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Schmierstoffwissen

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1. Motorenöl

Moderne Motorenöle basieren je nach ihrer Art und Leistungsfähigkeit auf unterschiedlichen Basisölen oder auf den sich daraus ergebenden Basisölmischungen. Zusätzlich werden Additive eingesetzt, die unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen. Nur eine ausgewogene Formulierung (Basisöl und Additivkomponenten) ergibt ein leistungsstarkes Motorenöl.

1.1 Aufbau eines typischen Mehrbereichs-Motorenöles

Tortendiagramm der Schmierstoff-Grandbestandteile
Bestandteile - Klick auf Grafik zum Vergrößern
Sehen Sie hier den Aufbau eines typischen Mehrbereichs-Öles

Ein typisches Motorenöl besteht zu:

  • 78% aus Basisöl,
  • 10% Viskositätsindex-Verbesserern,
  • 3% Detergenten,
  • 5% Dispersanten,
  • 1% Verschleißschutz und
  • 3% sonstigen Bestandteilen

1.2 Basisöle

Die eingesetzten Basisöle verleihen den Schmierstoffen grundlegende spezifische Eigenschaften, die sich in den Leistungen der Fertigprodukte deutlich bemerkbar machen.

  • Mineralöle: Kohlenwasserstoffverbindungen unterschiedlicher Form, Struktur, Art und Größe (VI: 80-95)
  • Hydrocracköle: Veredelte Mineralöle mit höherem Reinheitsgrad und verbesserter Molekülstruktur (VI: 130-140)
  • Polyalphaolefine (PAO's): Syntheseprodukte der Petrochemie - Chemisch konstruierte geradlinige Kohlenwaserstoffverbindungen (VI: 130-145)
  • Synthetische Ester: Chemisch hergestellte Verbindungen organischer Säuren mit Alkoholen, bestehend aus Molekülen mit definierter Form, Struktur, Art und Größe (VI: 140-180)

1.2.1 Mineralölbasisches Grundöl

Schema zur Raffination von Rohölen
Schema zur Raffination von Rohölen
Sehen Sie hier ein Schema des Gewinnungsprozesses von mineralölbasischem Grundöl - den Raffinationsprozess - sowie Molekülmodelle der Bestandteile des resultierenden Mineralöles.
Das Rohöl wird zuerst in einer atmosphärischen Destillation behandelt. Hierbei entsteht Ethylen, Grundbaustein zur Herstellung von Polyalphaolefinen (PAO). Der nächste Bearbeitungsschritt ist eine Vakuumdestillation, der anschließend die Raffination folgt. Im folgenden Schritt werden unerwünschte Paraffine entfernt. In speziellen Fällen wird eine abschließende Wasserstoffbehandlung durchgeführt, bevor das Mineralöl als Endprodukt gewonnen wird.
Bitte klicken Sie auf die Grafik für eine vergrößerte Darstellung.

1.2.2 Hydrocracköle

Herstellung von Hydrocracköl
Herstellung von Hydrocracköl und Molekülstruktur
Dieses Schema zeigt die einzelnen Schritte der Herstellung von Hydrocrackölen.

Ausgangsprodukt sind die langkettigen (festen) Normalparaffine aus der Entparaffinierung von Raffinaten.
Die Paraffinmoleküle werden in besonderen Crackanlagen in einer Wasserstoffatmosphäre im Beisein spezieller Katalysatoren in kürzere Schmierstoffmoleküle zerbrochen (gecrackt).
Hierbei fallen verfahrensbedingt überwiegend Isoparaffine (verzweigte Kohlenwasserstoffketten) an.

In einer anschließenden Vakuumdestillation werden sie nach Viskositäten getrennt und die noch verbleibenen Normalparaffine (unverzweigte Kohlenwasserstoffketten) in einer nachgeschalteten Entparaffinierung entfernt.
Die derart hergestellten Öle sind hoch isoparaffin-haltig und weisen deutlich einheitliche Molekülstrukturen auf.

1.2.3 Polyalphaolefine (PAO´s)

Molekülschema
PAO Produktionsschema und Molekülstruktur
Polyalphaolefine oder kurz PAO's werden aus Ethylen als Grundbaustein in einem chemischen Prozess synthetisiert.
Die aus diesem Prozess resultierenden Kohlen-
wasserstoffverbindungen weisen eine definierte Molekülstruktur auf.

Ein Klick auf die Grafik zeigt ein Produktionsschema zur Herstellung von synthetischen Polyalphaolefinen im Detail.

1.2.4 Synthetische Ester

Chemische Formulierung eines Esters
Klick auf Grafik zum Vergrößern
Synthetische Ester sind chemisch hergestellte Verbindungen aus organischen Säuren und Alkoholen. Je nach gewünschter Eigenschaft des Esters können definierte Molekülstrukturen synthetisiert werden.
Sehen Sie hier die allgemeine chemische Formel der Reaktion von Säure und Alkohol zu Ester und Wasser sowie umgekehrt.

Ein Klick auf die Grafik zeigt alle Details.

1.3 Additive

Bei Additiven handelt es sich um öllösliche Zusätze bzw. Wirkstoffe, die den angesprochenen Basisölen zugegeben werden. Sie verändern oder verbessern durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Eigenschaften der Schmierstoffe.

Chemisch wirkende Additive :

  • Detergentien
  • Dispersanten
  • Antioxidantien
  • Verschleißschutzadditive
  • Korrosionsinhibitoren

Physikalisch wirkende Additive :

  • VI-Verbesserer
  • Antischaumzusätze
  • Pourpoint-Verbesserer
  • Friction Modifier (Reibkraftminderer)

1.3.1 Detergentien

Schematische Darstellung eines Neutralisierungsprozesses zwischen Säuren und Basen
Klicken für vollständige Darstellung
Detergentien sind waschaktive Substanzen, die der Bildung von Ablagerungen an thermisch belasteten Bauteilen entgegenwirken. Sie halten den Motor sauber.
Darüber hinaus bilden sie die alkalische Reserve im Motorenöl, d.h. saure Reaktionsprodukte aus der Verbrennung werden neutralisiert.

Im Bild rechts sehen Sie den Neutralisations-Vorgang schematisch dargestellt.

1.3.2 Dispersanten

Schematische Dastellung eines Peptisierungsvorgangs
Schematische Dastellung eines Peptisierungsvorgangs
Die Aufgabe der Dispersanten ist es, feste und flüssige Verunreinigungen, die über den Motorbetrieb in das Öl eingetragen werden, zu umhüllen und fein verteilt in Schwebe zu halten. Dadurch werden Ablagerungen im Motor verhindert.
Man unterscheidet dabei zwischen den folgenden Wirkprozessen:

Peptisierung:

Hierunter versteht man das Umhüllen und in Schwebe halten von festen Verunreinigungen im Öl, wie z.B. Staub, Reaktionsprodukte aus der Verbrennung oder Alterungsprodukte des Öles.

Schematische Dastellung eines Solubilisierungsvorgangs
Schematische Dastellung eines Solubilisierungsvorgangs
Solubilisierung:

Unter Solubilisierung versteht man das Umhüllen und in Schwebe halten von flüssigen Verunreinigungen im Öl, wie z.B. Kondenswasser oder auch Säuren, die bei der motorischen Verbrennung entstehen.

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