei diesem Verbrauch rund 9.600 Kubikmeter Luft gereinigt. In besonders feuchten oder staubigen Gegenden sieht Honda kürzere Abstände vor, und das ergibt bei diesen Mengen Sinn.
Was ein zugesetzter Einsatz anrichtet, beschreibt Suzuki im Luftfilter-Kapitel zur V-Strom 650: Der Durchlasswiderstand steigt, und die Motorleistung sinkt. Bei staubigen, nassen oder schlammigen Bedingungen schreibt Suzuki vor, den Einsatz wesentlich häufiger zu prüfen. Beachte immer die Freigaben und Angaben in deinem Fahrzeughandbuch.
Sicherheitshinweis: Starte den Motor nie ohne eingesetzten Luftfilter, auch nicht für einen kurzen Probelauf bei offenem Filterkasten. Ohne Filtereinsatz kann laut Suzuki eine Flamme aus dem Motor ungehindert in das Ansauggehäuse zurückschlagen, und Schmutz, der direkt in den Motor gelangt, kann ihn schwer beschädigen.
Am Ende zahlst du an der Zapfsäule für jeden Liter Benzin, auf den Cent genau. Die knapp neun Kubikmeter Luft, die zu jedem davon gehören, stehen auf keiner Quittung. Durch das Filterelement im Kasten unter Tank oder Sitzbank sind sie trotzdem alle gegangen.
❓ Häufige Fragen zu Luft und Benzin im Motor
Wie viel Luft braucht ein Motor für einen Liter Benzin?
Ein Liter Benzin braucht für die vollständige Verbrennung gut zehneinhalb Kilo Luft. Bei 20 Grad auf Meereshöhe sind das knapp neun Kubikmeter, bei Super E10 etwa 8,7. Kalte Luft ist dichter, dann ist das Volumen etwas kleiner, warme oder dünne Luft vergrößert es.
Was bedeutet das Mischungsverhältnis 14,7 zu 1?
Ein Kilo reines Benzin braucht knapp 14,7 Kilo Luft, damit es vollständig verbrennt und kein Sauerstoff übrig bleibt. Gemeint ist das Gewicht, nicht das Volumen. Dieses Verhältnis heißt Lambda eins, und darauf zielen Einspritzungen mit Katalysator im Alltag.
Braucht E10 weniger Luft als Super?
E10 braucht etwas weniger Luft als Super E5: Weil Alkohol selbst Sauerstoff enthält, kommt E10 mit etwa 14,1 Kilo Luft je Kilo aus, Super E5 mit rund 14,4. Für die Leistung macht das wenig aus: Mit jedem Kilo Luft, das der Motor ansaugt, wird bei beiden Kraftstoffen etwa gleich viel Energie frei.
Warum regelt der Gasgriff die Luft und nicht das Benzin?
Der Gasgriff öffnet die Drosselklappe oder den Vergaserschieber. Erst danach kommt der Sprit dazu: Die Einspritzung berechnet ihn unter anderem aus Luftdruck, Lufttemperatur, Drehzahl und Klappenstellung, beim Vergaser zieht die strömende Luft ihn selbst mit. Ohne mehr Luft bringt mehr Benzin kaum Leistung.
Was bringt Ram Air am Motorrad?
Ram Air staut über einen Ansaugschacht in der Verkleidung den Fahrtwind vor dem Filterkasten, sodass etwas mehr Luft in die Zylinder kommt. Bei der aktuellen Ninja ZX-10R gibt Kawasaki 206 statt 196 PS an. Bei Landstraßentempo ist davon kaum etwas zu merken, der Gewinn wächst überproportional mit der Geschwindigkeit.
Wie viel Luft geht durch den Luftfilter?
Durch den Luftfilter gehen bei viereinhalb Litern Verbrauch rund 40 Kubikmeter Luft je 100 Kilometer und rund 4.000 Kubikmeter auf 10.000 Kilometern. Wann der Filter fällig ist, steht im Wartungsplan deiner Maschine. Honda etwa verkürzt bei der CB750 Hornet die Abstände für besonders feuchte oder staubige Gegenden.
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