Ölsystem Motor

Ein Motor besteht aus beweglichen Teilen. Damit diese sich drehen können, sind sie in Lagern montiert, die mit Motoröl geschmiert werden, um die Reibung zu verringern.

1. Öls Weg im Motor
2. Öl
3. Ölwanne
4. Ölpumpe
5. Ölfilter
6. Motorlager
7. Kolbenkühlungsdüsen
8. Zylinderkopf
9. Ölthermostat
10. Ölauffangbehälter
11. Ölkühler
12. Trockensumpfsystem

Öls Weg im Motor

Welchen Weg das Öl in einem Motor pumpt, kann je nach Hersteller variieren. Hier betrachten wir einen häufigen Fall.

1. Ölwanne
2. Ölpumpe
3. Ölfilter
4. Ölkühler
5. Lagerringe
6. Kurbelwelle
7. Pleuellager
8. Kolbenkühlungsdüsen
9. Ventilstößel
10. Nockenwellenführungen

Neben den oben genannten Details haben Hersteller unterschiedliche Ventile, Kettenspanner und Steuergeräte, die ebenfalls Öl benötigen. Diese können je nach Aufgabe irgendwo in der Reihenfolge platziert sein. Wichtiger Aufgabe = näher an der Ölpumpe.

Öl

Motoröl hat im Wesentlichen drei Aufgaben.

1. Schmieren
   Die Aufgabe des Motoröls besteht darin, einen Ölfilm in den Motorlagern und verschiedenen beweglichen Teilen zu bilden, um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten.
2. Kühlen
   Ohne Ölfluss im Motor würden die Temperaturen weit über dem Arbeitsbereich steigen.
3. Reinigen
   Trotz sorgfältiger Montage des Motors gelangen ständig Partikel in den Motor, die dort nicht sein sollten, egal ob sie vom Motor selbst stammen oder durch externe Faktoren verursacht werden. Die Verbrennung ist eine solche Quelle, die das Öl verunreinigt. Sowohl Ruß als auch Kraftstoff können ins Öl gelangen und müssen gereinigt werden. Das Öl transportiert dies zum Ölfilter. Das zeigt, wie wichtig ein Ölwechsel ist!

Wenn du nicht genau weißt, welches Öl du verwenden sollst, benutze das Original. Hast du extreme Modifikationen am Motor vorgenommen und möchtest das Auto für Motorsport/Rennen nutzen, könnte es erforderlich sein, es durch eine geeignetere Sorte zu ersetzen.

Zwei große Faktoren, die die Funktion des Motoröls beeinflussen, sind Viskosität und Temperatur.

Viskosität
Die Dicke des Öls wird in der Viskosität angegeben und misst den Fließwiderstand / wie zäh ein Öl fließt. Man spricht hier von zwei Zahlen. Ein Beispiel ist 5w und 30 (5W30). Die erste Zahl gibt an, wie das Öl bei kaltem Wetter / beim Start fließt. Die zweite Zahl beschreibt, wie das Öl bei Betriebstemperatur fließt.

Niedrige Viskosität = Niedrigere Zahl = Das Öl fließt leichter = "Das Öl ist dünner" = Schützt Motorenteile besser bei niedrigen Temperaturen = Häufiger bei kaltem Klima.
Hohe Viskosität = Höhere Zahl = Das Öl fließt zäher = "Das Öl ist dicker" = Schützt Motorenteile besser bei hohen Temperaturen = Behält die Filmstärke bei hohen Temperaturen = Häufiger bei Rennen.

Temperatur
Das Öl hat einen Temperaturbereich, in dem es am besten funktioniert. Wenn das Öl außerhalb dieses Bereichs ist, schmiert es nicht so gut und es tritt mehr Verschleiß auf. Daher ist es wichtig, das richtige Motoröl für die richtigen Betriebsbedingungen zu verwenden. Deshalb ist es wichtig, den Motor vor der Belastung warm zu fahren.

Beim Racing ist das Warmfahren noch wichtiger, da die Spielräume oft klein sind, bevor Probleme auftreten.

Ölwanne

Im Ölwanne sammelt sich das Öl, das die Ölpumpe ansaugt. Dies gilt für Ölwanne sowohl bei Nasssumpf- als auch bei Trockensumpfsystemen.

Die zwei verschiedenen Ölsysteme sind Nasssumpf und Trockensumpf.

Nasssumpf ist genau das, wie es klingt. Das Öl sammelt sich am Boden des Motors und wird daher Nasssumpf genannt.

Trockensumpf sammelt das Öl ebenfalls am Boden des Motors, leitet dieses Öl jedoch dann an einen speziellen Öltank weiter, der als Trockensumpftank bezeichnet wird. Von hier wird das Öl wieder ins System gedrückt.

Schwall- / Spritzschutz / Baffle-Ölwanne.
Wenn ein Nasssumpf verwendet wird, schwappt das Öl im Boden des Motors und kann von der Kurbelwelle erfasst werden, was die Motorleistung, die Effizienz des Kurbelgehäusebelüftungssystems und die Eigenschaften des Öls verschlechtert. Daher wird oft eine Art von Schwall- oder Spritzschutz verwendet, um zu verhindern, dass Motoröl von der Kurbelwelle erfasst wird.

Ölablassschraube
An der Ölwanne befindet sich eine Ölablassschraube, um den Ölwechsel durchzuführen. Die Ölablassschraube wird an der tiefsten Stelle montiert, sodass beim Herausdrehen das Öl durch Schwerkraft abfließt.

Die Ölablassschraube kann Ausgänge für die Öltemperatur haben. Dies ist eine einfache Möglichkeit, die Temperatur des Öls in der Ölwanne zu messen.

Trockensumpf
Eine Ölwanne für ein Trockensumpfsystem hat mehrere verschiedene Anschlüsse, und die Ölpumpe wird oft direkt daran montiert. Man unterteilt diese in Stufen.

Saugstufe.
Hier wird Öl aus der Wanne abgesogen und zur Trockensumpftank geleitet. Dies sorgt dafür, dass immer ein voller Öltank vorhanden ist, was bedeutet, dass man immer vollen Öldruck hat.

Druckstufe.
Von der Unterseite des Öltanks (Trockensumpftank) drückt die Ölpumpe das Öl über die Öffnung, an der die Original-Ölpumpe einmal montiert war, wieder in den Motor.

Kurbelgehäusebelüftung.
In einem Trockensumpfsystem fungiert auch die Saugstufe als Kurbelgehäusebelüftung. Es ist ein großer Vorteil, ein Trockensumpfsystem zu verwenden, da der Überdruck im Kurbelgehäuse nahezu nicht vorhanden ist.

Ölrückführung Turbo
Egal, ob der Turbo original montiert oder nachgerüstet ist, das überschüssige Öl vom Turbo wird zurück zur Ölwanne geleitet. Dies gilt sowohl für Nasssumpf- als auch für Trockensumpfsysteme, auch wenn Trockensumpfsysteme alternative Lösungen für Turboanwendungen haben.

Verschiedene Materialien für die Ölwanne
Ölwannen für Nasssumpf sind größtenteils aus Blech oder gegossenem Aluminium hergestellt.

Ölwannen für Nasssumpf werden fast ausschließlich aus einem Stück Aluminium gefräst.

Ölpumpe

Die Aufgabe der Ölpumpe ist es, Motoröl zu allen Lagern zu pumpen, in denen sich die beweglichen Teile befinden. Regel Nummer 1 in einem Ölsystem: Behalte den Originalölstand im Auge und überprüfe, ob du Maßnahmen ergreifen musst, wenn dieser bei bestimmten Drehzahlen sinkt oder steigt.

Druck
Die Ölpumpe zirkuliert Öl im Motor und erzeugt einen Ölfilm, der die Motorbauteile schützt, damit sie nicht in Kontakt miteinander kommen. Bei höherer Motorbelastung werden höhere Anforderungen an den Druck gestellt, den die Ölpumpe aufrechterhalten kann. Oft dreht sich die Ölpumpe schneller bei höherer Motor-Drehzahl, was auch den Druck erhöht.

Es ist wichtig zu wissen, welchen Öldruck dein Motor haben sollte, da es einige Fälle gibt, in denen der Öldruck sinkt, und es wichtig ist zu wissen, dass ein ausreichend hoher Druck aufrechterhalten werden kann, damit die beweglichen Motorbauteile nicht in Kontakt miteinander kommen und beschädigt werden.

• Motoröl
  Wenn Motoröl sehr heiß wird und außerhalb seiner Kapazität arbeitet, wird es dünnflüssiger und fließt leichter. Das Öl wird schneller aus den Motorlagern evakuiert. Aus diesem Grund sinkt auch der Öldruck.
• Motorlager
  Um eine größere Sicherheitsmarge bei einem getunten Motor mit hohen Verbrennungdrücken zu schaffen, können größere Lagerabstände für die Motorlager gewählt werden. Dadurch kann eine dickere Ölfilm erzeugt werden, um eine bessere Sicherheitsmarge zu gewährleisten. Dies stellt hohe Anforderungen an deine Ölpumpe, die Wahl des Öls und die Öltemperatur.

Durchfluss
Wenn ein Motor bei höheren Drehzahlen oder Belastungen arbeitet, entsteht Wärme. Ein höherer Durchfluss hilft, das Öl schneller in den Lagerbänken auszutauschen, was zu einer besseren Kühlung führt.

Der Wechsel zu Motorlagern mit größeren Lagerabständen kann eine Ölpumpe mit höherem Durchfluss erfordern. Ein Motor mit mehr Zylindern und beweglichen Bauteilen hat eine Ölpumpe mit höherem Durchfluss als ein kleiner Motor, da es mehr Lagerbänke gibt, die Öl abgeben und damit auch den Öldruck.

Hochdurchfluss-Ölpumpe
Bei getunten Motoren kann eine Hochdurchfluss-Ölpumpe verwendet werden, aus den gleichen Gründen, die oben angesprochen wurden:

• Öldruck
  Ein höherer Durchfluss sollte einen aufrechterhaltenen Öldruck bei höheren Drehzahlen im Vergleich zur Original-Ölpumpe gewährleisten.
• Kühlung
  Bessere Kühlung bei höheren Belastungen in einem getunten Motor mit mehr Durchfluss.
• Lagerabstand
  Größere Lagerabstände erfordern mehr Durchfluss, um den Öldruck aufrechtzuerhalten. Auch Öl mit höherer Viskosität kann gut mit größeren Lagerabständen funktionieren.
• Drehzahl
  Höhere Drehzahlen stellen höhere Anforderungen an den Ölfilm, und eine Hochdurchfluss-Ölpumpe hilft, gute Voraussetzungen dafür zu schaffen.

Kühlung
Die Temperatur, die z.B. in der Ölwanne gemessen wird, ist viel niedriger als die tatsächliche Öltemperatur in einer Lagerbahn. Denke daran und halte eine Sicherheitsmarge bis zur maximalen Temperatur des Öls ein. Eine niedrige Temperatur, die in der Ölwanne gemessen wird, kann in den Lagerbahnen zu hoch sein.

Verstärkte Ölpumpe
Eine verstärkte Ölpumpe sollte nicht mit einer Hochdurchfluss-Ölpumpe verwechselt werden. Eine verstärkte Ölpumpe ist oft eine mechanisch aufgerüstete Pumpe, die eventuelle Probleme, die die Originalpumpe hat oder bei einem getunten Motor auftreten, behebt.

Großer Motor
Große Motoren mit vielen Zylindern / beweglichen Teilen stellen höhere Anforderungen an das Ölsystem, da es mehr Lagerbahnen gibt und Bereiche, in denen Öl in die Ölwanne zurückgeführt wird. Motoren mit mehr beweglichen Teilen haben Ölpumpen mit höherem Durchfluss als kleinere Motoren.

Probleme
Diese können vielfältig sein, lassen sich jedoch durch die oben und unten angesprochenen Punkte beheben.

• Schlechte Abdichtung zwischen Ölpumpe und Motorblock.
  O-Ring/Dichtung zwischen Pumpe und Motor ist nicht dicht, und die Pumpe kann nicht optimal arbeiten.
• Verschmutztes Öl
  Schmutz schädigt die Ölpumpe, die kleine Spalte hat. Dies führt zu schlechterem Durchfluss und vielen Folgeproblemen.

Ölfilter

Motoröl, das in einem Motor zirkuliert, sammelt auf die eine oder andere Weise Schmutz an. Um zu verhindern, dass dies die Motorlager, Ventile, Ölpumpe und andere kritische Teile erreicht, die einen Motorschaden verursachen können, wird ein Ölfilter verwendet.

Verschiedene Typen
Ölfilter gibt es als Plattenfilter (Spin-on) und Einsatzfilter (Cartridge/Patrone). Plattenfilter befinden sich extern am Motor und haben oft ein eingebautes Überdruckventil. Ein Einsatzfilter wird in ein Filtergehäuse gesteckt, das am Motorblock montiert ist.

Filtrierung
Es gibt verschiedene Filtergrade, abhängig von der Anwendung. Alles von 40 Mikron bis 10 Mikron. Eine größere Zahl gibt die Größe der Löcher an und bedeutet, dass der Filter größere Partikel durchlässt. Kleinere Zahl = bessere Filtrierung. Beachten Sie, dass eine bessere Filtrierung auch einen höheren Gegendruck bedeuten kann, wenn die Filterfläche nicht größer ist.

Material
Früher war Papiermaterial am häufigsten, aber dies ist fast vollständig auf synthetische Materialien übergegangen, und auf dem Aftermarket werden auch rostfreie Stahlfilter verwendet, die teurer sind. Originalfilter werden auch bei getunten Motoren verwendet, da sie mit ausreichend Durchfluss und Temperatur klarkommen. Aber achten Sie darauf, wo die Grenze liegt, um keine Probleme zu bekommen. Solche Probleme können einen Motorschaden kosten.

Überdruckventil
In den meisten Spin-on-Plattenfiltern und Ölfiltergehäusen gibt es ein Überdruckventil, falls der Ölfilter voll wird. Dies ermöglicht, dass der Öldurchfluss weitergeht, aber die Filtrierung vollständig ausbleibt, was wiederum Motorschäden verursachen kann. Stellen Sie daher sicher, dass Sie den maximalen Druck kennen und den Ölfilter an die Anwendung anpassen. Wenn Sie beispielsweise auf eine Hochleistungsölpumpe umgestiegen sind, muss auch die Kapazität des Ölfilters überprüft und angepasst werden.

Motorlager

Rahmenlager
Rahmenlager sind der erste Halt nach dem Ölfilter und dem Ölkühler. Dies dient dazu, einen ordnungsgemäßen Öldruck sicherzustellen. Größere Motoren stellen höhere Anforderungen an Öldruck und -fluss aufgrund von mehr Lagerbahnen.

Kurbelwellenlager
In der Kurbelwelle vor dem Kurbelwellenlager wird der Öldruck in Rotationsenergie umgewandelt, da eine Kurbelwelle so konstruiert ist, dass sie Öl zu den Kurbelwellenlagern „herauswirbelt“, um sicherzustellen, dass das Öl ausreichend zu den Lagern gelangt.

Dennoch sind Kurbelwellenlager ein kritischer Teil, insbesondere in einem großen Motor mit vielen Haltepunkten, bevor das Öl ankommt. Einige dieser Punkte sind:

• Temperatur
  Bevor das Motoröl die Kurbelwellenlager erreicht, wird es durch die Rahmenlager weiter aufgeheizt. Dies kann schnell die Festigkeit des Ölfilms negativ beeinflussen.
• Öldruck
  Da Öl bei höheren Temperaturen flüchtiger wird und die Rahmenlager das Öl schnell aufheizen, kann der Öldruck lokal im Bereich um das Rahmen-Kurbelwellenlager sinken. Daher ist die Rotationsenergie der Kurbelwelle hier wichtig.
  
• Schmierung
  Wenn sowohl Temperatur als auch Öldruck sich verschlechtert haben, bevor das Öl die Kurbelwellenlager erreicht, sehen wir, wie wichtig es ist, die Lagertoleranzen, den Druck, die Temperatur und all die Dinge, die wir durchgehen, in Ordnung zu halten, um kein Kurbelwellenlagerversagen zu erleben, was sehr häufig vorkommt.

Axiallager
Axiallager haben oft nur Öldampf als Schmierung. Daher sind hohe Anforderungen an einen starken Ölfilm erforderlich, da Axiallager bei einer starken Kupplung stark abnutzen können. Wenn die Kupplung eingedrückt wird, wird die Kurbelwelle axial verschoben und drückt gegen das Axiallager. Wenn der Motor außerdem kalt ist und das Motoröl nicht die Betriebstemperatur erreicht hat, kommt es zu einem besonders hohen Verschleiß.

Nockenwellenlager
Nockenwellenlager sind nur bei bestimmten Motoren montiert. Oft liegen Nockenwellen ohne Lager mit gefrästen Bahnen vor, um Lager zu ähneln, wo das Öl einen Film zwischen Nockenwelle und Motor bilden kann, um Verschleiß zu vermeiden.

Kolbenringe
Kolbenringe werden durch den Ölfilm von den Zylinderwänden geschmiert. Die Zylinderwände sind gehont, um den Ölfilm aufrechtzuerhalten, der den Verschleiß im Zylinderlauf minimiert.

Wieder einmal ist ein fettes Kraftstoffgemisch = niedriges Lambda bei getunten Motoren ein Grund, der diesen Ölfilm abwäscht und den Verschleiß erhöht. Aber der Kraftstoff wird als Sicherheitsmarge zur Kühlung im Brennraum benötigt.

Kolbenkühlungsdüsen

Eine Kolbenkühlungsdüse ist im Motorblock montiert und direkt an den Hauptkanal des Öls angeschlossen. Die Aufgabe der Düse besteht darin, den Kolben durch das Spritzen von Öl auf die Unterseite zu kühlen.

Durch die zusätzliche Kühlung muss der Kolben nicht so viel Wärme halten und kann daher mit weniger Material hergestellt werden, was ihn leichter macht. Oftmals werden Kolbenkühlungsdüsen nur für zusätzliche Sicherheit verwendet. Kolben werden mit ausreichenden Materialmargen hergestellt, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Einige Motoren, die diese Düsen nicht serienmäßig montiert haben, können sie nachgerüstet bekommen, indem Löcher gebohrt und gewindet werden im Motorblock unter den Kolben. Dies ist ein aufwändiger Eingriff, der von einer Motorfirma durchgeführt werden sollte. Die Idee ist, Löcher in den Ölkanal des Motorblocks zu bohren und die Düsen zu montieren und auszurichten, um Öl unter den Kolben zu spritzen. Bei nachgerüsteten Kolbenkühlungsdüsen kann der Öldruck des Motors sinken, da mehr Haltepunkte mit größerem Leck auftreten.

Zylinderkopf

Nachdem das Öl den unteren Teil des Motors passiert hat, der am kritischsten für die Ölschmierung und den Druck ist, wird das Öl zu den beweglichen Teilen des Zylinderkopfs transportiert. Diese haben nicht so hohe Belastungen und können daher nach dem unteren Teil des Motors priorisiert werden.

Bei getunten Motoren/Rennmotoren und hohen Ventildrücken, aber auch bei variablen Nockenwellen ist der richtige Öldruck und die Schmierung erforderlich, um die Ventiltriebmechanismen, Dichtungen und Nockenwellen in gutem Zustand zu halten.

Überflüssiges Öl fließt oft mit Hilfe der Schwerkraft zurück zum Ölbehälter. Daher benötigen einige Zylinderköpfe möglicherweise zusätzliche Abläufe, da sich viel Öl im Zylinderkopf "stauen" kann.

Öldruck

Ein ordentlicher Öldruck zum Zylinderkopf ist wichtig, da getunte Motoren mit starken Ventilfedern hohen Druck auf die Auflagefläche der Nockenwellen erzeugen. Dies führt ohne richtigen Öldruck zu einem enormen Verschleiß.

Auch variable Nockenwellen erfordern einen ordentlichen Öldruck, da die Nockenzeiten direkt unter abweichendem Öldruck leiden, was zu einer geringeren Motorleistung führt.

Ölthermostat

Damit Motoröl optimal funktioniert, gibt es eine optimale Temperatur für jede Ölsorte und Anwendungsbereich.

Ohne ein Thermostat, das die Öltemperatur steuert, gibt es drei Szenarien:

1. Zu kaltes Öl
   Bei sanfter Fahrt oder kaltem Klima kann die Öltemperatur zu niedrig werden oder sehr lange brauchen, um die Temperatur zu erreichen.
2. Zu warmes Öl
   Bei aktiver Fahrt oder warmem Klima kann die Öltemperatur über die empfohlene Temperatur steigen.
3. Optimale Öltemperatur
   Dies ist der Zustand, wenn das Öl weder zu warm noch zu kalt ist. Genau so, wie du das Öl für die beste Funktion haben möchtest.

Mit einem montierten Ölthermostat wird die Öltemperatur aktiv auf die optimale Temperatur eingestellt.

Wenn das Öl zu warm wird, öffnet das Thermostat und lässt Öl durch den Ölkühler fließen, wodurch die Öltemperatur gesenkt wird. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, schließt das Thermostat wieder. Auf diese Weise arbeitet das Thermostat aktiv und hält die optimale Öltemperatur.

Es gibt verschiedene Arten von Ölthermostaten.

Ein Originalthermostat, das meist im Ölfiltergehäuse sitzt. Dieses hat oft eine höhere Öffnungstemperatur als Nachrüstölthermostate, was gut zu Serienfahrzeugen passt. Bei Rennsport ist die Kühlung oft ein Problem, und ein Thermostat mit etwas niedrigerer Öffnungstemperatur wird verwendet, um die Öltemperatur zu regulieren, bevor kritische Werte erreicht werden.

Ölauffangbehälter

Ein Ölauffangbehälter wird zusammen mit der Kurbelgehäuseentlüftung montiert und hat die Aufgabe, den Öldampf aufzufangen, der mit der Kurbelgehäuseentlüftung nach außen gelangt. Der Ölauffangbehälter verhindert, dass dieses Öl in die Druckrohre gelangt, was die Sensoren/Geber negativ beeinflusst.

Ein Ölauffangbehälter wird in einem Wet-Sump-System verwendet und wird zwischen dem Ansaugtrakt (Vakuum) und dem Motor (Druck) montiert.

Der Ansaugtrakt sollte Vakuum/Unterdruck haben, was hilft, den Überdruck im Motor abzusaugen/abzuleiten. Ohne einen Ölauffangbehälter würde der Öldampf in den Ansaugtrakt gelangen und die Geber verschmutzen. Mit Hilfe eines Ölauffangbehälters, der ein eingebautes Filter und einen labyrinthartigen Gang enthält, wird verhindert, dass Öldampf die Geber und die Ansaugrohre kontaminiert.

Du wirst nicht ganz frei von Öldampf sein, aber eine gut konstruierte Kurbelgehäuseentlüftung eliminiert dies nahezu vollständig.

Ölkühler

Um die Temperatur des Motoröls niedrig zu halten, ist ein Ölkühler erforderlich.

Wenn der Motor bei hohen Drehzahlen oder mit zurückgezündeter Zündung arbeitet, erzeugt er hohe Wärme. Diese Wärme wird mit Hilfe von Wasser und Öl abgeführt, um die Motortemperatur niedrig zu halten.

Motortemperatur
Das Öl hat einen großen Einfluss auf die Motortemperatur und wird mit Hilfe eines Ölkühlers niedrig gehalten.

Genau wie bei einem Wasserkühler sollte die Fahrtluft durch die Kühlrippen des Kühlers geleitet werden. Durch die Steuerung der Fahrtluft durch den Kühler erhöhen Sie erheblich die Kühlkapazität. Achten Sie daher bei der Montage darauf, da Sie sowohl Motorleistung als auch Sicherheitsmargen gewinnen.

Ölthermostat
Um zu verhindern, dass die Öltemperatur zu lange braucht, um die optimale Temperatur zu erreichen, möchten Sie verhindern, dass das Motoröl durch den Ölkühler geleitet wird, bevor es seine Betriebstemperatur erreicht hat. Daher wird ein Ölthermostat verwendet, das nur Öl durch den Ölkühler lässt, wenn die Öltemperatur die Betriebstemperatur erreicht hat.

Trockensumpsystem

Die verschiedenen Teile eines Trockensumpsystems

• Ölwanne (Trockensumpfwanne)
• Ölpumpe (Trockensumpfpumpe)
• Externer Öltank (Trockensumpftank)
• Ölfilter
• Ölfilterhalter
• Ölkühler
• Ölpumpenadapter (Zur Platzierung der OEM-Pumpe)
• Schläuche und Anschlüsse
• Antriebsriemen (Für Trockensumpfpumpe)
• Riemenscheibe (Für Trockensumpfpumpe)
• Entlüftung