Wissenswertes über Motoröl

Schadengefahr:

Aufgaben des Motoröls:

Motorenöle haben in Motoren eine Vielzahl von Aufgaben zu erfüllen. Die bekannteste und wichtigste Aufgabe ist die vollständige Trennung der durch die Schmierung getrennten Bauteile (Reibpartner) bei allen im Motor vorkommenden Betriebsbedingungen.

Dieser hohe Druck an der Lagerstelle führt zu einer starken Erhitzung des Motoröls, womit eine weitere, wichtige Aufgabe des Motoröls darin besteht, diese Wärme möglichst schnell von den Lagerstellen abzuführen. Die entstehenden Temperaturen wären ansonsten sehr schnell so hoch, daß die Reibpartner regelrecht miteinander verschweißen ("fressen") würden.

übermäßige Erhitzung zerstört werden. Dies bedeutet, daß das Motorenöl im Zustand der Mischreibung vorzeitig seine optimalen Eigenschaften verliert. Die zerstörten Ölmoleküle bilden im Laufe der Zeit im Zusammenwirken mit weiteren, unvermeidlich beim Motorenbetrieb ins Motorenöl eingetragenen Substanzen (schwerflüchtige Kraftstoffbestandteile, Ruß, Säuren)  teerartige Ablagerungen im Schmierkreislauf (Schwarzschlamm).

Eine weitere wichtige Aufgabe des Motorenöls ist, entstandenen Materialabtrag bei Mischreibung und Schmutz möglichst schnell von der Lagerstelle zum Ölfilter abzutransportieren. Hierfür ist es wichtig, daß die aufgenommenen Partikel bis zum Erreichen des Ölfilters in Schwebe gehalten werden.

Das Motoröl muß weiter in der Lage sein, die Bauteile im Motor vor Korrosion zu schützen sowie die Feinabdichtung (z.B. zwischen Kolbenringen und Kolben) zu gewährleisten.

Auch muß das Motorenöl in der Lage sein, Kräfte zu übertragen. Ohne diese Fähigkeit des Motorenöls wäre z.B. die Funktion von Hydrostößeln nicht denkbar.

Nicht zuletzt dient das Motorenöl auch der Dämpfung der Motorengeräusche.

Viskositätsindex:

Der Viskositätsindex beschreibt den Grad der Viskositätsänderung in einem bestimmten Temperaturbereich. Je höher der Viskositätsindex (VI) ist, desto weniger ändert das Motorenöl seine Viskosität. Eine Verbesserung des Viskositätsindexes wird durch Additivierung des Motorenöls durch so genannte VI-Improver (Polymere) erreicht. Der (VI-)Additivanteil in modernen Motorenölen beträgt 5 ... 25%.

Fahrzeuge, die über einen Ölqualitätssensor älterer Technologie verfügen, um das Serviceintervall zu ermitteln, nutzen oft die Viskositätsveränderung und/oder den Füllstand des Motorenöls als Parameter für den Grad der Ölalterung.

Viskositätsklassen

Die Einteilung der Motorenöle in Viskositätsklassen erfolgt auf Basis eines von der Society of American Engineers (SAE) festgelegten Verhaltens des Öls nach SAE J-300, die entsprechend auch in der DIN 51 511 festgelegt ist.

Grundsätzlich wird zwischen Sommer- und Winterölen unterschieden. Für die meisten moderneren Fahrzeuge werden Mehrbereichsöle verwendet, die sowohl ein ausreichendes Kältefließvermögen einer W-Klassifikation aufweisen, als auch bei +100°C eine bestimmte Viskosität nicht unterschreiten.

*) gilt für 0W-40, 5W-40 und 10W-40 Motorenöle            **) gilt für 15W-40, 20W-40, 25W-40 und 40 Motorenöle

Um bei den Basisölen ein ausreichendes Viskositäts-Temperaturverhalten zu erzielen, werden diese durch öllösliche Polymere mit verschiedenen Molekülstrukturen additiviert. Bei hohen Temperaturen haben diese die Eigenschaft, sehr große Molekülstrukturen (Makromoleküle) zu bilden.

Durch Alterung, Scherkräfte und Eintrag von Ruß- und Kraftstoffbestandteilen in das Motoröl werden diese Makromoleküle allerdings verändert oder brechen auseinander, so daß sich das Viskositätsverhalten des Motoröls im Laufe der Zeit verschlechtert.

Weitere wichtige Kenngrößen des Motorenöls:

Dichte des Motorenöls

Die Dichte des Motorenöls ergibt sich aus der Masse im Vergleich zum Volumen des Motorenöls. Je größer die Viskosität des Motorenöls ist, desto mehr nimmt dessen Dichte zu.

Je höher die Qualität der Raffination ist, desto geringer ist die grundsätzliche Dichte. Naphthenbasische Öle sind spezifisch schwerer als paraffinbasische Mineralöle.

Flammpunkt

Mit dem Flammpunkt wird die Temperatur bezeichnet, bei der sich aus dem Öl unter festgelegten Bedingungen so viel Dämpfe entwickeln, daß sich ein entflammbares Öldampf-Luftgemisch bildet, das durch Fremdzündung entflammt und wieder erlischt. Der Flammpunkt ist umso höher, je hochviskoser das Motorenöl ist.

Pourpoint

Der Pourpoint (Stockpunkt) kennzeichnet die niedrigste Temperatur, bei der das unter festgelegten Bedingungen abgekühlte Motorenöl eben noch fließt. Durch Additivierung mit Pourpoint-Verbesserern wird die Fließfähigkeit des Motorenöls entsprechend dem angestrebten Viskositätsindexes (VI) so beeinflußt, daß die Ölpumpe das Motorenöl aus dem Motorsumpf fördern kann und so eine ausreichend schnelle Durchölung des Motors auch bei niedrigen Temperaturen gewährleistet wird.

Verdampfungsverlust

Je nach Qualität des Grundöls ergeben sich mehr oder weniger hohe Verdampfungsverluste bei hohen Temperaturen. Die Temperaturen des Motoröls im Motorsumpf reichen je nach Last von 100 ... 150°C, können aber in der oberen  Kolbenringzone auf Werte von bis zu 200 ... 350°C ansteigen. Damit führen Verdampfungsverluste zu einem erhöhten Ölverbrauch, da die Öldämpfe über die Kurbelgehäuseentlüftung der Verbrennung zugeführt werden. Als negativer Nebeneffekt altern moderne Abgasnachbehandlungssysteme, wie Lambda-Sonde, Katalysator, Partikelfilter oder SCR-Katalysator durch die mitverbrannten Additive vorzeitig. Außerdem wird die Motorenöl-Qualität durch die Verdampfungsverluste beeinträchtigt.

Basenzahl

Motorenöl enthält alkalische Bestandteile, die bei der Verbrennung entstehende und ins Motorenöl eingetragene Säuren neutralisieren. Die Basenzahl bestimmt sich aus Milligramm KOH (Kaliumhydroxid) je Gramm Öl. Aus dem Verhältnis dieser Größen im Vergleich zu einem ungebrauchten Öl läßt sich näherungsweise der Alterungsgrad des Motorenöls bestimmen. Je geringer die Basenzahl ist, desto verbrauchter ist das Motorenöl.

Modernere Ölqualitätssensoren sensieren daher den pH-Wert des Motorenöls, um diese Meßgröße zur Ermittlung des Serviceintervalls zu nutzen.

Neutralisationszahl

Die Neutralisationszahl ergibt sich aus der Menge an Kaliumhydroxid, die erforderlich ist, um die in einem Gramm Gebrauchtöl enthaltenen Säuren zu neutralisieren. Im Versuch kann mit der Neutralisationszahl das Alterungsverhalten des Motorenöls ermittelt werden, das sich unter bestimmten Betriebsbedingungen ergibt.

Aschegehalt

Die Asche ist der Verbrennungsrückstand des Motorenöls. Fahrzeuge mit Dieselpartikelfilter (DPF) müssen Motorenöl mit einem besonders geringen Aschegehalt erhalten, da die Asche im Fahrbetrieb nicht gasförmig umgesetzt werden kann und damit der DPF im Laufe der Zeit immer undurchlässiger wird. Dies führt zu stetig steigender Frequenz der Regenerierung und damit zu unnötig schlechten Abgaswerten.

Farbe

Aus der Farbe läßt sich bei modernen Motorenölen kein Rückschluß auf dessen Qualität ziehen, da Additive und Syntheseöl-Zumischungen zu einer Eindunkelung des Motorenöles führen.

Additivierung des Motorenöls:

Basisöle werden mit Zusatzstoffen (Additiven) versehen, damit die von modernen Motorkonstruktionen vorausgesetzten Eigenschaften erreicht werden. Die Wirkweise der Additive ist unterschiedlich. So können Eigenschaften des Basisöls verändert werden oder aber dem Basisöl Eigenschaften verliehen werden, die dieses zunächst nicht aufgewiesen hat.

Alterungsschutz (Oxidationsinhibitoren)

Motorenöle reagieren bei höheren Temperaturen mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff. Eine wesentliche Rolle spielt hierbei der Kontakt der Ölmoleküle mit den metallischen Oberflächen, die eine katalytische Wirkung bei der Motorenöloxidation entfalten.

Die Alterung des Motorenöls führt zu einer zunehmenden Eindickung, Ölschlamm- bzw. Ölkohlebildung sowie der Bildung korrosiver Säuren.

Um diese unerwünschten Reaktionen zu vermeiden oder zu verlangsamen, werden dem Basisöl Antioxidantien zugemischt. Meist bestehen diese Antioxidantien aus Amin- und Phenolverbindungen von Zink, Calcium, Schwefel, Phosphor und Stickstoff.

Detergentien und Dispersantien

Diese Additive sorgen dafür, daß ölunlösliche Oxidationsprodukte, Schmutz- und Verschleißpartikel in Schwebe gehalten werden. Somit wird die Ablagerung von Ölschlamm in den Ölkanälen und der Ölwanne weitgehend vermieden.

Die Additive sind in der Lage, bereits gebildete Ablagerungen zu lösen sowie gebildete Säuren zu neutralisieren.

Diese Additive bestehen aus Succinimiden, Metallsulfonate, Phenolate, Phosphate, Thiophosphate, polymere Detergentien, Amine, Sulfonate sowie organische Calcium-, Blei- und Zinkverbindungen.

Extreme-Pressure-Zusätze (EP-Zusätze)

Da im motorischen Betrieb Mischreibung nicht ausgeschlossen werden kann und hohe, mechanische Druckstabilität an Nocken, Kipphebel, Steuerketten-Trieben entstehen, werden entsprechende Additive dem Basisöl zugesetzt.

Diese Additive bwirken eine metallische Schutzschicht auf den gleitenden Flächen, wodurch Verschleiß vermindert wird.

Diese Additive bestehen aus Zinkdialkyl-Dithiophosphaten, Trikresylphosphaten, organischen Phosphorverbindungen, Schwefel- und Stickstoffverbindungen.

Viskositätsindexverbesserer (VI-Inhibitoren)

VI-Inhibitoren bestehen aus öllöslichen Polymeren, die die Viskosität des Motorenöls über einen weiten Temperaturbereich annähernd konstant halten.

Die Additive bestehen aus Polymethacrylaten (PMA), Olefincopolymeren (OCP), Polyisobuthylenen (PIB) und Styrol-Butadien-Copolymeren (SBC).

Die VI-Inhibitoren sind allerdings sehr scherempfindlich, wodurch diese bei mineralischen Grundölen nur bei Mehrbereichsölen relativ geringer Spannweite und niedriger Serviceintervalle einsetzbar sind.

Eine bessere Wirkung wird bei unkonventionellen Basisölen (Hydrocracköle, Polyalphaolefine) erzielt, da schon deren natürliches VI-Verhalten bedeutend besser ist.

Stockpunkt- oder Pourpoint-Verbesserer

Absinkende Temperaturen führen zu einer immer höher werdenden Viskosität des Motorenöls, die ab bestimmten, tiefen Temperaturen das Öl für die Ölpumpe kaum noch oder nicht mehr pumpbar machen. Dies führt beim Kaltlauf eines Motors zu hohem Verschleiß. Grund ist die zunehmende Auskristallisierung von Paraffinen.

Dem Basisöl zugesetzte Polymethacrylate, Alkyl-Phenole und Propylen-Copolymere setzen diesen Stockpunkt herab.

Schaumunterdrücker (Anti-Foam-Additive)

Aufschäumendes Öl führt zu einer Mangelschmierung und zu Motorschäden, wenn die Ölpumpe einen Öl-Luft-Schaum ansaugt.

Polysilikone und Polyethylenglykolether verringern die Schaumneigung.

Reibwertverbesserer (Friction-Modifier)

Reibwertverbesserer setzen die Reibung im Mischreibungsbereich auf ein definiertes Maß herab. Es ergibt sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades durch verminderte innere Reibung.

Additiviert werden hierzu Fettsäuren, Fettsäurederivate, organische Amine und Amin-Phosphate.

Festschmierstoffzusätze

Für Sonderanwendungen können dem Basisöl Graphit oder Molybdändisulfid (MoS₂) zugesetzt sein, die eine Herabsetzung der Reibung bei  Oberflächenrauigkeit bewirken.

Spezifikationen:

Alleine aus den chemisch-physikalischen Eigenschaften eines Motorenöls kann noch kein vollständiger Rückschluß auf dessen Verhalten in Motoren gezogen werden. Daher wird durch aufwendige Versuchsreihen die Leistungsfähigkeit eines Motorenöls und dessen Eignung für bestimmte Aggregate festgestellt.

Heute muß bei der Additivierung auch der Einfluß des Motorenöls oder dessen Abbauprodukte im Hinblick auf deren Verhalten gegenüber den Bauteilen der Abgasnachbehandlungsanlage geprüft werden.

Damit ergeben sich sehr verschiedene Anforderungen an das Motorenöl, die in Spezifikationen und Herstellerfreigaben festgelegt werden.

Diese Spezifikationen finden sich auf den Gebindepackungen.

MIL-Spezifikation

Diese Spezifikation gilt nur für Fahrzeuge der US-Streitkräfte, die Mindestanforderungen für ihre Motorenöle durch standardisierte Motorentests festgelegt haben.

Früher wurden die MIL-Spezifikationen auch als Tauglichkeitskriterium für zivile Anwendungen genutzt. Heute ist deren Bedeutung für den deutschen Markt allerdings kaum noch vorhanden.

API-Spezifikation

Diese Spezifikation wurde in Zusammenarbeit des American Petrol Institute (API), der American Society for Testings and Materials (ASTM) und der Society of American Engineers (SAE) festgelegt und nach der Norm SAE-J-183 beschrieben

Die Einteilung erfolgte nach Anforderungen aufgrund unterschiedlicher Betriebsbedingungen und Motorkonstruktionen. Die Prüfung erfolgte durch standardisierte Motorentests.

Grundsätzlich erfolgt die Unterscheidung nach Serviceklassen (S) für Benzinmotoren und Commercial-Klassen (C) für Dieselmotoren, wobei es Eignungen für beide Motorenklassen geben kann.

Benzinmotoren:

Dieselmotoren

API-Zusatzbeschreibung zum Energy-Conserving

ILSAC-Spezifikation

ILSAC steht für International Lubricant Specification and Approval Committee, die die amerikanischen und japanischen Automobilhersteller repräsentiert. Seit 1990 werden von ILSAC Vorgaben für kraftstoffsparende Motorenöle herausgegeben.

Die Leistung der Motorenöle orientiert sich an der API-Spezifikation, die kraftstoffsparenden Eigenschaften werden nach amerikanischen Prüfmethoden, Seq. VI, Seq. VI A und Seq. VI B nachgewiesen. Zur Zeit sind nur SAE 0W-XX, 5W-XX und 10W-XX-Mehrbereichsöle nach ILSAC klassifiziert.

GLOBAL-Spezifikation

Entwicklung dieser Spezifikation von ACEA, EMA und JAMA. Diese Spezifikationen sollen weltweit gelten, denn sie fassen die jeweiligen lokalen Anforderungen von amerikanischen, japanischen und europäischen Fahrzeughersteller zusammen.

JASO-Spezifikation

Die JASO (Japanese Automotive Standard Organisation) hat eigene Spezifikationen herausgegeben, die für Dieselmotoren Gültigkeit haben. Deren Anforderungen sind mit Spezifikationen der API oder ACEA nicht vergleichbar.

CCMC-Spezifikation

Die CCMC (Comité des Constructeurs d'Automobiles du Marche Commun) war ein Zusammenschluß der Europäischen Automobilhersteller, die eigene Motorenöl-Spezifikationen herausgegeben hat. Die Organisation wurde aufgrund interner Unstimmigkeiten 1990 aufgelöst, die Spezifikationen zum 31.12.1989 zurückgezogen.

Benzinmotoren

Dieselmotoren

ACEA-Spezifikation

Nachdem sich das CCMC aufgelöst hatte, wurde die Nachfolgeorganisation ACEA (Associacion des Construkteurs Européens d'Automobiles) als Vereinigung der europäischen Fahrzeughersteller gebildet. Erstmals 1996 wurden Motorenölspezifikationen der ACEA veröffentlicht. Die turnusmäßigen Aktualisierungen werden ergänzt durch Jahresergänzungen und Ausgabenummern (z.B. ACEA B1-96 oder ACEA B1 Issue 2). Seit 2004 ist für PKW als neue Spezifikation für Diesel und Benziner kombiniert. Seit 2011 sind die ACEA-08-Sequenzen bindend.

Der ACEA gehören die folgenden Mitglieder an: BMW, Citroen, DAF, Daimler, Fiat, Ford, GM, Hyundai, Iveco, Jaguar, Landrover, MAN, Porsche, Peugeot, Renault, Scania, Toyota, Volvo, VW

Spezifikationen:

A = PKW-Ottomotoren
B = PKW-Dieselmotoren
C = PKW-Dieselmotoren mit DPF
E = Diesel-Nutzfahrzeuge

PKW Otto- und Diesel

PKW Diesel mit DPF

Für diese Spezifikation sind die Sulfatasche-, Phosphor- und Schwefelanteile begrenzt.

Nkw-Dieselmotoren

Herstellerfreigaben

Neben den Motorenöl-Spezifikationen herstellerunabhängiger Organisationen haben viele Fahrzeughersteller eigene Motorenöl-Spezifikationen entwickelt, die insbesondere die Eignung für Motoren der eigenen Marke berücksichtigen.

BMW

Caterpillar

Cummins

DAF

Deutz Quality Class (DQC)

Fiat

Ford

IVECO

MAN

Mercedes-Benz (PKW)

Mercedes-Benz (Nfz)

MTU

Opel

Peugeot

Renault (PKW)

Renault (Nfz)

Scania

Volvo (Nfz)

VW

Zweitakt-Motoren

Für Zweitakt-Motoren gab es in der Vergangenheit API-Spezifikationen, die inzwischen aber nicht mehr geprüft werden können, weil die Prüfmotoren nicht mehr gebaut werden. Inzwischen schreiben die Hersteller von Zweitakt-Motoren ihre Anforderungen in ISO-Spezifikationen nieder.

Ein Wort zu besonderen Ölzusätzen:

Im Fachhandel, auf Messen und in den Medien werden ständig Produkte angeboten, die dem Öl zugemischt werden sollen. Diese Zusätze werden als wahre Wundermittel angepriesen, enorme Kraftstoffeinsparung, Notlaufeigenschaften, Leistungssteigerung und extremen Verschleißschutz bewirken.

Um es kurz zu machen: praktisch alle Fahrzeughersteller lehnen derartige Ölzusätze generell ab. Gewährleistung, Garantie und Kulanz werden regelmäßig verweigert, wenn über das vom Fahrzeughersteller vorgeschriebene Motorenöl hinaus zusätzliche Additive zum Motorenöl zugemischt werden. Dabei ist es vollkommen egal, welchem Zweck diese Zusatz-Additive dienen sollen.

Im besten Fall richten solche Zusatz-Additive keinen größeren Schaden an, im schlechtesten Fall werden durch solche Zusatzmittel Schäden angerichtet oder bereits bestehende Schäden nur kurze Zeit überdeckt, tatsächlich aber verschlimmert.

Ohne neutralen, wissenschaftlich durch ein renommiertes Prüfinstitut belegten Nachweis der Wirksamkeit irgendwelcher Ölzusätze und deren Unschädlichkeit gerade auch im Hinblick auf die Abgasnachbehandlungsanlagen moderner Fahrzeuge sind alle Versprechungen als wertlose Werbeaussagen anzusehen.

Als kritisch sind auch Motorreiniger anzusehen, die vorhandene Ablagerungen im Ölkreislauf beseitigen sollen. Moderne Motorenöle sind bereits ausreichend additiviert, um eventuell vorhandene Schlammablagerungen im Laufe der Zeit zu lösen und in den Ölfilter abzutransportieren. Aggressive Reinigungszusätze mögen diesen Vorgang vielleicht deutlich beschleunigen. Die Gefahr besteht allerdings, daß durch zu schnelle Ablösung größerer Verunreinigungen Ölkanäle verstopft und damit Lagerschäden angerichtet werden. Um es kurz zu machen: es ist in solchen Fällen eine Einzelfallentscheidung, ob ein verkürztes Ölwechselintervall ausreicht, die Ablagerungen zu beseitigen oder ob letztlich ein vollständiges Zerlegen und Reinigen des Motors erforderlich ist.

Mikro-Ölfilter und Motorlebensdauer-Öle:

Ebenso werden immer wieder Mikro-Ölfilter angeboten, die eine gefahrlose Verlängerung des Ölwechsel-Intervalls ermöglichen sollen. Leider haben Versuche der Vergangenheit gezeigt, daß solche Hoffnungen nicht berechtigt sind. Erstens verbrauchen sich die dem Motoröl zugemischten Additive, zweitens wird das Motoröl chemisch und physikalisch im Laufe der Zeit so verändert, daß es seine motorische Eignung verliert.

Behauptungen, daß die notwendigen Additive durch Nachfüllen von Frischöl wegen des zwangsläufigen Ölverbrauchs zugeführt würden, sind falsch. Auch der regelmäßige Ölfilterwechsel kann den Verschleiß des Motoröles nicht verhindern. Auch in diesem Fall gilt: Behauptungen ohne wissenschaftlich erbrachten Nachweis sind wertlos. Zudem lehnen die Fahrzeughersteller selbstverständlich Gewährleistung, Garantie und Kulanz ab, wenn vorgeschriebene Serviceintervalle nicht eingehalten werden.

Ebenso unsinnig sind Aussagen, daß durch Einfüllen besonderer Zauber-Motoröle der künftige Ölwechsel generell und ohne negative Auswirkungen überflüssig würde.

Zweitraffinate:

Neuerdings werden Zweitraffinate angeboten, die sogar Freigaben durch Fahrzeughersteller haben. Qualitativ sind sie Erstraffinaten jedoch weiterhin unterlegen. Der Preisunterschied zu Erstraffinaten ist zu gering, um ihre Verwendung wirklich empfehlen zu können. Die technische Machbarkeit, Altöl wieder zu brauchbarem Motorenöl aufbereiten zu können, ist eine Seite. Eine andere Frage ist, ob diese alternative Möglichkeit unter ökologischen Gesichtspunkten einen wirklichen Sinn ergibt.

Das richtige Motorenöl:

Letztlich hat der Fahrzeughersteller in langen Versuchsreihen ermittelt, welche Ölqualität für seinen Motor optimal ist. Ein Abweichen von der Herstellervorgabe sollte daher gut überlegt werden.

Für Youngtimer gilt: die heute erhältlichen Basis-Motorölqualitäten 15W-40 renommierter Motorenölhersteller sind für die meisten Fahrzeuge vor Baujahr 1990 vollkommen ausreichend, da die Qualität heutiger Motorenöle auf jeden Fall deutlich besser ist als die Qualitäten, die zur Bauzeit des Fahrzeugs verfügbar waren. Wichtig bleibt, die Serviceintervalle einzuhalten oder bei sehr starker Beanspruchung des Fahrzeugs zu verkürzen.

Die Opel-Ottomotoren bis 1993 sind mit einem Leichtlauföl der Viskosität 10W-40 optimal versorgt.

Moderne Motorenöle mit abgesenkter Viskosität sollten nicht für Motoren verwendet werden, die hierfür nicht ausgelegt sind. Zu dünnflüssige Motorenöle führen in nicht dafür ausgelegten Motoren zu übermäßigem Verschleiß oder sogar kapitalen Schäden.