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MOTORKÜHLUNG - GRUNDLAGEN

Hier finden Sie nützliches Grundlagenwissen zum Thema Motorkühlung bei Fahrzeugen.

Damit der Verbrennungsmotor effizient und schadstoffarm arbeiten kann, muss er möglichst schnell seine Betriebstemperatur erreichen und diese in allen Lastzuständen auch halten. Das gewährleistet die Motorkühlung, die gleichzeitig auch den Fahrgastraum mit Wärme versorgt. Auf dieser Seite beschreiben wir die Funktion der Motorkühlung und ihrer Bauteile. Zudem informiert Sie ein Video über den fachgerechten Austausch einer Visco-Kupplung.

Wichtiger Sicherheitshinweis
Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildeten Fachpersonal genutzt werden.

 

KÜHLUNG - EIN BLICK ZURÜCK: WISSENSWERTES

Motorkühlung mit Wasser

Die bei der Verbrennung des Kraftstoffes erzeugten Temperaturen (bis 2.000 °C) sind für den Betrieb des Motors schädlich. Deshalb wird er auf Betriebstemperatur gekühlt. Die erste Art der Kühlung mittels Wasser war die Thermosyphonkühlung. 

 

Das erwärmte leichtere Wasser steigt dabei über ein Sammelrohr in den oberen Teil des Kühlers. Es wird durch den Fahrtwind abgekühlt, sinkt nach unten und fließt dem Motor wieder zu. Solange der Motor in Betrieb ist, läuft dieser Kreislauf. Die Kühlung wurde durch Lüfter unterstützt, eine Regelung war noch nicht möglich. Später wird der Wasserumlauf durch eine Wasserpumpe beschleunigt.

 

Schwachpunkte:

  • lange Warmlaufzeit
  • niedrige Motortemperatur während der kalten Jahreszeit

 

In der weiteren Motorenentwicklung kommt ein Kühlwasserregler (= Thermostat) zum Einsatz. Der Wasserumlauf über den Kühler wird in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur geregelt. 1922 wird er wie folgt beschrieben: „Diese Vorrichtungen bezwecken eine schnelle Erwärmung des Motors und Vermeidung von Erkalten desselben”. 

 

Wir sprechen hier schon von einer thermostatgeregelten Kühlung mit den Funktionen:

  • kurze Warmlaufzeit
  • Betriebstemperatur konstant halten

Moderne Motorkühlung

Eine entscheidende Verbesserung der Motorkühlung brachte das Thermostat und der dadurch möglich gewordene „kurzgeschlossene“ Kühlmittelkreislauf. Solange die gewünschte Betriebstemperatur des Motors nicht erreicht ist, läuft das Wasser nicht über den Kühler, sondern auf kurzem Wege wieder in den Motor zurück. Erst bei Erreichen der gewünschten Betriebstemperatur öffnet das Thermostat die Verbindung über den Kühler. Diese Regelung ist bei allen Systemen bis heute geblieben. Die Betriebstemperatur des Motors hat nicht nur für Leistung und Verbrauch, sondern auch für einen niedrigen Schadstoffausstoß große Bedeutung.

 

Zur Kühlung eines Motors wird nunmehr der Umstand genutzt, dass unter Druck gesetztes Wasser nicht bei 100 °C, sondern erst bei 115 °C bis 130 °C zu sieden beginnt. Der Kühlkreislauf steht dabei unter einem Druck von 1,0 - 1,5 bar. Wir sprechen vom geschlossenen Kühlsystem. Die Anlage hat dazu einen Ausgleichsbehälter, der nur etwa zur Hälfte befüllt ist. Als Kühlmedium wird nicht nur Wasser, sondern ein Gemisch aus Wasser und Kühlmittelzusatz verwendet. Wir sprechen nun vom Kühlmittel, das Frostschutz bietet, einen erhöhten Siedepunkt hat und die Bauteile des Motors und Kühlsystems vor Korrosion schützt.

MOTORKÜHLSYSTEM: GRUNDLAGEN

Durch den immer kompakter werdenden Motorraum stellt die Unterbringung der Komponenten und die Ableitung der enormen Wärmemengen eine große Herausforderung dar. Um den Motorraum abzukühlen, werden an moderne Kühlungssysteme hohe Ansprüche gestellt, dadurch hat es in letzter Zeit große Fortschritte im Bereich Kühlung gegeben.

 

Die Anforderung an das Kühlsystem sind:

  • Verkürzte Warmlaufphase
  • Schnelle Innenraumaufheizung
  • Geringer Kraftstoffverbrauch
  • Längere Lebensdauer der Komponenten

 

Die Basis aller Motorkühlungssysteme besteht aus den folgenden Komponenten:

  • Kühlmittelkühler
  • Thermostat
  • Kühlmittelpumpe (mechanisch oder elektrisch)
  • Ausgleichsbehälter (Ausdehnungsbehälter)
  • Leitungen
  • Motorlüfter (Keilriemen angetrieben oder Visco®)
  • Temperatursensor (Motorsteuerung / Anzeige)

Funktionsweise

Die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Wärme, die auf die Bauteile des Motors übergeht, wird an das Kühlmittel abgegeben. Durch die Zirkulation wird Wärme an die Außenluft abgeführt und damit das Kühlmittel abgekühlt. Ein oder mehrere Lüfter (mechanisch oder elektrisch angetrieben), die vor oder hinter dem Kühler angebracht sein können, unterstützen den Abkühlungsprozess. Insbesondere geschieht dies bei langsamer Fahrt oder Stillstand des Fahrzeugs. Um die Temperatur des Kühlmittels bzw. des Motors relativ konstant zu halten, wird der Kühlmittelfluss durch ein Thermostat gesteuert.

KÜHLMITTELKÜHLER: FUNKTION

Ab 1905 beginnt die Kühlung des Motors, die damalige Verbrennungstemperatur im Motor lag bei ca. 600-800 °C. Stahlkühler wurden um die Jahrhundertwende bis ca.1938 verwendet, danach kamen Buntmetallkühler (Kupfer/Messing). Nachteil: hohes Gewicht und begrenzte Vorräte, dadurch hoher Materialpreis.

 

Anforderungen an den Kühler:

  • hohe Leistungsdichte
  • ausreichende Festigkeit
  • dauerhafte Korrosionsbeständigkeit
  • niedrige Herstellkosten
  • umweltverträgliche Herstellung

 

Ausführung:

  • Wasserkasten aus GFK = Glasfaserverstärkter Kunststoff
  • Zunehmend aus Aluminium

 

Aufgabe:

  • Das Kühlmittel im Motorkreislauf kühlen

 

Vorteile:

  • Passgenauer Einbau zur einfachen Montage
  • Optimaler Wirkungsgrad
  • Abgestimmt auf Kundenspezifikationen (OEM)

Typischer Aufbau

Beim Kühlmittelkühler kann der Ölkühler auch eine separate Komponente sein. Die einzelnen Teile werden zusammengebaut. Dadurch erhält der Kühlmittelkühler seine Form. Die Kühlung findet über die Kühlrippen (Netz) statt, die durchströmende Luft entnimmt Wärme aus dem Kühlmittel. Die Strömung des Kühlmittels verläuft von oben nach unten, genannt Fallstrom, oder mit einem Querstrom (von rechts nach links oder umgekehrt). Beide Varianten müssen genügend Zeit und einen ausreichenden Querschnitt haben, damit die Luft eine effektive Kühlung des Kühlmittels erzeugt.

Bauformen

Es gibt zwei typische Bauformen, gelötet und mechanisch gefügt. Beide Arten werden bei Fallstromkühlern angewendet. Die ersten Kühler waren mit Messingwasserkasten, später mit Kunststoffwasserkasten ausgestattet. Querstromkühler sind 40% kleiner als Fallstromkühler und werden in den jetzigen PKWs benutzt, wo eine flachere Bauart benötigt wird. 

 

Der Wasserkasten wird mit einer von Behr entwickelten Wellenschlitzbördelung befestigt und versiegelt. Eine andere Befestigungsart ist die Lappenbördelung. Fallstromkühler werden in höheren PKWs (Geländewagen usw.) oder NKWs eingesetzt. 

 

Bei der Herstellung werden grundsatzlich zwei verschiedene Produktionsmethoden unterschieden: Die Bauteile können entweder mechanisch gefügt oder gelötet sein. Die technischen Leistungsdaten beider Herstellungsverfahren sind annähernd identisch. Die mechanisch gefügte Variante weist lediglich ein geringeres Gewicht auf. Die Fahrzeughersteller entscheiden letztendlich, welches Verfahren in Serie eingesetzt wird. Die Konstruktion der Rohr-/ Rippengeometrie des Kühlers entscheidet über die jeweilige Leistungsfahigkeit. Dabei ist der zur Verfügung stehende Bauraum im Fahrzeug zu beachten.

Gelötete vs. gefügte Kühler im Vergleich

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die wesentlichen Unterschiede zwischen den Kühlervarianten.

  Gefügt Gelötet
Rohre Oval, bzw. rund Lotplattierte Flachrohre, zur Verstarkung gefaltet bzw. mit Sicken versehen
Rippen Gestanzt, aufgesteckt Gewalzte Wellrippen
Verbindung Durch Aufweiten der Rohre und Aufstecken Durch Verloten
Sonstiges Geringeres Gewicht
  • Ein Flachrohr i.d.R. ausreichend fur gesamte Systemtiefe
  • Hohe des Bauteils entscheidet uber die Anzahl der Flachrohre

 

Ganz-Aluminium Kühler

Wie hier zu sehen ist, ist bei der Ganz-Aluminiumkühler-Bauart die Netztiefe wesentlich reduziert. Diese Bauart hilft die Gesamttiefe des Kühlungsmoduls gering zu halten, z.B. ist der Ganz- Aluminiumkühler des Audi A8, 11% leichter und hat eine 20 mm geringere Bautiefe.

 

Diese Bauart hat folgenden Eigenschaften:

  • Der obere Boden entfällt
  • Netztiefe ist gleich Kühlertiefe
  • 5-10% Gewichtsreduzierung
  • Höhere Betriebsfestigkeit
  • Berstdruck 5 bar
  • Als Ganzes recyclingfähig
  • Transportschäden werden reduziert (Überlaufstutzen)
  • Verschiedene Rohrarten können genutzt werden
  • Rundrohr bei höherer Leistung mit Turbulenzeinlage
  • Ovalrohr (bedeutet mehr Fläche zum Abkühlen)
  • Flachrohr mechanische Fertigung Kassetierung (noch mehr Fläche und nur noch einreihig nötig)
  • Flachrohr gelötet ohne Flussmittel (beste Abkühlung, Lamellen sitzen zu 100% an), aber kostenintensiv
  • Spezielle Alulegierung wird verwendet (Netz)
  • Temperatur 600-650 °C danach Abkühlung auf ca. 130 °C (Spannungen werden ausgeglichen)

Auswirkungen bei Ausfall

Ein defekter Kühler kann sich wie folgt bemerkbar machen:

  • Mangelhafte Kühlleistung
  • Erhöhte Motortemperatur
  • Permanent laufende Kühlerlüfter
  • Mangelhafte Leistung der Klimaanlage

 

Als Ursache dafür kommen in Betracht:

  • Kühlmittelverlust durch Beschädigung des Kühlers (Steinschlag, Unfall)
  • Kühlmittelverlust durch Korrosion oder undichte Anschlüsse
  • Mangelhafter Wärmeaustausch durch äußere oder innere Verschmutzung (Schmutz, Insekten, Kalkablagerungen)
  • Verunreinigtes oder überaltertes Kühlwasser

Fehlersuche

Prüfschritte zur Fehlererkennung:

  • Kühlmittelkühler auf äußere Verschmutzung prüfen, ggf. mit reduzierter Druckluft oder einem Wasserstrahl reinigen. Dabei nicht zu nah an die Kühlerlamellen kommen
  • Kühler hinsichtlich äußerer Beschädigungen und Undichtigkeiten prüfen (Schlauchverbindungen, Bördelungen, Lamellen, Kunststoffgehäuse)
  • Kühlmittel auf Verfärbung/Verunreinigung (z.B. Öl, durch defekte Kopfdichtung) und Frostschutzgehalt prüfen
  • Kühlmitteldurchfluss prüfen (Verstopfung durch Fremdmaterialien, Dichtmittel, Kalkablagerungen)
  • Messen der Kühlmitteleintritts- und Kühlmittel-Austrittstemperatur mit Hilfe eines Infrarotthermometers

AUSGLEICHSBEHÄLTER: FUNKTION

Zur Vermeidung von örtlicher Überhitzung der Bauteile ist ein blasenfreier Kühlmittelkreislauf erforderlich. Das Kühlmedium tritt mit großer Geschwindigkeit in den Behälter ein und mit niedriger Geschwindigkeit wieder aus (unterschiedliche Stutzendurchmesser). Nkw-Ausgleichsbehälter haben 3 Kammern und eine große Wassermenge, z. B. 8 Liter Kühlmittel-Volumen. Der Ausgleichsbehälter dient zur Aufnahme von expandiertem Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf. Der Druck wird durch ein Ventil abgebaut und dadurch der Systemdruck auf einem voreingestellten Wert gehalten.

Funktionsweise

Hohe Kühlmitteltemperatur führt zu einem Druckanstieg im Kühlsystem, da sich das Kühlmittel ausdehnt. Das Kühlmittel wird in den Behälter gepresst. Der Druck im Behälter steigt an. Das Überdruckventil im Verschlussdeckel öffnet sich und lässt Luft entweichen.

 

Bei Normalisierung der Kühlmitteltemperatur entsteht ein Unterdruck im Kühlsystem. Kühlmittel wird aus dem Behälter abgesaugt. Hierdurch entsteht im Behälter ebenfalls ein Unterdruck. Als Folge öffnet das Unterdruckausgleichs-Ventil im Verschlussdeckel des Behälters. Luft strömt in den Behälter, bis ein Druckausgleich erreicht ist.

Auswirkungen bei Ausfall

Ein defekter Ausgleichsbehälter bzw. ein defekter Verschlussdeckel kann sich wie folgt bemerkbar machen:

  • Kühlmittelverlust (Leckage) an diversen Systembauteilen oder am Ausgleichsbehälter selbst
  • Überhöhte Kühlmittel- bzw. Motortemperatur
  • Ausgleichsbehälter oder andere Systembauteile gerissen / geborsten

 

Als Ursache dafür kommen in Betracht:

  • Überdruck im Kühlsystem, aufgrund eines fehlerhaften Ventils im Verschlussdeckel
  • Materialermüdung

Fehlersuche

Prüfschritte zur Fehlererkennung:

  • Kühlmittelstand und Frostschutzgehalt prüfen
  • Auf Verfärbung/Verunreinigung (Öl, Dichtmittel, Kalkablagerungen) des Kühlmittels achten
  • Thermostat, Kühler, Wärmetauscher, Schlauchleitungen, und Schlauchverbindungen hinsichtlich Undichtigkeiten und Funktion kontrollieren
  • Gegebenenfalls das Kühlsystem abdrücken (Druckprüfung)
  • Auf Lufteinschlüsse im Kühlsystem achten, ggf. Kühlsystem nach Vorgabe des Fahrzeugherstellers entlüften

 

Wurden alle o.g. Punkte ohne Beanstandung durchgeführt, sollte der Verschlussdeckel des Ausgleichsbehälters erneuert werden. Eine Prüfung des Verschlussdeckel-Ventils ist nur schwer durchführbar.

THERMOSTAT: FUNKTION

Thermostate kontrollieren die Temperatur des Kühlmittels und dadurch auch die Motortemperatur. Mechanische Thermostate haben sich über die Jahre nicht viel geändert und werden immer noch verbaut. Die Funktion erfolgt durch ein expandierendes Wachselement, das ein Ventil öffnet und das Kühlmittel zum Kühlen an dem Kühlmittelkühler zurückführt. Das Thermostat öffnet sich bei einer bestimmten Temperatur, die für das System vorgegeben und nicht zu ändern ist. Elektronisch gesteuerte Thermostate werden von der Motorsteuerung geregelt und öffnen je nach Betriebsverhältnis des Motors. Elektronisch ansteuerbare Temperaturregler tragen durch Verbesserung des mechanischen Motorwirkungsgrades zur Kraftstoffreduzierung und Verminderung von Schadstoffemissionen bei.

 

Vorteile:

  • Reduzierung des Kraftstoffverbrauches um ca. 4%
  • Reduzierung der Schadstoffemissionen
  • Komfortverbesserung (durch Verbesserung der Heizleistung)
  • Längere Motorlebensdauer
  • Erhaltung der Strömungsverhältnisse und der thermodynamischen Bedingungen
  • Bedarfsorientierte Temperaturregelung
  • Höchste Temperaturänderungsgeschwindigkeit
  • Geringste Bauvolumenzunahme (< 3%)

Funktionsweise

Bei einer Erwärmung über 80 °C schmilzt die Wachsfüllung. Durch die Volumenzunahme des Wachses verschiebt sich die Metalldose auf dem Arbeitskolben. Der Thermostat öffnet den Kühlerkreislauf und schließt gleichzeitig den Kurzschlusskreislauf. Bei Temperaturabnahme unter 80 °C erstarrt die Wachsfüllung. Eine Rückstellfeder drückt die Metalldose in die Ausgangsstellung zurück. Der Thermostat schließt den Zufluss zum Kühler. Das Kühlmittel fließt über die Kurzschlussleitung direkt zum Motor zurück.

KÜHLMITTELPUMPEN: GRUNDLAGEN

Kühlmittelpumpen befördern das Kühlmittel durch den Kreislauf und bauen den Druck auf. Die Kühlmittelpumpen unterliegen auch technischen Neuerungen, allerdings sind noch viele Pkw und Lkw mit riemengetriebenen Kühlmittelpumpen im Markt. Die nächste Generation werden elektronisch gesteuerte Kühlmittelpumpen sein. Hier wird die Kühlmittelpumpe nach Bedarf angetrieben, ähnlich wie der Kompressor im Klimakreislauf. Dadurch wird eine optimale Betriebstemperatur erreicht.

 

Finden Sie hier weitere technische Informationen zu Kühlmittelpumpen.

WÄRMETAUSCHER: FUNKTION

Der Wärmetauscher liefert Wärme, die mit dem Luftstrom des Gebläses in den Fahrzeuginnenraum befördert wird. Wenn eine Klimaanlage vorhanden ist, was heute meistens der Fall ist, wird eine Mischung aus kalter und warmer Luft von der Klimasteuerung erzeugt. Hier kommen alle 3 Faktoren zusammen, Wärme, Kälte und die entsprechende Steuerung = Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums.

 

Eigenschaften:

  • Vollständig recyclingfähig
  • Sicherstellung der gewünschten Innenraumtemperatur
  • Gelötete Wärmetauscher in Ganz-Aluminium-Bauweise
  • Geringerer Platzbedarf im Fahrzeuginnenraum
  • Hohe Heizleistung
  • Endböden gelötet und nicht geklammert
  • Sind im Heizungskasten verbaut
  • Bauart – mechanisch gefügt
  • Rohr Rippen System
  • Mit Turbulenzeinlagen, zur Verbesserung des Wärmeübergangs
  • Kiemenfelder in den Rippen erhöhen die Leistungsfähigkeit
  • Neuster Stand, wie beim Kühlmittelkühler – Ganz-Aluminium

Funktionsweise

Der Innenraum-Wärmetauscher besteht, wie auch der Kühlmittelkühler, aus einem mechanisch gefügten Rohr/Rippen-System. Der Trend geht auch hier zur Ganz-Aluminium-Bauweise. Der Innenraum-Wärmetauscher wird vom Kühlmittel durchflossen. Die Durchflussmenge wird meistens von mechanisch oder elektrisch angesteuerten Ventilen geregelt. Die Aufheizung der Innenraumluft erfolgt über die Kühlrippen (Netz) des Wärmetauschers. Der Luftstrom, den das Innenraum-Gebläse bzw. der Fahrtwind erzeugt, wird durch den von heißem Kühlwasser durchströmten Innenraum-Wärmetauscher geleitet. Dadurch erwärmt sich die Luft und gelangt dann weiter in den Fahrzeuginnenraum.

Auswirkungen bei Ausfall

Ein defekter bzw. mangelhaft arbeitender Innenraum-Wärmetauscher kann sich wie folgt bemerkbar machen:

  • Mangelhafte Heizleistung 
  • Kühlwasserverlust 
  • Geruchsbildung (süßlich) 
  • Beschlagene Scheiben 
  • Mangelhafter Luftdurchsatz

 

  • Als Ursache dafür kommen in Betracht:
  • Mangelhafter Wärmeaustausch durch äußere oder innere Verschmutzung (Korrosion, Kühlmittelzusätze, Schmutz, Kalkablagerungen) 
  • Kühlmittelverlust durch Korrosion 
  • Kühlmittelverlust durch undichte Anschlüsse 
  • Verschmutzter Innenraumfilter 
  • Verunreinigung/Blockade im Lüftungssystem (Laub) 
  • Fehlerhafte Klappensteuerung

Fehlersuche

Prüfschritte zur Fehlererkennung:

  • Auf Geruchsbildung und Scheibenbeschlag achten
  • Innenraumfilter prüfen
  • Innenraum-Wärmetauscher hinsichtlich Undichtigkeiten überprüfen (Schlauchanschlüsse, Bördelungen, Netz)
  • Auf Verunreinigungen/Verfärbungen des Kühlmittels achten
  • Kühlmitteldurchfluss prüfen (Verstopfung durch Fremdstoffe, Kalkablagerungen, Korrosion)
  • Kühlmittel-Eintritts- und Kühlmittel-Austritts-Temperatur messen
  • Auf Blockaden/Fremdstoffe im Lüftungssystem achten
  • Klappensteuerung überprüfen (Umluft/Frischluft)

MOTORLÜFTER: FUNKTION

Der Motorlüfter dient zur Beförderung der Umgebungsluft durch den Kühlmittelkühler und über den Motor. Er wird durch den Keilriemen angetrieben oder im Fall eines Elektrolüfters von einem geregelten Elektromotor. Der Viscolüfter (Visco®) wird hauptsächlich im Nkw-Bereich benutzt, ist aber auch im Pkw-Bereich im Einsatz. Der Motorlüfter gewährleistet das Durchströmen einer ausreichenden Luftmenge, um das Kühlmittel abzukühlen. Beim keilriemenangetriebenen Lüfter ist die Luftmenge abhängig von der Motordrehzahl. Er unterscheidet sich vom Kondensatorlüfter, indem er ständig angetrieben wird. Der Viscolüfter wird über die Betriebstemperatur gesteuert.

 

Historie:
Starr (permanent angetrieben) erfordert er eine hohe Energie (PS), ist laut, bei gleichzeitig hohem Verbrauch. Dagegen sind elektrische Lüfter (Pkw) günstiger im Verbrauch, geräuscharm und haben einen geringeren Energiebedarf. Die Entwicklungsziele waren niedriger Verbrauch und weniger Geräusche, z.B. Lärmreduzierung durch Mantellüfter.

 

Die Weiterentwicklung zur elektronischen Viscokupplung ergab:

  • Regelung erfolgt stufenlos
  • Regelt mittels Sensoren
  • Regler verarbeitet Daten, z.B. Kühlmittel, Öl, Ladeluft, Motordrehzahl, Retarder, Klima

 

Das ergibt eine bedarfsgerechte Kühlung, Verbesserung von Kühlmitteltemperaturniveau, geringeres Geräusch und weniger Kraftstoffverbrauch. Im PKW-Bereich waren früher die Lüfter 2-teilig, Visco®-Kupplung und Lüfterrad waren geschraubt. Heute sind sie gerollt und somit nicht mehr reparabel.

Funktionsweise Visco®-Lüfter:

Das Lüfterrad besteht meistens aus Kunststoff und ist mit der Visco®-Kupplung verschraubt. Anzahl und Stellung der Lüfterflügel variieren konstruktionsbedingt. Das Gehäuse der Visco®- Kupplung besteht aus Aluminium und verfügt über zahlreiche Kühlrippen. Die Regelung des Visco®-Lüfters kann durch eine reine temperaturabhängige, selbstregelnde Bimetall-Kupplung erfolgen. Regelgröße hierbei ist die Umgebungstemperatur des Kühlmittelkühlers. Eine andere Variante stellt die elektrisch angesteuerte Visco®-Kupplung da. Diese wird elektronisch geregelt und elektromagnetisch betätigt. Zur Regelung werden hierbei die Eingangsgrößen verschiedener Sensoren herangezogen.

Auswirkungen bei Ausfall - Visco®-Lüfter

Ein defekter Visco®-Lüfter kann sich wie folgt bemerkbar machen:

  • Starke Geräuschentwicklung
  • Erhöhte Motor- bzw. Kühlmittel-Temperatur

 

Als Ursache dafür kommen in Betracht:

  • Beschädigtes Lüfterrad
  • Ölverlust/Undichtigkeit
  • Verschmutzung der Kühlfläche bzw. des Bimetalls
  • Lagerschaden

Fehlersuche - Visco®-Lüfter

Prüfschritte zur Fehlererkennung:

  • Kühlmittelstand kontrollieren
  • Lüfterrad auf Beschädigungen hin überprüfen
  •  Auf Ölaustritt achten
  • Lager hinsichtlich Spiel und Geräusche überprüfen
  • Befestigung von Lüfterrad und Visco®-Kupplung kontrollieren
  • Luftleitbleche/Lufthutze auf festen Sitz und Vorhandensein prüfen

Die elektronische Visco®-Kupplung

Die Primärscheibe und die Flanschwelle übertragen die Kraft des Motors. Mit dieser ist auch der Lüfter fest verbunden. Zirkulierendes Silikonöl bewirkt die Kraftübertragung beider Baugruppen. Durch den Ventilhebel wird der Ölkreislauf zwischen Vorratsraum und Arbeitsraum gesteuert. 

 

Der Fluss des Silikonöls vom Vorratsraum zum Arbeitsraum und zurück, erfolgt zwischen zwei Bohrungen, die Rücklauf-Bohrung im Gehäuse und die Zulauf-Bohrung in der Primärscheibe. Der Ventilhebel steuert das Motormanagement über Impulse an die Magnet-Baugruppe. 

 

Der Hall-Sensor ermittelt und informiert das Motormanagement über die aktuelle Drehzahl des Lüfters. Ein Regler leitet einen getakteten Steuerstrom an die Magnet- Baugruppe, die den Ventilhebel steuert, der wiederum den Ölfluss und die Ölmenge kontrolliert. Umso mehr Silikonöl sich im Arbeitsraum befindet, desto höher ist die Drehzahl des Lüfters. Bei leerem Arbeitsraum befindet sich der Lüfter im Leerlauf, beim Antrieb besteht ein Schlupf von etwa 5%.

Auswirkungen bei Ausfall - Visco®-Kupplung

Ein defekter Visco®-Lüfter kann sich wie folgt bemerkbar machen:

  • Erhöhte Motortemperatur bzw. Kühlmittel-Temperatur
  • Starke Geräuschentwicklung
  • Lüfterrad läuft unter allen Betriebsbedingungen voll mit

 

Als Ursache dafür kommen in Betracht:

  • Mangelhafter Kraftschluss durch Ölaustritt
  • Ölverlust durch Undichtigkeit
  • Verschmutzung der Kühlfläche bzw. des Bimetalls
  • Innere Schäden (z.B. Regelventil)
  • Lagerschaden
  • Beschädigtes Lüfterrad
  • Permanent voller Kraftschluss durch defekte Kupplung

Fehlersuche - Visco®-Kupplung

Prüfschritte zur Fehlererkennung:

  • Kühlmittelstand und Frostschutzgehalt kontrollieren
  • Visco®-Lüfter hinsichtlich äußerer Verschmutzung und Beschädigung prüfen
  • Lager hinsichtlich Spiel und Geräusche überprüfen
  • Auf Ölaustritt achten
  • Visco®-Kupplung durch Drehen von Hand, bei ausgeschaltetem Motor prüfen. Bei kaltem Motor sollte das Lüfterrad sich leicht und bei warmem Motor schwer drehen lassen

Lüfterrad sich leicht und bei warmem Motor schwer drehen lassen

  • Falls möglich, den Schlupf der Kupplung mittels Drehzahlvergleich, zwischen Lüfter-/Antriebswellendrehzahl, überprüfen. Bei vollem Kraftschluss darf die Differenz, bei direkt angetriebenen Lüftern, max. 5 % betragen. Dazu eignet sich ein optischer Drehzahlmesser mit Reflexionsstreifen
  • Elektrischen Anschluss (elektronisch gesteuerte Visco®- Kupplung) überprüfen
  • Lufthutze/Luftleitbleche kontrollieren
  • Auf ausreichenden Luftdurchsatz der Kühler achten
VIDEO ZUM THEMA

Fachgerechter Austausch der Visco-Kupplung

Beginnend mit Prüfung und Diagnose geben wir eine schrittweise Beschreibung zu einem fachgerechten Austausch der Visco-Kupplung.

 

04:18 min

Elektrische Kühlerlüfter

Im PKW-Bereich kommen meistens elektrische Lüfter zum Einsatz. Sie werden oftmals als Sauglüfter manchmal aber auch als Drucklüfter eingesetzt . Dadurch, dass beim Betrieb des Lüfters ein größerer Luftstrom den Motorkühler passiert, wird gewährleistet, dass in jedem Betriebszustand des Fahrzeugs eine optimale Temperierung des Kühlmittels stattfindet. Im Frontbereich des Fahrzeugs sind meistens noch weitere Kühler (z.B. Ladeluft, Lenkung, Kraftstoff, Kondensator) untergebracht, deren Medien (Luft, Öl, Kraftstoff, Kältemittel) ebenfalls durch elektrische Lüfter heruntergekühlt werden.

 

Die Ansteuerung des oder der Lüfter (Doppellüfter) erfolgt über Druck- bzw. Temperaturschalter oder einem Steuergerät. Somit lässt sich die Lüfterdrehzahl den Betriebsbedingungen entsprechend, stufenweise (Schalter) oder auch stufenlos (pulsweitengesteuert) regeln. Bei den elektronisch geregelten Lüftern befindet sich das Steuergerät oftmals in der Nähe der Lüftereinheit. Mit Hilfe eines Diagnosegerätes/Oszilloskops lässt sich der Fehlerspeicher auslesen bzw. die Ansteuerung überprüfen. Als Ausfallursachen kommen mechanische Beschädigungen (Crash, Lagerschaden, gebrochene Leitschaufel) und elektrische Fehler (Kontaktfehler, Kurzschluss, defekter Schalter/Steuergerät) in Betracht.

 

Der oder die elektrischen Kühlerlüfter sind meistens an Lüfterzargen montiert. Diese haben die Aufgabe, die durch den Kühler strömende Luft gezielt und möglichst frei von Strömungsverlusten dem Lüfter zuzuleiten. Aus diesem Grunde wird die Lüfterzarge auch möglichst nah am Kühler befestigt.

Funktionsweise:

Die Ansteuerung des oder der Lüfter (Doppellüfter) erfolgt über Druck- bzw. Temperaturschalter oder einem Steuergerät. Somit lässt sich die Lüfterdrehzahl den Betriebsbedingungen entsprechend, stufenweise (Schalter) oder auch stufenlos (pulsweitengesteuert) regeln. Bei den elektronisch geregelten Lüftern befindet sich das Steuergerät oftmals in der Nähe der Lüftereinheit. Mit Hilfe eines Diagnosegerätes/Oszilloskops lässt sich der Fehlerspeicher auslesen bzw. die Ansteuerung überprüfen. Als Ausfallursachen kommen mechanische Beschädigungen (Crash, Lagerschaden, gebrochene Leitschaufel) und elektrische Fehler (Kontaktfehler, Kurzschluss, defekter Schalter/Steuergerät) in Betracht.

 

Der oder die elektrischen Kühlerlüfter sind meistens an Lüfterzargen montiert. Diese haben die Aufgabe, die durch den Kühler strömende Luft gezielt und möglichst frei von Strömungsverlusten dem Lüfter zuzuleiten. Aus diesem Grunde wird die Lüfterzarge auch möglichst nah am Kühler befestigt.