Ratgeber: Technik - Motoren und Antrieb Alles zum Thema Motorschmierung

Um die Motorschmierung sicherzustellen, muss eine ausreichende Menge Öl gebunkert werden. Dabei gibt es unterschiedliche Methoden, dieses Ölreservoir anzulegen.

Foto: MRD
Ganz so einfach, wie sich die Konstrukteure Anfang der 80er Jahre die Motorschmierung ihrer Viertakt-Crossmaschinen ausgedacht hatten, war die Sache nicht zu machen. Damals pflanzten die schwedischen Techniker von Husqvarna einen luftgekühlten Zylinder mitsamt Viertaktkopf auf das Gehäuse der großen Zweitakter. Zur Schmierung sollte das im Kurbeltrieb aufgeschleuderte Öl genügen, auf eine Pumpe wurde verzichtet. Zwar bestanden die durchweg in Wälzlagern laufenden Wellen und der Ventiltrieb diese Prüfung einigermaßen unbeschadet, doch die thermisch belasteten Bereiche überhitzten, weil keine ausreichende Kühlwirkung durch das extrem kleine Ölvolumen sichergestellt war. Dieses mehr als dürftige, wenn auch sehr leichte und simple System der Spritzölschmierung hat sich in keinem Motorrad-Motor durchgesetzt. Einfach, leicht und zuverlässig: Die Nasssumpfschmierung ist heute Standard im Motorenbau

Die Vorteile dieses Systems: Man benötigt nur eine Ölpumpe und bis auf den Ölkühler keine weiteren außenliegenden Schlauchverbindungen. Der komplette Ölkreislauf findet innerhalb des Motorgehäuses statt.

Ist dabei die Ölwanne groß genug ausgebildet, kann sich das Öl auch ausreichend abkühlen. Zudem bleibt bei einem reichlich bemessenen Ölreservoir mit einer großen Oberfläche genügend Zeit, dass die im Öl enthaltenen Gas- und Luftbläschen entweichen können.
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Im Lauf der Jahre wurden Motoren entwickelt, bei denen der Ölsumpf deutlich tiefer liegt als die bewegten Motorenbauteile von Kurbeltrieb und Ölbadkupplung. Zudem sorgen Schwallbleche für eine gute Abschottung des Öls vom Motor. Womit auch das Problem des Aufschäumens und der damit verbundenen Vermischung mit Luft weitestgehend behoben ist.

Ein Problem bleibt jedoch bestehen: In extremen Fahrsituationen, zum Beispiel bei lang andauernden Bremsmanövern aus hoher Geschwindigkeiten oder einem extrem nach hinten geneigten Wheelie, wandert das Öl durch die Massenkraft aus der Ölwanne nach vorn oder hinten in den Motorraum. In dieser Situation kann die Ölpumpe Luft anstatt Öl ansaugen, was zu einem Verlust des Öldrucks an den Lagerstellen und im schlimmsten Fall zu einem Motorschaden führt. Um dieses Phänomen zu vermeiden, werden an den Viertakt-Rennmaschinen extrem tief gezogene Ölwannen verbaut (siehe Titelbild). Aufwändig, aber auch in extremen Situationen absolut zuverlässig: die Trockensumpfschmierung

Dieses Reservoir kann als Blechtank im Rahmen (Harley-Davidson), direkt in den Rahmenrohren (Yamaha XT 500 bis 660) oder in einem direkt am Motorblock an-gegossenen Raum untergebracht sein (KTM RC8). Ganz egal, ob der Öltank hoch oder tief angebracht ist, das Öl wird durch eine zweite, die sogenannte Druckpumpe, aus dem Tank gesaugt und in den Öldruckkreislauf eingebracht.

Die Vorteile der Trockensumpfschmierung: Am Motorgehäuse kann man auf eine Ölwanne verzichten und gewinnt damit an Bodenfreiheit und Bauhöhe. Was speziell bei Enduros und Rallye-Maschinen von Vorteil ist. Aber auch die hoch bauenden Harley-Davidson-V2-Motoren profitieren von der Trockensumpfschmierung und benötigen keine Ölwanne, die die Bodenfreiheit enorm verringern würde.
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Zudem kann durch die freie Gestaltungsmöglichkeit der Öltank so unter-gebracht werden, dass er sich optimal in das Gesamtpaket von Schwerpunktlage und Massenkonzentration einfügt.

Ein weiterer Vorteil: Das Öl wird durch einen sogenannten Swirlpot beim Eintritt in den Öltank in eine sanfte Rotations-bewegung versetzt, durch die sich das Öl sehr gut von den eingeschlossenen Luftbläschen befreien kann.

Um sicherzustellen, dass sich mehr Schmieröl im Tank als im Öldruckkreislauf befindet, liegt die Förderleistung der Rückförderpumpe mindestens 30 bis 50 Prozent höher als die der Druckpumpe. Je nach Positionierung des Öltanks und der Dichtigkeit der Druckpumpe kann der Ölstand stark schwanken. Steht das Motorrad längere Zeit still, fließt das Öl durch die Druckpumpe in das Motorgehäuse, womit der Ölpegel im Tank zu niedrig ausfällt. Meist schreibt der Hersteller vor, den Ölstand eine bestimmte Zeit nach Abstellen des Motors zu kontrollieren. Nur so ist gewährleistet, dass der Ölstand korrekt abgelesen werden kann. Der größte Vorteil der Trockensumpfschmierung liegt aber darin, dass die Versorgung der Druckpumpe auch dann gewährleistet ist, wenn das Motorrad oder der Rennwagen extremen Fahrsituationen ausgesetzt ist. Egal, wie hoch die Massenkräfte sind, das Öl bleibt in einem korrekt angelegten Öltank immer so kompakt, dass die Druckpumpe keine Luft ziehen kann.

Der Nachteil dieses Systems: Die Rückförderpumpe frisst Motorleistung (pro Ölpumpe zirka 0,2 kW), und zusätzliche Bauteile wie Tank und Ölleitungen treiben Kosten und Gewicht nach oben.
Zeichnung: Archiv

Nasssumpfschmierung

Hier ist nur eine Druckpumpe erforderlich, die das Öl aus der großen und tief angesetzten Ölwanne absaugt (gelb) und mit einem Druck von rund 3,5 bar an die Schmierstellen presst (roter Kreislauf). Das Öl wird unten im Motor gebunkert, was die Bauhöhe deutlich vergrößert. Wäre die Ölwanne und damit der Ölpegel zu hoch angebracht, würden Kurbelwelle und Kupplung den Schmierstoff zu einer schaumigen Emulsion aus Luft und Öl verwandeln, was natürlich die Kühl- und Schmier-wirkung drastisch verschlechtern würde.

Während bei Motorrädern in Kurvenfahrt das Öl durch die Schräglage kaum zur Seite ausweicht, drückt es sich bei vierrädrigen Fahrzeugen durch die hohen Fliehkräfte zur Außenwand der Ölwanne, was in langgezogenen Kurven durch zu geringen Ölstand einen Zusammenbruch des Ölkreislaufs und damit der Schmierung bewirken kann.

Bei Motorrädern wird es dann kritisch, wenn der Fahrer lange Wheelies in starker Rücklage fährt und sich das Öl aus der Ölwanne in den hinteren Bereich des Motorgehäuses verlagert. Im Gegensatz zu den frühen 70er Jahren, als Motorradmotoren noch nach dem Kaltstart oft mit mangelnder Schmierung der weit entfernten Nockenwellenlager (1) zu kämpfen hatten, versorgen heutzutage leistungsfähige Ölpumpen und ausgetüftelte Schmiersystem auch diese Lagerstellen zuverlässig mit Öl.
Zeichnung: Archiv

Husquarna Spritzöl-Schmierung

Die Viertakt-Einzylinder von Husqvarna basierten Anfang der 80er Jahre auf den leichten und simplen Zweitaktmotoren, auf deren Gehäuse einfach ein Viertakter montiert wurde. Um die Schmierung so einfach und leicht wie möglich zu gestalten, wurde das Öl aus dem Kurbelraum über eine Membran (1) zur Steuerkette (2) befördert (Husqvarna Reed Activated Lubrication). Diese baggerte den Schmierstoff mehr oder weniger zuverlässig nach oben, um dort Nockenwellen und Kipphebel zu schmieren. Das Problem dabei: Die geringe Ölmenge im Motor musste extrem oft gewechselt werden, denn das Öl konnte mangels Druckpumpe nicht durch einen feinporigen Papierfilter gepresst werden und verschmutzte extrem schnell. Was selbst die an sich widerstandsfähigen Wälzlager von Pleuel- und Kurbelwelle zerstörte. Zudem war die Kühlwirkung miserabel, was aber speziell die luftgekühlten Enduro- und Crossmotoren im harten Geländeeinsatz bei geringem Fahrtwind, aber hoher Last in den Hitzekollaps trieb.
Zeichnung: Archiv

Trockensumpfschmierung

Bei der schematischen Darstellung werden die Vor- und Nachteile dieses Systems deutlich dargestellt. Im direkten Vergleich zur Nasssumpfschmierung ist die geringere Bauhöhe der Ölwanne gut sichtbar, wodurch sich die Bodenfreiheit verbessert. Bei Enduros oder hoch bauenden Motoren (Harley-Davidson V2) ein großer Vorteil. Durch den kompakten Öltank, der oft mit Schwallblechen versehen ist, steht das Öl auch bei hohen G-Kräften (Beschleunigen, Bremsen) zuverlässig zur Schmierung bereit.

Um das Öl von der kleinen Ölwanne abzusaugen und in den Öltank zu befördern, wird eine zweite Pumpe benötigt. Beim Eintritt in den Öltank ist es von Vorteil, wenn der Ölstrahl in einen Drall versetzt wird und dabei Luftbläschen aus dem Öl löst.

Die Rückförderpumpe (1) muss eine deutlich höhere Förderleistung als die Druckpumpe (2) aufweisen. Nur so ist sichergestellt, dass der Öltank in allen Drehzahlbereichen ausreichend nachgefüllt ist und die Druckpumpe keine Luft ansaugen kann. Ist der Öltank über dem Motorgehäuse platziert, sickert das Öl bei längeren Standzeiten aus dem Tank über die Öldruckpumpe in den Motor, weshalb in den Fahrer-Handbüchern zum Überprüfen des Ölstands eine bestimmte Vorgehensweise beschrieben wird.
Foto: KTM

Ölreserven

Um den Schmierstoff bei Nasssumpfschmierungen unterzubringen, ließen sich die Motorkonstrukteure einiges einfallen. Nicht nur Yamaha nutzte beispielsweise an der XT-500/550/600-Baureihe die Rahmenrohre als Reservoir. Der große Vorteil dabei: Das relativ dünne vordere Zentralrohr bunkerte das Öl in diesem langen Schacht so kompakt, dass es selbst bei Stürzen oder extremen Steilauffahrten der Druckpumpe das Öl zuführte. Kontrolliert wurde der Ölstand durch einen Peilstab zwischen Lenkkopf und Tank (Foto unten).

Erik Buell nutzte nicht nur die großen Rahmenprofile als Benzintank, sondern auch die Schwinge als Ölreservoir. Flexible Leitungen glichen dabei die Drehbewegungen aus. Die große, vom Fahrtwind umströmte Oberfläche der Aluminiumschwinge sorgte für eine willkommene Kühlung des Öls.
Foto: Archiv
Harley-Davidson nutzt den Öltank als Stilelement. Verchromt oder poliert, auf jeden Fall sichtbar mit allen Leitungen und Anschlüssen, setzen die Amerikaner auf pure Mechanik.

Beim Motor der KTM RC8 bunkert eine vor dem Kurbelgehäuse angegossene Tankblase das Motoröl. Es liegt direkt im kühlenden Luftstrom, benötigt keine Leitungen und Anschlüsse und macht das gesamte Motorenlayout sehr kompakt. Zu einer ähnlichen Lösung fand auch Yamaha bei den Motoren der TDM- und TRX-850 Anfang der 90er Jahre.

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