Was bedeutet die Viskosität von Motoröl?

Die Viskosität eines Fluids gibt an, wie stark es dem Fließen widersteht. Wenn äußere Kräfte wie die Schwerkraft auf eine Flüssigkeit einwirken, bewegen sich ihre Moleküle gegeneinander, wodurch ein innerer Reibungswiderstand entsteht. Je größer diese Reibung, desto höher ist die Viskosität der Flüssigkeit.

Vereinfacht gesagt beschreibt die Viskosität, wie zäh oder flüssig ein Stoff ist. Die Einordnung der Viskosität von Schmierstoffen erfolgt meist anhand kinematischer und dynamischer Messverfahren, die durch Normen wie die der Society of Automotive Engineers (SAE) oder der International Organization for Standardization (ISO) festgelegt sind.

Einfluss der Temperatur auf die Viskosität

Die Reaktion der Viskosität auf Temperatur- und Druckschwankungen bestimmt, wie gut ein Schmierstoff seine wesentlichen Funktionen erfüllen kann. Basisöle verdicken und verfestigen sich bei sinkender Temperatur, wenn der sogenannte Stockpunkt unterschritten wird. Dies erhöht die Tragfähigkeit des Schmierstoffs, verschlechtert jedoch die Zirkulationsfähigkeit erheblich. Bei steigender Temperatur verdünnen sich Schmierstoffe, wodurch sich die Tragfähigkeit verringert, während die Fließfähigkeit verbessert wird.

Einfluss von Druck auf die Viskosität

Extremer Druck zwischen Oberflächen kann die Viskosität durch mechanische Scherung reduzieren. Dies schwächt den Schmierfilm, der Metall-zu-Metall-Kontakt und Verschleiß verhindern soll. Eine höhere Viskosität könnte dies zwar ausgleichen, würde jedoch die Fließfähigkeit und Kühlleistung des Schmierstoffs beeinträchtigen. Die Wahl der richtigen Viskosität ist daher entscheidend, um den notwendigen Ölfluss und eine stabile Schmierung unter Druck sicherzustellen.

Zweistufige Motorölviskosität

Die Viskosität von Mehrbereichsmotorölen wird mit einer Kombination aus zwei Zahlen und einem Buchstaben angegeben, wie z. B. 5W-30, 5W-40 oder 0W-30. Diese Angabe ist für Autofahrer wichtig, da sie oft die Grundlage für die Auswahl des richtigen Motoröls ist.

Die erste Zahl mit dem Buchstaben W (z. B. 0W) beschreibt die Kaltstartviskosität des Motoröls, wobei das W für "Winter" steht. Die zweite Zahl (z. B. 30) gibt die Viskosität des Öls bei normaler Betriebstemperatur (100°C) an.

Kinematische Viskosität

Diese Methode wird zur Messung der zweiten Zahl (z. B. 30) verwendet. Sie beschreibt die Viskosität des Motoröls bei Betriebstemperatur und wird in Centistokes (cSt) oder mm²/s angegeben. Anhand dieses Werts wird das Motoröl in eine Viskositätsklasse eingeteilt.

Dynamische oder absolute Viskosität

Diese Methode wird zur Messung der ersten Zahl (z. B. 0W) verwendet. Die dynamische Viskosität wird in Centipoise (cP) oder Millipascal-Sekunden (mPa.s) angegeben und dient zur Bestimmung der Kaltstartleistung des Motoröls. Da 65-75 % des Motorverschleißes beim Kaltstart entstehen, ist dieser Wert besonders wichtig.

Um die Kaltstartfähigkeit eines Motoröls zu bestimmen, gibt es zwei Tests:

Kaltstarttest: Zeigt, ob das Motoröl bei niedrigen Temperaturen noch den Anlasser drehen lässt.
Pumpbarkeits-Test: Bestimmt, ob das Öl genug flüssig bleibt, um von der Ölpumpe gefördert zu werden.
Damit ein Motoröl die Klassifikation 0W erhält, muss es sowohl den Kaltstarttest bei -35°C als auch den Pumpbarkeits-Test bei -40°C bestehen.

SAE-Viskositätsklasse – Niedrigtemperatur-Startfähigkeit – Niedrigtemperatur-Pumpfähigkeit

0W – 6.200 @ -35 °C – 60.000 @ -40 °C
5W – 6.600 @ -30 °C – 60.000 @ -35 °C
10W – 7.000 @ -25 °C – 60.000 @ -30 °C
15W – 7.000 @ -20 °C – 60.000 @ -25 °C
20W – 9.500 @ -15 °C – 60.000 @ -20 °C

Eine 0W-Viskosität muss strengere Tieftemperaturbedingungen erfüllen als eine 20W-Viskosität, die in den 1970er-Jahren noch vorherrschend war.

HTHS-Viskosität

Die HTHS-Viskosität (High Temperature High Shear) beschreibt den Widerstand eines Schmierstoffs gegen Fließen unter extrem hohen Temperaturen (150°C) und konstanter Scherung. Diese Messung simuliert heiße Motorbedingungen mit engen Toleranzen und hohen Geschwindigkeiten zwischen beweglichen Motorteilen. Ein niedrigerer HTHS-Wert bedeutet höhere Kraftstoffeffizienz, während ein höherer HTHS-Wert besseren Verschleißschutz bietet.

Moderne Motoren benötigen ausschließlich Motoröle mit niedriger HTHS-Viskosität, da diese die Kraftstoffeffizienz erhöhen und den Schadstoffausstoß senken.

Fazit

Die richtige Viskosität eines Motoröls hängt von den Lagerpassungen und der Gestaltung des Ölsystems des Motors ab. Da Motoröl die optimale Leistung des Motors stark beeinflusst, ist eine sorgfältige Auswahl des Motoröls von entscheidender Bedeutung.