Diagnose einer Ölpumpe mit hoher Laufleistung

Die meisten Motorenbauer wissen, wie wichtig ein guter Öldruck für die richtige Schmierung und Langlebigkeit des Motors ist. Sie wissen auch, dass ein niedriger Öldruck Motorgeräusche, Lagerausfälle und Kundenbeschwerden verursachen kann, die zu teuren Garantieansprüchen führen. Wenn man bedenkt, wie wichtig der Öldruck aus all diesen Gründen ist, warum sollte dann jemand das Risiko eingehen, eine Ölpumpe mit hoher Laufleistung wiederzuverwenden, wenn er einen Motor neu aufbaut?

Ausgefallene Ölpumpe

Alte Ölpumpen sind in der Regel verschlissen, mit schlampigem internen Spiel und verminderter Leistung. Verschleiß zwischen den Zahnrädern, den Zahnrädern und dem Gehäuse sowie den Zahnrädern und dem Pumpendeckel bieten Leckagepfade, die die Fähigkeit einer Pumpe, normalen Durchfluss und Druck zu erzeugen, behindern können. Das Abziehen des Deckels von der Pumpe und Abschleifen oder Flachschleifen kann helfen, das Endspiel zwischen den Zahnrädern und dem Deckel zu verkleinern, aber es wird nichts tun, um das Spiel zwischen den Zahnrädern oder den Zahnrädern und dem Gehäuse wiederherzustellen.

Die Druckentlastungsfeder in einer gebrauchten Pumpe kann bereits Millionen von Kompressionszyklen hinter sich haben, und wenn sie wiederverwendet wird, besteht ein hohes Ausfallrisiko. Eine gebrochene Feder lässt das Druckbegrenzungsventil geöffnet bleiben, wodurch die Förderleistung der Pumpe stark reduziert wird.

Vorneingebaute Pumpen, die von der Kurbelwelle angetrieben werden, haben maschinell bearbeitete Merkmale, die „Opferknoten“ oder Ringe genannt werden. Diese Merkmale dienen der Zentrierung der Pumpe zur Kurbelwelle bei der Motormontage. Konstruktionsbedingt werden diese während des normalen Motorbetriebs durch die Kurbelwelle teilweise verformt (daher der Begriff „Opferknoten“). Bei einer gebrauchten Ölpumpe sind diese Zentriermerkmale also verformt, was die Zentrierung der Pumpen zur Kurbelwelle sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich macht.

Eine fabrikneue Ölpumpe ist genauso wichtig wie neue Lager, Ringe, Dichtungen und Steuerketten oder Riemen. Die meisten Markenpumpen haben von Haus aus das richtige Spaltmaß. Trotzdem ist es immer eine gute Idee, die Pumpe zu demontieren und das interne Spiel mit einer Fühlerlehre zu überprüfen, bevor Sie die Pumpe einbauen, um sicherzustellen, dass das Spiel korrekt ist. Wenn eine Pumpe zu viel Spiel hat, nehmen Sie sie zurück und kaufen Sie eine andere oder versuchen Sie eine andere Marke. Achten Sie darauf, die Zahnräder und Rotoren so wieder einzubauen, wie sie aus der Pumpe ausgebaut wurden. Einige interne Pumpenteile sind nicht symmetrisch und blockieren bei falschem Einbau, wenn die Deckelschrauben mit dem richtigen Anzugsmoment angezogen werden.

Ein weiterer Punkt, den Sie bei neuen Pumpen beachten sollten, ist, dass bei einer Demontage der Pumpe die Werksgarantie erlischt!

Ölpumpe im Schnitt
Ölpumpen mit hoher Laufleistung haben in der Regel einen hohen Verschleiß. Das ist keine Überraschung. Einige neue Pumpen können jedoch auch ein zu großes Spiel haben. Prüfen Sie immer das Spiel, um sicherzustellen, dass es innerhalb der Toleranzen liegt, bevor Sie die Pumpe einbauen.

Ölpumpen-Upgrades

Für einen Hochleistungsmotor ist es normalerweise eine gute Idee, auf eine Hochleistungspumpe aufzurüsten. Dies könnte eine großvolumige Pumpe und/oder eine Billet-Pumpe für zusätzliche Stärke und Haltbarkeit beinhalten.

Viele Motoren benötigen keine großvolumige Pumpe, da eine serienmäßige Pumpe normalerweise genug Durchfluss und Druck erzeugt, aber es gibt Ausnahmen. Motoren, die mit lockerem Lagerspiel, Kolbenöler und/oder zusätzlichen Ölleitungen für obere Ventilstrang-Rollenschwinger oder Wellenschwinger gebaut wurden, benötigen eine Pumpe mit höherem Volumen. Das Gleiche gilt für späte Serienmotoren mit Zylinderdeaktivierung und/oder variabler Ventilsteuerung. Sie benötigen ebenfalls Ölpumpen mit höherem Volumen.

Verwechseln Sie nicht hohes Volumen mit hohem Druck. Hoher Druck bedeutet nur, dass das Überdruckventil der Pumpe eine steifere Feder hat, die einen höheren Systemdruck benötigt, um zu funktionieren. Sobald der Druck erreicht ist, wird ein Teil des ausgegebenen Ölstroms zurück zum Einlass der Ölpumpe geleitet.

Die meisten Motoren benötigen nur etwa 10 psi (oder weniger) Öldruck pro 1.000 U/min, und viele Motoren kommen mit nur 5 bis 7 psi pro 1.000 U/min aus.

Ölpumpen können eine ganze Menge Strom verbrauchen – bis zu 2,5 bis 5 Prozent der Motorleistung – besonders bei höheren Motordrehzahlen. Das ist ein ziemlicher Stromfresser, daher sind einige neuere Motoren inzwischen mit energiesparenden Verstellölpumpen ausgestattet. Eine herkömmliche Ölpumpe mit festem Hubraum fördert immer die gleiche Menge Öl, unabhängig davon, wie viel der Motor tatsächlich benötigt. Ihre Leistung ist direkt proportional zur Motordrehzahl und steigt mit der Geschwindigkeit.

Im Vergleich dazu hat eine Verstellpumpe einen Flügelrotor, der auf einem von der Kurbelwelle angetriebenen Exzenter sitzt. Sie arbeitet ähnlich wie ein Klimakompressor mit variabler Verdrängung. Die Flügel drehen sich und fördern das Öl von der Einlassseite zur Auslassseite. Durch Ändern der relativen Position des Exzenters innerhalb des Rotors oder durch Drehen des Außengehäuses kann das relative Volumen auf der Einlass- und Auslassseite des Rotors geändert werden, um die Leistung der Pumpe zu variieren. Die Pumpe kann federbelastet sein, um den Druck zu variieren, oder sie kann vom Motorcomputer über einen externen Magneten gesteuert werden. Letzteres verwendet ein pulsweitenmoduliertes Signal zur Feinabstimmung der Pumpenleistung.

Die Aluminium- oder gestanzten Stahlabdeckungen einiger OEM-Ölpumpen für die Frontmontage weisen unter Druck eine gewisse Biegung auf. Dies kann dazu führen, dass der Öldruck schwankt oder bei höheren Motordrehzahlen sogar abfällt. Aftermarket-Ersatzpumpen für viele dieser Anwendungen haben steifere Gusseisendeckel, um die Druckdichtigkeit und die Ansaugung zu verbessern.

Wenn der Öldruck niedrig ist

Wenn sich ein Kunde darüber beschwert, dass der Motor, den Sie für ihn gebaut haben, keinen guten Öldruck entwickelt, könnte einer der folgenden Faktoren eine Rolle spielen:

  • Sie haben an der falschen Stelle gespart und eine verschlissene Pumpe mit hoher Laufleistung wiederverwendet – großer Fehler! Jetzt müssen Sie die Pumpe auf eigene Kosten austauschen!
  • Sie haben eine neue Pumpe eingebaut, aber ihr internes Spiel nicht überprüft, um sicherzustellen, dass es innerhalb akzeptabler Toleranzen liegt. Das ist teilweise Ihre Schuld und teilweise die Schuld des Pumpenlieferanten. Nächstes Mal werden Sie es besser wissen!
  • Nicht alle Teile wurden eingebaut. Ein typisches Beispiel: GM LS-Motoren haben zwei Ölablassschrauben – eine unter der vorderen Steuergehäuseklappe und die andere unter der hinteren. Wenn Sie einen davon vergessen oder die Hantel verkehrt herum einbauen (O-Ring-Dichtung geht nach außen), führt das zu niedrigem Öldruck.
  • Die Ölpumpe hat ein Überdruckventil, das undicht ist oder offen steckt. Die Ursache kann eine schwache oder gebrochene Feder des Druckbegrenzungsventils sein oder, was wahrscheinlicher ist, Schmutz im Druckbegrenzungsventil, der verhindert, dass es sich schließt.
    Ein Ölpumpenlieferant hat uns von einem Problem berichtet, das er mit verschiedenen Ölwechselfiltern beobachtet hat, die bei neuen Ölpumpen einen Öldruckverlust verursachen.

Wenn der Filter installiert ist, wird jeglicher loser Schmutz, der sich auf der Auslassseite des Filters befindet, in den Motor gedrückt und landet schließlich wieder in der Ölwanne, wo er in die Ölpumpe gesaugt wird. Denken Sie daran, dass Ölpumpen mit ungefiltertem Öl betrieben werden. Das Maschensieb am Pumpenaufnahmerohr ist nicht fein genug, um Verunreinigungen aufzuhalten, die kleiner sind als die Löcher zwischen den Drähten im Sieb.

Wenn die Verunreinigungen in die Pumpe gelangen, kann ein Teil davon durch das Überdruckventil herausgedrückt werden. Es braucht nur ein winziges Stückchen Schmutz, um das Überdruckventil zu blockieren oder zu verhindern, dass es sich vollständig schließt, was zu einem Öldruckverlust im Motor führt.

Wenn Sie eine neue Ölpumpe haben, die keinen normalen Öldruck in einem Motor entwickelt, bauen Sie die Pumpe aus und zerlegen Sie sie, um das Überdruckventil zu untersuchen. Wenn das Ventil Verunreinigungen enthält, haben Sie entweder einen defekten Ölfilter, der Verunreinigungen in die Ölversorgung abgibt, oder es befinden sich Verunreinigungen im Öl aus einer anderen Quelle.

Um filterbedingten Verunreinigungen vorzubeugen, inspizieren Sie immer das Innere eines neuen Ölfilters, BEVOR er eingebaut wird. Drehen Sie den Filter auf den Kopf und schlagen Sie ihn auf Ihre Werkbank, um lose Ablagerungen zu entfernen, die sich im Inneren befinden könnten, oder verwenden Sie Druckluft, um sie auszublasen. Eine Unze Vorbeugung kann eine Menge Kopfschmerzen auf dem Weg verhindern. Wenn Sie eine neue Ölpumpe eingebaut haben und der Druck immer noch zu niedrig ist, könnten folgende Probleme vorliegen:

  • Öllecks in irgendeinem Teil des Druckölsystems (Ölfilter, Ölpumpe zur Blockbefestigung, Ölwannen, etc.). Die meisten werkseitig am Kurbelgehäuse montierten Ölpumpen haben keine Dichtung zwischen Pumpe und Block. An dieser Verbindung kann Öl austreten, wenn die Passflächen nicht perfekt eben sind.
  • Defektes Öldruckgebergerät oder Öldruckmesser. Viele sogenannte „schlechte“ Ölpumpen werden unnötigerweise ausgetauscht, weil das eigentliche Problem eine defekte Sendeeinheit oder ein Manometer ist. Prüfen Sie den Öldruck direkt am Anschluss der Sendeeinheit am Block mit einem genauen Manometer, um den Öldruck zu bestätigen. Wenn der Messwert gut ist, liegt das Problem an einer defekten Sendeeinheit oder einem Manometer, nicht an einer defekten Pumpe.
  • Die Ölpumpe hat Probleme, genügend Öl durch das Ansaugsieb und das Einlassrohr zu saugen. Diese Art von Problem ist bei kaltem Motor schlimmer und kann auf zu dickes Öl für die Anwendung oder auf ein zu feinmaschiges Ansaugsieb zurückzuführen sein, das eine Drosselung verursacht.
  • Wenn der Öldruck bei höheren Motordrehzahlen in einer Rennanwendung abfällt, ist der Durchmesser des Ansaugrohrs möglicherweise zu klein für die Ölmenge, die die Pumpe aus der Wanne zu ziehen versucht. Ein Wechsel zu einer Pumpe mit einem größeren Saugrohr kann erforderlich sein.
  • Manchmal ist ein Problem mit niedrigem Öldruck nicht auf ein Problem mit der Ölpumpe oder einem internen Leck zurückzuführen, sondern auf eine Kombination aus lockerem Lagerspiel und dem falschen Öl.
Ölpumpenentlastungsventile
Ölpumpenentlastungsventile sind federbelastet und entlüften Öl zurück in das Kurbelgehäuse, wenn der Innendruck die Federspannung überschreitet. Verunreinigungen im Öl können das Entlastungsventil blockieren oder verhindern, dass es sich vollständig schließt, was zu einem Öldruckverlust führt.

Pumpenwechsel und Entlüftung

Kurbelgehäuse-Ölpumpen sind normalerweise selbstansaugend, da sie in der Ölwanne in Öl eingetaucht sind, aber frontmontierte Pumpen sind hoch und trocken montiert und brauchen normalerweise länger, um sich selbst zu entlüften. Beide Pumpentypen sollten vor dem Einbau in Öl getränkt werden. Ebenso wichtig ist es, das Ölsystem des Motors vor der ersten Inbetriebnahme mit Druck zu entlüften.

Frontmontierte Pumpen erfordern außerdem eine sorgfältige Zentrierung der Pumpe auf der Kurbelwelle, bevor die Befestigungsschrauben der Pumpe am Block angezogen werden. Wenn die Pumpe auch nur leicht dezentriert ist, kann sie sich verklemmen und ausfallen, wenn der Motor angekurbelt oder gestartet wird.

Eine Möglichkeit, eine vorne montierte Ölpumpe zu zentrieren, besteht darin, die Pumpe am Block zu installieren, wobei die Befestigungsschrauben handfest angezogen werden, und dann den Motor einige Male zu drehen, damit sich die Pumpe auf der Kurbelwelle zentrieren kann. Die Pumpenbefestigungsschrauben können dann auf die endgültigen Spezifikationen angezogen werden.

Eine andere Methode zur Zentrierung der Pumpe auf der Kurbelwelle besteht darin, den Motorblock auf den Kopf zu stellen. Dadurch wird die Kurbelwelle in ihren Hauptbohrungen zentriert. Die vorne montierte Pumpe kann dann mit einer Fühlerlehre montiert und zentriert werden, bevor die Schrauben angezogen werden.

Schließlich warnen viele Experten vor der Wiederverwendung von Ölabnehmerrohren und -sieben mit hoher Laufleistung. Warum? Weil sie von innen schwer zu reinigen sind und sich darin Ablagerungen befinden können. Außerdem verringern Lackablagerungen auf dem Drahtgeflecht die effektive offene Fläche des Pickups, was sich auf die Menge des Ölflusses durch das Drahtgeflecht auswirkt. Eine Lackschicht von 0,005˝ kann die offene Fläche um 25% reduzieren.

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