Wie genau funktioniert der Motorkühler?
Der Kühler soll die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme an die Luft abführen. Das weiß ich. Ich will aber wissen wie genau das funktioniert. Ich lade mal zwei Bilder zur besseren Beschreibung hoch.
- Frage: Das Kühlernetz (siehe Bilder) besteht aus kleine Rohrleitungen und zwischen diesen Rohrleitungen befindet sich Papier (ist das papier?), dass sich zickzack förmig eingebaut wird. Was ist der Sinn dieses zickzack förmige Papier?
- Frage: Wieso gibt es einen Einfüllstutzen, wenn es einen Ausgleichsbehäter gibt. Ich verstehe den Einfüllstutzen nicht.
- Frage: Was macht das Überlaufrohr? Ist er mit dem Ausgleichsbehälter verbunden?
7 Antworten
Das Kühlernetz (siehe Bilder) besteht aus kleine Rohrleitungen und zwischen diesen Rohrleitungen befindet sich Papier (ist das papier?), dass sich zickzack förmig eingebaut wird. Was ist der Sinn dieses zickzack förmige Papier?
Das ist kein Papier, sondern dünne Metallbleche. Das dient dazu, die Oberfläche zu vergrößern, über die die Wärme abgeführt wird.
Wieso gibt es einen Einfüllstutzen, wenn es einen Ausgleichsbehäter gibt. Ich verstehe den Einfüllstutzen nicht.
Weil der Ausgleichsbehälter möglicherweise nicht der tiefstgelegene Punkt im System ist.
Was macht das Überlaufrohr? Ist er mit dem Ausgleichsbehälter verbunden?
Wenn die Kühlflüssigkeit thermisch expandiert, läuft sie dort heraus, anstatt die Leitungen zu "sprengen".
Sorry, ich wollte schreiben: "Weil der Ausgleichsbehälter möglicherweise nicht der höchstgelegene Punkt im System ist."
Die Kühlflüssigkeit muss natürlich immer ganz oben eingefüllt werden, weil sie nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren überall im System der selbe Flüssigkeitsspiegel ausbilden wird. Wenn sich der höchste Punkt am Radiator befindet, muss dort der Einfüllstützen für die Kühlflüssigkeit sein, sonst bekommst Du das System nicht mit Flüssigkeit gefüllt.
Salue
1) Es ist kein Papier, sondern gefaltete Bleche. Weil sie die Wärme leiten, wird die wirksame Oberfläche des Kühlers grösser und damit die Kühlleistung besser.
2) Hat man das Kühlsystem komplett geleert (zum Beispiel zum Austausch der Kühlflüssigkeit oder nach einer Reparatur) muss man die neue Kühlflüssigkeit am Stutzen einfüllen. Würde man den Ausgleichsbehälter füllen, bleibt die Flüssigkeit dort und geht nicht von selber in den Kühlkreislauf.
3) Ja, durch das warm werden der Flüssigkeit dehnt sich diese aus. Was zu viel ist, wird über den Überlauf in den Ausgleichsbehälter gedrückt. Kühlt der Motor wieder ab, entsteht ein Vakuum im Kühlkreislauf. Dieses wird ausgeglichen, in dem aus dem Ausgleichsgefäss wieder Kühlflüssigkeit nachgesaugt wird.
Alles klar?
Es grüsst Dich
Tellensohn
zu Punkt 2: Wenn man Kühlflüssigkeit am Stutzen füllt, weißt man ja nicht wie viel gefüllt werden muss, weil es keine min/max markierung wie beim Ausgleichsbehälter gibt.
Man füllt, bis es voll ist. Es soll ja möglichst keine Luft mehr drin sein.
Eine Anzeige braucht es ja nicht, im Gegensatz zum Ausgleichsbehälter. Bei diesem variert der Kühlmittelstand. Wenn der Motor heisst ist, liegt der Pegel bei "Maximum", wen der Motor kalt ist bei "Minimum".
Tellensohn
Nein, das ist kein Papier, das ist ganz dünnes Blech. Durch die Struktur erhalte ich eine möglichst große Oberfläche bei zeitgleich brauchbarer Stabilität.
Je größer die Oberfläche, umso besser der Wärmeübergang zur schlecht leitenden Luft. (Wärmeübertragungsmenge steigt linear in der Fläche)
Der Einfüllstutzen ist zum Befüllen des Systems. der Ausgleichsbehälter hat zwar in der Regel auch einen Verschluss, nur je nach Höhenlage (kommunizierende Röhren!) würde dann die Luft, die als Puffer bei der Ausdehnugn dient entweichen, sodaß kein Ausgleich mehr entstehen kann. Deswegen eine extra Einfüllöffnung.
Nein, ich nehme auf Basis der Abbildung an, daß es als Überlauf für das System beim Befüllen gedacht ist, sicher bin ich in dem einen Punkt aber nicht.
- Moderne Viertaktmotoren werden bis auf wenige Ausnahmen flüssigkeitsgekühlt, wobei in der Regel ein Gemisch aus Wasser und einem Frost- und Korrosionsschutzmittel als Kühlflüssigkeit dient. Daher hat sich im allgemeinen Sprachgebrauch der Begriff Wasserkühlung durchgesetzt.
- Wasser hat einen gleichmäßigen Wärmetransport und kann eine große Wärmemenge abführen.
- Der Kühlkreislauf wird mit geringem Überdruck betrieben, damit Kühlmitteltemperaturen bis etwa 115 °C möglich sind und Kavitation an Zylinderwänden verhindert wird.
- Das System wird dabei durch ein Überdruckventil geschützt.
- Da sich die Kühlflüssigkeit bei Erwärmung ausdehnt, steigt der Druck im Kühlsystem. Um diesen Effekt auszugleichen, ist ein Ausgleichsbehälter/Ausdehnungsgefäß in den Kühlkreislauf integriert, der das überschüssige Kühlmittel aufnimmt und bei Bedarf wieder abgibt.
- Durch das Erhöhen des Systemdruckes steigt gleichzeitig der Siedepunkt des Kühlmittels.
- https://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%BChlung_(Verbrennungsmotor)
Der Kühler ist ein sogenannter Querstromkühler.
Das aus dem Motor kommende Kühlwasser ist sehr heiß und durchströmt die Rohrbündel des Kühlers entweder von oben nach unten oder umgekehrt. Dafür dass das Kühlwasser schnell genug strömt, sorgt die Wasserpumpe. Damit die nicht allzusehr durch Hitze belastet wird, sitzt die hinter dem Kühler und muss daher nur das schon abgekühlte Wasser pumpen.
Quer zu den Wasserrohren strömt der Fahrtwind und wenn der zu gering ist, die Luft, die durch den Kühlerventilator durchgeblasen wird.
Bisher hätte man jetzt als Fläche für den Wärmeübergang vom Wasser zur Luft nur die Oberfläche der Wasserrohre. Gäbe es nur die, müsste der Kühler viel größer ausfallen. Deshalb sind auf die Wasserrohre die zick-zack-förmigen dünnen Bleche des Kühlernetzes gelötet. Das sind im Prinzip Kühlrippen für die Wasserrohre. Ein Teil der Wärme des Kühlwassers gelangt also nicht nur an die Außenfläche der Wasserrohre sondern auch in die Bleche des Kühlernetzes. Dadurch wird die Oberfläche, an denen ein Wärmeaustausch zwischen Wasser und Luft erfolgt, künstlich und deutlich vergrößert. Dadurch kann der Kühler kleiner gebaut werden bzw. bei gleicher Größe kann er viel mehr Wärme an die Luft abgeben. Das Material des Kühlernetzes besteht aus einer Metalllegierung, die besonders gut Wärme leiten kann. Da sie keine tragende Funktion hat, kann dieses Metall auch sehr weich sein.
Bevorzugt wird dazu Aluminium verwendet, dessen Wärmeleitfähigkeit etwa 4-mal so hoch ist wie die von Stahl. Kupfer wäre noch besser, ist aber zu teuer und wird deshalb nur für Spezialfälle, z.B Kühler für Rennwagen, verwendet. Silber wäre noch besser als Kupfer, ist aber zu schwer und zu teuer. Da der optimale Kompromiss zwischen Wärmeleitung, Kosten und Gewicht beim Aluminium liegt, wird das hauptsächlich für das Kühlernetz verwendet.
zu 2)
Da gibt es verschiedenen Bauarten von Kühlern. Bei dem einen ist der Ausgleichsbehälter getrennt vom Kühler und liegt an der höchsten Stelle des Kreislaufes, wodurch der Kühlwasserkreislauf selbstentlüftend wird. Dann hat der Kühler auch keinen Einfüllstutzen.
Bei dem Bild handelt es sich um eine andere Bauart. Da ist der Ausgleichsbehälter praktisch schon oben im Kühler integriert. Diese Bauart hat keinen zusätzlichen Ausgleichsbehälter. Diese Bauart ist bei normalen Autos aber ziemlich aus der Mode gekommen. Heutzutage gibts fast nur noch Kühler mit getrenntem Ausgleichsbehälter. Da diese Kühlerbauart ohne getrennnten Ausgleichsbehälter aber etwas Gewicht spart, wird sie bisweilen im Rennsport immer noch verwendet. Außerdem kommt sie bei Nutzfahrzeugen noch häufig vor.
Diese Bauart mit integriertem „Ausgleichsbehälter“ hat dann auch ein Überlaufrohr, damit Wasser, das sich durch Überhitzung ausdehnt und keinen Platz mehr im Kühler findet, ins Freie abfließen kann.
Bei getrenntem Ausgleichsbehälter entfällt das Überlaufrohr, da sich das überhitze und stark ausdehnende Wasser dort hineinbegeben kann, bis der überläuft.
Nochmal zu 2)
Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann hat ein Kühlsystem entweder ein ausgleichsbehälter ohne einen einfüllstutzen am kühler oder keinen ausgleichsbehälter, aber dafür einen einfüllstutzen am Kühler
Das folgende Bild zeigt aber einen Kühlsystem mit Ausgleichsbehälter und einfüllstutzen am Kühler
https://data.motor-talk.de/data/galleries/0/212/718/46722755/starlet-p91-2-4360536188297832706.JPG
Das ist die Regel, aber keine Regel ohne Ausnahme. Hier haben wir einen Ausgleichsbehälter, der nicht realtiv hoch über dem Kühler angebracht ist, wie das meistens der Fall ist, sondern neben dem Kühler. Wenn die Oberkante Kühler der höchste Punkt im Kühlkreislauf ist, muss da natürlich ein Einfüllstutzen hin, damit man z.B. nach einer Reparatur wieder Kühlwasser nachfüllen kann. Durch den tief liegenden Ausgleichsbehälter dürfte die Konstruktion auch irgendwo ein Überlaufrohr haben und der Behälter dient als Auffangbehälter.
Hier scheint es sich um eine etwas veraltete Konstruktion zu handeln. Wie ich ja schrieb, ist inzwischen die Konstruktion mit hoch liegendem Ausgleichsbehälter üblich, jedenfalls bei den Autos, die ich kenne und das sind nicht wenige. Und die haben dann keinen Einfüllstutzen mehr auf dem Kühler.
Hier in Bild 14 ist das sehr schön zu sehen:
Weil der Ausgleichsbehälter möglicherweise nicht der tiefstgelegene Punkt im System ist.
Verstehe nicht was du mir damit sagen willst.