Optimale Motorkühlung durch effizientes Luftstrommanagement

Lüfterkupplungen sind bei vielen Traktoren und Landmaschinen standardmäßig verbaut und übernehmen das Temperaturmanagement im Kühlsystem. Sie sorgen für einen optimalen Luftstrom innerhalb des Motorraums sowie für die benötigte Kühlluftzufuhr.

Im folgenden Beitrag erwartet Sie Basiswissen zu Lüfterkupplungen sowie hilfreiche Tipps zur Zustandskontrolle und zum Tausch.

Lüfter

Lüfter sind wichtige Komponenten im Kühlsystem, die den Luftstrom und in weiterer Folge das Wärmemanagement im Fahrzeug steuern. Je nach Bauform werden sie in verschiedenen Anwendungsbereichen genutzt.

Die Geschwindigkeit, mit der die Luft zum Motorblock befördert wird und die Luftmenge hängen von Faktoren wie der Materialbeschaffenheit, der Lüfterblattanzahl und -größe sowie der Bauweise ab. Durch innovative Entwicklungen am Leitflügel-Design durch Hersteller wie BorgWarner werden Wirkungsgrad der Lüfter sowie das Luftstrompotential ständig weiter optimiert.

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Lüfterkupplungen

Lüfterkupplungen (Visco-Kupplungen) regeln die Motorkühlung über die Lüfterdrehzahl. Die Lüfterdrehzahl ist abhängig von der Motorbelastung. Wenn diese niedrig ist, führt der Fahrtwind die Wärme des Kühlers und des Motors ausreichend ab. Bei höherer Belastung und niedrigerer Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. am Berg) besteht die Gefahr eines Wärmestaus.

Der Lüfter wird in diesem Fall zugeschaltet, um den erhöhten Kühlbedarf zu decken und Luft durch den Kühler strömen zu lassen. Die Lüfterdrehzahl ist nur so hoch wie benötigt, wodurch Lüfter-Geräusche vermieden und Kraftstoff eingespart werden kann. Lüfterkupplungen lassen sich in bimetallische und elektrische Lüfterkupplungen unterteilen.

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Funktionsweise von Lüfterkupplungen

Linke Abbildung: Bei einem kühlen Luftstrom bleibt das Ventil geschlossen. Der Lüfter steht still und wird nur durch das Rest-Schleppmoment mitgenommen. Somit bleibt das Öl im Ölvorratsraum und der Läufer dreht sich.

Rechte Abbildung: Bei einem heißen Luftstrom wird das Ventil von der Bimetallfeder oder dem Elektromagneten geöffnet, wodurch das Öl in den Zwischenraum zwischen Läufer und Gehäuse fließt. Der Läufer beschleunigt die Drehzahl des Gehäuses und des Lüfters (=Mitnahme), wodurch die Kühlleistung erhöht wird.

Abbildung:
a) Ölvorratsraum, b) Läufer, c) Luftstrom, d) Ventil, e) Bimetallfeder/Elektromagnet

Bimetallische Lüfterkupplungen

Bimetallisch gesteuerte Lüfterkupplungen werden von der Kühlerablufttemperatur gesteuert und arbeiten hinter dem Kühler. Der Bimetallstreifen wird bei Erwärmung verformt und rückt aufgrund der höheren Temperaturen die Kupplung ein, damit der Lüfter sich dreht.

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Elektrische Lüfterkupplungen

Im Unterschied zu bimetallischen Lüfterkupplungen werden elektromagnetisch gesteuerte Lüfterkupplungen durch den Bord-Rechner gesteuert. Dieser erhält Signale vom Motor-Management zu den Temperaturen von Kühlwasser, Ladeluft, Abgas und Motoröl.

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Vorteile gegenüber regulären Lüftern

Regelung der Lüfterdrehzahl möglich
Vermeidung von Lüftergeräuschen
Einsparung von Kraftstoff
Motor arbeitet schneller im idealen Temperaturbereich

Anwendung von Lüfterkupplungen in der Landtechnik

Ob eine bimetallische oder elektrische Lüfterkupplung verbaut ist, hängt vom Fahrzeugtyp ab:

In kleinen bis mittelgroßen Traktoren werden vorwiegend bimetallische Lüfterkupplungen verbaut.
Der Einsatz von elektrischen Lüfterkupplungen beschränkt sich auf große Traktoren und selbstfahrende Arbeitsmaschinen.

Ursachen für Ausfall und Defekte

Bei einem Defekt schaltet die Lüfterkupplung im Normalfall (sofern noch genug Öl in der Kupplung ist) auf Notbetrieb bzw. maximalen Kraftschluss um.

Ursachen für den Ausfall von Lüfterkupplungen:

Defekte Teile am Motor
Unwucht
Vibration von Anbauteilen
Verschmutzung oder Beschädigung der Bimetallfeder
Fremdkörper im Luftstrom
Undichtheit oder Ölverlust der Kupplung
Elektrischer Defekt

Kontrolle und Tausch von Lüfterkupplungen

Lüfterkupplungen sind geschlossene Systeme, dürfen nicht geöffnet und somit nicht repariert werden. Im Fall eines Defekts muss die gesamte Lüftung ersetzt werden.

Vor dem Wechsel sollten folgende Komponenten kontrolliert werden: