Trocken- und Nasssumpfschmierung

Mit dem Öl an sich sind wir jetzt fertig. Wir kennen den Begriff Viskosität, wir wissen, was es mit der SAE-Angabe auf sich hat und was es bringt, Leichtlauföle in den Motor zu kippen. Die einzige Frage, die es nun noch zu beantworten gilt ist die, wie das Öl an die Stellen des Motors kommt, an denen es benötigt wird.

Das Ziel ist immer das Gleiche: Alle Schmierstellen müssen mit Öl versorgt werden. Das heißt, dass zum einen genügend Pumpkraft aufgebracht werden muss, um das Schmiermittel auch an diese Stellen zu befördern und zum anderen, dass das Öl dort auch eine bestimmte Temperatur haben muss, um optimal arbeiten zu können. Es darf also auf dem Weg nicht zu sehr, aber auch nicht zu wenig abkühlen.

Um dieses Ziel zu erreichen,  gibt es zwei Systeme. Das Erste und immer noch am weitesten verbreitete ist die Nasssumpfschmierung, auch Druckumlaufschmierung genannt. Hier befindet sich das Öl in einer Ölwanne unter dem Zylinder-Kurbelgehäuse und wird durch eine einzige Pumpe direkt zum Ölfilter geleitet. Von hier aus geht es direkt weiter zu den Schmierstellen. Falls der Filter verstopft sein sollte, gibt es noch das Überström- oder Sicherheitsventil, um eine Schmierung immer und jederzeit zu gewährleisten. Bei diesem System ist der Druck genau so hoch, dass die, von der Pumpe aus, entfernteste Schmierstelle immer noch ausreichend mit Öl versorgt werden kann.

Soweit so gut. Die Nasssumpfschmierung bringt aber auch eine Menge Nachteile mit sich. Auf dem Weg zurück zum Ölsumpf ergibt sich das erste Problem. Das Schmieröl kann auf diesem Weg entweder zur Kurbelwelle oder in den Zylinderkopf gelangen. Die Versorgung der Teile, die dazwischen liegen ist somit schwierig. Um Pleuellager, Pleuel und Zylinderlaufbahnen dennoch mit Öl versorgen zu können, müssen entweder Bohrungen in die Kurbelwelle eingebracht, oder Spritzdüsen an geeigneten Stellen installiert werden.

Sobald das Öl seinen Job an egal welcher Schmierstelle getan hat, kann es von dort aus zurück in den Ölsumpf bzw. die Ölwanne tropfen. Hier kühlt es sich auf dem Weg zur Pumpe wieder ab und wird dort anschließend wieder angesaugt. Selbstverständlich wirft dies die Frage auf, ob bei Motoren mit höherer Leistungsdichte das Öl auch ausreichend gekühlt wird. Schließlich werden selbst geometrisch gleiche Motoren in unterschiedlichen Leistungsstufen verkauft, wie etwa der 1,6 Liter Motor aus dem 114,116 und 118i.

Die Frage ist berechtigt. Ein Verbrennungsmotor erzeugt eine ganz erhebliche Verlustleistung und je mehr Leistung er hat, desto mehr Wärme muss auch abgeführt werden. Es gibt also unterschiedliche Varianten, das Öl besser und effizienter zu kühlen. Die einfachste Variante ist, den Motor mit einer größere Ölmenge zu versorgen. Mehr Öl bedeutet, dass das Öl länger Zeit hat, um sich abzukühlen. Stellt euch vor, ihr müsst im Kreis laufen und auf eine Stelle scheint erbarmungslos die Sonne. Wenn ihr über diese Stelle lauft, werden eure Füße heiß. Je länger der Weg ist, der im Schatten liegt, desto länger haben eure Füße Zeit, wieder auf normale Temperatur zu kommen. Ich gehe davon aus, dass ihr es auch so verstanden hättet, aber ich wollte euch dieses Beispiel nicht vorenthalten. Auf eine abermalige Anwendung dieses Beispiels verzichte ich nun aber, wenn ich zum Nachteil dieser Methode komme. Dieser liegt darin, dass eine größere Menge Öl auch deutlich länger braucht, um die optimale Betriebstemperatur zu erreichen. Das wirkt sich in Folge nachteilig auf Haltbarkeit und Verbrauch des Motors aus.

Werfen wir also einen Blick auf die zweite Möglichkeit. Diese besteht darin, Ölwannen aus Aluminium zu verbauen. Mit diesem Material ist ein besseren Wärmeaustausch möglich. Häufig werden diese Wannen mit einer speziellen Ölführung angeboten, um das Motoröl optimal zu kühlen.

Die beste Variante, aber auch die Teuerste ist, einen thermostatisch gesteuerten Ölkühler zu verbauen, der je nach Temperatur des Öls zusätzlich kühlen kann. So kommt das Öl schnell auf Temperatur und wird auch bei hohen Belastungen nicht zu heiß.

Alle Temperaturprobleme gelöst, also alles super? Noch nicht. Der Öldruck kann bei kaltem Motor sehr hoch werden. Da das Motoröl ist im kalten Zustand noch sehr zähflüssig ist und somit auch schwer zu pumpen, können Druckspitzen entstehen. Für solche Fälle werden bei Motoren mit Nasssumpfschmierung Überdruckventile verbaut, welche im Bedarfsfall geöffnet werden können. Sobald übrigens die optimale Motortemperatur erreicht ist, liegt der Druck bei etwa 2 bar. Im Lastzustand steigt dieser natürlich an.

Alle Probleme gelöst, jetzt ab ins Auto damit. Aber nicht in ein x-beliebiges. Denn durch die Bauform kommt diese Schmierung in der Regel nicht bei sportlichen Fahrzeugen vor. Durch die hohen Fliehkräfte, die bei solchen Autos entstehen können, könnte Luft angesaugt werden, was zu einer Unterbrechung der Schmierung führt und je nach Dauer der Unterbrechung, sowie Temperatur und Zustand des Motors fatale Folgen haben kann.

Für solche Fahrzeuge wurde die Trockensumpfschmierung entwickelt. Diese ist zwar mit höherem baulichen Aufwand verbunden, bietet aber dennoch viele Vorteile gegenüber der Nasssumpfschmierung. Allen voran ist sie nicht anfällig gegenüber hohen Fliehkräften, was sie bei Motorrädern oder bei diversen Flugzeugmotoren schon lange zum Standard machte.

Beim Trockensumpf gibt es ebenfalls eine Ölwanne, die jedoch erheblich kleiner ist als die ordinäre Nasssumpfwanne. Mindestens zwei Pumpen leeren diese und pumpen das darin befindliche Öl in einen Behälter, aus dem eine weitere Ölpumpe, im Prinzip wie bei der Nasssumpfschmierung, die Schmierstellen des Motors versorgt. Da der Ölbehälter stets voll ist, ist es praktisch nicht möglich, dass die Schmierung durch das Ansaugen von Luft unterbrochen wird.
Durch die kleinere Ölwanne ergeben sich zusätzlich außerdem bauliche Vorteile. So kann sie tiefer eingebaut werden, wodurch der Schwerpunkt abgesenkt werden kann und eventuell auch aerodynamische Vorteile entstehen.

Natürlich gibt es auch hier die unvermeidbare Schattenseite. So zirkuliert hier eine größere Menge Motoröl, was zu einer längeren Warmlaufphase führt. Des Weiteren kann man den Ölstand nicht bei kaltem Motor messen, da sich durch das ständige zirkulieren und den Austausch über diese beiden Behälter je nach Motortemperatur unterschiedliche Mengen Öl befinden. Das war´s aber auch schon mit den Problemchen.

So kann man sie wirklich nennen, denn diese Nachteile sind durchaus zu verschmerzen. Was der Trockensumpfschmierung noch einen Strich durch die Rechnung machen könnte ist lediglich die Tatsache, dass sie teurer ist, als ihre Konkurrenz und darüber hinaus nicht immer notwendig. In einem Dacia etwa, werden nicht mal im Renntrimm so hohe Fliehkräfte auftreten, dass man sich um eine solche Variante Gedanken machen müsste. Aus diesem Grund wird sie auch heutzutage noch zum größten Teil bei Fahrzeugen in höheren Preis- und Leistungsklassen eingesetzt.

Das war´s. Mehr gibt es zum Thema Motoröl nicht zu sagen. Falls euch doch noch etwas einfällt, schreibt es mir und ich werde es umgehend ergänzen.

Anmerkung: Die hier gezeigten Bilder sind nicht von mir. Die Quellen sind hinterlegt.