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Flüssigkeitskühlung



Aufgabe

Die Flüssigkeitskühlung soll die Wärme des Motors durch Kühlmittel aufnehmen und über den Kühler(1) an die Luft abgeben. Die Motortemperatur sollte möglichst gleichmäßig sein. Die Heizung des Fahrzeug-Innenraums wird über den Wärmetauscher (7) erreicht.

Funktion

Die Pumpenumlaufkühlung hilft, an allen Stellen des Motors bauteilkritische Temperaturen zu vermeiden. Auch Zylinder, die nicht ortsnah zur Pumpe angeordnet sind, werden in gleichem Maße gekühlt. Die Temperatur des Kühlmittels nimmt vom Eintritt in den Zylinderblock bis zum Zylinderkopf zu. Dabei ist der Flüssigkeitsmantel der Zylinder nur noch knapp in der oberen Hälfte vorhanden, manchmal sogar mit kontinuierlich nach oben steigendem Querschnitt. Gesteuert wird die Verteilung auch durch die Öffnungen in der Zylinderkopfdichtung. Wichtig ist die Vermeidung von heißen Stellen und Dampfblasenbildung.
Eine Pumpe (6) bewegt Kühlmittel in einem vom Thermostat (5) geregelten Prozess von wärmekritischen Stellen des Motors zum Kühler (1). Ein oder zwei durch Thermoschalter (3) betätigte Lüfter(4) sorgen bei Bedarf für zusätzlichen Wärmeaustausch. Dieser Prozess wird erst bei zu heißem Motor und/oder zu wenig Fahrtwind vollständig in Gang gesetzt, um unnötige Energieverluste zu vermeiden und den Verbrennungsmotor auf (möglichst hoher) Betriebstemperatur zu halten. Vorher zirkuliert das Kühlmittel durch den Kurzschlusskreislauf (8). Dieselmotoren brauchen häufig eine Zusatzheizung (9).
Das Flüssigkeits-Kühlsystem wird mit Überdruck bis ca. 1 bar (Prüfdruck max. 1,5 bar) betrieben, um eine Betriebstemperatur des Kühlmittels von über 100°C zu ermöglichen. Dieser Druck wird meist gesteuert durch zwei Ventile im Deckel des Ausgleichsbehälters (2, Bild 3 für Lkw). Steigt er zu stark an, so wird er zum Schutz z.B. des Kühlers als Luft abgelassen (Überdruckventil). Bei der Gefahr von zu geringem Druck durch Abkühlung wird Außenluft angesaugt (Rückschlagventil). Zusammen bilden beide meist ein Doppeldruckventil.

Vorteil

Diese Art der Kühlung wirkt sich gleichmäßig auf die Zylinder aus und sorgt außer bei modernen Dieselmotoren für gute Heizwirkung im Innenraum.

Zukunft

Neben der Elektronisierung der Kühlanlage gibt es noch eine andere Möglichkeit für mehr Effizienz und weniger Gewicht, die Verdampfungskühlung. Der Wärmetransport wird dabei mit wesentlich weniger Kühlmittel durch zweimaligen Wechsel des Aggregatzustandes optimiert. Die Klimaanlage funktioniert bereits nach diesem Prinzip, aber für das höhere Temperaturniveau der Motorkühlung und die besondere Mischung des Kühlmittels ist diese Umstellung schwierig. Denn die Betriebssicherheit muss auf jeden Fall erhalten bleiben. 06/09


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