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INHALTSVERZEICHNIS DIE ZWANGSUMLAUFKÜHLUNG... 3 BAUTEILE IM KÜHLSYSTEM... 4 Wasserpumpe...4 Thermostat...5 Kühler...5 Kühlerdeckel...6 Kühlerlüfter...6 Viskolüfter...7 FROSTSCHUTZMITTEL... 8 Refraktometer...8 WERKSTATTARBEITEN... 9 Wichtige Tipps!...9 Kühlsystem auf Dichtheit prüfen...9 Kühlerdeckel prüfen...9 Thermostat prüfen...10 Temperaturfühler prüfen...10 Thermoschalter prüfen...10 AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 2/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Die Zwangsumlaufkühlung Das Kühlsystem stellt einen geschlossenen Kreislauf dar. Es hat die Aufgabe, das thermische Gleichgewicht im Motor sicherzustellen, denn erst bei optimalen Temperaturen bestehen für den Motor optimale Betriebsbedingungen: Dann ist der Wirkungsgrad hoch und die Verbrennung vollständig, was auch wiederum die Umweltbelastung reduziert. Als Kühlflüssigkeit wird im Kühlkreislauf entsprechend der Herstellervorgabe eine Mischung aus reinem Wasser, Frost- und Korrosionsschutzmittel verwendet. Der Siedepunkt dieser Mischung liegt höher als der von Wasser und ermöglicht bei einem Überdruck von 1,4 bar Kühlmitteltemperaturen von bis zu 120 C. Der Thermostat regelt den Kühlkreislauf in Abhängigkeit der Temperatur der Kühlflüssigkeit: bei kaltem Motor bleibt er geschlossen, so dass möglichst schnell die Betriebstemperatur erreicht wird (kleiner Kühlkreislauf); erst ab einer bestimmten Temperatur öffnet er und der große Kühlkreislauf über den Kühler wird zugeschaltet. Die über einen Riemen angetriebene Wasserpumpe fördert das Kühlmittel und gewährleistet nach dem Öffnen des Thermostats den gleichmäßigen und schnellen Transport des Kühlmittels vom Motor zum Kühler: Dort wird die erhitzte Kühlflüssigkeit abgekühlt - entweder durch den Fahrtwind, sofern dies ausreicht oder aber ein Kühlerlüfter saugt zusätzlich Luft an. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 3/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Bauteile im Kühlsystem Wasserpumpe Die Wasserpumpe wird mit einem Keilriemen, Flachriemen, Zahnriemen, Kette oder elektrisch angetrieben. Sie sind meist als Radialpumpe oder Zentrifugalpumpe ausgebildet. Die Wellendichtung hat für Dichtheit zwischen Gehäuse und Lagerwelle zu sorgen: Von Ihrer Funktionalität hängt die Lebensdauer einer Wasserpumpe im Wesentlichen ab. Eine Undichtheit ist meist an einem Wasseraustritt an der Leakage Bohrung zu erkennen. (Verfärbung am Gehäuse) Elektrisch angetriebene Wasserpumpe Die elektrische Wasserpumpe hat gegenüber einer mechanisch angetriebenen Pumpe den Vorteil, dass sie immer nur so schnell dreht wie nötig. Das heisst sie kann den Kühlmitteldurchsatz an die Betriebsbedingungen anpassen. Dadurch nimmt die Pumpe nur ca. 200Watt Leistung auf, gegenüber ca.2kw bei der mechanischen Version. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 4/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Thermostat Dehnstoffthermostat Wichtig: Bei Motoren, in denen der Thermostat horizontal eingebaut ist, muss dieser so eingebaut werden, dass das Kugelventil oder die Entlüftungsbohrung oben liegt. Beim Kühlmittelwechsel oder beim Ersatz von Bauteilen im Kühlsystem muss das System nach dem Einfüllen des Kühlmittels unbedingt entlüftet werden (sonst kann ein Motorschaden entstehen) geregelter Thermostat Funktion des Thermostaten: Das Wachselement regelt unbeheizt wie bisher, d.h. über die Kühlmittel-Temperatur wird das Wachs flüssig und dehnt sich aus. Diese Ausdehnung bewirkt einen Hub am Hubstift. Dies erfolgt im Normalfall ohne Bestromung. Bei der Kennfeldkühlung ist im Wachselement ein Heizwiderstand eingebaut. Wenn dieser bestromt wird, erwärmt er das Wachselement zusätzlich und die Verstellung erfolgt nun nicht mehr allein in Abhängigkeit von der Kühlmittel-Temperatur, sondern so, wie das vom Motorsteuergerät vorgegeben wird. Kühler Fallstromkühler / Längsstromkühler Querstromkühler AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 5/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Kühlerdeckel Der Kühlerdeckel verschliesst das System luftdicht und ermöglicht dadurch einen Druck im Kühlsystem, dadurch können Temperaturen von über 100 C erreicht werden. Zwei Ventile verhindern einen zu grossen Überdruck / Unterdruck im System Maximaler Überdruck: 1,2 2,0 Bar Kühlerlüfter Elektrischer Kühlerlüfter Vorteile: Der Lüfter ist immer nur dann in Betrieb wenn es notwendig ist. Er kann auch bei abgeschaltetem Motor betrieben werden. Er kann frei platziert werden. Der Elektrolüfter wird über einen Thermoschalter ein und ausgeschaltet Moderne Lüftersteuerungen arbeiten mit einem Temperaturfühler und einem Lüftersteuergerät. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 6/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Viskolüfter Aufgabe Beim längs eingebauten Motor wurde früher der Lüfter einfach mechanisch angetrieben (permanenter Lüfterantrieb). Doch ausgerechnet bei hohen Geschwindigkeiten, wenn der Lüfter dem Motor besonders viel Leistung abverlangt, wird er am wenigsten gebraucht, weil ohnehin genug Fahrtwind den Kühler durchströmt. Umgekehrt ist seine Luftleistung besonders beim Lkw bei langsamer Fahrt und starkem Kühlbedarf des Motors besonders schwach. Dieses Problem wird durch den Viskolüfter auch ohne Elektrik elegant gelöst. Funktion Der Viskolüfter ist unmittelbar hinter dem Kühler im Fahrtwind angeordnet ist. So kann der Viskolüfter nicht nur zusätzliche Luft durch den Kühler saugen, sondern auch prüfen, ob das überhaupt nötig ist. In seiner Mitte besteht er aus verripptem Leichtmetall, um die größtmögliche Oberfläche zu erzielen, die bei zu heißem Kühler stärker erwärmt wird. Die breite Bimetallfeder verbiegt sich und steuert so die Viskoseflüssigkeit, dadurch wird das Lüfterrad mit dem Antrieb verbunden. Die Drehmomentübertragung ist umso größer, je höher die Temperatur steigt. Prüfung des Lüfters Motor mit erhöhter Leerlaufdrehzahl warmlaufen lassen. Es wird überprüft, bei welcher Motortemperatur der Viskolüfter zuschaltet. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 7/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Frostschutzmittel Refraktometer Kühlschmiermittel besteht etwa zur Hälfte aus kalkarmem Wasser. Viele Zusätze z.b. die gegen Korrosion werden auch im Sommer gebraucht. Aus diesem Grund sollte die Dichte des Kühlmittels und damit der Anteil an Gefrierschutzmittel regelmässig überprüft werden. Üblich sind 40-50%. Wie man aus dem Diagramm oben sieht, wird bei über 60% Frostschutzanteil die Gefriersicherheit wieder geringer. Den Frostschutz braucht der Motor, weil Wasser die Eigenschaft hat, sich bei der Bildung von Eis auszudehnen. Das würde der Motorblock aus Grauguss oder Aluminium nicht aushalten. Es gibt zwar an manchen Motoren Frostschutzstopfen, die dem Druck zuerst nachgeben, aber darauf sollte sich niemand verlassen. Dem Kühlwasser wird deshalb Ethylenglykol (Ethandiol) beigemischt. Der Name Glykol (griechisch: glycos = süss) geht auf seinen süssen Geschmack zurück. Frostschutzarten: Ethylenglykol giftig, leicht süßlicher Geschmack Propylenglykol ungiftig AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 8/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Werkstattarbeiten Wichtige Tipps! Bei heissem Motor steht das System unter Druck: Verbrennungsgefahr beim Öffnen des Deckels. Kühlmittel muss als schwermetallhaltiger Abfall separat entsorgt werden. Bei der Auswahl des Kühlerschutzmittels sollte immer auf die vorhandenen Zulassungen geachtet werden. Beim Mischen verschiedener Kühlmittel muss vorher abgeklärt werden, ob sich diese Flüssigkeiten vertragen. Kühlsystem auf Dichtheit prüfen Bei betriebswarmen Motor Prüfgerät anschliessen und Kühlsystem mit dem vorgegebenem Druck versehen. Fällt der Druck in kurzer Zeit ab, müssen Kühler, Wasserpumpe, Schläuche und Heizelement kontrolliert werden. Bsp. Kontrolldruck: 140 kpa Kühlerdeckel prüfen Kühlerdeckel mit Vorgegebenem Druck versehen. Den Druck so lange erhöhen bis das Über- Druckventil hörbar öffnet. Wird der Druck nicht erreicht, oder wird der Druck überschritten, muss der Kühlerdeckel ausgetauscht werden. Bsp. Öffnungsdruck: 140 kpa Der Druck soll anschliessend leicht abfallen und anschliessend konstant bleiben. Unterdruckventil herausziehen, beim Loslassen muss es sich vollständig schliessen. Fällt der Druck rasch ab, so ist der Kühlerdeckel zu ersetzen. Diese Prüfmethode ist bei den meisten Kunststoffdeckeln nicht mehr möglich. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 9/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013
Thermostat prüfen In eingebauten Zustand Motor warmlaufen lassen. Die Kühlerschläuche oben und unten am Kühler ständig auf Temperatur prüfen. Sobald der Thermostat öffnet werden beide Schläuche heiss. In ausgebauten Zustand Wasser langsam erhitzen. Öffnungsbeginn mit dem Thermometer bestimmen. (Der elektrische Thermostat wird über eine Stellglieddiagnose geprüft) Temperaturfühler prüfen In eingebauten Zustand mit dem Diagnosetester Fehlerspeicher auslesen Istwerte kontrollieren In ausgebauten Zustand Wasser langsam erhitzen. Mit Thermometer und Ohmmeter die Regelkurve aufzeichnen. Thermoschalter prüfen In eingebautem Zustand Kontrollieren, bei welcher Temperatur er den Lüfter einschaltet. In ausgebauten Zustand Wasser langsam erhitzen. Mit Thermometer und Ohmmeter den Einschaltpunkt überprüfen. Ein = kleiner Widerstand ca. 0.2-0.5 Ohm AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 10/10 \\Domainsrv01\lehrer$\Kurse\ab 2012\AM 1.2\1 Theorien\Kuehlung_.doc 24.09.2013