• AN (Säurezahl) bzw. NZ (Neutralisationszahl) bei allen Ölen und Fluid.
  Ein Öl ist umso schlechter, je höher die Neutralisationszahl im Frischölvergleich ist.

• BN (Basenzahl) für Diesel-, Otto-, und Erdgasmotoren.
  Ein Motorenöl ist umso schlechter, je stärker die Basenzahl im Frischölvergleich gefallen ist.

• i-pH-Wert, BN (Basenzahl)- und AN (Säurezahl) für alle Gasmotoren.
  Das Zusammenspiel dieser drei Werte lässt auf Verunreinigungen aus dem Brenngas schließen.

• SAN (Strong Acid Number) für Öle bei Sondergas-Motoren.
  Zeigt überaus aggressive Säuren, tritt auf bei pH-Werten von unter 4. Sofortiger Ölwechsel!

BN (Basenzahl) und i-pH-Wert

Einen Sonderfall stellen Motorenöle dar. Neben Alterung und Oxidation sind sie auch besonders aggressiven Säuren aus der Kraftstoff-Verbrennung ausgesetzt. Gelangen diese z.B. als Blow-by Gase ins Motorenöl, können sie innerhalb kürzester Zeit eine drastische Versäuerung verursachen. Um dies zu verhindern, enthalten Motorenöle neben den sauer reagierenden Verschleißschutz-Wirkstoffen, einen hohen Gehalt an basisch wirkenden Additiven. Dieser Typus der alkalischen Wirkstoffe neutralisiert in erster Linie die über den Kraftstoff eingetragenen oder produzierten Säuren. Die Additivkombination wird dabei fortlaufend verbraucht. Ist ihr Gehalt erschöpft, steigen die Säuren sprunghaft an. Es kommt zum Viskositätsanstieg und verstärktem korrosivem Angriff.

Für die Beurteilung der gebrauchten Motorenöle wird deshalb meist nur der Restgehalt an alkalischem Additiv, die so genannte BN (Base Number bzw. Basenzahl), bestimmt. Auch hierzu wird wieder eine Titration durchgeführt, allerdings in umgekehrter Richtung: Zur Ölprobe, die mit einem Lösungsmittelgemisch ähnlich wie bei der Säurebestimmung versetzt ist, wird eine sehr starke Säure (Perchlor- bzw. Essigsäure, früher auch oft Salzsäure) zugegeben. Die Säure wird von dem basischen Additiv so lange neutralisiert, bis es vollständig aufgebraucht ist. Eine Zugabe von Säure über den Wendepunkt führt zu einem sprunghaften Abfall des pH-Wertes. Zur Detektion des Endpunktes stehen wiederum unterschiedliche Methoden zur Verfügung.

BN (Basenzahl) potentiometrische Bestimmung mit Elektrode – DIN 51639-1, DIN ISO 3771, ASTM D4739, ASTM D2896

Die Beobachtung eines Farbumschlages hat sich bei der BN-Bestimmung nicht durchgesetzt, weil Gebrauchtöle aus Motoren keinen Farbumschlag erkennen lassen. Und nur für die Frischölanalyse lohnt der Aufwand für eine eigene Norm nicht. Am meisten verbreitet ist aufgrund der üblicherweise dunklen Motorenöle eine Titration mittels pH-Elektroden.

Das Verfahren funktioniert im Prinzip wie die AN-Titration. Die Elektrodenpflege ist ähnlich aufwändig. Die Titrationszeit ist abhängig vom Niveau der BN und kann bis zu 30 Minuten betragen.

BN (Basenzahl) Bestimmung mit Thermometrie

Bei dem Verfahren der Thermometrie wird, analog zur AN, dem Lösungsmittel-Probengemisch vor Beginn der Titration Isobutylvinylether als Indikator zugegeben. Dieser reagiert am Neutral- bzw. Wendepunkt mit einem deutlichen Temperatursprung, der mit einem Temperaturfühler aufgezeichnet wird. Das Resultat ist analog zur Elektroden-BN. Der Temperatursensor reagiert in 2-5 Minuten und ist nach einem kurzen Spülvorgang bereit für die nächste Probe.

BN (Basenzahl) Bestimmung mit einem chemometrischen Modell

Die entsprechende Anzahl von konventionell durchgeführten Titrationen und Infrarot-Spektren vorausgesetzt, ist die Erstellung eines chemometrischen Modells für die BN möglich. Da beim Additivabbau durch Säuren aus dem Kraftstoff aber bei jedem Öltyp andere Wirkstoffe zuständig sein können und sich aschearme „Low SAPS“-Öle anders verhalten als hoch additivierte Dieselmotorenöle, muss für jedes Öl ein separates Modell entwickelt werden.
Wie beim Modell für die AN werden auch hier für eine chemometrische Berechnung alle Bereiche des Spektrums ermittelt, die sich in Abhängigkeit mit der BN ändern. Danach werden die Veränderungen gegen die mit der konventionellen Titration ermittelten Basenzahlen kalibriert. Mit dem so entwickelten Modell kann dann die BN für die entsprechende Ölsorte aus dem Infrarot-Spektrum berechnet werden.

i-pH-Wert (anfangs-pH-Wert), Bestimmung mit Elektrode

Selbst wenn, was die BN zeigt, noch alkalische Wirkstoffe im Motorenöl vorhanden sind, können sich bereits Säuren angereichert haben, die in erster Linie aus den Verunreinigungen stammen. Das alkalische Additiv reagiert nämlich mit den starken meist schwefeligen Säuren aus der Verbrennung besonders effektiv.
Schwächere Säuren werden dagegen schlechter neutralisiert. Um den Zustand eines gebrauchten Gasmotorenöls differenziert beurteilen zu können, werden deshalb nicht nur AN und BN (Säure- und Basenzahl, sondern auch der i-pH-Wert des Öls gemessen. Anders als bei den AN- und BN-Titrationen gibt es hierzu nur ein Prinzip, eine direkte Bestimmung mit einer pH-Elektrode.

Schon kleinste Mengen einer starken und aggressiven Säure führen zu einer messbaren Absenkung dieses i-pH-Wertes, während die AN (Säurezahl) noch nicht nennenswert gestiegen sein muss. Umgekehrt kann eine hohe Säurezahl für sich alarmierend wirken, wobei eine nur geringe Änderung des i-pH-Wertes beweist, dass es sich vornehmlich um schwache Säuren handelt, die kaum Korrosion verursachen.

Die Messung des i-pH-Wertes  ist in der ASTM D7946 genormt. OELCHECK war an der Erstellung dieser Norm federführend beteiligt.

Erfahrene OELCHECK-Tribologen stellen immer eine zutreffende Diagnose zur Veränderung der BN oder AN im Vergleich zum Frischöl oder zum Trend. Dabei macht es keinen Unterschied, wie die im Laborbericht aufgeführten Säure- bzw. Basenzahlen ermittelt wurden:

• Potentiometrisch mittels einer elektrolytgefüllten Elektrode
• Thermometrisch nach der Zugabe eines reaktiven Indikators
• Photometrisch nach der Zugabe eines Farbindikators
• Chemometrisch modelliert aus dem IR-Spektrum

• Norm für die AN (Acid Number)
• Bestimmung saurer Komponenten bei Gasmotorenölen