Motorschmierung

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Die Motorschmierung dient der Verringerung von Reibung zwischen beweglichen Motorteilen von Verbrennungsmotoren sowie der Wärmeabführung aus den Lagerstellen und vom Kolben mittels Schmieröl. Darüber hinaus sollen mögliche Verschleißpartikel, Verbrennungsrückstände und sonstige Verschmutzungen in die Ölfilter gespült werden. Für die Ausführung der Schmiersysteme kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz.

Verbrauchsschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gemischschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Gemischschmierung wird das Schmieröl dem Kraftstoff im vorgeschriebenen Mischungsverhältnis (1:25/1:50 etc.) beigegeben. Das im Zweitaktgemisch enthaltene Öl gelangt an die Schmierstellen und wird mit verbrannt. Die Mischungsschmierung wird heute noch bei kleinen Zweitaktmotoren (wie zum Beispiel Rasenmäher, Motorsägen, Mofas) verwendet. Bei Pkw kam dieses System bis Ende der 1980er Jahre zum Einsatz – am bekanntesten sind wohl die DDR-Zweitakter wie Trabant, Wartburg oder Barkas.

Der Vorteil ist die einfache Zubereitung des Gemisches (einfach Öl zum Treibstoff geben und etwas schütteln). Nachteilig ist die Entmischung der beiden Komponenten bei langen Standzeiten, welche auch durch dem Schmieröl zugesetzte spezielle Additive nicht vollständig verhindert werden kann. Eine Entmischung kann zwar durch erneutes Schütteln oder Durchrühren behoben werden; wird dies aber vergessen oder übersehen, können daraus Start- und Rundlaufprobleme bis hin zu Motorschäden resultieren.

Frischölschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei diesem auch in Zweitaktmotoren verwendeten System – auch als Getrenntschmierung bezeichnet – wird das separat mitgeführte Schmiermittel dem Motor durch eine Pumpe zugeführt und anschließend ebenfalls mit verbrannt (Frischölautomatik, z. B. im DKW F 102 verwendet). Vorteile sind die exaktere und bedarfsabhängige Dosierung im Vergleich zur Gemischschmierung, wodurch die Schmierungseigenschaften immer konstant gehalten werden können sowie der Ölverbrauch reduziert und die Abgasqualität verbessert wird. Nachteilig sind die etwas höheren Systemkosten.

Die Frischölschmierung wird auch bei großen Zweitakt-Schiffsdieselmotoren für die Zylinderschmierung angewendet. Die Kurbelwelle und die übrigen Schmierstellen werden hierbei mit einer Nasssumpfschmierung (siehe unten) geschmiert.

Schleuderschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei Viertakt-Kleinmotoren (häufig Rasenmäher- und Aggregatmotoren) kommt häufig dieses sehr einfache Schmiersystem zur Anwendung. Bei Motoren mit vertikaler Kurbelwelle befinden sich an einem separaten Zahnrad (häufig mit dem Drehzahlregler kombiniert) mehrere „Schaufeln“. Bei Motoren mit horizontaler Kurbelwelle befindet sich dagegen am Pleuellager ein „Finger“. Die "Schaufeln" bzw. der „Finger“ schlagen durch die Ölfüllung und schleudern das Öl durch das Kurbelgehäuse, wodurch durch den entstehenden Ölnebel eine ausreichende Schmierung sichergestellt wird. Nachteilig ist dass sich hier kein Ölfilter einsetzen lässt und dass bei den Lagerstellen im Kurbeltrieb (v. a. Kurbelwellen- und Pleuellager) nur Wälzlager verwendet werden können, was herstellungstechnische Nachteile hat (geteilte Kurbelwellen).

Umlaufschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Druckumlaufschmierung (Nasssumpfschmierung)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der großen Mehrheit der heute üblichen Auto- und Motorrad-Viertaktmotoren wird dieses Schmiersystem verwendet. Hier wird der Schmiermittelvorrat in der an der tiefsten Stelle des Motors angeordneten Ölwanne mitgeführt. Die Ölpumpe saugt das Öl aus der Ölwanne an, befördert es durch den Ölfilter und von dort durch Kanäle an die Schmierstellen; bei Fahrzeugen, die hohe Längs- und Querbeschleunigungen erreichen können, werden auch mehrere in der Ölwanne verteilte Ölpumpen eingesetzt, damit in jeder Fahrsituation Öl angesaugt werden kann. Das Öl tritt aus den Lagerstellen der unteren Pleuellager aus und gelangt durch die Rotation der Kurbelwelle an die Zylinderlaufbahn und die oberen Pleuellager. Die Kurbelwelle sorgt durch ihre Drehbewegung für eine zusätzliche Verwirbelung des Ölnebels im Zylinder-Kurbelgehäuse und damit für die Kühlung der Kolben und die Aufrechterhaltung des Ölfilms auf der Kolbenlaufbahn des Zylinders, sofern keine gesonderten Ölspritzdüsen zur Kolbenbodenkühlung vorhanden sind. Das aus dem Kurbeltrieb abtropfende und aus dem Zylinderkopf zurücklaufende Öl wird wieder in der Ölwanne gesammelt. Die Druckumlaufschmierung ist auch unter dem Namen Nasssumpfschmierung bekannt, als Abgrenzung zur Trockensumpfschmierung.

Trockensumpfschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schema Trockensumpf­schmierung: 1. Ölsumpf, 2. Saugpumpe, 3. Ölreservoir, 4. Druckpumpe, 5. Druckleitung, 6. Entlüftung in Kurbelgehäuse, 7. Zylinderkopf

Die Trockensumpfschmierung wird bei Viertaktmotoren angewendet; ähnlich wie bei der Frischölschmierung wird hier das Schmiermittel in einem separaten Behälter (Öltank) mitgeführt und durch eine Druckpumpe (erste Ölpumpe) an die Schmierstellen befördert. Das abtropfende Schmieröl wird im Gegensatz zur Druckumlaufschmierung mittels einer zweiten Rückförderpumpe (Saugpumpe) aus dem Ölsumpf abgesaugt und zurück in den Ölbehälter gefördert. Die Rückförderpumpe hat dabei grundsätzlich eine höhere Förderleistung als die Druckpumpe, um in jeder Betriebssituation das Schmieröl zuverlässig aus dem Kurbelgehäuse in das Ölreservoir zurück pumpen.

Bei den Porsche-Modellen Boxster, Cayman, Panamera V6 und 911 (Typen 996 sowie 997 außer GT2, GT3 und Turbo) wird eine „integrierte“ Trockensumpfschmierung verwendet: Als Ölreservoir dient die Ölwanne des Motors; auf den gesonderten Öltank wird verzichtet. Bei den neuen Motoren der Typen 911, Boxster und Cayman ab Modelljahr 2009 sind zur Sicherstellung eines ausreichenden Ölvorrats in der Ölwanne sogar vier Rückförderpumpen eingebaut. Die Sicherheit einer echten Trockensumpfschmierung wird durch die von Porsche seit 2010 in allen Nicht-GT-Modellen verwendete Methode nicht erreicht. Die Firma Saurer, Arbon, hat in den ab 1940 gebauten Geländefahrzeugen der Serien M8, M6 und 4MH ebenfalls eine echte Trockensumpfschmierung mit separatem Ölbehälter eingebaut.

Die Vorteile der aufwändigeren Trockensumpfschmierung sind:

  • Es können größere Ölmengen eingesetzt werden, ohne dass der Motor durch eine vergrößerte Ölwanne nach unten erweitert werden muss. Die üblicherweise unterhalb der Kurbelwelle angeordnete Ölwanne kann sogar deutlich verkleinert werden oder ganz entfallen, was die Bauhöhe des Motors reduziert.
  • Durch die geringere Motorhöhe kann der Motor tiefer eingebaut werden, was einen günstigeren Fahrzeug-Schwerpunkt und somit bessere Kurvenstabilität ermöglicht. Zudem verringert sich bei einem Frontmotor durch die flachere Haube der Luftwiderstand und damit der Verbrauch.
  • Durch die größere mögliche Ölmenge können die Kühlleistung verbessert und die Wechsel- und Nachfüllintervalle verlängert werden.
  • Der Schmierölvorrat muss nicht am bzw. im Motor untergebracht werden, sondern der Öltank kann an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet werden. Dies ist vorteilhaft bei sehr engen Motorräumen bzw. um die Gewichtsverteilung zu optimieren.
  • Bei Motoren, die im Betrieb starken Lageänderungen oder Beschleunigungen ausgesetzt sind (Geländefahrzeuge, Flugzeuge) kann durch den definierten Pegel im entsprechend gestalteten Ölbehälter eine zuverlässigere Motorschmierung erreicht werden, da das Ansaugen von Luft vermieden wird.

Manche Motorkonzepte, insbesondere solche mit nach unten weisenden Zylindern oder Zylinderbänken (beispielsweise Sternmotoren oder V- oder Reihenmotoren in hängender Anordnung) können nur mit einer Trockensumpfschmierung gebaut werden, da keine Ölwanne am tiefsten Punkt angeordnet werden kann, weil sich an dieser Stelle die Zylinder befinden.

Der Nachteil der Trockensumpfschmierung ist, dass sie durch die zweite Ölpumpe und den separaten Behälter konstruktiv aufwendiger ist als die Druckumlaufschmierung. Daher wird sie meist nur in flachen Sportwagen, Motorrädern oder Geländefahrzeugen verwendet. Fahrzeuge mit Trockensumpfschmierung sind z. B. Aston Martin V8 Vantage, Porsche 911 mit oben genannter Einschränkung, Mercedes 450 SEL 6.9, Alfa Romeo Montreal, BMW M1, Audi R8, Mercedes-Benz SLS AMG, Mercedes AMG GT, Maserati Ghibli, alle TVR-Modelle mit dem sogenannten „Speed Six“-Motor, die Corvette C6 Z06, ZR1 und Grand Sport, nur Coupe/Schalter sowie die Motorräder von KTM, Harley-Davidson, Triumph Rocket III, Buell, K- und F-Reihe von BMW (ab 2004), Enduro und Reiseenduro-Motorräder von Yamaha (XT 500/SR 500/SR 400, XT 660 R/Z/X, XT 1200 Z Super Ténéré, TDM) und Honda NX 650 Dominator.

Durch die zwei Ölpumpen wird das Schmiersystem komplexer und um eine zusätzliche Störmöglichkeit erweitert, es entsteht jedoch keine Redundanz. Durch den Ausfall einer (egal welcher) Ölpumpe bricht der Schmierölkreislauf zusammen.

Der Ölstand muss im Gegensatz zur Druckumlaufschmierung meist bei im Leerlauf laufendem Motor am Peilstab des Ölbehälters abgelesen werden. Bei der Corvette C6 (Z06 und ZR1) muss erst das Öl auf eine Temperatur von rund 80 °C warmgefahren werden. Dann wird der Motor abgestellt und nach etwa 5 bis 20 Minuten kann der Ölstand gemessen werden. Die Porsche-Modelle Boxster (nur Modell 987 ab 2004) und Cayman haben keinen herkömmlichen Peilstab mehr, sondern nur noch eine elektronische Ölstandsanzeige.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X
  • Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1
  • Wilfried Staudt: Handbuch Fahrzeugtechnik Band 1. 1. Auflage, Bildungsverlag EINS, Troisdorf, 2005, ISBN 3-427-04520-X

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]