M.Wunderlich

Allgemeine Informationen zum Laborversuch

Viskositätsmessungen an Motorölen

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Motoröles ist die Viskosität (Zähflüssigkeit). Sie ist ein

Ausdruck für die innere Reibung einer Flüssigkeit.

Die Viskosität eines Motorenöls sollte bei tiefen Temperaturen nicht zu hoch sein, um den Kaltstart

im Winter zu gewährleisten und eine rasche Ölversorgung aller kritischen Schmierstellen zu

sichern. Auf der anderen Seite muss bei hohen Öltemperaturen, wie sie bei Vollgasfahrten im

Sommer auftreten können (Heißbetrieb), eine Mindestviskosität garantiert werden, damit

Verschleißschutz und Kolbenabdichtung sichergestellt sind.

Viskositätsmessungen bilden die Basis des ersten Motorenöl-Klassifikationssystem, die SAE-

Viskositätsklassen (SAE = Society of Automotive Engineers). Grundlage der Klassifikation sind

die kinematische Viskosität bei 100o C und die dynamische Viskosität bei verschiedenen tiefen

Temperaturen.

Tabelle:

Auszug aus

SAE-Viskositätsklassen für

Motorenöle

Klassifizierung nach Fließverhalten

Für Mehrbereichöle werden 2 Zahlen angegeben z.B. 15W-40. Die Zahl vor dem W beschreibt das

Fließverhalten in der Kälte. Je niedriger die W-Klasse ist, umso tiefer liegt die Temperatur, bei der

eine bestimmte dynamische Viskosität nicht überschritten werden darf. Die Zahl nach dem W

beschreibt die kinematische Viskosität (Quotient aus dynamischer Viskosität und Dichte) bei

100oC.

SAE

Viskositäts-

klasse

max. dynamische

Viskosität in mPas

bei °C

min. kinematische

Viskosität in mm²/s

bei 100°C

max. kinematische

Viskosität in mm²/s

bei 100°C

0W 6200 bei -35°C 3,8 -

5W 6600 bei -30°C 3,8 -

10W 7000 bei – 25°C 4,1 -

15W 7000 bei – 20°C 5,6 -

20W 9500 bei – 20°C 5,6 -

25W 13000 bei – 10°C 9,3 -

20 - 5,6 < 9,3

30 - 9,3 < 12,5

40 - 12,5 < 16,3

50 - 16,3 < 21,9

60 - 21,9 < 26,1

M.Wunderlich

Wasserbad

Thermoelement

Abb.: Verschiedene Glaskapillarviskosimeter zur

Bestimmung der kinematischen Viskosität. Von links nach

rechts: Cannon-Fenske, Ostwald, Ubbelohde, Vogel- Ossag

Die Kinematische Viskosität lässt sich in einfachen und preiswerten

Kapillarviskosimetern ermitteln. Gemessen wird die Zeit, die eine bestimmte Menge an Flüssigkeit

bei Prüftemperatur benötigt um eine Kapillare bekannter Weite und Länge zu durchfließen.

Die Dynamische Viskosität ist die Kraft, die nötig ist, um in einer Flüssigkeitsschicht von 1m²

Fläche und 1m Schichthöhe die obere Schicht parallel zur unteren mit der Geschwindigkeit 1 m/s

hinwegzubewegen. Zur Ermittlung der dynamischen Viskosität ist Fremddruck notwendig. Die

Bestimmung kann in einem Rotationsviskosimeter durchgeführt werden. Die Messsubstanz

(Motoröl) befindet sich bei diesem Verfahren in einem Ringspalt zwischen zwei konzentrisch

angeordneten Zylindern bzw. im Keilspalt zwischen einer Platte und einem Kegel. Der

Innenzylinder bzw. Kegel wird durch einen Elektromotor angetrieben und rotiert mit vorgegebener

Drehzahl. Aus dem erforderlichen Drehmoment errechnet sich die dynamische Viskosität.

Abb.: Platte - Kegelsystem

Abb.: Zylindermesssystem

Thermostat

Kapillarviskosimeter

Druckanschluss

Vorratsgefäß mit

Messsubstanz

Abb. : Versuchsaufbau Laborversuch Bestimmung der kinematischen Viskosität