Nach dem Filter gelangt das Schmieröl zu den Schmierstellen, Schmierspalten,
Spritzdüsen, Hydraulikkolben, etc., staut sich dort und der erwünschte Öldruck entsteht.
Würde es das nicht tun, so bestünde die Gefahr, dass der Öldruck an den Schmierstellen zu niedrig wird und der Motor Schaden nimmt.
Das muss nicht "dingeldongel, ich bin defekt" sein, sondern kann sich, ganz subtil, durch immensen Lagerverschleiss äussern. Dann sind eben bei z.B. 80 Tkm die Gleitlager im Eimer und das "Scheissmaterial" ist schuld.
Die Betriebszustände durchgedacht:
Motor und Öl sind anfangs kalt, das Öl ist dickflüssig und zäh, in den Gleitlagern ist nur sehr wenig Öl. Sobald der Anlasser zu leiern beginnt steigt der Öldruck geringfügig. Der Motor zündet, der Verbrennungsdruck knallt den Kolben voll gegen die Pleuellager und das Pleuel mit "Schmackes" gegen die Kurbelwellenlager. Öl ist nicht gerade überreichlich vorhanden, die Ölpumpe nimmt ja auch erst gerade den Betrieb gegen das zähe Zeug auf.
Jetzt ist einerseits dünnes Öl gefragt damit alle Schmierstellen möglichst schnell zu Öl kommen andererseits ist es nicht schlecht wenn der Ölrest im Lager etwas zäh ist.
Nach einigen (!) Umdrehungen ist das weitgehend egal. Durch den hohen Druck auf die Lager wird auch dickes Öl dünn. Die Pumpe muss wenigstens so viel fördern, dass das durch die Schmierspalte abfließende Öl ersetzt wird. Das schafft eine gesunde Pumpe bis zu einer Ölviskosität der derjenigen von Margarine entspricht! Ob Anlasser und Batterie noch in der Lage sind den Motor in einem solchen Zustand zu drehen ist allerdings fraglich.
Weder Wasser noch Öl sind merklich komprimierbar. Wenn aber Öl durch schmale Spalte =Lagerstellen gepresst werden soll geht das mit dünnem Öl wesentlich besser als mit dickem. Deshalb schmiert dünnes (ansonsten natürlich gleichwertiges) Öl beim Kaltstart besser. Doch der Kaltstart dauert nur Sekunden!
Fördert die Ölpumpe eine konstante Menge pro Zeiteinheit so baut sich ein Öldruck auf weil sich das Öl vor den Spalten staut (wird er zu hoch regelt ein Überdruckventil). Wird das Öl mit zunehmender Temperatur dünner, dann läuft es immer leichter durch diese Spalten bis es so leicht läuft, dass die Pumpe nicht mehr mit dem Fördern nachkommt. Es staut sich nix mehr, der Öldruck geht zu Boden und es läuft sozusagen schneller raus als es hineingepumpt wird. Zuerst wird dieser Spalt nicht mehr komplett gefüllt, dann bekommen einzelne Flächen des jeweiligen Lagers überhaupt kein Öl mehr, und letztlich läuft das Lager trocken.
Gut zu hören ist das bei den Spannern der Steuerketten. Beschleunigt man bei heissem Motor „aus dem Drehzahlkeller“ so scheppert die Steuerkette weil in der Spannhydraulik bei niederen Drehzahlen und mit dünnflüssigem Öl nicht genügend Druck aufgebaut werden kann um die Kette zu straffen.
Ähnlich ist es bei den Zylindern. Deren Laufflächen werden mit Öl bespritzt wenn der Kolben in Richtung Zylinderkopf unterwegs ist. Am Rückweg „kratzen“ der Ölabstreif- und die Kolbenringe das Öl wieder ab. Ist das Öl zu dünnflüssig so läuft es zu schnell ab und die „Kolben“ laufen trocken (Riss des Ölfilms) UND das Öl wird nicht mehr ausreichend „abgekratzt“, gelangt an den diversen Ringen vorbei in den Brennraum und wird dort mit abgefackelt. Es qualmt.
10-er Öl ist ja ganz nett beim Start und deutlichen Minusgraden, 40-er reicht bei Autos mit Wasserkühlung auch im Sommer. Bei den thermisch höher belasteten Boxern (zumindest teilweise luftgekühlt) bietet 50-er einfach mehr Reserven. Die meisten Motorradmotoren werden bereits bei niederen positiven Temperaturen ohnehin nicht mehr gefahren.
Dem Öl ist seine Temperatur in der Ölwanne oder sonst wo ziemlich egal solange es nicht so heiß ist, dass es gekrackt wird (die langen Molekularketten werden "zerschnitten"). Entscheidend ist die Lagerstelle und dort wird es in der Saison ziemlich schnell warm.
Wie sieht eine Lagerung aus?
Da gibt es Unterschiede.
Die Berührungsstelle Ventil(stössel) / Nockenwelle kann man sich durchaus als Fläche vorstellen auf die etwas Öl geträufelt werden muss damit die Nocke mit weniger Reibung über den Stössel rutscht.
Ein Nockenwellenhauptlager ist z.B. ein Gleitlager mit einer umlaufenden, ringförmigen Nut. In diese Nut wird von "hinten" Öl gepresst.
Durch den Öldruck und die rotierende Bewegung baut sich in dem ringsum über die Nut versorgten, schmalen Lagerspalt ein Ölfilm (hydrodynamisch) auf. Bild
Die Nockenwelle gleitet dann auf diesem Ölfilm ohne dass sich Lager und Welle berühren. Zumindest oft :-) . Im Ruhezustand liegt die Welle natürlich im Lager auf weil weder Druck vorhanden ist noch die Hydrodynamik wirkt.
Die Kurbelwellen- und Pleuellager entsprechen denen der Nockenwelle.
Manche Lager dienen zusätzlich als Drehverbindung für eine Ölleitung zu einer weiteren Lagerstelle wie z.B. die Kurbelwellenhauptlager. Diese sind nicht nur Lager sondern auch Drehverbindungen mit denen das Öl durch Bohrungen in den Schenkeln der Kurbelwelle zu den Pleuelfusslagern geleitet wird.
Die Pleuelkopflager (Kolbenbolzenlager) werden durch Spritzöl geschmiert.
Hierfür reicht dieses Löchlein aus! Allerdings sollten die Bohrungen im Kolbenbolzenlager und Pleuelkopf nicht verdreht sein (wie im Bild)
Hydrodynamik
Wären die Gleitlager im Motor auf die 6,x bar angewiesen, welche die Ölpumpe in das System liefert, dann wären diese bereits nach wenigen km zerrieben und mit der KW verschmolzen.
Die drehenden Wellen in den Lagern erzeugen nämlich ihren eigenen Öldruck. Dieser ist um einen vielfachen Faktor höher, als der den die Ölpumpe erzeugt. Denn nur so, ist eine hydrodynamische (völlig berührungsfreie) Schmierung in den Gleitlagern überhaupt möglich.
Das Öl läuft nicht einfach durch die Gleitlager. Es wird von der Ölpumpe „nur“ zu, bestenfalls in die Lager gepresst. Bei einer Lagerabmessung von z.B. Kurbelwellenlager D=60; b=25 >> ist die wirksame Fläche A=15qcm. Bei einem Öldruck von max. 5,5 bar könnte eine Kraft von bestenfalls 15x5,5=82,5 einwirken bevor das Lager „nachgibt“. Das reicht für nix!
Doch vorwiegend wirkt die Hydrodynamische Schmierung
Bei vollständiger Trennung der Reibpartner wird die verbleibende Reibung von der Viskosität der Flüssigkeit bestimmt, wobei die Viskosität die innere Reibung im Schmierfilm ist, die durch das Verschieben der Flüssigkeitsteilchen entsteht.
Voraussetzungen:
• es muss ein sich verengender Spalt vorliegen
• Gleitflächen müssen sich relativ zueinander bewegen
• überwiegend konforme Kontaktflächen
• es muss genügend Schmiermittel vorhanden sein
• Ausreichende Adhäsion des Schmierstoffes am Oberflächenprofil (> Scherwirkung im Schmierspalt)
Am weiteren Eingang des Schmierspaltes tritt mehr Flüssigkeit ein, als am engeren Ausgang austreten kann. Daher entsteht ein hydrodynamischer Druck, der Normalkräfte aufnimmt.
Die Schmierfilmdicke h0 beträgt ca. 1/1000 der Schmierfilmlänge.
Gleitlager müssen mit ausreichend Öl versorgt werden um zuverlässig hydrodynamischen Druck aufbauen zu können
Das zwischen den Gleitflächen befindliche Öl wird durch seine Adhäsion und Mikroverzahnung vom sich bewegenden Bauteil mitgerissen, „klebt“ andererseits am stehenden Bauteil. Es baut sich sozusagen eine Welle im Lager auf.
Eine hydrodynamische Schmierung funktioniert übrigens nicht, weil das Öl eine bestimmte Visko- oder Druckstabilität hat, sondern aufgrund der Tatsache, dass man Öl (wie jede andere Flüssigkeit auch) nicht verdichten kann!
Öldruck, Öltemperatur und Ölviskosität sind voneinander abhängig
Die Beiträge zum Ölkreislauf bauen teilweise aufeinander auf
Basisinfos sind bei 4V_Ölkreisläufe_Öldruck, detaillierte Beiträge gibt es zu Ölpumpe, Öldruckregler, Ölfilter (unterschieden nach Theorie und Technik), Öldruckschalter und den Lagern und Schmierstellen. Darüber hinaus gibt es Beiträge zu „Öl“ im Allgemeinen.
Links
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