¶ Warum sich Öldruckmessungen vor und nach einer Umrüstung nicht vergleichen lassen
¶ Das Wichtigste in Kürze
Es ist der verständlichste Impuls der Welt: vor dem Umbau den Öldruck messen, nach dem Umbau noch einmal, und die zwei Zahlen zeigen schwarz auf weiß, was die Umrüstung gebracht hat. Wir bekommen solche Vergleichsmessungen regelmäßig zugeschickt, manche Kunden führen über Monate akribische Messreihen. Die Absicht verdient Respekt. Das Ergebnis kann trotzdem nicht liefern, was es verspricht, und zwar aus messtechnischen Gründen, die unabhängig von der Sorgfalt des Messenden gelten.
Die Messtechnik-Lehre erlaubt strenge Vergleiche nur unter Wiederholbedingungen: gleiches System, gleiches Gerät, gleiche Randbedingungen. Ändert sich genau EINE Bedingung, spricht man von Vergleichsbedingungen, und schon dann muss man die Abweichungen kennen und einrechnen. Eine Vorher-nachher-Messung am umgebauten Motor ändert aber ALLES gleichzeitig: Das hydraulische System selbst ist nach dem Umbau ein anderes (das ist ja der Zweck), die Öltemperatur trifft nie exakt denselben Wert (und der Druck hängt direkt an der Viskosität), zwischen den Messungen liegen Wochen mit anderem Öl und anderem Zustand, und gemessen wird mit trägen, ungeeichten Geräten unbekannter Tagesform. Eine Differenz zwischen zwei solchen Zahlen lässt sich keiner Ursache mehr zuordnen. Sie ist nicht falsch, sie ist bedeutungslos.
Belastbar werden Vergleiche erst mit kontrollierten Randbedingungen: gleiche Messpositionen, definierte Temperaturfenster, bekanntes Messsystem, vollständige Kurven statt Einzelwerte. Genau so fahren wir unsere Messreihen, und wer uns eigene Werte schickt, hilft uns (und sich) am meisten mit einem vollständigen Messprotokoll, die nötigen Angaben stehen am Ende dieses Artikels.
Die Langfassung geht allen vier Störgrößen einzeln auf den Grund, zeigt an realen Fällen aus unserem Support, wie gründliche Messreihen trotzdem ins Leere liefen, und erklärt, warum ausgerechnet die Motoren selbst das letzte Wort gegen die Vergleichbarkeit sprechen.
¶ Der verständlichste Fehler der Welt
Bevor wir in die Messtechnik einsteigen, ein Wort zur Ehrenrettung derer, die es versuchen. In unserem Support liegen Fälle, in denen Kunden über Monate beeindruckende Disziplin bewiesen haben: wiederholte Messreihen bei verschiedenen Drehzahlen, dokumentierte Öltemperaturen, gewechselte Messgeräte zur Gegenprobe, sogar Ölwechsel zwischen den Reihen, um Sorteneinflüsse auszuschließen. Das ist mehr Methodik, als manche Werkstatt aufbietet, und trotzdem endeten diese Reihen regelmäßig im selben Zustand: widersprüchliche Zahlen, wachsende Verunsicherung, keine belastbare Aussage.
Das liegt nicht an den Menschen. Es liegt daran, dass diese Messaufgabe unter Feldbedingungen prinzipiell nicht lösbar ist, und das kann man zeigen, nicht nur behaupten. Dafür braucht es einen kurzen Ausflug zu drei Begriffen, mit denen die Messtechnik seit Jahrzehnten genau solche Fragen sortiert.
¶ Was die Messtechnik dazu sagt: drei Begriffe, die alles klären
| Begriff | Bedeutung | Bedingung |
|---|---|---|
| Wiederholpräzision | Streuung bei Wiederholung derselben Messung | EIN Gerät, EIN System, EIN Bediener, kurz hintereinander, konstante Bedingungen |
| Vergleichspräzision | Streuung, wenn sich genau EINE Bedingung ändert (z.B. das Gerät) | alle übrigen Bedingungen konstant, Abweichung bekannt und einrechenbar |
| Referenzbedingungen | vereinbarte, konstant zu haltende Rahmenbedingungen (z.B. Bezugstemperatur) | Herstellerangaben zur Genauigkeit gelten NUR unter ihnen |
Diese Begriffe klingen bürokratisch, aber sie kodieren eine harte Logik: Ein Zahlenvergleich ist nur dann eine Aussage, wenn man weiß, WAS sich zwischen den Zahlen geändert hat. Ändert sich eine Bedingung, kann man die Differenz ihr zuschreiben. Ändern sich mehrere gleichzeitig, verteilt sich die Differenz unauflösbar auf alle, man weiß nicht einmal, ob sich die Einflüsse addiert oder gegenseitig ausgelöscht haben.
Und jetzt zählen wir ehrlich durch, was sich bei einer Vorher-nachher-Messung über einen Umbau hinweg alles gleichzeitig ändert. Es sind mindestens vier Baustellen.
¶ Vier Dinge ändern sich gleichzeitig
Die vier folgenden Störgrößen sind nicht vier Meinungen, sondern vier Baustellen, die bei einer Vorher-nachher-Messung alle gleichzeitig offen sind. Jede einzelne wäre beherrschbar. Zusammen machen sie die Differenz unauflösbar.
¶ Erstens: Das System selbst ist ein anderes
Bei der Umrüstung wird das komplette Ölversorgungssystem umgebaut: andere Pumpe mit anderer Charakteristik, anderer Antrieb, entferntes Ausgleichswellenmodul, verändertes Druckgefälle über die gesamte Versorgungskette. Man vergleicht also nicht denselben Motor in zwei Zuständen, sondern zwei verschiedene hydraulische Systeme, die zufällig im selben Block wohnen.
Die Pointe daran: Dass die beiden Systeme unterschiedliche Werte liefern, ist keine Erkenntnis, es ist der ZWECK des Umbaus. Die interessante Frage wäre, wie sie sich WO unterscheiden, denn die neue Pumpe verändert die innere Druckverteilung des Motors komplett, an manchen Stationen stark, an anderen kaum (warum jede Station ihre eigene Wahrheit hat). Ein einzelner Messpunkt, typischerweise dort, wo zufällig der Adapter passte, beantwortet diese Frage nicht, er würfelt sie. Je nach Position kann dieselbe erfolgreiche Umrüstung dort mehr, gleich viel oder in Einzelfällen sogar weniger Anzeige liefern, ohne dass irgendetwas nicht stimmt.
¶ Zweitens: Die Temperatur spielt immer mit, und sie spielt falsch
Öldruck ist, physikalisch gesprochen, Strömungswiderstand, und der hängt direkt an der Zähigkeit des Öls. Die wiederum hängt drastisch an der Temperatur. Die Fachliteratur formuliert es trocken: Zu kalt gemessene Drücke fallen täuschend hoch aus. Wenige Grad Unterschied in der Öltemperatur verschieben den Messwert bereits deutlich, zwischen „nach dem Kaltstart kurz warmgefahren" und „nach 100 Kilometern Autobahn" liegen Welten.
Für den Vorher-nachher-Vergleich heißt das: Ohne exakt gleiches Temperatur-Niveau von Öl UND Motor bei beiden Messungen vergleicht man in Wahrheit zwei Temperaturzustände, nicht zwei Ölsysteme. Und dieses Niveau ohne Prüfstandsumgebung zweimal exakt zu treffen, Wochen auseinander, in verschiedenen Jahreszeiten, ist praktisch ausgeschlossen. Es wird noch feiner: Selbst die Ölsorte trägt eine Falle. Die SAE-Klasse auf dem Kanister (etwa 5W-30) ist keine exakte physikalische Beschreibung, zwei Öle derselben Klasse dürfen sich in ihrem realen Viskositätsverhalten spürbar unterscheiden. Wer zwischen den Messungen die Ölmarke gewechselt hat, hat eine weitere Variable gezogen, ohne es zu merken.
¶ Drittens: Die Zeit dazwischen
Zwischen Ausbau und fertigem Umbau vergehen Tage bis Wochen, und die Zeit arbeitet fleißig an den Randbedingungen: frisches Öl statt gealtertem (oder umgekehrt), anderer Kraftstoffeintrag im Öl, andere Außentemperaturen, und, gern übersehen, das neue System selbst verändert sich in seinen ersten Betriebsstunden noch, Komponenten laufen ein, Spalte setzen sich (warum Einlaufen ein eigenes Kapitel ist). Die „Nachher"-Messung der ersten Woche und dieselbe Messung nach 5.000 Kilometern sind wieder zwei verschiedene Messungen.
¶ Viertens: Das Gerät
Über die Werkzeuge dieser Vergleiche haben wir einen eigenen Artikel geschrieben, hier nur die Essenz: Werkstatt-Manometer dürfen normkonform Abweichungen im Bereich von Zehntel-bar zeigen, sie sind gedämpft und damit blind für schnelle Ereignisse, sie haben Hysterese, und kalibriert wurden sie nie. Ihre Tagesform ist eine eigene, unbekannte Variable, und der beliebte Trick „zur Sicherheit mit einem zweiten Gerät gegenmessen" fügt dem Experiment nur eine weitere unbekannte Variable hinzu. Wir haben Fälle gesehen, in denen der Gerätewechsel mitten in der Messreihe mehr Differenz erzeugte als der gesamte Umbau.
Ein Punkt daraus verdient an dieser Stelle eigenes Gewicht, weil er das Thema dieses Artikels im Kern trifft. Viele nehmen an, der Gerätefehler falle bei einem Vorher-nachher-Vergleich von selbst heraus, weil ja dasselbe Gerät zweimal misst. Das würde voraussetzen, dass es beide Male in dieselbe Richtung und um denselben Betrag danebenliegt, und genau das sichert keine Norm zu. Die Genauigkeitsklasse erlaubt an jedem Punkt der Skala jede Abweichung innerhalb ihrer Grenze, nach oben wie nach unten. Bei einem Klasse-2,5-Gerät mit 10-bar-Skala sind das 0,25 bar je Messung. Im ungünstigsten Fall liegen die beiden Werte damit ein halbes bar auseinander, und dieser Unterschied stammt vollständig aus dem Instrument. Er kann eine Verbesserung vortäuschen ebenso gut wie eine Verschlechterung. Hinzu kommt die Hysterese, für die DIN EN 837-1 noch einmal denselben Betrag zulässt und die hier systematisch zuschlägt, weil man den Betriebspunkt beim zweiten Mal fast nie auf demselben Weg anfährt. Wie sich diese Beträge im Einzelnen aufaddieren, rechnen wir im Messgeräte-Artikel vor.
Wie groß dieser Anteil im Bereich ist, um den es beim warmen Leerlauf geht, lässt sich am besten selbst ausprobieren. Im Messgeräte-Artikel steht dafür ein Rechner mit drei Reglern:
Standbild. Bewegen lassen sich die Regler nur im Artikel selbst.
➜ Toleranz-Rechner öffnen und selbst ausprobieren
Ziehen Sie den Druck dort nach links und beobachten Sie die beiden Zahlen: Die Abweichung in bar bleibt gleich, ihr Anteil am Ablesewert wächst. Genau dieser Anteil ist es, der einen Vorher-nachher-Vergleich im unteren Skalenbereich wertlos macht.
¶ Was das zusammen ergibt, an einem Beispiel
Rechnen wir einen typischen Fall durch, wie er uns regelmäßig erreicht. Vor dem Umbau zeigte das Manometer im warmen Leerlauf 2,0 bar, nach dem Umbau 1,9 bar. Der naheliegende Schluss lautet: schlechter geworden, der Umbau hat nichts gebracht oder sogar geschadet. Sehen wir uns an, woraus diese Differenz von 0,1 bar bestehen kann.
| Störgröße | Was sie beitragen kann | beziffert? |
|---|---|---|
| Das Gerät, Klasse 2,5 auf 10-bar-Skala | ± 0,25 bar je Messung, im ungünstigsten Fall 0,5 bar Spanne zwischen beiden | ja, aus DIN EN 837-1 |
| Hysterese desselben Geräts | noch einmal bis zum vollen Betrag der Fehlergrenze | ja, aus DIN EN 837-1 |
| Öltemperatur, wenige Grad Unterschied | verschiebt den Wert spürbar, Richtung je nach Vorzeichen | nein |
| Messposition, anderer Adapter oder anderes System dahinter | kann in beide Richtungen wirken | nein |
| Zeit dazwischen, Ölzustand, Einlaufen | wirkt, Betrag unbekannt | nein |
Die erste Zeile ist die einzige, die sich beziffern lässt, und sie entscheidet die Sache bereits allein: Der halbe bar aus dem vorigen Abschnitt ist das Fünffache der beobachteten Differenz. Die 0,1 bar liegen damit vollständig innerhalb dessen, was dasselbe Gerät auch dann geliefert hätte, wenn am Motor überhaupt nichts geschehen wäre.
Und das ist erst die eine Störgröße, die sich beziffern lässt. Die übrigen drei sind nicht etwa klein, sie sind unbekannt, und genau das ist der Unterschied. Man kann sie nicht abziehen, nicht einrechnen und nicht einmal ihr Vorzeichen bestimmen. Deshalb steht am Ende nicht „der Motor ist um 0,1 bar schlechter geworden", sondern: Es ist nicht einmal gesichert, ob die Differenz überhaupt in diese Richtung zeigt.
Der umgekehrte Fall gehört dazu, er ist genauso häufig und wird viel seltener hinterfragt. Zeigt das zweite Manometer 2,3 statt 2,0 bar, freut sich niemand über eine Messunsicherheit. Die Zahl wird geglaubt, weil sie das erwartete Ergebnis liefert. Methodisch ist sie exakt so wenig wert wie die enttäuschende.
¶ Wie die Industrie selbst mit dieser Frage umgeht
Falls der Verdacht aufkommt, wir würden die Messlatte künstlich hoch hängen, lohnt ein Blick darauf, welche Hürden die Automobilindustrie ihren EIGENEN Messungen auferlegt, bevor sie ihnen traut. Es gibt dafür ein komplettes Regelwerk, in den USA das MSA-Handbuch der Automobilverbände, in Deutschland den VDA-Band 5, und sein Kerngedanke ist exakt die These dieses Artikels: Jede beobachtete Differenz zwischen zwei Messungen besteht aus echter Veränderung PLUS Streuung des Messsystems, und solange man den zweiten Anteil nicht kennt, weiß man nicht, was man da vergleicht.
Bevor ein Messmittel in der Serienfertigung über Gut und Schlecht entscheiden darf, muss es deshalb einen förmlichen Eignungsnachweis bestehen, die sogenannte Gage-R&R-Studie. Dabei wird die Streuung des Messsystems in ihre Bestandteile zerlegt, in die Wiederholpräzision (derselbe Prüfer misst dasselbe Teil mehrfach mit demselben Gerät) und die Vergleichspräzision (verschiedene Prüfer messen dasselbe Teil), und das Ergebnis wird ins Verhältnis zur Toleranz gesetzt. Die Bewertungsklassen sind unbestechlich:
| Messsystemstreuung (%GRR) | Urteil der Industrie |
|---|---|
| bis 10 % der Toleranz | geeignet |
| 10 bis 30 % | nur bedingt geeignet, je nach Anwendung |
| über 30 % | nicht geeignet, Messsystem muss verbessert werden |
Halten Sie diese Tabelle neben eine typische Vorher-nachher-Messung aus dem Feld: unkalibriertes Gerät unbekannter Klasse, zwei verschiedene Tage, zwei Öltemperaturen, womöglich zwei verschiedene Hände am Ventil. Niemand hat die Streuung dieses „Messsystems" je bestimmt, und nach allem, was die vorigen Kapitel gezeigt haben, läge sie weit jenseits jeder 30-Prozent-Marke. Eine solche Messanordnung würde in jeder Serienfertigung der Welt aussortiert, bevor sie ihre erste Entscheidung treffen dürfte. Im Forenthread entscheidet sie über „Umbau wirkt nicht".
Dasselbe Bild bei den Referenzbedingungen: Die Norm für Motorleistungsmessungen (ISO 1585) definiert nicht nur eine Referenztemperatur von 25 Grad, sie erklärt Messungen außerhalb eines Fensters von 15 bis 35 Grad Umgebungstemperatur für nicht mehr vergleichbar korrigierbar, selbst MIT Korrekturformel. Motorenprüfstände konditionieren Öl- und Kühlkreisläufe aktiv auf Solltemperatur, gerade weil ohne diese Zwangsjacke keine zwei Läufe vergleichbar wären, und selbst solche Prüfstände tragen je nach Ausstattung und Kalibrierzustand noch Toleranzen von wenigen Prozent. Kurz: Die strengen Regeln, die wir an Vergleichsmessungen anlegen, sind keine MMHP-Pedanterie. Sie sind der Branchenstandard, nur ehrlich ausgesprochen.
¶ Die Grausamkeit der Statistik, und das letzte Wort der Motoren
Rechnen wir zusammen: vier Störgrößen, alle gleichzeitig geändert, keine davon beziffert. Die gemessene Differenz zwischen Vorher und Nachher ist damit eine Summe aus Umbau-Effekt, Temperatur-Effekt, Zeit-Effekt und Geräte-Effekt, mit unbekannten Vorzeichen. Sie kann den wahren Effekt vergrößern, verkleinern, verdecken oder erfinden. Methodisch formuliert: Der Vergleich verletzt nicht eine Randbedingung der Vergleichspräzision, er verletzt alle, gleichzeitig. Deshalb unsere vielleicht unbequeme, aber ehrliche Formel: Die Zahl ist nicht falsch. Sie ist bedeutungslos.
Und selbst wenn man alle vier Störgrößen bändigen könnte, bliebe ein fünftes, grundsätzliches Veto, und das sprechen die Motoren selbst: Kein Serienmotor gleicht dem anderen. Fertigungstoleranzen machen jedes Exemplar zu einem hydraulischen Unikat, wir haben das ausführlich dokumentiert. Der beliebte Quervergleich („mein Kumpel hat mit dem gleichen Motor aber 0,4 bar mehr") steht damit auf noch dünnerem Eis als der Vergleich am eigenen Fahrzeug, er vergleicht zwei Unikate über vier Störgrößen hinweg. Das ist keine Messung mehr, das ist Kaffeesatz mit Manometer.
¶ „Aber grob wird man es doch sehen"
Ein berechtigter Einwand, und er verdient eine differenzierte Antwort. Ja: Einen Totalausfall, einen Zusammenbruch der Versorgung, sieht man auch mit einfachen Mitteln, dafür sind Grobmessungen da und gut.
Bei allem Feineren führt der grobe Blick aber in beide Richtungen in die Irre. Eine Messung bei kälterem Öl kann eine Verbesserung vortäuschen, die es nicht gibt, genauso kann sie eine echte Verbesserung verdecken, weil der Vergleichswert unter günstigeren Bedingungen entstand. Besonders tückisch ist die verbreitete Hoffnung, man könne über solche Messungen den VERSCHLEISSZUSTAND des Motors einschätzen und daraus etwa ableiten, ob die kleinere Ausbaustufe reicht. Dagegen spricht die Natur der Lagerschäden selbst: Sie entwickeln sich nicht als gemütlich sinkende Kurve, die man ablesen könnte, sondern lange unauffällig, bis ein Grenzwert überschritten ist, und dann schlagartig. Ein unauffälliger Vorher-Wert ist deshalb kein Gesundheitszeugnis, und genau daraus folgt unsere generelle Stufen-Empfehlung.
Merksatz: Eine unkontrollierte Messung erzählt immer eine Geschichte. Man weiß nur nie, ob es die wahre ist.
¶ Was ein enttäuschender Wert nicht bedeutet
Ein großer Teil der Zuschriften, die uns erreichen, hat denselben Anlass: Nach dem Umbau steht am Manometer eine Zahl, die kleiner ist als erhofft, gelegentlich kleiner als vorher. Was sich daraus ablesen lässt, ist weniger, als es scheint, und zwar in beide Richtungen.
Zuerst das, was diese Zahl gar nicht beantworten kann. Ob eine Pumpe mehr fördert, ist keine Eigenschaft Ihres Motors, sondern eine Eigenschaft der Pumpe. Sie wird auf dem Pumpenprüfstand gemessen, an jedem gebauten Exemplar, unabhängig davon, in welchem Motor es später landet. Genau deshalb sprechen wir von Prozent der Förderleistung und nicht von bar: Das eine gehört uns, das andere Ihrem Motor.
Und dann die Stelle, an der die Anschauung in die Irre führt. Öldruck ist Strömungswiderstand. Ein System, das mehr Öl durch dieselben Querschnitte schiebt, verteilt diesen Widerstand neu, und zwar an jeder Station des Kreislaufs anders. Es ist möglich, dass an einer einzelnen Messstelle nach dem Umbau weniger anliegt, während die Versorgung dahinter besser ist als vorher, weil jede Station ihre eigene Wahrheit hat. Aus diesem Grund messen wir an mehreren Positionen gleichzeitig und nicht dort, wo zufällig der Adapter passt.
Das ist keine Beruhigung, es ist eine Einordnung. Ein einzelner Wert nach dem Umbau ist kein Zeugnis, weder ein gutes noch ein schlechtes. Er ist ein Punkt aus einem Kennfeld, abgelesen mit einem Gerät, das ihn nicht auflösen kann, unter Bedingungen, die beim ersten Mal andere waren. Wer wissen will, was sich verändert hat, braucht mehr als eine Zahl, und das ist keine Ausrede, sondern der Grund für den ganzen Aufwand, den wir treiben.
¶ Wenn Sie uns trotzdem Messwerte schicken
Wir bekommen regelmäßig Messwerte zugeschickt und schauen sie uns auch an, oft steckt in der Kurvenform oder den Begleitumständen ein echter Hinweis, auch wenn der Absolutwert wenig taugt. Nur brauchen wir dazu das vollständige Bild. Ein verwertbares Messprotokoll enthält mindestens:
| Angabe | Warum sie zählt |
|---|---|
| exakte Messstelle | Position bestimmt den Wert |
| Öltemperatur zum Messzeitpunkt | direkter Einfluss über die Viskosität |
| Drehzahl(en) der Messung | Druck ist drehzahlabhängig |
| verwendetes Messgerät | Klasse, Dämpfung, Vorgeschichte |
| Ölsorte und Alter der Füllung | Viskositätslage, Verdünnungsverdacht |
| Motor-Vorgeschichte | Laufleistung, Reparaturen, Instandsetzungen |
Ein einzelner Wert ohne diese Angaben ist keine Messung, sondern eine Zahl, und wir wären unseriös, würden wir daraus Diagnosen bauen.
¶ Wie belastbare Vergleiche wirklich entstehen
Vergleichbar werden Ölsystem-Messungen erst, wenn man die Störgrößen nicht ignoriert, sondern kontrolliert: gleiche, definierte Messpositionen, Messläufe in festen Temperaturfenstern, ein Messsystem mit bekanntem, dokumentiertem Verhalten, definierte Lastprofile, und das alles als vollständige Kurvenverläufe statt abgelesener Einzelwerte, über mehrere Motoren hinweg, damit die Serienstreuung sichtbar wird statt versteckt. Genau dafür haben wir unsere eigene Messtechnik gebaut, und genau dafür existiert unser interner Vergleichskennwert, der VHFI, der solche kontrollierten Reihen auf eine ehrlich vergleichbare Größe bringt.
Nach welchen Regeln wir aus einer solchen Messreihe am Ende eine Aussage machen, welche Abschnitte einer Kurve wir gewichten und welche wir als nicht auswertbar verwerfen, veröffentlichen wir nicht. Diese Regeln sind an zerlegten Motoren gewachsen und über Jahre nachgeschärft worden, und sie sind ein gutes Stück dessen, was unsere Arbeit von einer Nachmessung unterscheidet.
Das alles ist kein Vorwurf an jene, die es selbst versuchen, im Gegenteil, der Impuls zu messen ist der richtige. Es ist die Erklärung, warum wir diesen erheblichen Aufwand treiben: Ohne kontrollierte Bedingungen gibt es keine belastbaren Aussagen über Öldruck. Für niemanden, uns eingeschlossen. Der Unterschied ist nur, dass wir die Bedingungen kontrollieren können, und dafür einiges auf uns nehmen.
¶ Siehe auch
- Warum handelsübliche Öldruckmessgeräte keine belastbaren Aussagen liefern
- Öldruck ist nicht gleich Öldruck: Warum die Messposition entscheidet
- Jeder Motor ist ein Unikat: Fertigungstoleranzen und Öldruck
- Warum wir keine bar-Werte versprechen
- Wie wir Öldruck messen: eigene Hardware, eigene Software
Transparenzhinweis: MMHP entwickelt und verkauft technische Lösungen rund um die Ölversorgung von VW-TDI-Motoren. Die messmethodischen Grundlagen dieses Beitrags sind in unserem Quellen-Dossier belegt; die geschilderten Support-Fälle sind anonymisiert.