Motorkühlung - Grundlagen

Damit der Verbrennungsmotor effizient und schadstoffarm arbeiten kann, muss er möglichst schnell seine Betriebstemperatur erreichen und diese in allen Lastzuständen auch halten. Das gewährleistet die Motorkühlung, die gleichzeitig auch den Fahrgastraum mit Wärme versorgt. Auf dieser Seite beschreiben wir die Funktion der Motorkühlung und ihrer Bauteile. Zudem informiert Sie ein Video über den fachgerechten Austausch einer Visco-Kupplung.

Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildetem Fachpersonal genutzt werden.

Kühlung - Ein Blick zurück

Motorkühlung mit Wasser

Die bei der Verbrennung des Kraftstoffes erzeugten Temperaturen (bis 2.000 °C) sind für den Betrieb des Motors schädlich. Deshalb wird er auf Betriebstemperatur gekühlt. Die erste Art der Kühlung mittels Wasser war die Thermosyphonkühlung.

Das erwärmte leichtere Wasser steigt dabei über ein Sammelrohr in den oberen Teil des Kühlers. Es wird durch den Fahrtwind abgekühlt, sinkt nach unten und fließt dem Motor wieder zu. Solange der Motor in Betrieb ist, läuft dieser Kreislauf. Die Kühlung wurde durch Lüfter unterstützt, eine Regelung war noch nicht möglich. Später wird der Wasserumlauf durch eine Wasserpumpe beschleunigt.

Schwachpunkte:

lange Warmlaufzeit
niedrige Motortemperatur während der kalten Jahreszeit

In der weiteren Motorenentwicklung kommt ein Kühlwasserregler (= Thermostat) zum Einsatz. Der Wasserumlauf über den Kühler wird in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur geregelt. 1922 wird er wie folgt beschrieben: „Diese Vorrichtungen bezwecken eine schnelle Erwärmung des Motors und Vermeidung von Erkalten desselben”.

Wir sprechen hier schon von einer thermostatgeregelten Kühlung mit den Funktionen:

kurze Warmlaufzeit
Betriebstemperatur konstant halten

Moderne Motorkühlung

Eine entscheidende Verbesserung der Motorkühlung brachte das Thermostat und der dadurch möglich gewordene „kurzgeschlossene“ Kühlmittelkreislauf. Solange die gewünschte Betriebstemperatur des Motors nicht erreicht ist, läuft das Wasser nicht über den Kühler, sondern auf kurzem Wege wieder in den Motor zurück. Erst bei Erreichen der gewünschten Betriebstemperatur öffnet das Thermostat die Verbindung über den Kühler. Diese Regelung ist bei allen Systemen bis heute geblieben. Die Betriebstemperatur des Motors hat nicht nur für Leistung und Verbrauch, sondern auch für einen niedrigen Schadstoffausstoß große Bedeutung.

Zur Kühlung eines Motors wird nunmehr der Umstand genutzt, dass unter Druck gesetztes Wasser nicht bei 100 °C, sondern erst bei 115 °C bis 130 °C zu sieden beginnt. Der Kühlkreislauf steht dabei unter einem Druck von 1,0 - 1,5 bar. Wir sprechen vom geschlossenen Kühlsystem. Die Anlage hat dazu einen Ausgleichsbehälter, der nur etwa zur Hälfte befüllt ist. Als Kühlmedium wird nicht nur Wasser, sondern ein Gemisch aus Wasser und Kühlmittelzusatz verwendet. Wir sprechen nun vom Kühlmittel, das Frostschutz bietet, einen erhöhten Siedepunkt hat und die Bauteile des Motors und Kühlsystems vor Korrosion schützt.

Motorkühlsystem

Durch den immer kompakter werdenden Motorraum stellt die Unterbringung der Komponenten und die Ableitung der enormen Wärmemengen eine große Herausforderung dar. Um den Motorraum abzukühlen, werden an moderne Kühlungssysteme hohe Ansprüche gestellt, dadurch hat es in letzter Zeit große Fortschritte im Bereich Kühlung gegeben.

Die Anforderung an das Kühlsystem sind:

Verkürzte Warmlaufphase
Schnelle Innenraumaufheizung
Geringer Kraftstoffverbrauch
Längere Lebensdauer der Komponenten

Die Basis aller Motorkühlungssysteme besteht aus den folgenden Komponenten:

Kühlmittelkühler
Thermostat
Kühlmittelpumpe (mechanisch oder elektrisch)
Ausgleichsbehälter (Ausdehnungsbehälter)
Leitungen
Motorlüfter (Keilriemen angetrieben oder Visco®)
Temperatursensor (Motorsteuerung / Anzeige)

Funktionsweise

Die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Wärme, die auf die Bauteile des Motors übergeht, wird an das Kühlmittel abgegeben. Durch die Zirkulation wird Wärme an die Außenluft abgeführt und damit das Kühlmittel abgekühlt. Ein oder mehrere Lüfter (mechanisch oder elektrisch angetrieben), die vor oder hinter dem Kühler angebracht sein können, unterstützen den Abkühlungsprozess. Insbesondere geschieht dies bei langsamer Fahrt oder Stillstand des Fahrzeugs. Um die Temperatur des Kühlmittels bzw. des Motors relativ konstant zu halten, wird der Kühlmittelfluss durch ein Thermostat gesteuert.

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