Motorkühlung: Funktionsweise, Komponenten und Temperaturregelung

Motorkühlung: Grundlagen und Funktionsweise

Die Motorkühlung ist ein entscheidendes System in Verbrennungsmotoren, das die Wärme abführt, die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entsteht. Ohne eine effektive Kühlung würde der Motor überhitzen und Schaden nehmen.

Kühlwasser: Der Wärmeträger

Kühlwasser zirkuliert durch Kanäle im Motorblock und Zylinderkopf, um die Wärme aufzunehmen. Diese Kanäle werden als Wassermäntel bezeichnet. Das Kühlwasser fließt um die Zylinder, die Brennräume und die Auslassventile, um eine optimale Kühlung zu gewährleisten.

Zwangsumlauf

Der Zwangsumlauf wird durch eine Pumpe sichergestellt, die das Kühlwasser zwischen dem Motor und dem Kühler zirkulieren lässt. Die Pumpe saugt das kalte Wasser aus dem Kühler und befördert es zum Motor. Ein wassergekühlter Lüfter unterstützt die Kühlung zusätzlich. Pumpe und Lüfter werden in der Regel von der Kurbelwelle angetrieben.

Thermosiphon-Kühlung (Boiler-Umlauf)

Die Thermosiphon-Kühlung nutzt die Dichteunterschiede zwischen kaltem und warmem Wasser. Das kalte Wasser tritt unten in den Motorblock ein und steigt auf, während es sich erwärmt. Das erwärmte Wasser fließt zum Kühler, wo es abgekühlt wird und wieder absinkt. Dieser natürliche Kreislauf wird durch den Dichteunterschied angetrieben.

Regelung der Motortemperatur durch den Thermostat

Der Thermostat ist ein wichtiges Bauteil zur Regelung der Motortemperatur. Er steuert, ob das Kühlwasser durch den Kühler zirkuliert oder nicht, abhängig von der aktuellen Motortemperatur. Der Thermostat befindet sich am Ausgang des Wassers aus dem Motorblock.

Er besteht aus einem Ventil, das durch ein Akkordeon-artiges Element gesteuert wird. Bei niedrigen Temperaturen ist das Ventil geschlossen, sodass das Kühlwasser nicht durch den Kühler fließt und der Motor schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Bei einer Temperatur zwischen 60 °C und 70 °C dehnt sich das Akkordeon-Element aus und öffnet das Ventil, sodass das Kühlwasser durch den Kühler zirkulieren kann. Der Thermostat sollte bei etwa 80 °C vollständig geöffnet sein. Sinkt die Temperatur unter 70 °C, schließt der Thermostat das Ventil teilweise, um die Temperatur zu halten.

Kühler: Wärmeableitung an die Umgebungsluft

Der Kühler dient dazu, die Wärme vom Kühlwasser an die Umgebungsluft abzugeben. Er besteht aus einem oberen und einem unteren Behälter, die durch Kühlrippen oder Rohre miteinander verbunden sind. Das Kühlwasser fließt vom oberen zum unteren Behälter, während die Luft durch die Kühlrippen oder Rohre strömt und die Wärme abführt.

Bauformen von Kühlern

• Lamellenkühler: Hier sind sechseckige Rohre seitlich miteinander verbunden. Das Wasser kann zwischen den Rohren hindurchfließen, während die Luft die Wärme abführt.
• Rohrkühler: Diese bestehen aus zahlreichen Rohren, durch die die Luft strömt und die Wärme abführt.

Wasserpumpe: Förderung des Kühlwassers

Die Wasserpumpe ist eine Zentrifugalpumpe, die das Kühlwasser durch den Kühlkreislauf pumpt. Sie wird in der Regel über einen Riemen von der Kurbelwelle angetrieben. Die Pumpe saugt das Kühlwasser aus dem Kühler an und befördert es zum Motorblock.

Lüfter: Unterstützung der Kühlung

Der Lüfter unterstützt die Kühlung des Kühlwassers im Kühler. Moderne Lüfter sind oft thermostatisch gesteuert und werden nur bei Bedarf aktiviert. Ein Thermokontakt im unteren Kühlerbehälter schaltet den Lüfter ein, wenn die Temperatur des Kühlwassers einen bestimmten Wert überschreitet.

Heizungsbetrieb

Wenn die Kühlmitteltemperatur einen bestimmten Wert erreicht, aktiviert ein Thermokontakt einen Schalter, der Strom von der Batterie zum Gebläse leitet. Ein Widerstand sorgt dafür, dass der Lüfter zunächst langsam läuft. Steigt die Temperatur weiter, schließt ein zweiter Thermokontakt und versorgt ein Relais mit Strom. Das Relais schließt einen Kontakt, der den Lüfter mit voller Leistung versorgt.

Funktionsweise des Relais

Wird der Elektromagnet des Relais mit Strom versorgt, erzeugt er ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld zieht einen Anker an und schließt die Metallkontakte. Durch diese Kontakte fließt der Strom zum angeschlossenen Gerät, in diesem Fall dem Lüfter.