Windbremsung

Windageverlust ist die Energie, die durch das mechanische Durchmischen und Aufschäumen des Schmieröls verloren geht, wenn rotierende Motorkomponenten mit hoher Geschwindigkeit hindurchfahren. Die Kurbelwelle, Pleuelstangen und Kolben verdrängen das Öl in der Wanne und erzeugen dabei Turbulenzen und Strömungswiderstand, der der Rotation entgegenwirkt. Dieser Verlust nimmt mit der Motordrehzahl und der Ölviskosität deutlich zu und wird besonders ab 5000 U/min bei hochdrehenden Benzinmotoren spürbar.

Die Hauptursache ist die Kurbelwelle selbst. Während sie sich dreht, schieben die Kurbel und Wangen das Öl zur Seite und erzeugen dabei Wirbel und Spritzer. Auch die Kolbenschafte rühren das Öl in der Nähe der Zylinderwände auf. Bei niedriger Drehzahl ist dieser Energieverlust vernachlässigbar, aber bei 7000 U/min kann eine schlecht gestaltete Wanne bis zu 1 bis 3 Prozent der Bremsleistung allein durch Windageverlust verbrauchen. Dragster und Performance-Motoren nutzen häufig Leitbleche, Kurbelwellenschaber und angepasste Wannengeometrie, um diesen Verlust zu verringern.

Motorenkonstrukteure bekämpfen Windageverlust mit mehreren Strategien. Tiefe Ölwannen mit innenliegenden Leitblechen halten den Ölstand weg von den rotierenden Teilen. Kurbelwellenschaber, dünne Bleche, die die rotierende Welle fast berühren, lenken das Öl nach unten statt es in den Kurbelraum hochspritzen zu lassen. Rennmotoren setzen oft auf Trockensumpfsysteme, die das Öl kontinuierlich in einen externen Tank absaugen und das Problem damit vollständig eliminieren. Dünnere Syntheseöle verringern den viskosen Widerstand im Vergleich zu schwereren Mineralölen, wobei aber noch ausreichende Tragfähigkeit des Ölfilms unter Last erhalten bleiben muss.

Windageverlust trägt auch zur Wärmeentwicklung in der Wanne bei. Durchmischtes und aufgeschäumtes Öl verliert an Kühlwirkung und kann schäumen, was seine Schutzwirkung beeinträchtigt. Eine ordnungsgemäße Belüftung des Kurbelraums durch eine Kurbelgasableitung (PCV) hilft, den Druckaufbau zu steuern, der das Durchmischen verstärkt. Moderne dünnflüssige Öle wie 0W-20 minimieren Windageverluste in Serienantrieben und erfüllen dennoch die Anforderungen an die Filmstärke unter Last.

Der Begriff beschreibt die mechanische Realität: den Strömungswiderstand des Öls beim Durchgang der rotierenden Teile, ähnlich dem Luftwiderstand auf aerodynamischen Flächen. Bei Straßenfahrzeugen ist Windageverlust ein untergeordnetes Effizienzproblem, das durch andere Verluste überlagert wird. Für Motorsportanwendungen, insbesondere bei Begrenzung durch Kraftstoffverbrauch oder Dauerbetrieb bei hoher Drehzahl, wird die Verringerung von Windageverlust durch Wannendesign und Ölwahl zu einem Teil des Wettkampf-Tunings.