Bei den Verbrennungsmotoren entstehen durch die in den Zylindern erzeugten Explosionen Kraft und Wärme. Diese betrifft in erster Linie die Luft, die massiv erhitzt wird. Jedoch strahlt diese auch Wärme ab und so werden die Metalle auch erhitzt. Die eingetragene Energie ist gross genug, dass die verwendeten Metalle schmelzen könnten. Daher ist es ratsam, wenn man dem Motor eine Kühlung zukommen lässt.

Ohne diese Kühlung würde unser Verbrennungsmotor sehr schnell zu heiss und die für die Funktion nötigen Toleranzen würden zu klein. Das bedeutet, dass sich die Bauteile nicht mehr mit kleinem Widerstand bewegen können.

Durch die Kräfte wird das Material des Motorblocks, also die Zylinderwände angegriffen. Der Motor blockiert und es kommt zu einem schweren Motorschaden, der nur selten re-pariert werden kann.

Hinzu kommt, dass das heisse Metall das Schmiermittel ent-zünden könnte und es so zu einem Brand kommen kann. Sie sehen, eine Kühlung für diese Motoren ist zwingend nötig. Es muss genug Wärme abgeführt werden, dass ein dauerhafter Betrieb ohne grössere Probleme möglich ist.

Dabei stehen uns zwei Lösungen zur Verfügung und es wer-den auch beide angewendet, denn oft muss kein zu grosser Aufwand betrieben werden.

Die Luftkühlung: Die einfachste Methode einen Motor zu kühlen ist normale Luft. Die kann überraschend viel Wärme aufnehmen und abführen.

Die Bauteile des Motors werden dabei speziell aufgebaut, dass sie eine grosse Oberfläche haben. Je grösser diese war, desto besser konnte mit der Luft die entstehende Wärme abgeführt werden.  Dabei dürfen die Motoren aber nicht zu hoch belastet werden, denn sonst gibt es Schäden.

Luftkühlungen bei Verbrennungsmotoren sind gar nicht so selten, wie man annehmen könnte, denn die sehr einfache Lösung wird immer dann angewendet, wenn die Motoren keine hohe Leistung besitzen und daher viel Wärme vom Gehäuse aufgenommen werden kann. Mit der passenden Fläche versehen, kann die Luft den Anteil abnehmen und so den Motor auf der für den Betrieb erforderlichen Temperaturen halten.

Angewendet werden solche Kühlungen bei kleineren Moto-ren. Das Mofa aus Ihrer Jungend hatte so einen Motor er-halten, denn es hatte einen einfachen Aufbau und Ihre heutige Partnerin hat sich die Nylons auch am Auspuff ruiniert.

Mit dem Alter verschwand das Mofa, das Haus kam und damit der Rasenmäher. Schon kam der nächste Motor, der mit der Luft gekühlt wurde. Selbst Automobile gab es mit dieser Kühlung.

Sie sehen, man muss nicht lange suchen, um einen solchen Motor zu finden. Jedoch funktioniert diese Luftkühlung wirklich nur bei kleineren Motoren ohne die Hilfe vom Fahrtwind. Wo dieser vorhanden ist, kann auch mehr ge-kühlt werden.

Sie sollten sich in Zukunft überlegen, ob Sie den Rasen nicht etwas schneller mähen sollten, denn dem Motor bekommt das gut. Durchaus häufiger kommt aber eine andere Lösung vor.

Zur verbesserten Kühlung werden spezielle Kühlmittel ver-wendet. Ein Kühlmittel ist eine Substanz, die für die Kühlung benötigt wird. Das erste dieser Mittel haben wir bereits kennen gelernt, es ist die Luft und die ist wirklich immer irgendwie im Spiel, denn letztlich geht es bei fast jeder Kühlung darum die Wärme an die Luft abzugeben. Wer sich mit den Dampflokomotiven befasste, kennt eine der wenigen Ausnahmen.

Die Wasserkühlung: Die gängigste Lösung um nicht mit der Luft zu kühlen, ist die Wasserkühlung. Es handelt sich hier um ein reichlich vorhandenes Kühlmittel, denn rund 70% der Erdoberfläche sind damit bedeckt. Hinzu kommt, dass es Wärme auch sehr gut aufnehmen kann. Daher hat sich die Wasserkühlung überall dort durchgesetzt, wo der Motor mit der Luft nicht ausreichend gekühlt werden kann.

Wasser, das so einfach zu beziehen ist, für die Kühlung zu benutzen, hat nicht nur Vorteile. Es geht schon bei relativ geringen Temperaturen in den festen Zustand über. Hinzu kommt, dass es der einzige Stoff ist, der sich im festen Zustand noch ausdehnt.

So lange der Motor läuft, ist das auch kein Problem, denn dieser sorgt schon für genug Wärme. Ein Motor wird aber nicht immer betrieben und dann kann es gefährlich werden.

Man kann verhindern, dass Wasser gefriert, wenn man verhindert, dass es dazu kommt. Dazu kann das Wasser aufgeheizt werden. Jedoch denke ich, dass Sie ihr Automobil im Winter bedenkenlos draussen stehen lassen.

Keine Angst, dass das Wasser dabei gefrieren könnte? Sofern Sie nicht in Sibirien wohnen, kauf ich ihnen das sogar ab. Andernfalls sind sie gut beraten, wenn Sie den Motor nicht abstellen, denn er könnte ge-frieren.

Damit das nicht passieren kann, ist bei Ihrem Wagen nicht einfach Wasser eingefüllt worden, sondern spezielles Kühlwasser. Dieses Wasser ist speziell für die Kühlung von Motoren aufbereitet worden. Dabei wird als Basis aber immer normales Wasser verwendet. Die darin enthaltenden Mineralien spielen keine Rolle. Trotzdem sollten Sie nicht Mineralwasser nehmen, denn das ist für die Kühlung schlicht zu teuer.

Sofern Sie nicht zu den Leuten gehören, die den Motor aufheizen, oder diesen immer laufen lassen, dann benutzen Sie dieses Kühlwasser. Auch wenn oft das normale Wasser als Kühlwasser bezeichnet wird, ist es nicht geeignet. Denn beim richtigen Kühlwasser wird dieses mit einem Mittel durchsetzt, das verhindert, dass es Eis geben kann. Die gängigen Mittel reichen jedoch im kältesten Ort der Welt Oimjakon nicht aus um Eis zu verhindern.

Der Zusatz im Wasser nennt man allgemein Frost-schutzmittel. Die Mittel, die mit dem normalen Wasser vermischt werden, verhindern, dass sich Eis bilden kann.

Diese Mittel werden aus Glyzerin, Ethylenglykol oder Ethanol und zusätzlichen Stoffen hergestellt. Mischt man diese Stoffe in einem bestimmten Verhältnis, erhält man ein Kühlmittel, das für be-stimmte Temperaturen geeignet ist.

Je mehr Frostschutzmittel man zusetzt, desto kälter darf es werden, bis auch dieses Kühlmittel gefriert. Bei der erwähnten Ortschaft mit Werten von bis zu -50°C reichen aber auch diese nicht mehr aus.

Daher können dort die Motoren nicht für längere Zeit abgestellt werden. Es sei denn, Sie heizen oder stellen das Fahrzeug in einen geheizten Raum, denn dann kann nichts passieren. Jedoch kann das nicht jeder machen.

Wir werden später erfahren, warum es durchaus ratsam ist, den Motor zu heizen, oder das Fahrzeug zumindest an einen warmen Ort zu stellen.

Wir jedoch sollten uns nun ansehen, wie mit diesem Kühlwasser der Motor sehr wirksam gekühlt wird und dabei ist klar, dass dies überall im Motorblock durch Leitungen fliessen muss, denn nur so kann es die Wärme aufnehmen. Jedoch gibt es zwei Lösungen für diese Kühlung mit Wasser.

Bei der Siedewasserkühlung wird das Kühlwasser bis zu 80°C heiss. Damit ist die Grenze erreicht, wo das Wasser zu sieden beginnt, jedoch noch nicht kocht. So entstand der Name für diese Kühlung. Diese Siedewasserkühlung funktioniert gut. Wird jedoch der Motor längere Zeit zu stark belastet, kann diese Art der Kühlung zu heiss werden. Daher sollten Sie bei der Passfahrt auf den Wert der Temperatur achten.

Diese Art der Kühlung führt dazu, dass Kühlwasser abge-lassen wird, wenn der Wert zu hoch ist, denn in diesen Systemen ist kein Überdruck vorhanden und daher sind sie nur noch selten zu finden, denn bei Motoren konnte sich die zweite Art der Kühlung durchsetzen.

Der grosse Vorteil liegt darin, dass deutlich mehr Wär-me aufgenommen werden kann. Diese Systeme sind geschlossen und daher tritt kein heisses Wasser aus.

Setzt man das Kühlmittel, wie bei einer Druckwasser-kühlung,  jedoch unter Druck, kann es mehr Wärme auf-nehmen. Solche Kühlungen kommen nur zur Anwen-dung, wenn besonders viel Wärme abgeführt werden muss.

Man arbeitet mit dem Phänomen, dass Wasser, das unter Druck steht, später zu sieden beginnt. Das führt dazu, dass in solchen Kühlungen das Wasser auch bei nahezu 100°C nicht kocht.

Das ist auch der Grund, warum bei den Dampf-maschinen im Kessel so hohe Temperaturen für den Dampf entstehen. Bei der Motorkühlung sollte das Wasser jedoch nicht verdampfen. Das Wasser muss für die optimale Kühlung im flüssigen Zustand bleiben, denn man will damit ja bekanntlich nicht fahren.

Jedoch muss man darauf achten, dass der Druck im System der Druckwasserkühlung konstant bleibt. Da sich Wasser jedoch bei der Erwärmung ebenfalls ausdehnt, muss ein Ausgleich geschaffen werden. Dieser ist auch bei der Siedewasserkühlung vorhanden. Dort verhindert er, dass Druck entstehen kann. Hier sorgt das Bauteil für einen konstanten Druck. Sie sehen, so einfach ist der Aufbau bei dieser Kühlung auch wieder nicht.

Um dem sich ausdehnenden Wasser mehr Platz zu bieten, oder um den Druck konstant zu halten, werden Ausdehnungsgefässe verwendet. Es handelt sich dabei um einen Hohlkörper in den sich das Wasser ausdehnen kann. Bei einer Kühlung mit unter Hochdruck stehenden Wasser ist dieser mit einer Membrane versehen worden. So kann der Druck zwar eingehalten werden, aber das Wasser wird immer noch zu heiss.

Aus diesem Grund muss das Wasser die aufgenommene Wärme wieder abgeben können und dabei kommt wieder die Luft zum Einsatz. Diese gibt in einem Kühler genannten Bauteil die Wärme an die Luft ab.

Es findet also eine Übertragung der Wärme auf ein anderes Me-dium statt und das muss nicht zwingend direkt die Luft sein, denn man kann die Wärme auch wieder an eine andere Flüssig-keit abgeben und das kann auch Wasser sein.

Nennen wir einen Kühler einfach mal Wärmetauscher, denn das sind sie. Mit einem Wärmetauscher wird die Wärme von einem Element auf das andere übertragen und somit getauscht. Das kann von Flüssigkeit zu Flüssigkeit sein.

Das ist zum Beispiel der Fall, wenn die Wärme des Schmieröls auf das Kühlwasser übertragen wird. Jedoch auch, wenn diese vom Wasser an die Luft abgegeben wird.

Mit dem Wärmetauscher sind wir bereits am Ende der Motor-kühlung. Dessen Wärme wird an das Kühlwasser übergeben und somit findet bereits ein Tausch statt. Der letzte Tausch der Wärme erfolgt dann vom Kühlwasser an die Luft.

Diesen letzten Schritt nennen wir landläufig Kühler. Wenn wir jedoch fachlich sein wollen, dann haben wird Wärmetauscher, die für die Kühlung des Motors und seiner Bauteile sehr wichtig sind.

Jedoch wird noch auf einem anderen Weg Wärme aus dem Motor entfernt. Bei der Verbrennung wird die Luft im Zylinder stark erhitzt. Diese Luft wird beim vierten Takt aber aus dem Verbrennungsraum entfernt und daher auch vom Motor entfernt. Was mit diesen Abgasen den wirklich noch geschieht, werden wir uns ansehen, wenn wir das nächste Kapitel auf der Entdeckungsreise durch die Motoren genauer ansehen.