Motorschmierung
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
Gemischschmierung
Bei der Gemischschmierung wird das Schmieröl dem Kraftstoff im vorgeschriebenen Mischungsverhältnis (1:25/1:50 etc.) beigegeben. Das im Zweitaktgemisch enthaltende Öl gelangt an die Schmierstellen und wird mit verbrannt. Die Mischungsschmierung wird heute noch bei kleinen Zweitaktmotoren (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; dies kann auch durch dem Schmieröl zugesetzte spezielle Additive nicht vollständig verhindert werden. Dies 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
Bei diesem auch in Zweitaktmotoren verwendeten System wird das separat mitgeführte Schmiermittel dem Kraftstoff durch eine Pumpe beigemischt und anschließend ebenfalls mit verbrannt (Frischölautomatik, z. B. im DKW F102 verwendet). Vorteile sind die immer frische Zubereitung des Gemisches sowie die exaktere 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
Bei einfachen Viertaktmotoren (sehr 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 Drehzahlregler kombiniert) mehrere "Schaufeln". Bei Motoren mit horizontaler Kurbelwelle befindet sich dagegen am Pleuellager ein "Finger". Die Schaufeln bzw. der "Finger" laufen im Öl und schleudern es durch das Kurbelgehäuse, wodurch eine ausreichende Schmierung sichergestellt wird. Nachteilig ist dass sich hier kein Ölfilter einsetzen lässt sowie die Schmierung bestimmter Lager (v.a.Kurbelwellen- und Pleuellager) nur durch ein erhöhtes Lagerspiel sicherstellen lässt.
Umlaufschmierung
Druckumlaufschmierung (Nasssumpfschmierung)
Anwendung: Viertaktmotor; bei der großen Mehrheit der heute üblichen Auto- und Motorradmotoren wird dieses Schmiersystem verwendet. Hier wird das notwendige Schmiermittel unterhalb der Kurbelwelle in der Ölwanne mitgeführt. Die Ölpumpe saugt das Öl an, befördert es zum 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. Die Kurbelwelle sorgt durch ihre Drehbewegung für eine zusätzliche Verwirbelung des Ölnebels im Zylinder-Kurbelgehäuse und damit zur Kühlung des Kolbens und Aufrechterhaltung des Ölfilms auf der Kolbenlaufbahn des Zylinders. Das abtropfende Öl wird wieder in der Ölwanne gesammelt. Die Druckumlaufschmierung ist auch unter dem Namen Nasssumpfschmierung bekannt, als Abgrenzung zur Trockensumpfschmierung.
Trockensumpfschmierung
Anwendung: Viertaktmotor; Ähnlich wie bei der Frischölschmierung wird hier das Schmiermittel in einem separaten Behälter 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 bei jeder Fahrsituation das Schmieröl zuverlässig aus dem Kurbelgehäuse in das Ölreservoir zu 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. Dennoch sind diese Modelle von Porsche aufgrund der hohen Seitenbeschleunigung nicht für die Verwendung von Semislicks freigegeben; die Sicherheit einer echten Trockensumpfschmierung wird durch die von Porsche seit 2010 in allen nicht-GT Modellen verwendete Methode nicht erreicht.
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 umsetzbare 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 Wechselintervalle 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.
- Auch in Schräglage (Geländefahrzeuge, Flugzeuge) und bei hoher Zentrifugalkraft (Kurvenfahrten im Renneinsatz) ist durch den großen Vorrat im Ölbehälter ein konstanter Öldruck und damit die Motorschmierung gesichert.
Der Nachteil der Trockensumpfschmierung ist, dass sie durch die zweite Ölpumpe und den separaten Behälter konstruktiv aufwändiger ist als die Druckumlaufschmierung. Daher wird sie meist nur in flachen Sportwagen, Motorrädern oder Geländefahrzeugen verwendet. Fahrzeuge mit Trockensumpfschmierung sind z. B. Porsche 911 mit der oben genannten Einschränkung, der Mercedes 450 SEL 6,9, der Alfa Romeo Montreal, der BMW M1, der Audi R8 (Spyder), der Mercedes-Benz SLS AMG, der Maserati Ghibli, die aktuelle Corvette C6 Z06, Corvette C6 ZR1 und Corvette C6 Grand Sport, nur Coupe/Schalter sowie die Motorräder von KTM, Harley-Davidson,Triumpf Rocket III, Buell, die neuen Motorräder (ab 2004) der K-Reihe und die F-Reihe von BMW und die Enduro und Reiseenduro-Motorräder von Yamaha (XT 660 R/Z/X und XT 1200 Z).
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 rd. 80 °C warmgefahren werden. Dann wird der Motor abgestellt und nach etwa 5-20 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
- 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