Wichtige Komponenten für effiziente Motorkühlung
Der Wasserkühler ist zentraler Bestandteil des Kühlsystems eines Dieselmotors. Er sorgt dafür, dass überschüssige Wärme abgeführt wird und der Motor auch bei starker Belastung nicht überhitzt.
In diesem Beitrag stellen wir Ihnen die Funktionsweise des Kühlwasserkreislaufs sowie die wichtigsten Komponenten genauer vor. Wir geben dabei auch einen Einblick in die Aufgaben und Eigenschaften von Kühler, Kühlmittel, Thermostat, Wasserpumpe und Kühlmittelschläuchen.
Der Wasserkreislauf im Dieselmotor
Der Wasserkreislauf – auch Kühlmittelkreislauf genannt – ist ein komplexes, aber unerlässliches System für einen korrekt funktionierenden Motor. Er hilft, den Motor schnell auf Betriebstemperatur zu bringen und schützt vor Überhitzung im laufenden Betrieb.
Aufbau und Bestandteile:
- Kühler
- Thermostat
- Wasserpumpe
- Kühlwassermantel im Motorblock und Zylinderkopf
- Lüfterflügel
- Ausgleichsbehälter
Funktionsweise des Wasserkreislaufs:
Beim Starten des Motors läuft das Kühlmittel zuerst nur im kleinen Kühlkreislauf (Kurzschlusskreislauf). Es zirkuliert dabei nur zwischen Wasserpumpe und Motor. So erreicht der Motor schneller seine Betriebstemperatur, wodurch Kraftstoff eingespart wird.
Ist der Motor warm gelaufen, öffnet das Thermostat-Ventil und das Kühlmittel läuft über den großen Kühlkreislauf. Jetzt zirkuliert das Kühlmittel zwischen Wasserpumpe, Motor, Thermostat und Kühler. Beim Kühler wird überschüssige Wärme abgegeben, bevor das Kühlmittel zur Pumpe zurückfließt.
Wasserkühler
Der Kühler hat im Kühlmittelkreislauf eine essenzielle Aufgabe: Er gibt die Wärme über seine Lamellen an die vorbeiströmende Luft ab und reduziert die Temperatur des Kühlmittels. Wichtig ist bei Kühlern ein ausreichend großer Querschnitt, damit der Luft genug Zeit und Fläche für eine effektive Kühlung geboten wird.
Kühler können nach der Durchflussrichtung des Kühlmittels durch das Kühlernetz unterteilt werden. Es wird unterschieden in Fallstrom (Kühlmittel fließt von oben nach unten) oder Querstrom (Kühlmittel fließt horizontal von einer Seite zur anderen).
Bauarten von Wasserkühlern
- Aluminium mit Kunststoff:
+ Heutiger Standard in modernen Fahrzeugen
+ Geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit
+ Kostengünstigere Fertigung möglich
- Geringere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer
- Reparaturen nur schwer durchführbar - Kupfer:
+ Bei allen älteren Modellen verbaut
+ Bessere Wärmeleitung als Aluminium
+ Sehr langlebig und Reparatur leichter möglich
- Höheres Gewicht und anfällig für Korrosion
- Höherer Materialpreis
Aufbau des Kühlers
1) Oberer Wasserkasten:
Nimmt das heiße Kühlmittel aus dem Motor auf und verteilt es gleichmäßig auf die Kühlrohre - auch Steigleitungen bzw. Wassertaschen genannt.
2) Unterer Wasserkasten:
Sammelt das abgekühlte Kühlmittel und leitet es zurück zur Wasserpumpe bzw. zum Motor.
3) Steigleitungen/Wassertaschen:
Steigleitungen bzw. Wassertaschen sind die Kanäle im Kühler, durch die das Kühlmittel fließt. Je mehr davon vorhanden sind, desto größer ist die Fläche, über die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Daher gilt: Je mehr Steigleitungen bzw. Wassertaschen, desto höher ist die Kühlleistung.
4) Kühlernetz:
Als Kühlernetz bezeichnet man den Teil des Kühlers, der aus den Steigleitungen (Rohren) und den dazwischen angeordneten Lamellen besteht. Die Lamellen tragen dazu bei, die Wärme aus den Steigleitungen besser an die Umgebungsluft abzugeben und so die Kühlflüssigkeit schneller abzukühlen. Je nach Abstand der Lamellen werden Kühlernetze in feinmaschige (enger Lamellenabstand) und grobmaschige (weiter Lamellenabstand) Kühlernetze unterteilt.
- Feinmaschig:
- Sehr gute Wärmeabgabe bei hohem Luftstrom
- Anfälliger für Verschmutzungen durch Insekten, Staub und Schmutz
Typische Einsatzgebiete: PKW-Kühler, Klimakondensatoren, Motorsportfahrzeuge - Grobmaschig:
- Hohe Zuverlässigkeit bei geringem Luftstrom sowie bei Verschmutzungen
- Geringere maximale Wärmeleistung pro Fläche
Typische Einsatzgebiete: Land- und Forstmaschinen, Offroadfahrzeuge und Baumaschinen
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Hinweis: Damit der Kühler seine volle Leistung erbringen kann, soll er regelmäßig von der Motorseite aus mit Druckluft ausgeblasen werden. Bei starker Verschmutzung kann auch ein Hochdruckreiniger mit Winkeldüse (geringer Druck) eingesetzt werden. Steht kein Hochdruckreiniger zur Verfügung, kann der Kühler auch mit einem Wasserschlauch möglichst horizontal durchgespült werden. |
Kühlmittel
Kühlflüssigkeit nimmt Motorwärme auf und führt diese über den Kühler ab. Das Kühlsystem wirkt schmierend und schützt den Motor vor Frost, Korrosion und Überhitzung.
Kühlmittel sind je nach Hersteller unterschiedlich gefärbt und bestehen aus einem Wasser-/ Frostschutz-Gemisch (Glykol/Ethanol). Additive wie Silikate, Antioxidantien und Schaumverhütungsmittel können zugegeben sein, um die Eigenschaften des Kühlmittels zu verbessern und Bauteile des Kühlsystems zusätzlich zu schützen.
Weitere Informationen sowie die richtige Auswahl und Typen von Kühlmitteln bzw. Kühlerfrostschutz finden Sie in unserem Wissenswertes-Beitrag "Mit dem Traktor sicher durch die Winterzeit".
Kühlmittelthermostat
Thermostate regeln die Motor- und Kühlmitteltemperatur. Man unterscheidet zwischen mechanischen Thermostaten und elektronisch geregelten Kennfeldthermostaten. Beide arbeiten mit einem Wachselement, das sich temperaturabhängig ausdehnt und so den Kühlmittelfluss steuert.
Funktionsweise
Bei kaltem Motor bleibt das Thermostat geschlossen, sodass das Kühlmittel nur im kleinen Kühlkreislauf zirkuliert. Dadurch erreicht der Motor schneller seine Betriebstemperatur. Ab einer vordefinierten Temperatur (ca. 80 °C) öffnet das Thermostat den großen Kühlkreislauf und leitet das Kühlmittel auch durch den Kühler. Mit steigender Motorbelastung steigt diese Menge laufend an, bis schließlich der gesamte Kühlmittelfluss über den großen Kühlkreislauf geführt wird.
Sonderformen
Kennfeldthermostate werden elektronisch vom Motorsteuergerät geregelt. Dadurch reagieren sie schneller auf Temperaturänderungen und ermöglichen eine höhere Effizienz, geringeren Kraftstoffverbrauch sowie niedrigere Schadstoffemissionen.
Thermostate sind mit oder ohne Entlüftungskerbe erhältlich. Beim Austausch ist auf die richtige Ausführung zu achten. Das Kühlsystem muss nach einem Austausch sorgfältig entlüftet werden. So können Lufteinschlüsse, Überhitzung und Motorschäden vermieden werden.
Wasserpumpe
Die Wasserpumpe sorgt dafür, dass die Kühlflüssigkeit im Motor ständig in Bewegung bleibt. Nur so ist gewährleistet, dass die Motorwärme effizient an den Kühler abgeführt werden kann und der Motor vor Überhitzung geschützt ist.
Wichtige Informationen zur Schadensdiagnose bei Wasserpumpen und den fachgerechten Einbau einer neuen Wasserpumpe finden Sie in unserem Wissenswertes-Beitrag
„Korrekter Einbau von Wasserpumpen bei Traktoren“.
Wasserschläuche
Die einzelnen Bauteile des Kühlkreislaufs sind durch strapazierfähige Wasser- bzw. Kühlmittelschläuche verbunden. Diese bestehen aus robustem Gummi, um die Motorvibrationen ausgleichen zu können. Gleichzeitig müssen sie aber formstabil sein, sodass durch die hohen Temperaturschwankungen und den Druck der Kühlflüssigkeit kein Schaden entsteht.
| ⚠️ | Wichtig: Kühlerschläuche dürfen nicht zweckentfremdet werden! Das verwendete Material ist in der Regel nicht ölbeständig und ausschließlich für den Einsatz mit Kühlwasser bzw. Kühlmittel vorgesehen. |
Austausch von Kühlerschläuchen
Kühlerschläuche müssen getauscht werden, sobald bei der regelmäßigen Kontrolle Beschädigungen oder Verschleißerscheinungen zu erkennen sind.
Gründe für den Austausch eines Kühlerschlauchs:
- Der Gummi zeigt feine Risse oder ist spröde.
- Der Schlauch fühlt sich sehr hart oder extrem weich bzw. matschig an.
- Kühlwasser tritt aus - weiße oder bunte Krusten sind zu sehen.
- Der Schlauch ist bei den Anschlüssen stark aufgequollen.
- Am Gummi sind Bissspuren zu erkennen (z. B. Marder).
