Motorenöl als CO2-Maßnahme

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    • Motorenöl als CO2-Maßnahme

      16.11.2016

      Martin Westerhoff schrieb:

      Motorenöl als CO2-Maßnahme



      [IMG:https://nemo-responsive-image.live.cf.public.springer.com/v1/resize/width/660/2/url/http:/resource-cms.springer.com/springer-cms/rest/v1/img/11051624/v1/4by3]Die Reibungsreduzierung ist neben der Brennverfahrensentwicklung ein wichtiger Faktor, um der künftigen CO2-Gesetzgebung durch rein auf den Verbrennungsmotor bezogene Maßnahmen begegnen zu können. © (M] JustContributor | Fotolia


      Die Viskosität von Motorenölen nimmt stetig ab, um die Reibungsverluste von Verbrennungsmotoren zu verringern. Dabei entstehen zunehmend mechanische Herausforderungen, die gelöst werden müssen.

      Wenn ab 2020 95 Prozent der neuzugelassenen Pkw eines Herstellers im Durchschnitt einen CO2-Grenzwert von 95 g/km einhalten müssen, sind vor allem wirtschaftliche Effizienzmaßnahmen gefragt.
      Bei konventionellen Verbrennungsmotoren spielen geringere Reibkräfte eine entscheidende Rolle, um die Gesamteffizienz zu steigern. Leichtlauföle mit immer geringer Viskosität sind dabei als Konstruktionselement gefragt. Im Fachbeitrag Der neue 2,0-l-R4-TFSI-Motor von Audi in der MTZ 05-2016 schildern die Autoren Ralf Budack, Rainer Wurms, Günter Mendl und Thomas Heiduk, welchen Einfluss das Motoröl bei der Effizienzsteigerung hatte: "Der erstmalige Einsatz von Leichtlaufölen der Viskositätsklasse 0W-20 in TFSI-Motoren von Audi senkte an vielen weiteren Reibstellen im Motor die Verlustleistung.
      Aufgrund der geringeren Viskosität wurden einige Komponenten im Motor angepasst,
      wie etwa optimierte Kolbenringe oder die Ölpumpenübersetzung", beschreiben die Autoren.
      Als zusätzliche Maßnahme reduzierten die Entwickler die Reibung des Kettentriebs der Ausgleichwelle – und beschreiben das Resultat im Vergliech zum Vorgängermotorwie folgt: "Bezogen auf den gesamten Motor erbrachten diese Maßnahmen in Summe eine Reduktion des Reibmitteldrucks um 8 Prozent (gemessen bei 2000/min und 90 °C) gegenüber dem EA888 Gen3. Zusammen führte diese Reibverringerung zu einer CO2-Reduktion von circa 1 g/km in den Testzyklen."


      Die Autoren Rolf Luther und Manfred Harperscheid von Fuchs Schmierstoffe verdeutlichen in ihrem Artikel Multifunktionstalent Motorenöl – Zielkonflikte bei der Reibungsminderung in der MTZ 12-2016 auch am Beispiel eines aufgeladenen 2,0-l-Dieselmotors mit 135 kW die Abhängigkeit des Kraftstoffverbrauchs von der Motorenölviskosität (HTHSV):
      "Um tribochemische Einflüsse möglichst auszuschalten und nur den Viskositätseffekt zu sehen, wurde in allen Versuchsölen mit der gleichen Art von Formulierungsbestandteilen gearbeitet. Im Fall der tribochemisch wirksamen Bestandteile wurde außerdem auch deren Dosierung konstant gehalten.
      Wie zu erkennen ist, lässt sich mit der Absenkung der HTHSV von 4,0 (10W-40) auf 2,6 (0W-20) im vorliegenden Fall ein beachtlicher Verbrauchsvorteil von 5,6 Prozent erzielen." Die Autoren stellen aber auch fest, dass sich diese Vorteile nicht im gleichen Maße fortsetzen ließen: "Allerdings ist mit weiter abnehmender Viskosität ein weniger stark ausgeprägter Effekt zu finden, was auf die Abnahme des Anteils der hydrodynamischen Schmierung im Motor zurückzuführen sein dürfte."


      Friction Modifier beeinflussen Mischreibung

      In weiteren Versuchen mit einem Ottomotor mit 1,8 l Hubraum „wurden neben der Viskosität auch reibwertbeeinflussende Additive variiert,
      die sich insbesondere im Misch- und Kontaktreibungsbereich als sehr wirksam herausgestellt haben. Die Entwicklung solcher Additivsysteme spielt eine besondere Rolle bei der Fortschreibung zu noch dünneren Motorenölen, beispielsweise der Viskositätsklassen 0W-16, 0W-12 oder gar 0W-8",
      schildern die Autoren von Fuchs Schmierstoffe. Diese Additive werden unter dem Begriff "Friction Modifier" zusammengefasst und beeinflussen das Reibniveau in der Mischreibung.

      Dr. Bruce Royan, der das weltweite Additivgeschäft für Schmierstoffe bei Infineum verantwortet, schildert im Interview "Ingenieure und Formulierer müssen eine gemeinsame Sprache finden" in der MTZ 12-2016 zudem, welche Hürden bei noch geringer Viskosität bevorstehen.

      "Die technischen Herausforderungen sehe ich bei der Lager-Performance, besonders bei verstärkt genutzter Start-Stopp-Technik. Ebenfalls betroffen ist die Schnittstelle zwischen Laufbuchse und Kolbenring aufgrund des steigenden Drucks; hinzu kommt eine höhere Beanspruchung des Ventiltriebs und des Antriebsstrangs bei reduziertem Ölvolumen", erklärt Royan.

      Der promovierte Chemiker betont, dass diese Herausforderungen nur mit einem systemischen Verständnis zu lösen sind:
      "Es gibt noch weitere Faktoren, und man muss verstehen, dass kein Aspekt der Schmiermittel-Performance für sich allein betrachtet werden kann. Das Motorendesign entwickelt sich weiter, während die Öle dünner werden. Diese niedrigviskosen Öle müssen daher auch mit höheren Motortemperaturen, höheren spezifischen Leistungen und geringeren Ölwannenvolumina zurechtkommen. All diese Faktoren können die Sauberkeit von Kolben und Ölkanälen, die Oxidationskontrolle – und damit die Lebensdauer des Öls – sowie den Motorverschleiß negativ beeinflussen."
      Um diese Veränderungen besser zu verstehen, arbeite sein Unternehmen deshalb mit ausgewählten OEMs und Tier-1-Lieferanten intensiv zusammen.


      Castrol nutzt selbstentwickelte Additive als Alleinstellungsmerkmal

      Dass die Anforderungen an moderne Motorenöle auch eine hohe Viskosität bedeuten können, zeigen Anwendungsfälle wie Hochleistungsmotoren für Supersportwagen. Castrol hat jüngst ein Motorenöl der Viskositätsklasse 10W-60 mit der Handelsbezeichnung Edge Supercar auf den Markt gebracht.
      Dass Castrol dabei eine gemeinsame Entwicklungsmethodik mit anderen Motorenölen einsetzt, verdeutlicht Paul Beasley, Technology Manager, Customers and Training bei BP: "Viele Additive, die einem Grundöl hinzugefügt werden, sind bekannt und stammen von renommierten Additiv-Zulieferern",
      führt Beasley aus. "Wir haben darüber hinaus die Möglichkeit, Additive einzusetzen, die ein Alleinstellungsmerkmal von uns sind.
      Beispielsweise das Titanium-FST-Additiv unserer Edge-Produkte. Es reagiert mit dem Öl. Es ändert physikalisch, wie das Motorenöl unter Druck reagiert.
      Dadurch macht es den Ölfilm stärker. Es ist ein Additiv, das wir selbst entwickelt haben und sowohl für Pkw- als auch Rennmotoren einsetzen."
      Der Technologietransfer sei dabei in beiden Richtungen gegeben. Wichtig sei, die Standards und Zertifizierungen zu erfüllen. In jeder Ölformulierung kommen etwa 10 bis 15 unterschiedliche Additive zum Einsatz, deren Verhältnis zueinander stimmen muss – und die zudem keine negativen Wechselwirkungen untereinander oder mit dem Basisöl aufweisen dürfen.
      Quelle: springerprofessional.de/tribol…ls-co2-massnahme/11051424
    • So, jetzt haben wir es amtlich bestätigt, dass diese dünnen Öle nur der Verbrauchsminimierung und somit einem geringeren Schadstoffausstoß dienen sollen.

      Witzig der Vergleich von Fuchs mit 10W-40 zu 0W-20 (HTHS von 4,0 auf 2,6) und den 5,6% Verbrauchsvorteil. :D
      Sollen sie mal aktuelle Öle nach 0W-40, 0W-30 und 0W-20 miteinander vergleichen...damit man mal sieht, was da am Ende bei raus springt. ;)
    • Da können wir von ausgehen.

      Je nachdem wie gewisse Details im Motor konstruiert wurden, hat man dann auch nicht mehr die Möglichkeit ein merklich dickeres Öl zu verwenden, da dies dann kontraproduktiv wäre.
      Also da kommt es erstmal drauf an, welche SAE-Klassen denn alle freigegeben sind, und eine Stufe höher sehe ich als absolut empfehlenswert an.

      Wenn also nur xW-20, dann geht auch ein 30er.
      Und wenn nur bis xW-30, dann eben ein 40er.
      Aber man kann das jetzt auch nicht so pauschalisieren.
      Dabei sollten Erfahrungswerte mit den jeweiligen Motoren berücksichtigt werden.
      Zudem sind japanische Motoren eine andere Nummer als die deutschen bzw. europäischen.

      Ansich ist das ja eh alles Quatsch mit dem Flottenverbrauch....völliger Nonsenns.
      Ein Fahrzeughersteller wie z.B. Porsche, dieser sich auf leistungsstarke Sportwagen spezialisiert hat, wird somit gezwungen, sich einem Konzern anzuschließen, der mit sparsamen Klein-, Kompakt- und Mittelklassewagen daher kommt, um eben den Flottenverbrauch herab setzen zu können.

      Die Politik und Automobil-Lobby haben da einen Weg eingeschlagen, der fragwürdiger nicht sein kann.
      Kein Wunder, warum es bald nur noch Super-Konzerne gibt, die einfach zu groß geworden sind, um sie bei Vergehen sanktionieren zu können.
      Selbstgemachtes Leid, ohne auch nur mal von 12 bis Mittag gedacht zu haben.
    • Ich möchte zwischenzeitlich gerne mal darauf hinweisen, dass es außer diesem Artikel von Martin Westerhoff unter springerprofessional.de nichts weiteres zu dieser Thematik zu finden gibt.
      Ich konnte bisher jedenfalls keinen anderen Bericht finden, der das Öl-CO2-Thema aufgegriffen hat oder zu mindest weiter reichte.

      Die Aufklärung der Verantwortlichen sieht also extrem mau aus, wenn man nicht gar von "tot schweigen" sprechen kann.
      Alles weitere kann sich jeder denken...
    • ModEDIT: Inhalt musste aus rechtlichen Gründen entfernt werden (Nutzungsbedingungen aktualisiert).

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Roar ()

    • Roar schrieb:

      2.0T im Golf7 & Co. schlürft aus einer 5.7L Ölwanne. Im Golf6 waren es noch ~4.6L
      Solche Veränderungen sind natürlich klar positiv zu sehen.


      Roar schrieb:

      Wie gefährlich kann HTHS von 3.55 sein, für einne Japaner mit einer Ölspezifikation von HTHS max. 2.9?
      Wenn es sich nicht um irgendwelche hoch-speziellen Zylinderlaufbahnen (Beschichtung oder ähnliches) handelt, kann sich ein höherer HTHS nur positiv auswirken. Das hat dann wie bei der kinematischen Viskosität etwas mit der Tragfähigkeit des Schmierfilms zu tun.
    • @Tequila009
      Sehr schönes Thema und Bericht.
      Speziell die Aussagen zu den 2.0 Dieselmotor mit 135KW sind für mich sehr interessant, da ich selbst so ein Motor fahre :)

      Ich glaube, dass dieses Thema sich erst am Anfang befindet, weil die Anforderungen an Verbrauch und CO2 Emissionen noch strenger reglementiert werden und die Ingenieure langsam die Optimierungskrenzen der Autos streifen.
      Jeder Strohhalm bzgl. Verringerung der Emissionen wird dankend angenommen. Sei es optimierte Reifen oder Motoröl.

      In deinen Artikel zu den offiziell kommenden verkürzten Ölwechsel Intervallen liest man dieses Thema auch schon zw. den Zeilen.

      Aber wie sieht die Zukunft dann aus?
      Habe ich in 5 Jahren einen Hinweis im Handbuch des Autos stehen, der mich darauf aufmerksam macht, dass ich bei 35°Grad Außentemperatur nur max. 180km/h für höchstens 30km fahren darf weil sonst mein 0w8 Öl nicht mehr schmiert.
      Und zusätzlich darf ich dann aller 7.000km zum Ölwechsel?!

      Irgendwie sehen doch die den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr :überleg:
      Sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht eine Vollkatastrophe :aua:
    • Für den Flottenverbrauch wird jedes Mittel genutzt, auch wenn alle wissen, dass die Angaben überhaupt nichts mit der Realität zu tun haben. Bei Hybrid Fahrzeugen wird rein elektrische Fahrt mit rein gerechnet, was abstrus und einfach Beschiss ist. So kommt dann ein Cayenne auf aberwitzige Verbrauchswerte. Aber so ist das mit der Politik und der Autoindustrie.

      Was die Öle an geht, kann man den technischen Fortschritt und die angepasste Konstruktion schon nutzen. Ich würde das aber mittels Analyse überwachen, und bei schlechtem Ergebnis oder anderen Faktoren wie Kraftstoffeintrag auf höhere Viskosität umsteigen.
    • Den folgenden Herrn kennen wir aus diesem Video: What is motoroil?

      Oliver Kuhn schrieb:




      Warum werden Motoröle immer dünner?


      Dahinter stecken die Autohersteller.
      Ihre Autos sollen immer weniger Kraftstoff verbrauchen und immer weniger Abgase ausstoßen. Um das zu erreichen, drehen sie an vielen verschiedenen Stellschrauben. Eine dieser Stellschrauben ist das Motoröl. Öl schmiert zwar den Motor, aber gleichzeitig bremst es ihn auch.
      Ein dickes, zähflüssiges Öl bremst den Motor stärker als ein dünnes Öl. Durch dünnes Motoröl lässt sich der Verbrauch um zwei bis drei Prozent senken.

      Wird es in Zukunft noch dünnere Öle geben?

      Ja, der Trend geht in diese Richtung. In der Branche wird bereits an den Viskositäten 0W-16 und 0W-12 gearbeitet. Diese Viskositäten gehen immer stärker in Richtung Wasser.
      Quelle: werkstatt-tipp.de/motoroel-und-seine-tuecken.html/