¶ Ölansaugung: Wann die Ölpumpe Luft statt Öl zieht
¶ Das Wichtigste in Kürze
Bevor die Ölpumpe irgendetwas fördern kann, muss das Öl zu ihr hinkommen. Diesen ersten Weg legt es durch ein kurzes Rohr zurück, das unten in der Ölwanne in einer Saugglocke endet. Die Glocke ist ein flacher Kopf mit einem großflächigen Sieb, darunter sitzt ein Trichter, dessen Öffnung etwa so groß ist wie das Rohr. Sie hängt knapp über dem Wannenboden, an der Stelle, an der das Öl im Stand am tiefsten steht.
Dieser erste Meter wird selten beachtet, weil er im Alltag fast immer funktioniert. Er entscheidet aber, ob die Pumpe Öl oder Luft ansaugt. Zieht die Glocke Luft, kommt weniger Öl in den Motor, und der Öldruck fällt, obwohl Pumpe, Lager und Ölstand in Ordnung sind.
Drei Dinge bestimmen, ob die Glocke im Öl bleibt. Das Sieb muss groß genug sein, damit es Schmutz verträgt, ohne den Durchfluss abzuschnüren. Die Glocke muss in der richtigen Höhe sitzen. Zu nah am Boden drosselt sie und kann Schlamm mitreißen, zu hoch zieht sie bei niedrigem Ölstand als erste Luft. Und das Öl darf bei Fahrmanövern nicht von der Glocke weglaufen. Beim Bremsen, Anfahren, am Berg und in Kurven neigt sich der Ölspiegel, bei einem g Beschleunigung um 45 Grad. Wo die Glocke in der Wanne sitzt, wie die Wanne geformt ist und ob ein Schwallblech das Öl bremst, entscheidet dann, ob sie im Öl bleibt.
Eine Position, die für jeden Motor passt, gibt es deshalb nicht. Sie ergibt sich aus Einbaulage, Wannenform, Ölmenge und dem, was das Fahrzeug im Alltag leisten muss. Rennmotoren umgehen das Problem mit dem Trockensumpf. Für Serienfahrzeuge ist die sorgfältig ausgelegte Nasswanne die richtige Lösung.
Das war die kurze Antwort. Wer verstehen will, warum eine unscheinbare Glocke aus Blech über den Öldruck mitentscheidet, findet ab hier die Langfassung: mit Animationen zu jedem Fahrzustand, den Zahlen dahinter und den Zusammenhängen zwischen Wanne, Glocke und Fahrzustand.
¶ Der erste Meter der Ölversorgung
Über Ölpumpen wird viel geschrieben. Wie viel sie fördern, welcher Druck am Ende ankommt, wie der Druckbegrenzer arbeitet. Kaum jemand fragt, woher die Pumpe ihr Öl nimmt. Dabei ist das die einzige Stelle im ganzen Kreislauf, an der das Öl nicht gedrückt wird, sondern gezogen.
Eine Ölpumpe ist eine Verdrängerpumpe. Sie baut auf der Druckseite so viel Druck auf, wie der Motor ihr entgegensetzt, bis der Druckbegrenzer öffnet. Auf der Saugseite kann sie dagegen nur so viel Unterdruck erzeugen, wie der Luftdruck über dem Ölspiegel hergibt. Das Öl wird von der Atmosphäre in die Glocke gedrückt, die Pumpe schafft nur den Raum dafür. Mehr als rund ein bar Druckunterschied steht auf dieser Seite nie zur Verfügung, und ein guter Teil davon geht schon verloren, bevor das Öl die Pumpe erreicht: im Sieb, an der Einlaufkante, in der Länge und den Bögen des Rohrs.
Alles, was auf der Saugseite schiefgeht, lässt sich auf der Druckseite nicht mehr ausgleichen. Eine stärkere Pumpe hilft nicht, wenn die Glocke Luft zieht. Sie fördert dann nur mehr Luft.
Die Bauteile dieses ersten Meters sind überschaubar:
| Bauteil | Aufgabe | Was schiefgehen kann |
|---|---|---|
| Ölwanne | hält den Ölvorrat, sammelt das zurücklaufende Öl | Öl läuft bei Fahrmanövern von der Ansaugstelle weg |
| Saugglocke mit Sieb | legt den Ansaugpunkt fest, hält grobe Teile zurück | Sieb setzt zu, Glocke taucht auf und zieht Luft |
| Ansaugrohr | verbindet Glocke und Pumpe | Undichtigkeit oberhalb des Ölspiegels zieht Luft |
| Schwallblech | bremst das Öl, trennt Kurbelwelle und Ölvorrat | fehlt oder ist für den Einsatz zu klein |
Wer die Saugseite versteht, versteht auch viele Öldruckprobleme, die auf den ersten Blick keinen Sinn ergeben. Ein Druckabfall nur in schnellen Kurven. Eine Warnleuchte, die nur am Berg kurz aufblinkt. Ein Motor, der mit vollem Ölstand problemlos läuft und kurz vor MIN plötzlich unruhige Werte zeigt.
¶ Saugglocke statt Rohrende
Die einfachste Ansaugung wäre ein Rohr, das offen ins Öl hängt. Bei Ölpumpen, wie sie in TDI-Motoren verbaut werden, sitzt am Ende des Rohrs dagegen eine Glocke. Die Fotos zeigen, wie das aussieht.
Der Aufbau folgt bei diesen Pumpen demselben Muster. Oben, wo das Rohr ankommt, sitzt ein flacher Kopf aus Blech. In der Trennfuge zwischen Kopf und Trichter liegt ein großflächiges Drahtsieb. Darunter verjüngt sich der Trichter zu einer Öffnung, die etwa dem Rohrquerschnitt entspricht. Ein Bördelrand hält beide Hälften zusammen.
Diese Form löst drei Aufgaben auf einmal.
Die kleine Öffnung unten legt den Ansaugpunkt fest. Das Öl wird immer an derselben Stelle angesaugt, knapp über dem Wannenboden, dort, wo es im Stand am tiefsten steht. Ein offenes Rohrende mit großem Sieb würde dagegen über eine breite Fläche ansaugen, auch von weiter oben.
Der Trichter führt das Öl mit gerundetem Übergang vom Wannenraum ins Rohr. Ein scharfkantiges Rohrende, das bündig in einer Wand sitzt, hat in der Strömungslehre einen Eintrittsverlustbeiwert von 0,5. Ragt das Rohr frei ins Öl, ist der Wert noch höher. Das heißt, beim Einströmen geht die Hälfte der Geschwindigkeitsenergie als Druckverlust verloren. Ein sauber verrundeter Einlauf drückt diesen Wert deutlich. Nach der Näherung von Swamee liegt er bei einem Rundungsradius von einem Fünftel des Durchmessers noch bei etwa 0,08, je nach Rechenmethode zwischen 0,03 und gut 0,1. Absolut sind das bei den üblichen Strömungsgeschwindigkeiten nur wenige Millibar. Wichtiger ist, dass der Trichter das Öl gleichmäßig und ohne Ablösung an der Kante ins Rohr führt.
Der flache Kopf schließlich trägt das Sieb, und zwar in einer Größe, die im Rohr keinen Platz hätte. Warum das so wichtig ist, zeigt der nächste Abschnitt.
¶ Das Sieb: warum die Fläche den Unterschied macht
Das Sieb in der Glocke ist kein Filter. Die Feinfilterung übernimmt der Ölfilter auf der Druckseite. Das Sieb hält nur zurück, was die Pumpe beschädigen würde: Dichtungsreste, Späne nach einer Reparatur, Abrieb von Kunststoffteilen, im Extremfall die Zähne eines Zahnriemens, der im Öl läuft. Seine Maschen sind deshalb viel gröber als die eines Ölfilters, damit es dem Öl so wenig Widerstand wie möglich entgegensetzt.
Was ein Sieb aufnimmt, bleibt dort liegen. Der Ölfilter wird beim Ölwechsel getauscht, das Sieb in der Glocke nicht. Es sammelt über die ganze Lebensdauer des Motors, und jedes Teilchen, das an ihm hängen bleibt, deckt einen Teil der freien Fläche ab. Dieselbe Ölmenge muss durch immer weniger freie Fläche, und der Druckverlust am Sieb steigt.
Hier liegt der eigentliche Vorteil der Glocke. Gibt man einem offenen Rohr und einer Glocke dieselbe Menge Schmutz, dann verteilt sie sich im Rohrsieb auf eine kleine Fläche und in der Glocke auf eine vielfach größere. In unserer Schemazeichnung ist die Siebfläche der Glocke rund elfmal so groß wie der Rohrquerschnitt. Jedes Teilchen deckt im Rohrsieb also einen elfmal so großen Anteil ab.
Die Animation zeigt, was dann passiert. Mit jedem Teilchen steigt der Unterdruck hinter dem kleinen Sieb. Irgendwann ist der Druck so tief, dass die im Öl gelöste Luft ausperlt. Sinkt er weiter, bilden sich auch Dampfblasen. Die Pumpe füllt ihre Kammern dann nicht mehr ganz und fördert weniger, obwohl sie sich weiter dreht. Dampfblasen fallen auf der Druckseite schlagartig in sich zusammen. Das ist Kavitation, und sie beschädigt auf Dauer die Pumpe selbst. Die Glocke mit ihrem großen Sieb verträgt dieselbe Menge Schmutz, ohne dass der Unterdruck nennenswert steigt.
Ein zugesetztes Sieb meldet sich nicht. Es gibt keinen Sensor dafür, und im Leerlauf, wenn die Pumpe wenig fördern muss, reicht die verbliebene Fläche oft noch aus. Der Druck bricht erst bei hoher Drehzahl ein, wenn die Pumpe viel ansaugen will, oder beim Kaltstart, wenn das Öl zäh ist. Wer bei einem Motor mit bekannter Partikelquelle, etwa einem zerfallenden Zahnriemen im Öl, nur den Ölfilter wechselt, lässt das Sieb mit allem, was es gesammelt hat, im Motor. Nach einem Schaden mit Abrieb gehört die Ölwanne deshalb herunter, und die Glocke wird gereinigt oder getauscht.
¶ Wie tief die Glocke über dem Boden sitzt
Die Öffnung der Glocke hängt knapp über dem Wannenboden. Wie knapp, ist eine der unterschätzten Auslegungsgrößen der ganzen Ansaugung. Es gibt zwei Fehler, und sie liegen in entgegengesetzten Richtungen.
Sitzt die Glocke zu nah am Boden, muss das Öl durch einen engen Ringspalt unter dem Rand zur Öffnung strömen. Dieser Spalt hat die Form eines Zylindermantels, seine Fläche ist Umfang der Öffnung mal Abstand zum Boden. Wird sie kleiner als die Öffnung selbst, wird der Spalt zur Engstelle. Das Öl schießt hindurch, der Unterdruck steigt, und am Boden liegender Schlamm kann mitgerissen und direkt vor das Sieb gezogen werden.
Sitzt die Glocke zu hoch, drosselt nichts. Dafür fehlt ihr Reserve nach unten. Sinkt der Ölstand, etwa weil der Motor Öl verbraucht oder der Stand beim Wechsel knapp gehalten wurde, erreicht er diese Glocke als erste. Und sie zieht nicht erst Luft, wenn der Spiegel ihre Öffnung erreicht. Schon vorher kann sich über der Ansaugstelle ein Wirbel bilden, dessen Luftschlauch von der Oberfläche bis zur Öffnung hinunterreicht. Im Pumpenbau ist das gut untersucht. Die amerikanische Norm für Ansaugbecken von Kreiselpumpen, ANSI/HI 9.8, verlangt eine Mindestüberdeckung, ausdrücklich um zu verhindern, dass kräftige Luftwirbel in Pumpe oder Rohr gelangen. Das Hydraulic Institute, das die Norm herausgibt, schreibt dazu: „minimum submergence is also needed to prevent strong air core vortices from entering the pump or piping“. Die Norm gilt für ruhige Wasserbecken, nicht für eine schwappende Ölwanne. Der Mechanismus ist aber derselbe.
Wo liegt die richtige Höhe? Eine einfache Rechnung gibt die Untergrenze. Die Mantelfläche des Spalts ist genau dann so groß wie die Öffnung, wenn der Abstand ein Viertel des Öffnungsdurchmessers beträgt. Bei einer Öffnung von 20 Millimetern sind das 5 Millimeter, bei 25 Millimetern gut 6 Millimeter. Darunter wird der Spalt zur Engstelle. Das ist eine eigene Rechnung, keine Herstellervorgabe. Werte in derselben Größenordnung findet man in US-Foren und Tuning-Anleitungen für V8-Motoren, dort mit 1/4 bis 3/8 Zoll, also etwa 6 bis 9,5 Millimeter. Ein Fachbeitrag bezeichnet 3/8 Zoll wörtlich als „close to ideal“.
Etwas mehr Abstand schadet nicht, deutlich mehr kostet Reserve nach unten. Einen Umstand erfasst keine Rechnung. Eine Ölwanne aus Blech kann nach einem Aufsetzer eingedrückt sein, und dann sitzt die Glocke plötzlich viel näher am Boden, als sie gebaut wurde.
¶ Der Ölspiegel fährt mit
Im Stand liegt der Ölspiegel waagerecht. Sobald das Fahrzeug beschleunigt, bremst, eine Kurve fährt oder an einem Hang steht, stellt er sich schräg. Er steht dabei immer senkrecht zur wirksamen Schwerkraft, also zur Summe aus Erdanziehung und der Trägheitskraft, die das Öl bei jeder Geschwindigkeitsänderung erfährt.
Wie schräg, lässt sich direkt ausrechnen. Die Neigung ist der Arkustangens aus Beschleunigung und Erdbeschleunigung. Ein Fachbeitrag zum Thema Ölwannen fasst das so zusammen: Ein g Beschleunigung wirkt auf das Öl genauso, „as tilting a stock oil pan at a 45-degree angle“.
| Fahrzustand (runde Beispielwerte) | Beschleunigung | Neigung des Ölspiegels |
|---|---|---|
| zügiges Anfahren | 0,4 g | 21,8° |
| kräftiges Bremsen | 0,5 g | 26,6° |
| Kurve an der Haftgrenze von Straßenreifen | 0,8 g | 38,7° |
| Vollbremsung | 1,0 g | 45,0° |
| schnelle Kurve auf der Rennstrecke mit Sportreifen | 1,2 g | 50,2° |
| Formel 1 in der Kurve | 3,0 g | 71,6° |
Die mittleren Werte sind Alltag. Bei einer Vollbremsung mit rund einem g steht das Öl in der Wanne um 45 Grad schräg. Eine Steigung wirkt ähnlich. 20 Prozent Steigung entsprechen gut 11 Grad, und die kommen zur Neigung durch Beschleunigung noch hinzu, wenn am Berg angefahren wird.
Hinzu kommt das Schwappen. Das Öl stellt sich nicht sofort auf die neue Schräglage ein. Es läuft über, schwingt zurück und beruhigt sich erst nach einigen Pendelbewegungen. Im Moment des Überschwingens steht der Spiegel kurz noch steiler, als die Rechnung sagt.
¶ Glockenlage vorn, in der Mitte oder hinten
Die Glocke hängt an einer festen Stelle. Wandert das Öl, kann es von ihr weglaufen. Ob das passiert, hängt davon ab, wo in der Wanne sie sitzt. Die folgende Animation zeigt dieselbe Ölwanne mit derselben Ölmenge und dasselbe Fahrprogramm, einmal mit der Glocke vorn, einmal in der Mitte, einmal hinten.
Kein Platz ist in allen Fahrzuständen der beste. Anfahren und bergauf drücken das Öl nach hinten, Bremsen und bergab nach vorn. Eine Glocke hinten im Sumpf bleibt beim Anfahren im Öl und taucht beim Bremsen auf. In dieser Wanne mit Stufe bleibt die vordere Lage dagegen in allen Fahrzuständen unter Öl, weil der Sumpf das Öl beim Bremsen auffängt. Das ist ein Ergebnis dieser einen Wannenform. Mit einer anderen Stufe, einem anderen Sumpf oder einer anderen Ölmenge verschiebt sich die gute Stelle.
Ein Zeitversatz verwirrt dabei oft. Der Öldruck fällt nicht in dem Moment, in dem die Glocke auftaucht. Die Luft muss erst durch Rohr und Pumpe in den Kreislauf. Umgekehrt steigt der Druck nicht sofort wieder, wenn die Glocke eintaucht. Eine kurz aufflackernde Öldruckwarnleuchte nach einer Vollbremsung oder am Ende einer langen Gefällestrecke kann deshalb mit der Ansaugung zu tun haben.
¶ Längs oder quer: dieselbe Wanne, eine andere Achse
Eine Ölwanne ist fast immer entlang der Kurbelwelle lang und quer dazu schmal. Wie weit das Öl bei einem Fahrmanöver wandert, hängt davon ab, in welche Richtung die lange Seite zeigt. Und das entscheidet die Einbaulage des Motors.
Beim längs eingebauten Motor, wie im Audi A4 oder A6, zeigt die lange Seite in Fahrtrichtung. Beim Bremsen und Anfahren legt das Öl den langen Weg zurück. In der Kurve wandert es quer über die kurze Seite. Beim quer eingebauten Motor, wie in Golf, Passat, Tiguan oder dem T5 und T6, ist es umgekehrt. Hier ist die Kurve der kritische Fall.
Die Draufsicht zeigt einen Effekt, den man an der Oberfläche nicht erkennt. Die Glocke kann Luft ziehen, obwohl sie noch mitten im Öl steht. Entscheidend ist nicht, ob Öl über ihr ist, sondern wie viel. Wird die Schicht über der Öffnung zu dünn, kann sich derselbe Wirbel bilden wie bei der zu hoch sitzenden Glocke. Der helle Bereich in der schematischen Wanne markiert die Zone, in der das Öl dafür zu flach steht. Die Glocke taucht also nicht erst auf, wenn der Boden trocken fällt. Sie beginnt deutlich früher Luft zu ziehen.
Ob längs oder quer, jede Einbaulage braucht deshalb ihre eigene Sumpf- und Glockenlage. Eine Wanne, die in einem Quermotor gut funktioniert, lässt sich nicht einfach in einen Längsmotor übertragen, auch wenn der Motor darüber derselbe ist.
¶ Schwallbleche: das Öl unten halten
Wenn das Öl bei Fahrmanövern wandert, liegt die Idee nahe, ihm etwas in den Weg zu bauen. Das tut das Schwallblech. In Serienmotoren sitzt es als Barriere zwischen Kurbelwelle und Ölvorrat, knapp unter der Bahn, die die Gegengewichte der Kurbelwelle beschreiben, und oberhalb des Ölspiegels.
Volkswagen nennt dieses Teil im Teilekatalog „Schwallsperre“. Für den Golf 2,0 TDI Common Rail listet der Katalog zum Beispiel 03L 103 623, für den EA288 04L 103 623 E oder F. Es ist nicht immer ein flaches Blech. Die Schwallsperre 03L 103 623 A ist nach Händlerangaben ein Formteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Beim 2,0 TDI mit Ausgleichswellenmodul nennt der Teilekatalog in der Wanne keine eigene Schwallsperre. Dort sitzt das Modul selbst unter der Kurbelwelle.
Die Animation zeigt die beiden Aufgaben, die in Patenten mehrerer Hersteller belegt sind.
Die erste ist die Ansaugung. Beim Bremsen läuft das Öl nach vorn und will an der Wand hochsteigen. Ohne Blech kann es das, und in der Mitte, wo die Glocke sitzt, bleibt zu wenig zurück. Mit Blech stößt das Öl von unten an und wird gedeckelt. Es kann nicht weiter nach oben ausweichen, also bleibt mehr davon unten, und die Glocke bleibt bedeckt. Mazda nennt es in einem Patent als Ziel, dass der Einlass des Siebs nicht aus dem Öl auftaucht. General Motors will in einem anderen genug Öl am Saugpunkt, auch bei plötzlichem Bremsen oder Beschleunigen.
Die zweite Aufgabe ist die Trennung von Kurbelwelle und Öl. Die Kurbelwelle schleudert ständig Öl ab, das aus den Lagern austritt. Ohne Blech fällt es direkt auf den Ölspiegel, und der Luftstrom der drehenden Welle streicht über die Oberfläche. Mit Blech fällt das abgeschleuderte Öl aufs Blech und läuft durch Schlitze kontrolliert zurück. Öl, das die drehende Welle trifft, kostet außerdem Leistung. Dieser Effekt wächst mit der Drehzahl.
Beides hat eine Grenze, und die Animation zeigt sie. Das Blech ist kein dichter Deckel. Durch die Schlitze wird beim Bremsen auch etwas Öl nach oben gedrückt, das anschließend wieder zurückläuft. Das Blech bremst das Öl, es sperrt es nicht ein. Wie viel es bremst, hängt von Form, Lage und Schlitzbild ab.
Zwei Dinge liest man über Schwallbleche häufig, und beide sind nicht belegt. Das erste ist die Behauptung, sie verhinderten Schaum im Öl. Eine Messreihe am Massachusetts Institute of Technology fand an einem V6-Motor keinen Einfluss der Blechgestaltung auf den Luftanteil am Pumpeneinlass, eine zweite am selben Motor ohne Blech sogar weniger Schaum. Eine Simulation von Chrysler sieht dagegen einen Einfluss. Das zweite sind Leistungsgewinne in PS. Solche Angaben stammen überwiegend aus Zubehörwerbung und Foren. Für Serien-Diesel haben wir keine belastbare Messung gefunden.
¶ Klappen und Kammern kommen aus dem Rennsport
Im Motorsport und im Zubehörhandel findet man eine weitergehende Lösung, eine Kammer rund um die Saugglocke, deren Wände mit Einwegklappen versehen sind. Öl kann hinein, aber kaum wieder hinaus. Solche Wannen halten auch in langen schnellen Kurven einen Vorrat an der Glocke.
In Serienmotoren sind diese Klappen nicht üblich. Alle Beispiele, die wir gefunden haben, sind Nachrüstlösungen für Motoren, die auf der Rennstrecke an ihre Grenzen kommen. Die Serie arbeitet mit festen Blechen, Kunststoffeinsätzen und senkrechten Wänden mit Durchlässen am Boden. Ein Patent von Daimler-Benz aus dem Jahr 1973 beschreibt zum Beispiel eine Wanne mit drei Kammern, deren mittlere Saugkammer über enge Durchlässe mit den äußeren verbunden ist.
¶ Keine Glockenposition passt für alle Motoren
Wo die Glocke richtig sitzt, hängt vom Motor ab, und zwar von mehr Größen, als man zunächst vermutet.
| Einflussgröße | Warum sie zählt |
|---|---|
| Einbaulage | entscheidet, ob Bremsen oder Kurve das Öl über die lange Wannenseite schiebt |
| Wannenform | Stufe, Sumpf, Wandneigung und Bauraum um Achsträger und Getriebe bestimmen, wohin das Öl läuft |
| Ölmenge zwischen MIN und MAX | legt fest, wie viel Reserve über der Glocke steht, wenn der Stand am unteren Ende ist |
| Glockengröße und Abstand zum Boden | bestimmen Drosselung, Siebreserve und die Tiefe, ab der der Wirbel einsetzt |
| Fördermenge der Pumpe | je mehr sie ansaugt, desto schneller strömt das Öl in die Glocke und desto früher zieht sie Luft |
| Rücklauf | wie schnell Öl aus Kopf und Kurbelgehäuse zurückkommt, entscheidet über den Stand während der Fahrt |
| Schwallbleche und Einbauten | bremsen das Wandern, jede Form anders |
| Einsatz des Fahrzeugs | Stadtverkehr, Autobahn, Anhänger am Berg, Gelände oder Rennstrecke fordern unterschiedliche Reserven |
Viele dieser Größen beeinflussen sich gegenseitig. Eine Pumpe mit höherer Förderleistung saugt schneller an und braucht deshalb mehr Überdeckung über der Glocke. Eine tiefere Glocke gibt mehr Reserve nach unten, verkleinert aber den Spalt zum Boden. Ein Schwallblech hilft beim Bremsen, kann aber den Rücklauf bremsen, wenn es ungünstig sitzt.
Außerdem entspricht der Ölstand während der Fahrt nie dem Stand, den Peilstab oder Anzeige im Stand zeigen. Ein Teil des Öls ist immer oben im Motor unterwegs, in den Lagern, im Zylinderkopf, in den Rücklaufkanälen. Wie viel, hängt von Drehzahl, Öltemperatur und Motorbauart ab. Eine Glocke, die im Stand großzügig bedeckt ist, hat im Betrieb weniger Reserve, als die Messung im Stand verspricht.
Wer eine Ansaugung verändert, verändert deshalb immer ein ganzes System. Eine andere Pumpe, ein anderes Saugrohr oder eine andere Glockenhöhe können in einem Fahrzustand helfen und in einem anderen schaden. Eine Änderung an der Ansaugung muss deshalb in allen Fahrzuständen bestehen, nicht nur im Leerlauf.
Wie wir Glockenlage, Rohrführung und Siebfläche für einen bestimmten Motor auslegen, behalten wir für uns. Diese Auslegung ist über viele Jahre an echten Motoren entstanden und gehört zu dem, was unsere Arbeit ausmacht, so wie jeder Hersteller sein Know-how schützt.
¶ Der Trockensumpf im Rennmotor
Der Trockensumpf löst das Problem der wandernden Glocke grundsätzlich anders. Er ist im Motorsport verbreitet und in einigen Hochleistungs-Serienfahrzeugen verbaut.
Beim Trockensumpf gibt es keinen Ölvorrat in der Wanne. Die Wanne ist flach und bleibt fast leer. Mehrere Absaugstufen der Ölpumpe ziehen das zurücklaufende Öl an den tiefsten Stellen ab, zusammen mit der Luft, die es mitbringt, und fördern es in einen separaten Tank. Dieser Tank ist hoch und schmal gebaut, innen mit Einbauten gegen das Schwappen, und das Öl hat dort Zeit, die mitgeführte Luft abzugeben. Eine eigene Druckstufe saugt ganz unten aus dem Tank und versorgt den Motor.
Schematisch. Die lange schnelle Kurve mit 1,2 g ist eine Annahme für die Darstellung, keine Grenze eines bestimmten Motors.
Der Vorteil liegt in der Geometrie des Tanks. Weil er schmal ist, verschiebt sich der Ölspiegel auch bei starker Querbeschleunigung nur wenig, und der Auslass ganz unten bleibt unter Öl. In der Formel 1 hält das Querkräfte von bis zu drei g aus, bei denen ein Nasssumpf verhungern würde. Die Pumpen dort sind mehrstufig, mit einer Druckstufe und einer oder mehreren Absaugstufen, die Öl und Luft gemeinsam fördern.
Ein zweiter Vorteil wird oft übersehen. Ohne tiefen Sumpf sitzt der Motor tiefer im Fahrzeug. Mercedes-AMG gibt für den Motor des AMG GT an, dass seine ohnehin tiefe Einbaulage durch den Trockensumpf um weitere 55 Millimeter abgesenkt werden konnte. Der Schwerpunkt sinkt, das Fahrzeug liegt besser.
Der Preis ist hoch. Ein Trockensumpf braucht mehrere Pumpenstufen, einen Tank, zusätzliche Leitungen und mehr Öl. Er kostet Bauraum, Gewicht und Geld, und bei manchen Trockensumpfmotoren, etwa der Corvette Z06, stimmt die Ölstandsmessung nur bei warmem Motor und nach einer festgelegten Wartezeit. Für einen Diesel im Alltag, der weit unter der Haftgrenze seiner Reifen bewegt wird, steht dieser Aufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen. Hier ist eine gut ausgelegte Nasswanne mit passender Glockenlage und Schwallsperre die richtige Lösung.
¶ Ölstand, Warnleuchte und Sieb im Alltag
Der Ölstand ist mehr als eine Wartungszahl. Er ist die Reserve über der Glocke. Wer mit dem Stand kurz über MIN fährt, fährt mit der kleinsten Reserve, die der Hersteller vorgesehen hat, und genau dort beginnen die Fahrzustände kritisch zu werden, die bei vollem Stand keine Rolle spielen. Das gilt besonders für Motoren, die Öl verbrauchen. Zu viel Öl ist allerdings auch keine Lösung, weil die Kurbelwelle dann ins Öl eintauchen kann, wie wir im Artikel über Blow-by und Ölnebel beschrieben haben.
Leuchtet die Öldruckwarnung nur kurz nach einer Vollbremsung, in schnellen Kurven oder am Berg, kann die Ansaugung die Ursache sein. Erster Schritt ist der Ölstand. Bleibt die Warnung an oder kommt sie auch bei ruhiger Fahrt, gehört der Motor abgestellt und die Ursache gesucht, die Pumpe eingeschlossen.
Nach einem Schaden mit Abrieb, etwa einem zerfallenen Zahnriemen oder Kettenteilen, gehört die Ölwanne herunter. Das Sieb in der Glocke sammelt über die Lebensdauer des Motors, und ein Ölwechsel erreicht es nicht.
Eine eingedrückte Ölwanne nach einem Aufsetzer ist mehr als ein Schönheitsfehler. Sie kann die Glocke näher an den Boden gebracht haben, als sie gebaut wurde.
Und bei jeder Änderung an Pumpe, Saugrohr oder Wanne bleibt die Ansaugung ein System. Was im Leerlauf funktioniert, muss auch beim Bremsen, am Berg und in der Kurve funktionieren.
¶ Siehe auch
- Die Ölpumpe verstehen: Bauarten, Druckbegrenzer, Kavitation
- Zahnriemen im Öl: was mit dem Abrieb passiert
- Das Ausgleichswellenmodul im EA189
- Die Öldruckwarnleuchte: was sie zeigt und was nicht
- Warum mehr Förderleistung die bessere Wahl ist
Transparenzhinweis: MMHP entwickelt, testet und fertigt seit über 25 Jahren eigene Produkte für die Automobilbranche, darunter Lösungen für die Ölversorgung von VW-TDI-Motoren. Die Zusammenhänge in diesem Artikel stützen sich auf Strömungsmechanik, Normen, Patente der Hersteller und Fachbeiträge, die Quellen stehen jeweils am Satz. Die Animationen sind schematisch, ihre Maße sind keinem bestimmten Motor entnommen.