Engine Cooling System

Motorkühlsysteme

Motoren in On- und Off-Highway-Fahrzeugen müssen aus mindestens zwei Gründen gekühlt werden: Erstens, weil die Temperatur der brennenden Gase in den Zylindern den Schmelzpunkt der Block- und Zylindermaterialien übersteigt. Wenn die Hitze nicht abgemildert wird, würde sie zu einem Motordefekt führen. Der zweite Grund ist, dass die Aufrechterhaltung der optimalen Motortemperatur dazu beiträgt, den Motor effizient am Laufen zu halten (Stichwort Kraftstoffverbrauch) und den volumetrischen Wirkungsgrad optimiert (Stichwort Leistung).

Wasserkühlsysteme (Zwangsumlauf) sind am gängigsten bei Horton-Lüfterkupplungen und -Lüfteranwendungen; diese Systeme bestehen aus:

  • Kühler
  • Wasserpumpe
  • Thermostat
  • Lüfterantrieb (oder Lüfterkupplung)
  • Lüfter

Kühler

Engine Cooling Radiator

Es gibt verschiedene Arten von Kühlern, einer der gängigsten Typen ist jedoch der Lamellenrohrkühler. Es besteht aus Rohren (um die Flüssigkeit zu befördern), an welchen Ringe oder Lamellen angebracht sind, um Hitze abzuleiten. Heißes Wasser fließt mittels der Wasserpumpe über die Rohre zum oberen Tank (Oberseite des Kühlers). Kühleres Wasser fließt aus dem unteren Tank (unterer Teil des Kühlers) zurück zum Motor und zirkuliert über kleine Röhren durch den Motorblock. Neben der zusätzlichen Luft, die durch den Lüfter und die Fahrbewegungen über den Motorblock strömt, trägt die durch den Motorblock fließende Flüssigkeit dazu bei, die Hitze abzuleiten.

Wasserpumpe

Die Wasserpumpe wird in der Regel an der Vorderseite des Motors angebracht und über einen Riemen angetrieben. Der untere Teil des Kühlers (unterer Tank) ist an die Saugseite der Pumpe angeschlossen. Die Pumpenwelle wird durch einen Riemen angetrieben, der mit einer Riemenscheibe, angebracht am Ende der Kurbelwelle, verbunden ist. Die Aufgabe der Pumpe ist es, heiße Flüssigkeit zu extrahieren und kühlere Flüssigkeit (oft eine Mischung aus Wasser und alkoholbasiertem Kühlmittel) über den Kühler und durch den Motorblock einzuspeisen, um eine Kühlung zu erzielen.

Thermostat

Der Thermostat ist Teil des Zirkulationssystems. In Abhängigkeit von der optimalen Motortemperatur leitet er mehr oder weniger Flüssigkeit (durch das Öffnen und Schließen eines Ventils) aus dem Kühler zum Motorblock. Der Kühler-Thermostat arbeitet zusammen mit dem Lüfterkupplungs-Thermostat. Der Lüfterkupplungs-Thermostat lässt den Lüfter in Abhängigkeit vom Kühlbedarf des Motors schneller oder langsamer drehen.

Lüfterantrieb (Oder Lüfterkupplung)

Fan Drives or Fan Clutches

In einigen Anwendungen und Umgebungen ist der Kühlerlüfter direkt am Motor montiert, häufig durch eine Riemenscheibe und Riemen. Die Geschwindigkeit der Rotation wird dann von der Drehzahl des Motors und der Mechanik der Riemenscheibe/Riemen-Anordnung geregelt. In komplexeren Motorkühlsystemen wird die Lüfterdrehzahl durch einen Lüfterantrieb oder Lüfterkupplung bestimmt, die sich je nach Kühlbedarf des Motors einschaltet oder ausschaltet. Die beiden Begriffe „Lüfterkupplung“ und „Lüfterantrieb“ sind austauschbar, jedoch wird in der Regel Lüfterkupplung verwendet, um eine Reibscheibe-Design zu beschreiben, während Lüfterantrieb verwendet wird, um ein Visko-Design zu beschreiben. Die Temperaturerfassung erfolgt durch ein Bimetall-Sensor-System oder durch eine elektronische Steuerung.

Zweck einer Lüfterkupplung ist es, dazu beizutragen, dass Motoren gewisse Betriebstemperaturen nicht überschreiten, die in der Regel durch den Hersteller festgelegt werden. Obwohl die Lüfterkupplung vom Motor angetrieben wird, ist sie so entwickelt, dass sie sich im Aus-Modus im „Leerlauf“ befindet und sich einschaltet (mit dem Motor als Hauptantrieb), wenn sich die Motortemperatur erhöht.

Es gibt drei grundlegende Arten von Lüfterkupplungen, von denen jede verschiedene Vorteile im Hinblick auf Funktion und Preis bietet: Kupplungen mit Umschaltautomatik, Zweigangkupplungen und Kupplungen mit variabler Drehzahl.

Lüfter

Fans for Cooling System

Lüfter unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht, u. a. bezüglich des Materials, aus dem sie gefertigt sind, und wie sie hergestellt oder montiert sind. Sie unterscheiden sich auch in Bezug auf Durchmesser, Anzahl der Blätter, Blattlänge, Teilkreisdurchmesser und Nabe. Die Materialien umfassen Nylon oder Plastik, Metall und Hybridmaterialien wie Hortons HTEC-Lüfter (Duroplast-Verbundwerkstoff).

Gegossene Lüfter sind die gängigste Lüfterart und häufig in On- und Off-Highway-Anwendungen vertreten. Sie sind in der Regel aus Kunststoff oder Nylon und einteilig gefertigt.

Modulare Lüfter werden in der Regel in Off-Highway-Anwendungen eingesetzt und bieten große Design-Flexibilität. Dieselbe Nabe kann mit einer Vielzahl von Blattlängen, Teilkreisdurchmessern, Blattkonfigurationen und Blattmaterialien belegt werden, um die Leistung zu optimieren. Verschiedene Naben-Varianten verbessern die Eignung für viele Anwendungen.

Metalllüfter sind in der Regel in Off-Highway-Anwendungen zu finden, jedoch auch in On-Highway-Fahrzeugen vertreten. Sie sind fest und relativ leicht und können kundenspezifisch angepasst werden, um präzise Anforderungen an Luftstrom, Größe, Blattlänge, Blattbreite, Zargenart, Blattendabstand, Lüfterriemenscheibenverhältnis, Drehzahlbereich und andere Faktoren zu erfüllen.