¶ Öldruck ist nicht gleich Öldruck: Warum die Messposition über die Aussagekraft entscheidet
¶ Das Wichtigste in Kürze
„Mein Motor hat 3 bar Öldruck." Dieser Satz klingt präzise und sagt fast nichts, solange eine Angabe fehlt: WO gemessen wurde. Öldruck ist keine Eigenschaft des Motors, die man an beliebiger Stelle abgreifen könnte wie die Spannung einer Batterie. Er ist das Ergebnis einer Strömung durch eine lange Kette von Widerständen, und er fällt entlang dieser Kette stufenweise ab. Direkt hinter der Pumpe herrscht der höchste Wert, im Hauptölkanal ein niedrigerer, am Pleuellager kommt nach dokumentierten Praxisbeispielen nur noch etwa die Hälfte des Hauptkanal-Drucks an. Ein einzelner Messpunkt beschreibt deshalb nie „den Öldruck des Motors", sondern nur den Zustand an genau dieser Stelle.
Dazu kommt eine Empfindlichkeit, die kaum jemand auf dem Zettel hat: Der Ölstrom durch einen Lagerspalt wächst mit der dritten Potenz der Spalthöhe. Wenige Tausendstelmillimeter Unterschied, ob durch Verschleiß oder normale Fertigungsstreuung, verschieben das Druckgefüge im gesamten Kreislauf. Und je nach Fehlerbild zeigt derselbe Defekt an verschiedenen Messstellen völlig verschiedene Symptome: Ein verschlissenes Lager senkt den Druck stromabwärts, eine verstopfte Spritzdüse staut ihn stromaufwärts sogar an, das Messgerät meldet dann beste Werte, während der Kolben darunter verhungert.
Genau deshalb messen wir bei unserer Entwicklungsarbeit an mehreren Positionen gleichzeitig, bis hinein in die Versorgungswege der Lagergasse, und genau deshalb sollten Sie Foren-Vergleichswerte, bei denen der Messpunkt fehlt, als das behandeln, was sie sind: Zahlen ohne Adresse.
So weit die Kurzfassung. Die Langfassung nimmt Sie mit auf die Reise eines Öltropfens durch den Motor, Station für Station, mit den Drücken, Ventilen und Spalten unterwegs, und erklärt, warum am Ende ausgerechnet die wichtigsten Stellen am schlechtesten versorgt sind.
¶ Ein Satz, der präzise klingt und nichts sagt
In Foren und Werkstattgesprächen werden Öldruckwerte gehandelt wie Fixsterne: „Der muss warm 2 bar haben." „Meiner hatte noch 1,4." „Unter 0,9 wird es kritisch." Fragt man nach, WO diese Werte gemessen wurden, wird es still, oder es kommt ein Sammelsurium: mal am ausgebauten Öldruckschalter, mal am Ölfilterflansch, mal an einem Adapter im Zylinderkopf. Die Zahlen werden trotzdem munter miteinander verglichen, als beschrieben sie dasselbe.
Sie tun es nicht, und der Grund ist keine Feinheit, sondern Grundphysik. Wer sie einmal verstanden hat, liest jede Öldruck-Diskussion mit anderen Augen, und stellt als Erstes immer dieselbe Frage: Wo saß der Sensor?
¶ Öldruck ist ein Widerstand, keine Eigenschaft der Pumpe
Beginnen wir mit dem verbreitetsten Missverständnis: „Die Pumpe macht den Druck." Eine Verdrängerpumpe, wie sie im Motor arbeitet, erzeugt zunächst keinen Druck, sondern einen Volumenstrom, sie schiebt pro Umdrehung eine bestimmte Ölmenge in das Kanalsystem, stur und unabhängig davon, was dahinter passiert. Druck entsteht erst dadurch, dass dieses Öl gegen Widerstände anläuft: enge Bohrungen, Umlenkungen, Filter, Lagerspalte, Düsen.
Das Bild vom Gartenschlauch trifft es gut: Offenes Ende, viel Durchfluss, kaum Druck. Daumen drauf, der Druck steigt, weil der Widerstand steigt, nicht weil die Pumpe stärker geworden wäre. Der Messwert an irgendeiner Stelle des Ölkreislaufs ist deshalb immer eine Aussage über BEIDES: über das, was die Pumpe liefert, UND über alles, was stromabwärts an Widerständen und Abflüssen hängt. Ändert sich irgendwo hinten ein Spalt, ändert sich vorn die Anzeige. Schon deshalb kann ein einzelner Punkt niemals das System beschreiben.
¶ Die Reise eines Öltropfens
Verfolgen wir das Öl einmal auf seinem Weg, Station für Station, denn an jeder verliert es etwas von seinem Druck, und jede erzählt etwas über die Konstruktion.
Station 1, die Pumpe. Hier beginnt die Reise mit dem höchsten Druck im System. Direkt am Auslass wacht das Druckbegrenzungsventil (englisch Pressure Relief Valve): Bei kaltem, zähem Öl würde der Widerstand des Kreislaufs sonst gefährliche Spitzen erzeugen, also öffnet das Ventil und lässt überschüssiges Öl zurück zur Wanne. Als grobe Werkstatt-Faustregel kursiert für den betriebswarmen Normalbetrieb ein Mindestwert um die 2 bar, wohlgemerkt eine Faustregel, kein Werkswert, und stark motorabhängig.
Station 2, der Ölfilter. Auch er ist ein Widerstand, und er hat eine Hintertür, die man kennen muss: das Filter-Umgehungsventil. Ist der Filter verstopft oder das Öl im Winter zu zäh, öffnet dieses Ventil und lässt das Öl UNGEFILTERT passieren, Schmierung geht vor Sauberkeit. Eine kluge Absicherung mit einer dunklen Seite, denn im Umgehungs-Betrieb wandern Partikel ungehindert in den ganzen Kreislauf, was dieses unscheinbare Ventil in Verbindung mit Abrieb im Öl zur ernsten Sache macht.
Station 3, der Hauptölkanal. Die zentrale Verteilleitung im Block, von hier zweigen die Versorgungen zu Lagern, Zylinderkopf und Düsen ab. Dies ist die Standard-Messstelle der Fachliteratur, wenn überhaupt seriös gemessen wird, dann hier, VOR den Lagern. Merken Sie sich diese Adresse, sie wird gleich wichtig.
Station 4, die Hauptlager der Kurbelwelle. Typisch werden sie mit einem Versorgungsdruck von etwa 2 bis 5 bar angefahren. Und hier passiert etwas Faszinierendes, das der Öldruck-Diskussion regelmäßig fehlt: Das Lager erzeugt seinen tragenden Druck SELBST. Die rotierende Welle zieht das Öl in einen keilförmigen Spalt und baut dort hydrodynamisch Drücke auf, die ein Vielfaches des Pumpendrucks betragen, nur so trägt ein Gleitlager überhaupt berührungsfrei. Der Versorgungsdruck der Pumpe hat eine bescheidenere, aber überlebenswichtige Aufgabe: genug Öl NACHzuliefern, damit dieser Keil nie abreißt. Öldruck ist an dieser Stelle also wörtlich Nachschublogistik.
Station 5, die Pleuellager. Die schwierigsten Kunden im System. Sie sitzen auf einer rotierenden Kurbelwelle, das Öl erreicht sie durch Bohrungen in der Welle selbst, gegen Fliehkräfte, die mit der Drehzahl quadratisch wachsen. In der Praxisliteratur ist der Preis dieser Anfahrt dokumentiert: Von rund 4 bar im Hauptölkanal bleiben am Pleuellager nur noch etwa 2 bar übrig, die Hälfte, verloren an Strömungswiderstände und Physik. Das wichtigste, am höchsten belastete Lager des Motors steht am Ende der Schlange.
Station 6, Nockenwellenlager und Ventiltrieb. Weiter oben, weiter weg, noch weniger Restdruck, dafür weniger Last.
Station 7, die Kolbenspritzdüsen. Sie kühlen die Kolbenböden mit Ölstrahlen und sind konstruktiv als Großabnehmer ausgelegt, moderne Diesel brauchen unter anderem ihretwegen leistungsfähigere Pumpen. Ihre Rückschlagventile öffnen erst ab einem Mindestdruck, damit im Leerlauf nicht die Lagerversorgung angezapft wird. Danach fließt das Öl drucklos zurück in die Wanne, und die Reise beginnt von vorn.
Die Lehre aus dieser Reise in einem Satz: Es gibt in diesem System nicht DEN Druck, es gibt ein Druck-GEFÄLLE, und jede Messstelle sitzt an einer anderen Höhe dieses Gefälles.
¶ Die Kubik-Regel: warum Tausendstelmillimeter das Gefälle steuern
Wie steil das Gefälle ausfällt, bestimmen die Abflüsse unterwegs, allen voran die Lagerspalte. Und deren Physik hat es in sich: Nach der Schmierungstheorie wächst der Leckstrom durch einen Lagerspalt mit der DRITTEN Potenz der Spalthöhe. Ein Lager mit doppeltem Spiel lässt nicht doppelt so viel Öl ab, sondern rechnerisch das Achtfache.
Merksatz: Beim Lagerspalt zählt die Höhe hoch drei. Was nach Messschieber-Folklore klingt, entscheidet in Wahrheit über das Druckgefälle des ganzen Motors.
Diese Kubik-Regel hat zwei praktische Gesichter. Das erste heißt Verschleiß: Wachsende Lagerspiele senken den Druck für alles, was stromabwärts liegt, schleichend und lange unbemerkt, weil die üblichen Messstellen weit vorn sitzen. Das zweite heißt Streuung: Schon fabrikneue Motoren unterscheiden sich in ihren Spielen um Mikrometer, völlig normgerecht, und dank der dritten Potenz ist ihr Druckgefälle deshalb messbar individuell. Dazu kommt die Oberfläche der Kanäle selbst, deren Rauheit den Strömungswiderstand mitbestimmt, auch sie ein Kind der Fertigung. Es nützt daher nichts, an einem bequemen Punkt einen ordentlichen Wert abzulesen, wenn ein kleiner, viel wichtigerer Kanal dahinter ganz anders versorgt wird.
¶ Noch drei Gesetze aus dem Physikbuch des Ölkanals
Die Kubik-Regel der Spalte hat drei Geschwister, die das Druckgefälle im Motor mitregieren, und alle drei arbeiten in dieselbe Richtung: Sie machen den Öldruck zu einer zutiefst lokalen und zutiefst individuellen Größe.
Erstens die Kanäle selbst. Für die Strömung durch runde Kanäle gilt das Gesetz von Hagen-Poiseuille, und seine Kernaussage ist noch drastischer als die Kubik-Regel: Der Durchfluss hängt von der VIERTEN Potenz des Radius ab. Ein Kanal mit halbem Durchmesser leistet nicht die Hälfte, er leistet ein Sechzehntel, gleichbedeutend mit dem sechzehnfachen Widerstand. Deshalb sind die feinen Versorgungsbohrungen am Ende der Kette so empfindlich gegen alles, was ihren Querschnitt auch nur geringfügig verengt, von Fertigungsstreuung bis zu Ablagerungen aus verschmutztem Öl.
Zweitens die Abzweigungen. Zur Reibung entlang der Kanalwand kommen an jeder Verzweigung, jeder Umlenkung und jedem Querschnittssprung zusätzliche, lokale Druckverluste, die Strömungslehre erfasst sie über eigene Widerstandsbeiwerte je Störstelle. Ein Motorblock ist aus Sicht des Öls ein Parcours aus Dutzenden solcher Störstellen, und jede kostet ein Stück Druck, on top zur reinen Kanalreibung. Auch ohne jeden Verschleiß ist damit physikalisch zwingend, dass eine Messstelle hinter fünf Verzweigungen weniger anzeigt als eine hinter einer.
Drittens die Temperatur, mit einer Zahl zum Merken. Dass warmes Öl dünner ist, weiß jeder. WIE dominant dieser Effekt ist, wissen die wenigsten: Die Viskosität von Öl fällt exponentiell mit der Temperatur, beschrieben durch die Vogel-Gleichung der Schmierstofftechnik, und die Fachliteratur liefert dazu einen eindrucksvollen Vergleichsmaßstab: Ein einziges Grad Temperaturänderung verschiebt die Viskosität ungefähr so stark wie eine Druckänderung von rund 300 bar. Anders gesagt: Zwischen einer Messung bei 80 und einer bei 95 Grad Öltemperatur liegen Welten, und zwar an jeder Messstelle gleichzeitig. Wer Öldruckwerte ohne Temperaturangabe vergleicht, vergleicht in Wahrheit Temperaturen, das ganze Ausmaß dieses Problems füllt einen eigenen Artikel.
¶ Derselbe Defekt, drei verschiedene Anzeigen
Jetzt wird es diagnostisch interessant, denn aus der Kaskaden-Logik folgt: Wo ein Fehler sitzt, entscheidet darüber, was ein Messgerät wo anzeigt. Drei Lehrbeispiele:
Das verschlissene Lager. Zu großer Spalt, Kubik-Regel, erhöhter Abfluss: Der Druck sinkt, aber vor allem STROMABWÄRTS des Lecks und an schwachen Stellen dahinter. Eine Messstelle weit vorn am Filterflansch zeigt derweil möglicherweise noch beruhigende Werte.
Die verstopfte Spritzdüse. Ein Abnehmer fällt aus, das Öl staut sich: Der Druck stromaufwärts STEIGT sogar. Das Manometer meldet Bestwerte, der Kolben unter der toten Düse überhitzt derweil still vor sich hin. Ein „guter" Messwert kann also buchstäblich ein Schadenssymptom sein.
Der träge sterbende Pumpenantrieb. Kurze Druckeinbrüche bei Lastwechseln, Millisekunden-Ereignisse, die ein gedämpftes Zeigerinstrument prinzipbedingt verschluckt, an jeder Position.
Wer nur an einer Stelle misst, kann zwischen diesen Fällen schlicht nicht unterscheiden. Er hat eine Zahl, aber keine Diagnose.
¶ Warum Foren-Vergleiche Äpfel mit Birnen multiplizieren
Mit diesem Wissen lohnt ein zweiter Blick auf die eingangs zitierten Foren-Weisheiten. Was dort verglichen wird, sind typischerweise: Messungen an verschiedenen POSITIONEN (Schalter-Port, Zylinderkopf, Filterflansch, je nachdem, wo der Adapter passte), mit verschiedenen GERÄTEN unbekannter Güte, bei verschiedenen und meist unbekannten ÖLTEMPERATUREN, an verschiedenen MOTOREN mit individueller Fertigungsstreuung. Jede einzelne dieser Variablen reicht, um die Vergleichbarkeit zu zerlegen, zusammen sind sie hoffnungslos. Öffentlich zugängliche, verifizierte Werks-Sollwerttabellen nach Drehzahl und Temperatur existieren für diese Motoren übrigens praktisch nicht, die kursierenden Zahlen sind fast ausnahmslos Einzelmessungen von Laien, weitergereicht bis zur gefühlten Wahrheit.
Und der serienmäßige Öldruckschalter? Sitzt an EINER Stelle, häufig weit hinten in der Kaskade, und kennt genau eine Schwelle. Er ist die letzte Alarmlinie, kein Messgerät und erst recht kein Frühwarnsystem. Was vor seiner Position im System geschieht, findet für ihn nicht statt.
¶ Die Konsequenz: mehrstellig messen oder gar nicht urteilen
Aus all dem folgt die Arbeitsweise, mit der wir an diese Motoren herangehen: Wir nehmen den Öldruck an mehreren, gezielt gewählten Positionen GLEICHZEITIG ab, von der Pumpe bis in die Versorgungswege der Lagergasse, zeitsynchron mit Drehzahl und Öltemperatur, in Millisekunden-Auflösung. Erst dieses Bild zeigt das Gefälle statt eines Punktes darauf, und erst damit lassen sich die Fehlerbilder von oben auseinanderhalten. Wie diese Messtechnik aufgebaut ist, warum es sie nicht zu kaufen gab, und wie wir aus dem Verhältnis von Fördervolumen und Druckverteilung unseren internen Kennwert bilden, den VHFI, steht in den verlinkten Beiträgen.
Die Auswahl der Messpositionen selbst ist dabei ein Stück Entwicklungsarbeit, das wir nicht im Detail offenlegen: Wo man in diesen Motoren sinnvoll misst, ohne das System zu verfälschen, gehört zu dem Wissen, das über Jahre Zerlege- und Messarbeit entstanden ist, wir bitten um Verständnis, dass wir es schützen. Die Konsequenz daraus dürfen Sie trotzdem jeden Tag nutzen: Fragen Sie bei jedem Öldruckwert, der Ihnen begegnet, zuerst nach seiner Adresse. Meistens ist die Diskussion damit schon entschieden.
¶ Siehe auch
- Warum handelsübliche Öldruckmessgeräte keine belastbaren Aussagen liefern
- Warum sich Messungen vor und nach einer Umrüstung nicht vergleichen lassen
- Jeder Motor ist ein Unikat: Fertigungstoleranzen und Öldruck
- Wie wir Öldruck messen: eigene Hardware, eigene Software
- Die Öldruckwarnleuchte: Was sie wirklich sagt und was nicht
Transparenzhinweis: MMHP entwickelt und verkauft technische Lösungen rund um die Ölversorgung von VW-TDI-Motoren. Die strömungs- und schmierungstechnischen Grundlagen dieses Beitrags sind in unserem Quellen-Dossier mit Fundstellen belegt; Faustregeln sind als solche gekennzeichnet.