Was sind Spiele in Reibpaarungen

Zunächst eine rhetorische Frage: Sind der Kolbendurchmesser (samt Ringen) und der Innendurchmesser des Zylinders gleich? Natürlich nicht! Damit der Kolben im Zylinder hunderte Male pro Minute auf und ab laufen kann, muss sein Durchmesser zwingend etwas kleiner sein, sonst würde die Reibung beide Partner der hier betrachteten Reibpaarung augenblicklich auf Temperaturen aufheizen, bei denen sie zerstört werden.

Der Durchmesserunterschied (das Spiel) ist also vorhanden. Die nächsten Fragen: Wie groß ist dieses Spiel, womit ist es gefüllt, und was beeinflusst es? Nach dem Funktionsprinzip des Verbrennungsmotors bestimmt gerade dieses Spiel letztlich den Wirkungsgrad des Motors, denn durch dieses Spiel „entweicht“ die Schubkraft der Explosion des Kraftstoffgemischs im Zylinder. Folgt daraus: je kleiner das Spiel, desto mehr Leistung?

Andererseits wird, wie gesagt, ein Spiel (und sei es ein minimales) dennoch gebraucht, und außerdem braucht unsere Paarung wie jede andere Reibpaarung unbedingt eine ständige Schmierung. Deshalb ist die Hauptaufgabe der Konstrukteure, dieses Spiel genau auf den Ölfilm abzustimmen, den das Motoröl bildet, das die Eigenschaft Viskosität besitzt. Dann ist die Motorleistung (bei sonst gleichen Bedingungen) für seine Konstruktion die größtmögliche.

Genau an dieser Stelle beginnen die Probleme. Warum? Weil die Viskosität des Öls eine veränderliche Größe ist, die stark von der Temperatur abhängt, und zwar umgekehrt proportional. Bei einem Standardöl 5W-40 etwa sinkt die tatsächliche Viskosität beim Warmlaufen des Motors, sagen wir, von 40 auf 100 °C ungefähr von 90 auf 14 mm²/s, also auf weniger als ein Sechstel! Und die Viskosität sinkt nicht schlagartig, sondern allmählich, entlang einer Kurve. Diese Kurve ist bei jedem Öl eine andere. Liegt die Öltemperatur unter 40, ist die Viskosität entsprechend noch höher, liegt sie über 100, noch niedriger. Offenbar ändert sich mit dem Viskositätswert auch die Dicke des Films auf den Reibpaarungen.