Klima / Heizung / Kühler - Mehr zum Thema
Kühler (beim Verbrennungsmotor)
Der Kühler eines Verbrennungsmotors dient hauptsächlich der Abfuhr oder Minderung der entstehenden Wärme. Die zu hohen Temperaturen ohne einen Kühler würden das Material beschädigen und die Leistung vermindern. Es gibt zwei wesentliche Kühlsysteme, nämlich die Luft- und die Wasserkühlung. Während die Lüftkühlung den Fahrtwind ausnutzt, so wird ein Kühler mit Wasserkühlung für die Kühlung des Schmiermittels genutzt, um den Motor nicht zu überhitzen.
Luftkühlung
Bei der Luftkühlung, die vorwiegend bei Motorrädern, Flugzeugen oder älteren Fahrzeugen, wie z. B. der Ente oder dem VW-Käfer, genutzt wurden, wird die Luft zum Kühlen meist direkt durch Leitbleche zum Motor geblasen. Gegenwärtig kommt die Luftkühlung nur noch bei Motorrädern, Flugzeugen und Kleinmotoren von Rasenmähern vor.
Flüssigkeitskühlung (bei Motoren)
Die heutigen Pkw-Motoren werden bis auf einige Ausnahmen mit Flüssigkeiten gekühlt. In der Regel besteht die Kühlflüssigkeit aus einem Gemisch aus destilliertem Wasser und einem Teil aus Frostschutzmittel. Daher wird umgangssprachlich der Kühler auch als Wasserkühler bezeichnet.
Dadurch, dass Wasser Wärme gleichmäßig schnell transportieren kann, ist es möglich, große Wärmemengen schnell abzuführen. Der Kühlkreislauf in einem Kühler wird mit geringem Überdruck betrieben, damit auch Kühltemperaturen von 115 °C möglich sind. Durch ein Überdruckventil wird das System geschützt. Anders als bei der Luftkühlung wird bei der Wasserkühlung mehr Energie benötigt.
Ein Kühler, der früher aus Messing, heute meistens aus Aluminium hergestellt wird, wird oft an der Front eines Fahrzeuges verbaut. Hier kann der Fahrtwind das im Kühler durchfließende Kühlmittel abkühlen. Vom Kühler gelangt die Kühlflüssigkeit mit einer Wasserpumpe durch Verbindungsschläuche in den Motor, wo es den Zylinderkopf und den Motorblock kühlt. In heutigen Pkw werden Kühler mit großer Oberfläche verbaut, diese befinden sich meistens zwischen den beiden Scheinwerfern. Um auch bei langsamen Fahrten die Kühlung zu sichern, werden hinter dem Kühler meistens elektrisch angetriebene Lüfter verbaut. Die Wasserpumpe sorgt für die kontinuierliche Zirkulation der Kühlflüssigkeit.
Die Kühlung des Motors wird durch einen Thermostat geregelt. Hat der Motor nicht seine Betriebstemperatur erreicht, ist der Kühlkreislauf nicht aktiv und die Kühlflüssigkeit zirkuliert nur über den Motor, die Wasserpumpe und den Heizungswärmeüberträger. Bei ca. 85 °C öffnet sich das Thermostatventil und der Kühler wird mit in den Kreislauf eingeschlossen, und der Kühler nimmt seine Arbeit auf. Erreicht das Kühlmittel einen Schwellenwert von 100 °C, wird automatisch der elektrische Lüfter mit eingeschaltet, um die Kühlflüssigkeit wieder runterzukühlen.
Da sich durch die Motorwärme die Kühlflüssigkeit ausdehnt, steigt der Druck im Kühlsystem. Als Ausgleich wird in den Kühlkreislauf ein Ausgleichsbehälter integriert, der überschüssige Flüssigkeit aufnimmt und bei Bedarf wieder abgeben kann.
Ein defekter Kühler oder Kühlkreislauf kann verschiedene Ursachen haben. So kann im Winter bei sehr niedrigen Temperaturen die Kühlflüssigkeit einfrieren und den Kühler oder sogar den Motor zerstören. Des Weiteren kann bei Rissen im Kühler oder undichten Verbindungsschläuchen die Kühlung versagen und der Motor kann überhitzen.
Klimaanlagen (Klima) in Fahrzeugen
Die Klimaanlage in Fahrzeugen wird benötigt, um ein gleichmäßig temperiertes Raumklima zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Es gibt zwei Arten von Klimaanlagen. Der allgemeine Unterschied liegt in der Bedienungsart. So gibt es die manuelle Klimaanlage, wo per Hand die gewünschte Temperatur und Intensität der Luftzirkulation eingestellt wird. Und dann gibt es die automatische Klimaanlage (Klimatronik/Klimaautomatik), bei der das Temperieren elektrisch geregelt wird. Bei modernen Klimaanlagen ist es sogar möglich, die Temperaturen von Fahrer und Beifahrer separat einzustellen oder das Raumklima wird vollautomatisch, je nach Sonneneinstrahlung, angepasst und geregelt.
Funktionsweise der Klimaanlage (Klima)
Die Klimaanlage eines Fahrzeuges dient der Kühlung des Innenraums des Fahrzeuges. Die Klimaanlage wird meistens zusätzlich zur Heizung eingebaut und besteht aus einem Kältekompressor mit Elektromagnetkupplung, einem Kondensator, einem Gebläse, einem Kühlmittelbehälter, Verdampfer, Expansionsventil und einem Temperaturregler.
Betriebsbereit ist die Klimaanlage nur bei laufendem Motor und von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig. Um den Fahrzeuginnenraum zu kühlen, wird Luft durch einen Ventilator in den Verdampfer geleitet, dort wird die Luft abgekühlt und überschüssige Luftfeuchtigkeit ausgeschieden. Das entstehende Kondenswasser wird in einer Kondenswasserwanne gesammelt und über Leitungen ins Freie befördert. Zusätzlich zur Kühlung des Innenraums ergibt sich eine Entfeuchtung. Durch zusätzliche Filter kann die Luft auch von Verschmutzung (Staub) befreit werden. Durch einen Temperaturregler kann die Verdampfungsleistung geregelt werden, so ist eine gleichbleibende Lufttemperatur möglich.
Um nun den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage aufrechtzuerhalten, muss das Kältemittel, welches im Verdampfer gasförmig ist, wieder verflüssigt werden. Zu diesem Zweck wird von einem Kompressor der Kältemitteldampf angesaugt, dieser wird verdichtet und drückt ihn in einen Kondensator. Der Kondensator ist wie ein Kühler mit zahlreichen Kühlrippen aufgebaut und wird meistens in Fahrtwindstrom angeordnet. Zur besseren Kühlung ist der Kondensator mit einem Zusatzlüfter ausgestattet. Durch die große Oberfläche des Kondensators wird dem Kühlmittel wieder Wärme entzogen, kondensiert und verflüssigt sich. Unter Druck wird das Kältemittel in einen Flüssigkeitsbehälter gedrückt, welcher mit einem Trockner ausgestattet ist. Der Trockner entzieht dem Kühlmittel das restliche Wasser. Danach gelangt das verdichtete Kühlmittel vom Flüssigkeitsbehälter zum Expansionsventil. Hier wird thermostatisch die Kältemittelzufuhr in den Vergaser gesteuert, um somit die gewünschte Kühlleistung zu gewährleisten.
Regelmäßige Kontrollen der Funktionsfähigkeit einer Klimaanlage können teuren Nachreparaturen vorbeugen. Ist z. B. die Kühlflüssigkeit zu heiß, kann das an zu geringem Kühlmittel in der Anlage liegen oder ein Versagen des Ventilators oder des Keilriemens. Undichte oder verstopfte Kühler sind häufig auch Gründe für eine nicht betriebsfähige Klimaanlage.
Heizung (Innenraum)
Die Beheizung des Innenraums bei Pkw erfolgt zum einen durch Kühlflüssigkeitsheizungen bei flüssigkeitsgekühlten Motoren oder durch eine Abgas-Frischluft-Heizung bei luftgekühlten Motoren. Gelegentlich werden auch motorenunabhängige Zusatzheizungen verwendet. Bei der Heizung von Pkw mit luftgekühlten Motoren wird von der Gebläseluft ein Teil abgezweigt und durch den Wärmetauscher, der in den Auspuffleitungen eingebaut ist, erwärmt und zur Erwärmung des Innenraums genutzt. Dabei wird streng darauf geachtet, dass keine giftigen Abgase ins Fahrzeuginnere gelangen. Wird dagegen die Kühlflüssigkeit als Wärmelieferant genutzt, so sorgt der Wärmetauscher, der von der Kühlflüssigkeit durchflossen wird, für die Erwärmung des Innenraums. Durch die im Fahrzeug verteilten Heizluftklappen kann die Frischluft, die über den Wärmetauscher geleitet wird, als Heizluft für die Windschutz- u. Seitenscheiben sowie den gesamten Innenraum genutzt werden. Sollte der Fahrtwind zur Luftbeförderung nicht ausreichen, kann ein Zusatzgebläse zur Heizung zugeschaltet werden.
Bei Zusatzheizungen (Standheizungen) werden Kraftstoffe wie Benzin, Diesel oder Gas in einem Gebläsebrenner verbrannt. Ein Wärmetauscher überträgt die erzeugte Wärme auf einem Frischluftstrom, der zur Beheizung in den Innenraum des Fahrzeuges geleitet wird.
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