Kühlsystem

Das Kühlsystem im Auto

Damit ein Motor effizient sowie emissionsarm arbeiten kann, muss er die richtige Betriebstemperatur haben. Damit diese Temperatur schnell erreicht und gehalten wird, dafür ist das Kühlsystem zuständig. Es sorgt im kalten Zustand dafür, dass keine Zirkulation des Kühlmittels stattfindet. Beim Erreichen von hohen Temperaturen sorgt es für die Ableitung der entstehenden Wärme.

Die Ableitung der Wärme durch das Kühlsystem ist existenziell für die Lebensdauer eines Motors. Sollte der Motor überhitzen, dann wird auch das in ihm enthaltene Schmiermittel zu heiß und beginnt zu verbrennen. Die hohe Hitze zerstört innerhalb kurzer Zeit Dichtungen, was dazu führt, dass Schmiermittel in das Treibstoff-Luftgemisch eindringt und mit verbrannt wird.

Sollte dieser Zustand länger andauern, dann kommt es zu irreparablen Motorschäden. Zuerst verzieht sich der Zylinderkopf und bekommt bei längerer Überhitzung Risse.

Wie funktioniert eine Motorkühlung?

In modernen Kraftfahrzeugen zirkuliert ein Kühlmittel in einem geschlossenen Kühlsystem. Durch diese Zirkulation wird die Wärme am Motorblock aufgenommen und über einen Kühler an die äußere Umgebung abgegeben. Der Kühler befindet sich meist an der Vorderseite des Fahrzeuges. Denn dort kann die Luft durch die Fahrzeugbewegung perfekt auf den Kühler geleitet werden.

Die Motorkühlung hat aber auch die Aufgabe das Gebläse/Heizung mit Warmluft zu versorgen. Sodass Du in den kalten Jahreszeiten immer eine angenehme Temperatur in Deinem Fahrzeug hast. Die Technik, die dahintersteckt, wurde über die Jahre hinweg immer ausgeklügelter und so ist es heute nicht verwunderlich, dass Motoren in einem Temperaturfenster arbeiten, dass nur noch geringe Abweichungen vorhanden sind.

Moderne Fahrzeuge besitzen zwei Kühlsysteme, das sogenannte kleine und große Kühlsystem. Das kleine Kühlsystem ist beim Start des Motors aktiv und sorgt dafür, dass die Betriebstemperatur schnell erreicht wird. Dies geschieht, indem das Wasser nicht über den Kühler, sondern direkt wieder zurück in den Motor geleitet wird. Bei Erreichen der Betriebstemperatur wird die Verbindung zum großen Kühlsystem (Kühler) geöffnet.

Zusammengefasst bedeutet dies, dass die Motorkühlung Deines Fahrzeuges folgende Punkte für einen zuverlässigen Betrieb übernehmen muss.

  • Hält in jeder Betriebssituation die Betriebstemperatur.
  • Sorgt dafür, dass der Motor das Luft-Kraftstoff-Gemisch effizient verbrennt.
  • Sorgt für eine rasche Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes.
  • Bringt den Motor schnell und zuverlässig auf die Betriebstemperatur.
  • Schützt den Motor vor Überhitzung.
  • Durch effiziente Verbrennung, niedrige Emissionswerte.

Welche Bauteile gehören zum Kühlsystem?

Damit eine Kühlung effizient und sicher arbeitet, müssen einige Komponenten miteinander zum Kühlsystem gemacht werden. Dazu gehören:

  • Ausgleichsbehälter
  • Kühlerrohre und Kühlerschläuche
  • Befestigungsteile
  • Lüfter
  • Ölkühler
  • Thermostat
  • Wasserkühler
  • Ladeluftkühler
  • Wasserpumpe

Ausgleichsbehälter - seine Aufgabe

Der Ausgleichsbehälter ist meist aus Kunststoffen gefertigt und ein eher unscheinbares Bauteil. Jedoch ist er für die Kühlung unverzichtbar. Der Ausgleichsbehälter sorgt dafür, dass der Druck im Kühlsystem auf dem richtigen Niveau ist. Im Ausgleichsbehälter ist ein Überdruck und ein Unterdruckventil verbaut. Diese beiden Ventile sorgen dafür, dass im Kühlsystem der richtige Druck vorhanden ist.

Während der Verbrennung im Motor entstehen Temperaturen von bis zu 2500 °C. Diese müssen über das Kühlmittel abgeführt werden. Durch die Erwärmung des Kühlmittels, den sich dieses aus. So steigt der Druck im System und im Ausgleichsbehälter. Bei zu hohem Druck öffnet sich das Überdruckventil und baut so den Druck ab. Beim Start des Fahrzeuges und kalten Kühlmittel herrscht ein Unterdruck, der durch das Unterdruckventil ausgeglichen wird. Indem es Luft in den Ausgleichsbehälter einströmen lässt.

Die Aufgabe des Lüfters

Der Lüfter sorgt bei hohen Temperaturen, zum Beispiel dann, wenn der Fahrtwind nicht mehr für die Kühlung ausreicht, dafür dass die Kühlung effizient arbeitet. Solche Situationen treten ein, bei sehr heißem Wetter oder wenn Du in einem Stau stehst. Ebenfalls schaltet sich der Lüfter bei hoher Last im Motor hinzu. Dies geschieht zum Beispiel dann, wenn Du einen Berg hochfährst oder schwere Lasten mit Deinem Fahrzeug ziehst.

Der Ölkühler

In modernen Fahrzeugen sind die Motoren deutlich leistungsstärker und somit ist das Öl auch einer höheren Belastung und Hitze ausgesetzt. Der Ölkühler sorgt dafür, dass auch unter hoher Last, das Öl immer in einem guten Temperaturbereich arbeiten kann. Ein Ölkühler ist meist aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt. Diese beiden Metalle haben eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit.

Dazu besitzt der Ölkühler eine sehr große Oberfläche, die durch feine Rippen und Lamellen erreicht wird. So kann er effizient durch das durchfließende Kühlmittel, das Öl auf Betriebstemperatur halten.

Die Aufgabe des Thermostaten

Der Thermostat öffnet und schließt die Verbindung zwischen dem kleinen und großen Kühlkreislauf. Beim Start des Fahrzeuges oder sehr niedrigen Außentemperaturen, wird der kleine Kühlkreislauf aktiviert, um dadurch möglichst schnell auf die richtige Betriebstemperatur des Motors zu kommen. Der Thermostat überwacht die Temperatur des Kühlmittels und er schützt damit gleichzeitig den Motor.

Bei Erreichen eines Grenzwertes öffnet der Thermostat und gibt den Weg zum großen Kühlkreislauf frei. Damit ein Fahrzeuginnenraum beheizt werden kann, muss der große Kühlkreislauf aktiv sein. Montiert ist der Thermostat im Regelfall nahe am Motorblock oder im Bereich des Kühlers. Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Thermostaten, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Die erste Variante ist die mechanische und diese wird durch ein spezielles Wachselement gesteuert. Durch Wärme wird dieses Wachselement flüssig und es dehnt sich in einem Behälter aus. Dadurch wird ein Kolben bewegt, der ein Ventil öffnet. Dieses Ventil sorgt dafür, dass die Verbindung zwischen kleinem und großem Kühlsystem geöffnet wird. Sinkt die Temperatur wieder, dann schließt sich dieses Ventil.

Die zweite Variante sind die elektronisch gesteuerten Thermostate. Sie arbeiten äußerst präzise und werden von der Motorsteuerung reguliert. Auch hier richtet sich der Thermostat nach der Betriebstemperatur des Motors und gibt den dementsprechenden Kühlkreislauf über ein elektronisches Ventil frei. Ist die Temperatur sehr hoch, schaltet der Thermostat über die Motorsteuerung zusätzlich den Lüfter an der Kühlung ein.

Der Wasserkühler im Kühlsystem

Fast alle Fahrzeughersteller sorgen mit einem Wasserkühler für die Kühlung der Motoren. Dies hat einige Vorteile, denn Wasser ist fast überall verfügbar und ist das Element, das ohne Veränderung die größte Wärmekapazität aufnehmen kann. Gleichzeitig ist es durch seinen flüssigen Aggregatzustand leicht durch das Kühlsystem zu leiten. Diese Eigenschaften machen es zum Kühlmittel Nummer 1 bei Automotoren.

Allerdings wird das Kühlwasser häufig mit anderen Mitteln versetzt, so zum Beispiel mit Frostschutzmittel. Das Frostschutzmittel im Kühlsystem sorgt dafür, dass in den Wintermonaten das Wasser nicht gefriert und somit durch die Ausdehnung ein Schaden am Motor oder den Motoranbauteilen entstehen kann. Ebenfalls wird häufig ein Korrosionsschutzmittel zugefügt, um Rostbildung zu vermeiden.

Der Ladeluftkühler

Ladeluftkühler werden meist bei Motoren mit einem Turbolader eingesetzt. Durch das Herunterkühlen der Luft vor dem Eindringen in den Verbrennungsraum sorgt für eine Leistungssteigerung. Denn je kühler die Luft, umso mehr Sauerstoff kann diese transportieren. Der Ladeluftkühler ist fast immer zwischen Motor und dem Verdichter des Turboladers im Bereich des Ansaugtraktes eingebaut.

Dabei werden unterschiedliche Methoden genutzt, um die Luft herunter zu kühlen. Die einfachste Variante ist die luftgekühlte. Hier sorgt der Fahrtwind über Lamellen dafür, dass die Luft heruntergekühlt wird. Wassergekühlte Ladeluftkühler erzeugen eine stärkere Kühlung als luftgekühlte, da sie durch das Wasser eine konstantere und effizientere Kühlung erreichen.

Wie oben bereits beschrieben ist durch das Abkühlen der Luft ein höherer Sauerstoffgehalt vorhanden. Dadurch verbrennt das Luft-Kraftstoff-Gemisch deutlich besser und effizienter. Dank dieser Effekte kann der Ladedruck erhöht werden, da eine Kühlung vorhanden ist und keine Bauteile durch zu hohe Hitze beschädigt werden. Durch den höheren Ladedruck wird gleichzeitig eine höhere Motorleistung erreicht.

Weitere Effekte sind sinkender Kraftstoffverbrauch bei gleicher Leistung. Dies wird erreicht durch die erhöhte Sauerstoffzufuhr. Weniger Kraftstoffverbrauch und bessere und vollständigere Verbrennung des Treibstoffes bedeuten im Endeffekt auch eine geringere Schadstoffemission.

Was macht die Wasserpumpe?

Mit das wichtigste Element im Kühlsystem ist die Wasserpumpe. Sie sorgt dafür, dass das Kühlmittel im Kühlsystem zirkuliert und die Wärme über den Kühler abgeführt wird. Es gibt verschiedene Antriebsmechanismen, damit eine Wasserpumpe ihre Arbeit verrichtet. In modernen Fahrzeugen geschieht dies meist über einen Elektromotor, der mit der Motorsteuerung verbunden ist und so die Geschwindigkeit der Umwälzung je nach Betriebstemperatur angepasst wird.

So sorgt die Wasserpumpe dafür, dass die optimale Betriebstemperatur im kalten Zustand schnell erreicht wird. Ebenfalls sorgt sie dafür, dass bei hoher Last die Betriebstemperatur immer im gewünschten Toleranzbereich des Herstellers liegt. So wird eine Überhitzung des Motors verhindert und durch die richtige Betriebstemperatur der Kraftstoffverbrauch und damit der Emissionsausstoß verringert.

Ersatzteile für Dein Kühlsystem

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HerstellerALFA ROMEO Model156 Sportwagon (932) Typ1.6 16V T.SPARK. (932A4
HerstellerALFA ROMEO Model156 Sportwagon (932) Typ1.9 JTD 16V Q4
HerstellerALFA ROMEO Model156 Sportwagon (932) Typ2.0 16V T.SPARK (932A2)
HerstellerALFA ROMEO Model156 Sportwagon (932) Typ2.0 JTS (932BXA)
HerstellerALFA ROMEO Model156 Sportwagon (932) Typ2.4 JTD (932.BXC00)
HerstellerALFA ROMEO ModelGTV (916C) Typ2.0 T.SPARK 16V (916.C2__, 916C2C00)
HerstellerALFA ROMEO ModelSTELVIO (949) Typ2.0 Q4
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HerstellerAUDI Model100 (4A, C4) Typ2.3 E
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HerstellerAUDI Model100 Avant (44, 44Q, C3) Typ2.0 E
HerstellerAUDI Model100 Avant (44, 44Q, C3) Typ2.2
HerstellerAUDI Model80 (89, 89Q, 8A, B3) Typ1.6 TD
HerstellerAUDI Model80 (89, 89Q, 8A, B3) Typ1.8
HerstellerAUDI Model80 (89, 89Q, 8A, B3) Typ1.8 S
HerstellerAUDI Model80 (89, 89Q, 8A, B3) Typ1.8 S
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