Motoren für bestimmte Heißviskosität ausgelegt?

Das Fahrprofil spielt hier wirklich eine überragende Rolle. Beim "Rentnerfahrer" (nicht falsch verstehen, ich mag Rentner) haben wir im Kolbenbereich (Ringzone) vielleicht 200°C bei 70km/h auf der Landstraße oder knapp 100 auf der Autobahn, auf die das Öl aufgeheizt wird, beim gleichen Motor und langem Vollgas bei 230km/h auf der Autobahn haben wir 250° oder mehr. Kein Thermomanagement der Welt kann diesen Wert an diesem Hotspot auch nur annähernd konstant halten bei so unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Was hier 50°C Temperaturdifferenz an Viskositätsunterschied ausmachen, darf sich jeder gerne selbst ausrechnen bzw. abschätzen. Im ersten Fall sichere Trennung Kolben-Zylinder auch bei niedriger HTHS, im 2. Fall vor allem Mischreibung (Ölfilm wird so dünn, daß er durchgedrückt wird). Thats it!

(Und nein, das beste Verschleißschutzadditiv wird bei Mischreibung nicht die Verschleißwerte der Flüssigkeitsreibung erreichen; bei Flüssigkeitsreibung findet praktisch kein Verschleiß statt; bei Mischreibung findet immer ein Verschleiß statt, weil die Verschleißschutzadditive eben keinen hundertprozentigen Schutz bieten können)

Giacomo Agostini, ich verstehe deinen Punkt und kann ihn auch folgen. Was ich eben nicht zusammen bekomme sind dennoch top GÖAs mit z. B. Honda Motoren oder allgemein japanischen Motoren.

Aber auch VAG Motoren können es plötzlich (EA 888 G3 langsam hasst ihr mich sicherlich dafür, aber kann mir nicht viel merken ).

Also bekommen die das doch irgendwie hin - mit einem dünnen Öl. Da muss sich also konstruktiv etwas geändert haben. Wenn dem so wäre, dann ist ein Motor doch auf eine Heißvisko eben ausgelegt (ich sage gerne dazu mittlerweile Mindestheißvisko).

Interessant finde ich die additiv Technologie des neuen JASO GLV-1 0w-8 Öl. Durch ein Ölfilmbildner Polymer wird die schmierfilmdicke erhöht ohne die viskosität zu erhöhen durch diese Technologie war es möglich fueleconomy und gleichzeitig motorschutz zu kombinieren.

wenn an der Ringzone sagen wir sogar 300 Grad „herrschen“

und das Öl da nun mit sagen wir 100 Grad ankommt

wie viel Grad hat das Öl nach der Berührung des Hotspots für die Dauer des Bruchteils einer Sekunde

Giacomo Agostini

hast du darauf eine Antwort?

ich bin ehrlich, ich weiß es nicht und lasse mich auch zu keinem Wert hinreissen, vermute aber, dass es deutlich weniger ist, als du mit der Aussage oben suggerieren möchtest

weil ohne diesen Wert macht es keinen weiter zu diskutieren

Superbernie

1200ccm

hartmut

ihr seid mir in den Sinn gekommen, es vielleicht zu wissen

Aetvyn Ja, konstruktive Anpassungen sind schon möglich und auch notwendig (Verringerung der Lagerspiele, Vergrößerung der Lagerfläche, Verringerung der Kolbenringspannung, Verbesserung der Kolbenkühlung etc.). Aber diese Maßnahmen sind auch nicht kostenlos (größere Präzision in der Fertigung, komplexere Bauteile usw.). Zusätzlich muß auch die Qualität der ("dünnen") Öle durch top Verschleißschutzadditive aufgemotzt werden. Summa summarum hat man das zum Teil schon sehr gut im Griff, die Japaner ja schon seit längerem.

Mein Hintergedanke ist trotzdem, daß bei harter / extremer Nutzung ein (z.B. eine Visko-Klasse) "dickeres" Öl, das man mit denselben top Verschleißschutzadditiven wie das dünnere Öl ausstattet, eben dann nochmals weniger Verschleiß erzielt.

Bei einem Vergleich dieser Alternativen müßte dann sichergestellt sein, daß das Fahrprofil sehr ähnlich ist und daß die Verschleißschutzadditive des dünneren und dickeren Öls absolut identisch sind.

AndiG. gerade im Kolben-Zylinderbereich kann es sein, daß ein bestimmtes Ölvolumen (das auch noch sehr klein ist bei den gegebenen geringen Kolbenspielen, d.h. die Temperatur rasch annimt) "relativ" lange verbleibt (zwischen Zylinder und Kolben hin und her geschoben wird) und in etwa die Temperatur dort annimmt. Die Reibungswärme (Flüssigkeitsreibung UND Mischreibung) kommt auch noch zusätzlich dazu. Die tatächliche Messung der Öl-Temperatur ist allerdings technisch äußerst schwierig, dazu hatte ich auch mal ein Gespräch mit einem Ingenieur eines Rennteams. Der meinte allerdings, daß bei Rennmotoren das Öl dort (weit) über 300°C heiß wird (o.k. Extremfall, aber es zeigt die Problematik auf). Eben deshalb gibts ja in diesem Bereich entsprechende Verkokungen aufgrund thermischer Zersetzung des Öls. Dort herrschen also fürs Öl keine Bedingungen wie in einem Ponyhof ...

(Bei Rennmotoren sind entsprechend vorkommende Kolbenreiber ein Indiz für temperaturbedingtes kollabierendes (sich zersetzendes) Öl. Mißt man diese Zersetzungstemperatur des Öls am Labortisch, weiß man dann in etwa, wie heiß das Öl im Zylinder/Kolben wird - Ersatzkriterium) ...

und jetzt in kurz….

du kennst also auch keinen Temperaturwert des weiter fließenden Öls nach dem Kontakt mit dem Hotspot und redest wieder drunherum Giacomo Agostini

kein Nachweis, außer Hörensagen aus einem Gespräch mit einem Rennsportingenieur wo der Wert „zufällig“ dem Wert ähnelt, den man als Temperatur des Bauteils in modernen Applikation inkl Rennsport kennt.

da gehe ich nicht mit, sorry!

bei allem (!) was ich bislang fand und aus Gesprächen mitgenommen habe, wird leider nicht wirklich zwischen Temperatur „Hotspot“ und tatsächliches Temperatur des „Öls“ an der Stelle unterschieden

ich lasse mich doch mal zu einer Vermutung hinreissen und tippe auf ca um 150 Grad tatsächliche Öltemperatur im Volumenstrom nach dem Kontakt, das ganze in Anlehnung an den HTHS Wert

Wie definiert man harte/extreme Nutzung?

AB mit >200 sollte keine Probleme bereiten, da ausreichend Fahrtwind zum kühlen.

Die wenigstens fahren hier wohl Rundstrecke.

Von meinem Ford Motor habe ich damals eine GÖA vom OEM 5W“30“ (ganz knapp an der Grenze zu 5W20) mit abgesenktem HTHS und später eine vom Ravenol VST 5W40 gemacht.

Das einzige was sich Verschleißtechnisch änderte war der Eisenwert. Wobei das Ravenol fast nur die Hälfte vom Intervall des OEM 5W30 machte.

Wie gesagt, schwierig zu messen, daß wird Dir jeder Entwicklunsingenieur bestätigen. Verschlimmernd kommen allerdings noch die heißen blow-by Gase hinzu, die den Ölfilm dort zusätzlich aufheizen, die habe ich oben vergessen. Aber es kommt auch nicht auf den exakten Wert an, d.h. obs jetzt 240, 250 oder 260° sind, es geht um die Größenordnung um die Ölverdünnung bzw. Heißvisko dort abschätzen zu können. Wenn man der Meinung ist, daß das Öl dort nur auf 80°C aufgeheizt wird, was ja auch manche meinen, dann bitte sehr, ich habe überhaupt kein Problem damit.

(Woher kommen dann eigentlich die Verkokungen am Kolbenhemd?)

Ursprung der Verkokungen am Kolbenhemd?

von „undichten“ oder falsch dimensionierten Kolbenringen und dem sich bildenden Feuerspalt; sehe das Problem nicht bei der Öltemperatur in dem Bereich

habe gerade mal meine whatsapp Gruppen durchgefragt und dann kam mir die Idee, das es ja Werte für die Wärmekapazität von Öl gibt

habe dann mal im Netz geschaut und es gibt Physikforen wo diverse Rechenwege aufgezeigt werden;

würde man also von 300Grad an der Ringzone und ankommenden Öl mit 100Grad ausgehen, könnte man mit Hilfe der Kapazität berechnen, welche Temperatur das Medium erreicht, sofern man die „Zeit“ kennt

…leider übersteigt das meine mathematischen Fähigkeiten

AndiG

ich hatte mich vorsichtshalber bereits ausgeklinkt...

lt. einer Veröffentlichung von Kolbenschmidt ist die max. Temperatur an der Kolbenkrone (Mitte) bis 300°C Benziner. Beim Diesel ist die Temperatur niederer aber aufgrund der tiefen Mulde komplexer zu erfassen und zu beschreiben.

Bei 300° C leidet die Materialfestigkeit und die Dauerfestigkeit deutlich. Deshalb gibt es die Kühlung durch Spritzöl bzw. Ringkühlung im Kolben.

In Funktion erreicht aber das Öl im Kühlkanal oder gar bei Spritzkühlung keine 300°C.

Nur das Öl, das am Ölabstreifring abgestreift wird, geht zurück ins Kurbelhaus, erreicht bei weitem keine 300°C.

Gegeben es gibt kein Kraftstoff an den Zylinderwänden gelangt kein Öl von oberhalb des 2. Verdichtungsringes ( Abstreifung ) zurück in den Brennraum. Die Schichtdicke vom Öl"film" im Zylinder ist allenfalls ein paar /1000 mm dick. Damit ist die Temperatur ziemlich gleich mit der Bauteiloberflächentemperatur vom Zylinder, keine 150°C.

Das Kolbenhemd ( der Teil, der die Seitenkraft aufnimmt und die Führung der Ringzone übernimmt ) ist auf der kalten Seite. 85% der vom Kolben aufgenommenen Wärme wird durch die Kolbenringe abgeführt. am untersten Zipfel vom Hemd ist Öltemperatur ( Wanne )

manche Kolben haben einen schmalen Schlitz zwischen Ringzone und Hemd -> keine Hitze ins Hemd.

Welche Temperatur an welcher Stelle am Kolben erreicht wird, ist im realen Motor nicht zu messen. Früher hat man über sog. Thermofarben ( Farbumschlag ) eine Abschätzung gemacht. Heute wird berechnet ( wobei die Genauigkeit stark vom "Modell" abhängt ) Am gelaufenen Kolben kann man über die Härte ( Festigkeit ) des Kolbens eine thermische Belastung abschätzen.

eine exakte Angabe über die Temperatur in einem bestimmten Lastpunkt ist nicht möglich.

Ergänzung:

Verkokungen am Kolbenhemd habe ich weder gehört noch gesehen. Verkokungen gibt es oberhalb vom 2. Verdichtungsring. Da spielt das Öl, das blowby ( Verbrennungsgase ) und der "Wind" ( vorwiegend Drall ) im Brennraum eine Rolle.

Bei allen Motoren, die ich von innen gesehen / zerlegt habe, ist das Kolbenhemd sauber, allenfalls Anlackungen ( polymerisierte VV ) waren zu sehen.

alles gut, danke Superbernie

heisst, wir müssen Annahmen treffen!

Öl kommt mit sagen wir 100 Grad

Kolben hat also maximal 300 Grad

die Wäremkapazität von Medien gibt es hier: https://www.schweizer-fn.de/stoff/wkapazit…luessigkeit.php

interessant wie nah SAE30 und SAE40 beisammen sind

nun müsste man nur noch die Zeit definieren, aber selbst wenn es mehrere Sekunden dort verbliebe, was ich ausschließe bei anliegender Drehzahl und entsprechender Bewegung, so wäre die Auswirkung auf die tatsächliche Öltemperatur in dem Bereich doch eher sehr gering

habe eine „Chemie-Hausaufgabe“ gefunden und mit der Formel könnte man das doch grob rechnen oder?

http://unterrichtsmaterialien-chemie.uni-goettingen.de/material/9-10/V9-586.pdf

ich gehe mittlerweile davon aus, dass Öl, das mit 100 Grad Kontakt mit dem 300 Grad heißen Hotspot hat und dort ja eigentlich nur den Bruchteil einer Sekunde verbleibt, mit nur wenigen Grad mehr wieder Richtung Ölwanne etc. abfließt

…weit weg von 200 Grad und mehr und selbst weit unter dem für HTHS zugrunde gelegten Wert von 150 Grad

Superbernie

Genau, an vielen Stellen kann ich gar kein Thermoelement anbringen, da ich die Konstruktion wesentlich verändern würde. Da behilft man sich dem Durchfluss, Eingangs-/Ausgangstemperatur, FEM usw. usf. Und die Simulationen werden immer besser.

Zudem gibt es den Einkolben Zylinder mit speziellem Glas und einer speziellen Kamera um für knapp 1 min. die Verbrennung, Temperatur, Strahlführung usw. zu messen. Aber hier wird wieder „stark“ verzerrt. Das Glas hat ganz andere Festigkeitswerte, Temperaturkoeffizient usw. gegenüber der Zylinderlaufbuchse die im Zylinder steckt.

In den Kolbenringnuten kann sich das Motoröl übrigens verhältnismäßig sehr lange aufhalten, bekanntermaßen ein extrem heißer Bereich (insbesondere die oberste), da wirds so richtig aufgeheizt ...

Hier ein ganz interessanter Artikel zu den Öltemperaturen im Verbrennungsmotor:

"In einem Verbrennungsmotor mit lokalen Temperaturspitzen von deutlich mehr als 150 bis 250°C ist neben der Oxidation auch die thermische Zersetzung ..." (wobei hier eher nur Gebrauchsmotoren und keine Sportmotoren gemeint sind - entsprechend noch höhere Temperturen)

https://de.oildoc.com/fileadmin/oildoc/download_center/whitepapers/Temperatur_WhitePaper.pdf

Also mit 80Grad Öltemperatur wird man nicht durchkommen, ist zumindest meine bescheidene Meinung ...

die dort genannten Spitzen betreffen, wie hier nun schon etliche mal ausgeführt, die Bauteile bzw Bereiche selbst, das Material, nie das Öl als Medium an diesen Stellen

einigen wir uns darauf, dass sich nirgends eine Info zur tatsächlichen Öltemperatur nach dem Hot-Spot-Kontakt findet und wir wieder bei Annahmen mit Blick auf spez. Wärmekapazität und „Berechnungen“ sind;

wie gesagt, ich bin nicht in der Lage das zu rechnen, da müsste mal jemand mit mehr „Grips“ über die Formeln zur Wäremaufnahmen von Öl schauen

und im übrigen war hier unter uns nie die Rede von 80 Grad

und noch was zum Rennsport:

ich will das hier nicht ausarten lassen, aber ich möchte meinen, das moderne Sportmotoren nicht wirklich viel „heißer“ laufen, als die Groß-Serienaggregate

nur als Hinweis, ein Golf GTI TCR wird laut VW Motorsport Katalog mit ähnlichen Betriebsflüssigkeiten, auch Motoröl, „spezifiziert“.

es gibt lediglich größere Kühler, um „den Motor auf dem Niveau der Serienapplikation betriben zu können“.

Seat Cupra TCR und Audi RS3 TCR ebenfalls, alles auf Basis des oft erwähnten VW EA888 Gen 3

selbst Audi R8 LMS ist ähnlich wohl „katalogisiert“, da gibt es aber noch den Hinweis auf die neue 511.00

naja, in der Welt einiger sind da vermutlich alles Vollidioten am Werk 🤷🏻‍♂️🙈😂

… die „Spitze“ am Ende hätte jetzt nicht sein müssen …

———————-

Zwar fühle ich mich nicht angesprochen, aber ich denke, dass man auch bei dem Begriff Rennsport stark differenzieren muss, wenn man konstruktiv diskutieren möchte.

Ein super-moderner 2.0 turbo Benziner aus 2021 als Beispiel wird nat. anders befüllt, als ein zB. 25 jahre alter V8 oder luftgekühlter 993 usw … - denn es gibt Rennserien mit aktuellen Serien-nahen Wägen und es gibt private Rennserien, wo unzählige Motoren mit 15/50 und 10/60 befüllt werden …

EddyF.

die Diskussion um Motorengenerationen bzw Konzepte wie Luftkühlung sollten wir mal außer acht lassen, da es spezielle Anforderungen sind, die man, wie schon mal gesagt, nicht mit HTHS 2,x und 0w20 bedienen würde;

überspitzt ausgdrückt und wie ich finde ein klarer Fall

und die Spitze ist so zu verstehen, dass das Rennsport-Argument halt immer wieder und gerne viel zu pauschal gezogen wird, geht dabei nicht um einzelne OC User

im modernen Rennsport haben aber auch immer mehr moderne Schmerstofftechnologien Einzug gehalten

Beispiel

Rowe 10w40 Racing

Walkenhorst BMW M6 GT3

da kursiert im Netz ein geniales Video

klare Aussage, man hat das Öl der Effizienz wegen gewählt, auch fürs 24h Rennen und weil man keinerlei Probleme mit den Öltemperaturen hat

ergo läuft der Motor auch bei 24 Stunden Volllast nicht merklich heißer

und als Porsche Kenner weist du ja sicherlich auch um die Nutzung eines bestimmten Öls in den diversen Cups

Ja. Ja. Ist mir alles bewusst!

Wollte nur verdeutlichen … dass auch das mit Rennsport eben nicht pauschal zu beantworten bzw. zu behandeln ist.

PS:

Ich weiß auch von SLS RENNWÄGEN die mit ROWE RACING 10/60 fahren (ist allerdings auch nur ein Beispiel)

exclusive

Mich verwirrt die Zusammenfassung in deinem zweiten Bild. Verstehe ich das richtig? Ein Motor beispielsweise aus den 2000er der auf 5W30 konstruiert ist, kann mit niedrigviskoseren "JASO GLV-1"-Öl befüllt werden, weil die Polymere (nur) im Schmierspalt die Viskosität erhöhen?

"Motoröle können nicht nur für neue Fahrzeugmodelle, sondern auch für bestehende Fahrzeuge, die auf dem Markt in Gebrauch sind, in großem Umfang eingesetzt werden."

Es ist wahrscheinlich für japanische motoren gedacht wo jetzt schon niedrigviskose öle wie 0w16 fordern.

Zitat von Aetvyn

Das heißt doch auch, dass man da hin viel mehr optimiert hat, dass der Arbeitsbereich kleiner ist.

sehr schön. Genau das sehe ich. Man versucht das Öl in einer immer gleichbleibenderen Viskosiät zu halten.

Da man die Kaltivsko nicht immer weiter senken kann, ohne das Additive die restlichen Eigenschaften des Öls verschlechtern (ähnlich wie beim Mischen von Kühlerfrostschutz ins Kühlwasser), begrenzt man die maximale Temperatur und damit die Heißviskosität die benötigt wird.

Dann kann man ein Öl nehmen, das von grundauf dünner ist und weniger "Verdünner" benötigt.

Zitat von AndiG

das ein luftgekühlter 911er nicht mit 0w20 und HTHS 2,x befüllt werden sollte

Also mich würde interessieren was passiert. Meine Erfahrung mit 5w20 vs 5w40 ist, dass 5w20 kühler läuft.

Das könnte bei einem luftgekühlten Motor bei der Kühlung helfen

Zitat von exclusive

Technologie des neuen JASO GLV-1 0w-8 Öl. Durch ein Ölfilmbildner Polymer wird die schmierfilmdicke erhöht ohne die viskosität zu erhöhen

Und jetzt das ganze als 0W15, also Öl für Autos die auf 5w30 ausgelegt sind und ich bin dabei

Zum Thema Kolben und Verkokungen:

Ich habe bisher mehr Verkokungen auf Kolben/Brennraum(innen), an Einlassventilen, Ansaugbrücke und Ventildeckel gesehen (und von AGR gehört).

Ich vermute daher Verkokungen treten eher an Stellen auf, wo heißes Öl oder Dämpfe auf Kalte stellen treffen.

Denn Abgasventile sind meist sauberer und die werden extrem heiß. (klar es wird regelrecht frei gebrannt)

Zündkerzen brennen sich auch gut frei.

Kurbelwellen und Zylinder sehen auch blank aus.

Welche Temperaturen das Öl im Kolbenringbereich annimmt:

ich weiß es nicht und kann es nicht berechnen.

Es kann aber nicht allzu heiß sein, denn sonst würde sich das Kraftstoffgemisch doch selbst entzünden? Am heißesten müsste ja die obere Hälfte vom Kolben sein. Also oberhalb vom Abstreifring.

Das Öl ist ja gleichzeitig auch an den Zylinderwänden und diese sind auch nicht so heiß wie der Kolben.

Und dann ist da auch noch Kühlwasser, dass die Wärme von den Zylinder aufnimmt. Meist um die 90°, direkt an den Zylindern bestimmt auch etwas mehr.

Das Öl ist meistens in der unteren Hälfte des Kolbens an den Zylinderwänden. Und wird umgewälzt. Also es kommt immer neues Öl dran und das alte weg.

Die Temperatur von dem Öl an der Stelle dürfte also deutlich unter den max 300° Kolben Temperatur und mindestestens über der Wassertemperatur sein.

Die 150°C vom HTHS dürften also ein guter anhaltspunkt sein.

Es darf eigentlich so gut wie nie im Bereich des FP sein. logisch oder? sonst wäre das Öl ja immer ziemlich schnell weg.

Ich würde mir was Temperaturen angeht mehr sorgen um Turbos machen. So ein Abgaskrümmer wird bei Vollgas extrem heiß. Im gegensatz zum Brennraum kommt in den Krümmer so gut wie nie Kaltluft.