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 enthaltene Öl gelangt an die Schmierstellen und wird mit verbrannt. Die Mischungsschmierung wird heute noch bei kleinen Zweitaktmotoren (wie zum Beispiel in Rasenmähern, Motorsägen oder Mofas) verwendet. Bei Pkw wurde dieses System bis Ende der 1980er Jahre verwendet – 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

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, zum Beispiel 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

Bei Viertakt-Kleinmotoren wie häufig in 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 oder der Finger schlagen durch die Ölfüllung und schleudern das Öl durch das Kurbelgehäuse, wo durch den entstehenden Ölnebel eine ausreichende Schmierung sichergestellt wird. Nachteilig ist, dass sich hier kein Ölfilter einsetzen lässt und bei den Lagerstellen, vor allem Kurbelwellen- und Pleuellager nur Wälzlager verwendet werden können, was herstellungstechnische Nachteile hat wie geteilte Kurbelwellen oder fliegend (nur auf einer Seite) gelagerte Kurbeln.

Umlaufschmierung

Nasssumpfschmierung

Die Nasssumpfschmierung, im deutschen Sprachraum überwiegend als Druckumlaufschmierung bezeichnet, wird bei der großen Mehrheit der heute üblichen Auto- und Motorrad-Viertaktmotoren als Schmiersystem verwendet. Hier wird der Schmiermittelvorrat in der Ölwanne mitgeführt, die das Kurbelgehäuse nach unten abschließt. Die Ölpumpe saugt das Öl aus der Ölwanne an, befördert es durch den Ölfilter und von dort durch Kanäle an die Schmierstellen. Die Pleuellager werden durch Bohrungen in der Kurbelwelle mit Öl versorgt. Das Öl tritt aus den Lagern der Kurbelwelle und der Pleuel aus und erreicht als Ölnebel die Zylinderlaufbahn und die oberen Pleuellager. Die Kurbelwelle sorgt durch ihre Drehbewegung für eine zusätzliche Verwirbelung des Ölnebels im 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 sammelt sich wieder in der Ölwanne.

Trockensumpfschmierung

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 jedoch mit einer zweiten Pumpe (Saugpumpe) aus dem Ölsumpf abgesaugt und zurück in den Ölbehälter gefördert. Diese Rückförderpumpe hat dabei grundsätzlich eine höhere Förderleistung als die Druckpumpe, um in jeder Betriebssituation das Schmieröl zuverlässig aus dem Kurbelgehäuse in das Ölreservoir zurückzupumpen. Flugmotoren mit nach unten weisenden Zylindern oder Zylinderbänken (beispielsweise Sternmotoren oder V- oder Reihenmotoren in hängender Anordnung) werden meist mit einer Trockensumpfschmierung gebaut. Der Ölstand muss, anders als bei der Nasssumpfschmierung, meist bei im Leerlauf laufendem Motor am Peilstab des Ölbehälters abgelesen werden. Manche Flugmotoren, so z. B. der Rotax 912, nutzen die Blowby-Gase aus der Verbrennung, um das Öl aus dem Kurbelgehäuse zurück in den Ölbehälter zu drücken. Hier kann dann die Saugpumpe entfallen.

Viele Serienfahrzeuge können auf eine Trockensumpfschmierung umgerüstet werden, wenn es der Einsatzzweck erforderlich macht.

Vorteile der Trockensumpfschmierung

Bei Motoren, die im Betrieb starken Lageänderungen oder Beschleunigungen ausgesetzt sind (Geländefahrzeuge, Rennwagen, Flugzeuge) kann durch den definierten Pegel im entsprechend gestalteten Ölbehälter eine zuverlässigere Motorschmierung erreicht werden, da das Ansaugen von Luft vermieden wird.
Es können größere Ölmengen eingesetzt werden, was die Kühlleistung verbessert und Ölwechselintervalle verlängert.
Vermeidung von „Planschverlusten“ durch umherspritzendes Öl im Kurbelgehäuse und Kontakt mit bewegenden Teilen (Kurbelwelle, Pleuel).
Die Größe der Ölwanne ist nicht von der Menge des eingesetzten Motoröls abhängig und die Position des Ölsammelbehälters ist beliebig wählbar. Dies ermöglicht eine bessere Raumausnutzung und Gewichtsverteilung. V- und Reihenmotoren können durch die flachere Ölwanne um einige Zentimeter tiefer gesetzt werden, was einen besseren Schwerpunkt zur Folge hat (Rennwagen) und beim Verbau als Frontmotor eine niedrigere Motorhaube darstellen lässt (Aerodynamik und Design). Beim Boxermotor, der konstruktiv bedingt bereits einen niedrigen Schwerpunkt hat, kann das Ölvolumen deutlich angehoben werden.

Nachteile der Trockensumpfschmierung

Durch mindestens eine weitere Ölpumpe und den separaten Ölbehälter ist die Trockensumpfschmierung aufwendiger konstruiert als eine Nasssumpfschmierung. Daher wird sie meist nur in Flugzeugen, flachen Sportwagen, Motorrädern oder Geländefahrzeugen verwendet.
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.
Durch die große Ölmenge dauert das Erreichen der idealen Öltemperatur länger.

Straßenzugelassene Serienfahrzeuge mit Trockensumpfschmierung (Auswahl):

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

Siehe auch

Schmierverfahren

Weblinks

Briggs & Stratton (Schmierung von Kleinmotoren, Video in englischer Sprache)