Kühlung

Warum muss ein Motor gekühlt werden?

Bei der Verbrennung im Zylinder entstehen Temperaturen von über 2.000°C. Ohne Kühlung würde der Motor innerhalb kürzester Zeit überhitzen und schwere Schäden erleiden:

• Kolbenfresser - der Kolben dehnt sich zu stark aus und verklemmt im Zylinder
• Zerstörung der Dichtungen - Kopfdichtung, O-Ringe etc. versagen
• Ölverlust - das Motoröl verliert seine Schmiereigenschaften
• Verzug - Motorblock und Zylinderkopf verziehen sich

Etwa ein Drittel der im Kraftstoff enthaltenen Energie geht als Wärme verloren und muss abgeführt werden.

Luftkühlung

Bei der Luftkühlung wird die Wärme direkt an die umgebende Luft abgegeben. Der Motor hat dafür Kühlrippen, die die Oberfläche vergrößern.

Oft unterstützt ein Gebläse die Luftkühlung, damit auch im Stand oder bei geringer Fahrtgeschwindigkeit genug Luft an den Motor gelangt.

• Einfacher Aufbau, kein Kühlmittel nötig
• Geringerer Wartungsaufwand
• Weniger effektiv bei hoher Motorleistung
• Motor läuft lauter (keine dämpfende Wassermantel)

Beispiel im THW: Kleinere Motorpumpen, oder Hannibal und Börger 5000 in Verbindung mit einer Ölkühlung

Wasserkühlung (Flüssigkeitskühlung)

Die Wasserkühlung ist das verbreitetste System bei leistungsstarken Motoren. Ein Kühlmittel (Wasser-Glykol-Gemisch) zirkuliert durch den Motor und transportiert die Wärme ab.

Kleiner Kühlkreislauf (Warmlaufphase)

Wenn der Motor kalt ist, muss er möglichst schnell auf Betriebstemperatur kommen. Dafür gibt es den kleinen Kühlkreislauf:

Der Thermostat ist geschlossen. Das Kühlmittel zirkuliert nur zwischen Motor und Wasserpumpe, ohne durch den Kühler zu fließen.

Dadurch erwärmt sich der Motor schnell, was wichtig ist für:

• Geringeren Verschleiß (kalte Motoren verschleißen stärker)
• Bessere Verbrennung und weniger Emissionen
• Schnelleres Erreichen der optimalen Öl-Temperatur

Großer Kühlkreislauf (Betriebstemperatur)

Erreicht das Kühlmittel ca. 80-90°C, öffnet der Thermostat und gibt den Weg zum Kühler frei:

Das Kühlmittel fließt jetzt den vollen Kreislauf:

1. Die Wasserpumpe fördert das Kühlmittel durch den Motor
2. Das Kühlmittel nimmt die Wärme im Motorblock und Zylinderkopf auf
3. Das erwärmte Kühlmittel fließt durch den Kühler (Wärmetauscher)
4. Im Kühler wird die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben (unterstützt durch einen Lüfter)
5. Das abgekühlte Kühlmittel fließt zurück zur Wasserpumpe

Der Deckel des Kühlmittelbehälters hat zwei Ventile: ein Unterdruckventil, das bei Erwärmung den Druck erhöht (erhöht den Siedepunkt des Kühlmittels), und ein Überdruckventil, das bei zu hohem Druck öffnet und Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter abgibt.

Beispiele im THW: DIA, Börger 25.000, Altlas Copco

Ölkühlung

Das Motoröl hat neben der Schmierung auch eine wichtige Kühlfunktion. Es nimmt Wärme an heißen Bauteilen auf (z.B. Kolbenunterseite, Turbolader-Lager) und gibt sie über die Ölwanne oder einen separaten Ölkühler ab.

Ein Ölkühler ist ein kleiner Wärmetauscher, der entweder:

• Luft-gekühlt ist (eigener kleiner Kühler)
• Wasser-gekühlt ist (Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf)

Die Ölkühlung ist besonders wichtig für den Turbolader, dessen Lager extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sind.