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Motoröl - Die Entstehungsgeschichte

 

 


 

 

 

Erdöl und Erdgas sind aus organischen Stoffen - aus tierischen und pflanzlichen Resten - entstanden. Diese organischen Substanzen sanken in riesigen Mengen in den früheren Meeren auf den Meeresgrund und wurden im Schlamm eingebettet. Ein Teil verweste durch Zuführung von Sauerstoff durch Meeresströmungen, ein weiterer Teil sank in  tieferen Wasserschichten ohne Strömung und wurde damit von Sauerstoff isoliert. Das organische Material konnte erhalten bleiben und  ein Muttergestein (  Anm.: aus Algen, Plankton, Pollen, Sporen und anderen Pflanzen- und Tierresten wird bei Temperaturen bis ca. 50' Celsius "Kerogen" gebildet. Ein Gestein, welches ausreichend organisches Material = Kerogen enthält, um Erdöl oder Erdgas bilden zu können, heißt "Muttergestein" ) bilden, wo der Luftsauerstoff keinen Zutritt zu den sich immer höher anhäufenden Schichtgesteinen hatte,  wo also keine völlige Verwesung tierischer oder pflanzlicher Bestandteile stattfinden konnte. Die abgesunkenen Substanzen wurden von Schichten überlagert und vom Sauerstoff abgeschlossen. Diese organische Substanz bildete mit den feinsten Resten der Gesteinsverwitterung ( Flüsse ) einen Faulschlamm. Diese Bedingungen für die Bildung von Erdölmuttergestein fanden sich vor allem in nicht all zu tiefen, von offenen Ozeanen weitgehend abgetrennten Meeresgebieten. Unter ständig steigendem Druck und zunehmender Temperatur fand ein Fäulnisvorgang statt. Dabei wurden die erhalten gebliebenen organischen Bausteine in Erdöl und Erdgas umgewandelt.

Die Bildung von organischem Material bis hin zur Kerogen- und damit Muttergesteinsbildung ist ein  Vorgang der seit hungerten Millionen Jahren auf der Erde abläuft und auch heute stattfindet. Wenn das Muttergestein weiter aufgeheizt wird, bildet sich aus einem Teil des Kerogens ab ca. 70° C Öl . Eine  typische Tiefe für die Erdölbildung ist etwa 2000 Meter. Ab Temperaturen von ca. 200° C kann nur mehr Gas gebildet werden.

Erdöl - ein Gemisch aus einer Vielfalt verschiedenartiger Kohlenwasserstoffe :
Das heute gebräuchliche Motorenöl besteht natürlich zunächst aus Rohöl. Je nach dem, ob es sich um konventionelles oder um synthetisches Öl handelt, sind die auf das Rohöl angewandten Verfahren das  Destillieren bzw. Raffinieren ( konventionelles Öl ) bzw. verschiedene Syntheseprozesse ( synthetisches Öl). In jedem Fall werden den Ölen anschließend verschiedenartigste Zusätze ( Additive ) beigefügt. Aus dem Rohöl werden durch Destillieren aufgrund verschiedener Siedepunkte zunächst Gase, Benzine,  Petroleum, Gasöl gewonnen (wobei ein Rückstand bleibt), danach in einem zweiten Destillationsschritt Vakuumgasöl, Spindelöldestillate, Maschinenöldestillate und Zylinderöldestillate. Die genannten  Öldestillate nennt man zusammen auch Schmieröldestillate, sie sind Ausgangsstoffe von (konventionellem) Motorenöl.
In weiteren Schritten werden - im Rahmen der Raffination - den Schmieröldestillaten vorhandene unerwünschte Bestandteile wie Aromaten, Schwefel und Olefine entzogen und weitere Eigenschaftsverbesserungen durchgeführt sowie die Schmieröldestillate entparaffiniert, um das  Auskristallisieren des Paraffins bei fallenden Temperaturen im Einsatz zu verhindern.

Es wurden ferner synthetische Motorenöle für spezielle Anforderungen und Anwendungsgebiete entwickelt.  Diese können Problemlöser sein, wenn Mineralöle einzelnen Anforderungskriterien nicht mehr entsprechen.
Wenn auf der Basis konventioneller Grundöle und synthetischer Grundöle Motorenöle hergestellt werden,  spricht man von teilsysnthetischen Motorenölen
(bee)

 

 

 

 

 

Die Funktionen des Motoröls

 

 

Motoröl hat heute insbesonders folgende Aufgaben :

  • Schutz vor Verschleiß
    Wichtig ist, dass das Öl so schnell wie möglich auch die weit entfernten Schmierstellen, insbesondere im  Zylinderkopf erreicht. Es muss also auch im kalten Zustand ausreichend dünnflüssig sein. Andererseits muß das Öl bei starker Belastung und hoher Geschwindigkeit einen reißfesten Schmierfilm bilden. Es darf also bei hohen Temperaturen nicht zu dünn werden. ( Stichwort : Viskosität )
  • Motorsauberkeit
    Öl muss den Motor sauber halten. Feste Teilchen sowie Verbrennungsrückstände müssen vom Öl aufgenommen, neutralisiert und in der Schwebe gehalten werden. Anderenfalls steigen Kraftstoffverbrauch sowie Schadstoffemissionen und die Lebensdauer des Motors wird deutlich verkürzt.
  • Kühlung
    Es ist Aufgabe des Motorenöls - und nicht der Kühlflüssigkeit - die besonders temperaturbelasteten Motorteile zu kühlen.  

 

 

Öl - Typen

 

 

Es gibt einerseits konventionelle Motorenöle und andererseits synthetische Motorenöle. Eingesetzt werden auch Mischungen aus  beiden Ölen.
Unterschieden wird außerdem zwischen Einbereichsmotorölen und Mehrbereichsmotorölen :
Einbereichsmotoröle sind spezialisiert entweder auf die Beibehaltung einer hinreichend hohen Viskosität bei niedrigen Temperaturen oder auf die Beibehaltung einer hinreichend niedrigen Viskosität bei hohen Temperaturen.
Mehrbereichsmotoröle verbinden diese beiden Eigenschaften und sind deshalb als Ganzjahresöle mit gutem  Kaltstartverhalten und guten Eigenschaften bei hohen Temperaturen geeignet.

 

 

Klassifizierung

 

 

Motorenöle sind meistens anhand der SAE-Viskositätsgrade klassifiziert. Grade mit einem "W" hinter der Zahl  beschreiben die Qualitäten bei Kälte, d.h. die Temperatur, bei der das Öl noch eine genügend "dünnflüssige" Viskosität hat, um einen guten Motorstart zu ermöglichen : 0W-Öle sind z.B. typischerweise bis -35° C  ausreichend "dünnflüssig", 10W-Öle bis -25° C und 25W-Öle bis -10° C.
Die Grade ohne "W" beschreiben die Qualitäten bei Hitze, genauer gesagt die dann unter diesen Bedingungen noch verbliebene  Viskosität bei 100° C.

Mehrbereichsöle verbinden diese beiden Grade z.B. im Falle des verbreiteten 15W-40-Öles, das einen sicheren Kaltstart bis -20° C ermöglicht und bei 100° C eine noch nicht zu hohe Viskosität hat.
Natürlich ist die Viskosität nicht das einzige Qualitätskriterium für Motorenöle - es gibt deshalb verschiedene Qualitätsgrade, die die Erfüllung bestimmter Spezifikationen, welche neben physikalischen und  chemischen Daten oft auch standardisierte Motorentests enthalten, fordern.

 

 

Die Zeichen auf der Öldose

 

 

Alle wichtigen Informationen über Beschaffenheit und Qualität des Motorenöls stehen in Kurzform auf der Öldose.

Hier findet man u.a. Angaben über die Viskosität des Öls. Die Buchstaben- und Zahlenkombination z.B. “SAE 5W-30” gibt Auskunft über die Viskosität, also die Fließfähigkeit des Motorenöls. Da sie zu den wichtigsten Eigenschaften eines Schmieröls zählt, klassifiziert die "Society of Automotive Engineers" (SAE) Schmieröle zuerst nach ihrer Viskosität. Die SAE definiert sechs Winter- und fünf Sommerklassen.

Die Winterklasse, gekennzeichnet durch den Index "W", gibt Auskunft über die  Tieftemperaturviskosität. Je niedriger die Winterklasse, desto besser sind die Fließeigenschaften des Öls beim Kaltstart, auch bei sehr niedrigen Temperaturen.

Die SAE-Sommerklasse (Ziffer nach dem  "W") kennzeichnet die Viskosität bei Motorenbetriebstemperatur. Hier gilt: Eine hohe Kennziffer gewährleistet auch bei hoher Geschwindigkeit  und Belastung einen sicheren, reißfesten Schmierfilm. Ein niedrigerer Wert begünstigt niedrigen Kraftstoffverbrauch und mehr Power.

 Hinweis : Die Viskosität allein sagt noch nichts über die Qualität eines Motorenöls aus.

 

 

Viskosität

 

 

Bild : ShellViskosität gibt Auskunft über die Fließeigenschaften des Motoröls Auskunft. Unter Viskosität versteht man die Eigenschaft eines flüssigen Stoffes, einer Verformung einen Widerstand entgegenzusetzen. Sie wird gemessen in cSt bzw. mm²/s und nimmt mit steigender Temperatur ab und mit sinkender zu. Das Viskositäts-Temperatur-Verhalten über einen Temperaturbereich ist eine wichtige Eigenschaft von Motorenölen. Maß ist der Viskositätsindex, welcher mit günstigerem Viskositäts-Temperatur-Verhalten steigt. Viskosität und der Viskositätsindex sind mitbestimmend für Belastbarkeit, Schmierfilmdicke, Öldurchsatz, Reibungsverluste, Wärmeentwicklung, mechanischen Wirkungsgrad sowie in vielen Fällen für den Verschleiß.

 

 

Häufige Fragen

 

 

Kann man synthetisches und mineralisches Öl mischen ?

  • Alle Zwei- und Viertaktöle lassen sich untereinander bedenkenlos mischen, da dies in sämtlichen Normen vorgeschrieben ist. Es gibt im Handel auch teilsynthetisches Öl, was im Prinzip schon eine Mischung ist. Vollsynthetiköl  verliert durch Hinzumischen von Teilsynthetik- oder Mineralöl allerdings einen Gutteil seiner besonderen Eigenschaften. Nicht zusammen mischen darf man allerdings Zwei- mit Viertaktöl !

Ist Vollsynthetiköl notwendig ?

  • In der Regel nicht. Kein Hersteller schreibt ausschließlich Vollsynthetiköl vor. Wichtig sind allein die Viskosität und die Qualitätsnormen.

Was ist Viskosität ?

  • Etwas wissenschaftlich : Die Eigenschaft einer Flüssigkeit, ihrer Verformung einen Widerstand entgegenzusetzen. Praktisch : Öl hat im kalten Zustand eine hohe Viskosität ( Zähflüssigkeit ) und eine niedrige,wenn es heiss ist. Motoröle müssen in kaltem Zustand dünnflüssig genug sein, um schnell an alle Motorteile zu kommen. Andererseits darf der Schmierfilm aber im heißen Zustand nicht abreissen. Die Zahlen, z.b. SAE 10  W-40 geben den Temperaturbereich an , in dem das Öl einsetzbar ist ( W = Winter ).

Was sind Qualitätsnormen ?

    Qualitätsnormen sind definierte Öl-Prüfverfahren von anerkannten Prüfinstituten. Die wichtigsten sind API und JASO. Diese Normen sind rechtsverbindlich. Von American Petroleum Institut (API) wurde ein Klassifizierungssystem für Motorenöle geschaffen, welches bis heute noch nicht verändert werden musste. Es können jedoch fortlaufend neue Klassen  mit noch höheren Anforderungen hinzugefügt werden. Unterschieden wird nach S-Klassen ( Service-Klassen ), die über Tankstellen zum Einsatz kommen. Diese sind für Ottomotoren geeignet. Öle für Dieselmotoren werden in  C-Klassen (Commercial-Klassen) zugeordnet.

    Für Viertakter genügen API SF ( Verbesserter Schutz gegen Oxidation, Verschleiß, Ablagerungen und Korrosion ) oder SG ( Gültig seit 1988. Erhöhte Anforderungen bezüglich  Alterung, Kaltschlammbildung ).
    Bei Zweitaktern ist die Norm API TC üblich. Empfehlenswert ist hier die JASO FC für weniger Rauch und Rußbildung. Diese wird bereits von vielen preiswerten Zweitaktölen erfüllt.


 

 

 

Ölfilterwechsel erforderlich ?

    Ein Filterwechsel ist bei jedem Ölwechsel angebracht, da sich ansonsten das im Filter befindliche Altöl mit dem frischen Öl vermischt.

Spezielles Öl im Winter ?

    Speziell in der 125er Klasse kann es bei Minustemperaturen zu Startproblemen kommen, da das Öl zähflüssig wird. Hier kann es sinnvoll sein, ein spezielles Leichtlauföl der Viskoselage von SAE 10W-x, SAE 5W-x oder SAE 0W-x einzusetzen.
     

 

 

Ist Motoröl lagerfähig ?

    Jeder Schmierstoff sollte nach Möglichkeit in geschlossenen, trockenen Räumen und bei konstanter Raumtemperatur gelagert werden. Bei unsachgemäßer Lagerung (starke Temperaturschwankungen, hohe Luftfeuchtigkeit) kommt es durch " Atmung der Gebinde " zur Aufnahme von Feuchtigkeit. Jedes Gebinde ist zwar "flüssigkeitsdicht", jedoch nicht "gasdicht".
    Wasser kann zu einer Eintrübung und nicht zuletzt zu Ausfällungen im Produkt führen. Darüber hinaus sollten Produkte vorzugsweise frostfrei gelagert werden. Öle in Kunststoffgebinden können bei langanhaltender direkter Sonnenbestrahlung (UV-Licht) altern. Lagerung unter günstigen Bedingungen (Empfehlung): max 3 Jahre
    ( Quelle : Castrol )

 

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