Das Kühlsystem im Auto – Bestandteile und Funktion von Kühler & Co

Das Kühlsystem im Auto ist hohen Belastungen ausgesetzt. Im Sommer muss es den Motor auch bei hohen Temperaturen in einem optimalen Temperaturbereich halten, im Winter darf das Kühlsystem auch bei Extrembedingungen nicht vereisen. Aus welchen Bestandteilen besteht das Kühlsystem des Motors? Wie äußern sich Defekte und wie werden diese behoben?

Blick in den Motorraum eines Audi A4

Blick in den Motorraum eines Audi A4

Verschiedene Arten der Motorkühlung – ein historischer Überblick

Heutige Motoren müssen Höchstleistungen verrichten. Auf Effizienz, Sauberkeit und Leistung getrimmt und eingebaut in enge Motorenräume müssen die Maschinen ständig in einem optimalen Temperaturbereich arbeiten. Dies ermöglicht die Flüssigkeitskühlung, die in nahezu jedem PKW und Motorrad arbeitet. Nur mit dieser können Motorenentwickler so enge Fertigungstoleranzen verwirklichen, die für die Einhaltung aller Grenzwerte benötigt werden.

Vor dieser Zeit benötigten Motoren keine so komplexen Kühlsysteme. Die Umgebungsluft genügte um den Motor vor Überhitzung zu schützen. Großflächige Verrippungen an den Zylindern und Zylinderköpfen sorgten für eine vergrößerte Oberfläche und somit eine Abgabe der Hitze an die Umgebung. In engen Motorräumen unterstützen Luftleitbleche und Ventilatoren den Luftstrom.

 

Wie bemerke ich einen Defekt im Kühlsystem des Motors?

Wenn ein Defekt im Kühlsystem vorliegt, kann dies zwei Dinge zur Folge haben. Zum einen kann der Motor überhitzen und so schwere Schäden verursachen. Dies passiert dann, wenn kein oder zu wenig Kühlwasser im Motor ist oder dieses nicht mehr zum Kühler bewegt werden kann. Ihr bemerkt das durch einen starken Anstieg der Motortemperatur oder durch eine entsprechende Warnlampe im Cockpit. Bei einem plötzlichen starken Wasserverlust während der Fahrt kommt noch starker weißer Qualm aus dem Motorraum hinzu, da das austretende Wasser auf dem heißen Motor verdampft.

Achtung – austretendes Kühlwasser ist entsprechend zu entfernen, es ist sehr rutschig und kann neben der Gefahr für die Umwelt auch zu Unfällen führen. Eine besondere Gefahr stellt der Verlust des Kühlwassers “über Nacht” dar – Wird der Motor ohne Kühlwasser gestartet und verfügt das Auto über keine Warnung bei zu geringem Wasserstand bleibt ein Defekt schnell unbekannt. Die Wassertemperaturanzeige kann nur die Wassertemperatur messen. Ist kein Wasser vorhanden, zeigt diese auch nichts an – ein weiteres Indiz für einen Defekt.

Ein anderer möglicher Defekt ist besonders im Winter zu bemerken, der Motor kommt nicht auf Temperatur. Dies hat einen erhöhten Verbrauch und eine erhöhte Umweltbelastung zur Folge. Ausgelöst wird dies durch ein defektes Kühlmittelthermostat (Erklärung weiter unten). Wenn Eure Temperaturanzeige auch nach längerer Fahrt nicht die 90-Grad-Grenze erreicht, deutet dies auf diesen Defekt hin. Fahrer von Fahrzeugen ohne Anzeige können dies durch eine deutlich verminderte Heizleistung des Autos erkennen.

 

Nachfolgend stellen wir Euch die Bauteile des Kühlsystems detaillierter vor

Der Wasserkühler

Der Kühler gehört zum sogenannten “großen Kühlkreislauf”, also dem Teil der erst bei Erreichen einer spezifischen Kühlwassertemperatur mittels Thermostat zugeschaltet wird. Der Kühler ist das Bauteil, über das ein Großteil der Wärme des Kühlwassers an die Umgebungsluft abgeführt wird. Das heiße Kühlmittel wird hierfür durch eine Rohrleitung geführt, die von Lamellen umgeben ist, über welche die Wärme abgeführt wird. Der Kühler befindet sich im Motorraum meist ganz vorn und liegt zwischen den beiden Scheinwerfern direkt hinter dem Kühlergrill.

Der Kühler wird durch den Kühlergrill vor groben Steinschlägen und äußeren Einwirkungen geschützt. Trotzdem kann unter Umständen Steinschlag den Kühler treffen und schädigen. Zudem unterliegt das Kühlsystem einem hohen Druck, da sich das heiße Kühlwasser natürlich ausdehnt. Bei Herstellungsfehlern kann es daher sein, dass der Kühler sich wölbt und ein sogenannter “Blähkühler” entsteht. Vor allem beim BMW E46 ist das Problem weit verbreitet. Um es zu beseitigen, hilft bereits ein Auswechseln des Kühlerdeckels. Tritt ein Blähkühler auf, ist ein Leck durch eine Überlastung oder durch Steinschlag nicht mehr fern und das Kühlwasser tritt aus. Zudem kann der Kühler platzen, wenn das Kühlwasser einfriert.

Bei kleineren Lecks im Kühler hilft der Einsatz eines Kühlerdichtmittels, langfristig steht jedoch ein Austausch des Kühlers an. Ein Kühler für einen Golf 7 2.0 TDI kostet original circa 200 Euro, ist aber bereits für rund ein Viertel des Preises im Zubehör erhältlich.

Kühler und Schlauch

Der Kühler befindet sich im Motorraum ganz vorn hinter dem Kühlergrill

 

Der Kühlerventilator

Der Kühlerventilator, auch Kühlerlüfter genannt, gehört ebenso zum sogenannten “großen Kühlsystem”. Der Ventilator sitzt vor oder hinter dem Kühler und wird über den Thermoschalter zugeschaltet, wenn die Temperatur des Kühlwassers einen bestimmten Wert erreicht. Der Kühlerventilator sorgt dafür, dass genügend Wärme abgeführt wird, auch wenn der Wagen steht.

Steigt im Stau oder während des Stop-and-Go die Nadel der Kühlwasseranzeige unaufhaltsam, kann es daran liegen, dass der Kühlerventilator nicht zuschaltet. Ursachen dafür kann es verschiedene geben. So kann ein Defekt des Elektromotors im Ventilator vorliegen. Das kann ganz einfach überprüft werden, indem der Thermoschalter überbrückt wird. Gibt der Ventilator keinen Mucks von sich, liegt es mit hoher Wahrscheinlichkeit am Elektromotor. Springt der Motor an, kann der Thermoschalter die Ursache des Übels sein.

Achtung: Der Kühlerventilator ist ein schnelldrehendes Teil, es drohen Verletzungen.

 

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Die Wasserpumpe

Die Wasserpumpe, auch Kühlmittelpumpe genannt, hat die Aufgabe, das Kühlmittel in Umlauf zu halten. Die Kühlmittelpumpe wird über den Zahn- oder Keilriemen vom Motor angetrieben. In modernen Varianten wird die Kühlmittelpumpe elektrisch angetrieben, so dass sie nur zugeschaltet werden kann, wenn Bedarf besteht. Die Wasserpumpe wurde bei älteren Fahrzeugmodellen direkt in den Motorblock integriert, bei neueren Modellen sind sie außerhalb des Motors in einem eigenen Gehäuse untergebracht. Da es sich bei der Kühlmittelpumpe um eine Strömungspumpe handelt, welche die Flüssigkeit nicht ansaugt, muss das Kühlsystem gut entlüftet sein, damit die Pumpe arbeiten kann.

Die rein mechanisch arbeitenden Pumpen sind in der Regel kaum störungsanfällig. Defekte Dichtungen können zu Kühlwasserverlust führen und defekte Lager zu lauten Geräuschen oder zum Komplettausfall der Wasserpumpe. Einige Hersteller schreiben deshalb den Austausch der Wasserpumpe in regelmäßigen Abständen vor. Elektrisch angetriebene Wasserpumpen haben die gleichen Mängelschwerpunkte, allerdings besteht hier zum Teil eine Schnittstelle zur Motorelektronik, die den Ausfall der Pumpe registriert und als Störung ausgibt.

Der Kühlerventilator sitzt hinter dem Kühler um die Durchströmung des Kühlers zu erhöhen

Der Kühlerventilator sitzt hinter dem Kühler um die Durchströmung des Kühlers zu erhöhen

 

Der Thermostat des Kühlsystems

Beim Thermostat handelt es sich um ein Ventil, das die Aufgabe hat, bei einer bestimmten Temperatur das Kühlsystem für den “großen Kühlkreislauf” zu öffnen. Dies geschieht bei alten Fahrzeugen mechanisch, z.B. über einen BiMetallstreifen, der sich bei bestimmter Temperatur ausdehnt. Moderne Fahrzeuge verfügen über elektronische Thermostate, die entsprechend dem Anforderungsprofil des Motormanagements den Kühlkreislauf öffnen oder schließen. Wird der Motor im kalten Zustand gestartet, ist bei funktionierendem Thermostat lediglich der kleine Kühlkreislauf zugeschaltet, das heißt: das Kühlwasser fließt nicht aus dem Motor ab, um abzukühlen. Auf diese Weise soll der Motor schneller die Betriebstemperatur erreichen. Bei optimaler Temperatur wird Sprit gespart und die Emission gesenkt. Hat der Motor die Betriebstemperatur erreicht, öffnet der Thermostat den großen Kühlkreislauf. Dies geschieht bei etwa 80 bis 90 Grad Celsius. Nun wird das Kühlwasser über den großen Kreislauf gekühlt und auf optimaler Betriebstemperatur gehalten.

Der mechanische Thermostat neigt zu Defekten durch festsitzende Bauteile. Dies kann auf eine ganze einfache Weise festgestellt werden. Bleiben nach längerem Fahren der Kühler und die Kühlerschläuche des großen Kühlkreislaufs kalt, so ist dies ein sicheres Anzeichen dafür, dass der Thermostat festsitzt, so dass dauerhaft der Zustand des kleinen Kühlkreislaufs beibehalten wird. Der Thermostat muss ausgetauscht werden, da sonst langfristig Schäden am Motor drohen. Dauert es hingegen sehr lange, bis der Motor die Betriebstemperatur erreicht und werden der Kühler und die Kühlerschläuche des großen Kühlkreislaufs von Beginn an mit warm, ist der große Kühlkreislauf dauerhaft geöffnet. Auch hier sollte der Thermostat umgehend gewechselt werden, da der Spritverbrauch und die Emissionswerte steigen. Elektronische Thermostate haben ebenso wie die Wasserpumpen elektronischer Bauart den Vorteil, dass Störungen an die Elektronik übermittelt werden.

Der Ausgleichsbehälter für das Kühlwasser

Der Ausgleichsbehälter für das Kühlwasser

 

Kühlerschläuche, Ausgleichsbehälter & Co

Das Kühlsystem als komplexe Einheit verfügt natürlich noch über weitere Bauteile die einen Defekt erleiden können. Die Kühlerschläuche bestehen aus Kautschuk und können mit der Zeit porös werden. Begünstigt wird dies besonders, wenn ein Marder sein Unwesen an den Schläuchen getrieben hat. Dies führt ebenso zu einem Verlust des Kühlmittels wie Schlauchschellen, die durch Alterung an Spannung verlieren oder Ausgleichsbehälter die porös oder rissig werden. Ein Blick auf alle Schläuche und Anschlüsse bringt hier Klarheit. Kühlwasserverluste hinterlassen Spuren, meist weiße oder grünliche Ablagerungen.

Findet sich trotz aller Suche kein Fehler im Kühlsystem, kann ein Defekt am Motor vorkommen. Hatte das Kühlmittel einen zu geringen Anteil von Frostschutz, kann der Motor im Winter einfrieren. Entsprechende Froststopfen sorgen dafür, dass der Motorblock nicht gesprengt wird, sondern sich gezielt ausdehnt. Diese Stopfen funktionieren nur einmal, müssen also erneuert werden, wenn das Kühlwasser eingefroren ist. Findet sich der Fehler auch hier nicht, kann die Zylinderkopfdichtung defekt sein. Dies erkennt man an einer weißen Abgaswolke, oder auch Ölablagerungen im Kühlwasser.

Tipp: Das Kühlmittel im Kühlwasser hat nicht nur die Aufgabe vor Frost zu schützen, es soll auch den Kühlkreislauf vor Korrosion schützen. Ein regelmäßiger Austausch des Kühlwassers ist nicht teuer und verlängert die Lebensdauer aller Komponenten.

Übrigens: was das Kühlsystem für den Motor ist die Klimaanlage für den Fahrer – Hier erklären wir, wie diese funktioniert.

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