BMW Service Aftersales Training

Aftersales Training Produktinformation
Kühlung
BMW Service
Die in der Produktinformation enthaltenen Informationen sind neben dem Arbeitsbuch ein
fester Bestandteil der Trainingsliteratur des BMW Aftersales Trainings.
Änderungen/Ergänzungen der technischen Daten sind den jeweiligen aktuellen Informationen
des BMW Service zu entnehmen.
Stand der Informationen Juni 2005
[email protected]
© 2005 BMW AG
München, Germany. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit schriftlicher
Genehmigung der
BMW AG, München.
VS-12 Aftersales Training
Produktinformation
Kühlung
Abführen der Wärme
Erhöhen der Lebensdauer von Bauteilen
Reduzierung der thermischen Belastung,
der Schadstoffemissionen und des
Kraftstoffverbrauchs
Hinweise zu dieser Produktinformation
Verwendete Symbole
In dieser Produktinformation können zum besseren Verständnis und zur
Hervorhebung wichtiger Informationen folgende Symbole verwendet
werden:
3 enthält Informationen, die im Zusammenhang mit den beschriebenen
Systemen und ihrer Funktion ein besseres Verständnis vermitteln.
1 kennzeichnet das Ende eines Hinweises.
Aktualität der Produktinformation
Durch die ständige Weiterentwicklung in der Konstruktion, und der
Ausstattung der BMW Fahrzeuge, können sich Abweichungen zwischen
dieser Produktinformation und dem im Training zur Verfügung stehenden
Fahrzeugen ergeben.
Bei der Publikation wurden ausschließlich Linkslenkerfahrzeuge
dokumentiert. In Fahrzeugen mit Rechtslenkung sind die
Bedienelemente teilweise anders angeordnet, als auf den Grafiken in der
Produktinformation gezeigt.
Zusätzliche Informationsquellen
Weitere Informationen zu den einzelnen Themen finden Sie in:
- Der Betriebsanleitung
- Dem BMW Diagnosesystem
- Der Dokumentation Werkstattsysteme
- Der SBT BMW Service Technik.
Inhalt
Kühlung
Ziele
1
Unterlage und Nachschlagewerk für die Praxis
1
Einleitung
3
Allgemeine Anforderungen
3
Systemkomponenten
5
Wasserkühlung
Ladeluftkühlung
Ölkühlung
5
25
26
Servicehinweise
29
Wasserkühlung
29
Zusammenfassung
31
Was ich mir merken sollte.
31
Testfragen
33
Fragenkatalog
Antworten zum Fragenkatalog
33
34
4
Ziele
Kühlung
Unterlage und Nachschlagewerk für die Praxis
Allgemein
Diese Unterlage soll Ihnen Informationen über
Aufbau und die Funktion der verschiedenen
Kühlsysteme in BMW Fahrzeugen mit
Benzinmotoren vermitteln.
Die Unterlage ist als Nachschlagewerk
konzipiert und ergänzt den vom BMW
Aftersales Training vorgegebenen Inhalt des
Seminars. Die Unterlage eignet sich auch zum
Selbststudium.
In Verbindung mit praktischen Übungen im
Training soll diese Unterlage den Teilnehmer
befähigen, Servicearbeiten an den
Kühlsystemen von BMW Fahrzeugen mit
Benzinmotoren durchzuführen.
Technische und praktische Vorkenntnisse der
aktuellen BMW Modelle erleichtern das
Verständnis der hier vorgestellten Systeme
und ihre Funktionen.
Bitte vergessen Sie nicht das
Durcharbeiten der SIP (Schulungsund Informationsprogramm) zu
diesem Thema.
Grundwissen bringt Sicherheit in
Theorie und Praxis.
Vorhandene SIP
• N52 Motor
1
4
2
5
Einleitung
Kühlung
Allgemeine Anforderungen
Voraussetzungen
Wo Energie im einem Motor umgewandelt
wird entsteht zwangsläufig auch immer
Wärme.
Diese Wärmeenergie entsteht durch Reibung,
Verbrennung und Kompression und muss
beherrschbar durch ein entsprechend
ausgelegtes Kühlsystem geregelt werden.
Diese Regelung verfolgt das Ziel, bei den
einen Brennraum umgebenden Bauteilen eine
Verringerung der thermischen
Beanspruchung herbeizuführen!
Es wird unterschieden zwischen:
• Direktkühlung = Luftkühlung
Eine Wärmeabfuhr direkt aus dem Bauteil
durch intensive Luftumströmung der meist
verrippten Oberflächen.
• Kühlung mit einem Zwischenmedium,
z. B. Wasserkühlung.
Da Wasser eine hohe spezifische
Wärmekapazität und guten
Wärmeübergang zwischen Werkstoff und
Kühlmedium aufweist, wird es bevorzugt
eingesetzt.
• Kunststoff als hauptsächlicher Werkstoff für
Wasserkästen, Lüfter und Lüfterzargen,
• Regelungseingriffe über den Lüfterantrieb
und den Kühlmittelthermostaten,
• Einsatz von Ladeluft-, Hydrauliköl-,
Getriebeöl-, Motoröl- und Abgaskühlern je
nach Motortyp, Motorleistung und
Ausrüstungsmerkmalen,
• Vormontieren aller Kühlungskomponenten
des Frontend Bereichs in einer funktionalen
Einheit, dem so genannten Kühlmodul.
Bei wassergekühlten Verbrennungsmotoren
wird, je nach Brennverfahren, im Durchschnitt,
etwa ein Drittel der zugeführten
Kraftstoffenergie über die Kühlung abgeführt,
ein weiteres Drittel geht über das Abgas
verloren und ein Drittel wird in Nutzarbeit
umgesetzt.
Ein in der einschlägigen Fachliteratur
beschriebenes Beispiel ist die Betrachtung
des Energiehaushaltes in einem
wassergekühlten 1,9-l-Motors bei konstanter
Fahrt mit 90 km/h im 4. Gang und ergibt die
somit die folgende Verteilung (siehe folgende
Grafik) der Energie.
Die steigenden Anforderungen bezüglich
Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen,
Lebensdauer, Fahrkomfort und
Sonderausstattungsumfänge (Package)
haben dazu geführt, dass moderne
Kühlsysteme von Verbrennungsmotoren im
Kraftfahrzeug mit wenigen Ausnahmen
folgende Merkmale aufweisen:
• Wasserkühlung der Motoren mit
Zwangsumlauf des Kühlmittels durch eine
angetriebene Kreiselpumpe,
• Betrieb des Kühlsystems bei bis zu 2 bar
Überdruck,
• Einsatz einer Mischung von Wasser und
Frostschutzmittel, meist Äthylenglykol mit
einem Volumenanteil von 50 %,
• Aluminium in korrosionsbeständigen
Legierungen als dominierender Werkstoff,
• Die Kühlmittel beinhalten zusätzliche
Bestandteile (so genannte "Inhibitoren")
zum Korrosionsschutz für Aluminiumkühler,
3
5
1 - Energieverteilung
Index
1
2
3
4
5
Erklärung
Energie des Kraftstoffes = 100 %
Energie der Auspuffgase = 44 %
Energie des Kühlsystems = 29,7 %
Energie der Strahlung = 5,5 %
Energie an der Kurbelwelle = 20,8 %
Üblicherweise werden für die Auslegung von
Kühlsystemen mehrere thermisch kritische
Fahrzustände überprüft wie
"Höchstgeschwindigkeit in der Ebene",
"schnelle Bergfahrt" oder "langsame
Bergfahrt mit Anhänger".
Kühlsysteme
In BMW Fahrzeugen mit Benzinmotoren gibt
es verschiedenste Kühlsysteme, nachstehend
aufgelistet sind und im Folgenden
beschrieben werden:
• Wasserkühlung
• Ladeluftkühlung
• Ölkühlung
4
Ebenso werden Einsätze in Kalt- und
Heißländern unterschieden und in der
Auslegung der Komponenten mit
Länderausführungen berücksichtigt.
Immer sind Fahrgeschwindigkeit,
Umgebungstemperatur, abzuführende
Wärmemengen und die Sollwerte für maximal
zulässige Kühlmittel-, Ladeluft- und
Öltemperaturen vorgegeben.
6
Systemkomponenten
Kühlung
Wasserkühlung
Luft-Wasser-Umlaufkühlung (Wasserkühlung)
Die Luft-Wasser-Umlaufkühlung hat einen
geschlossenen Kreislauf, der den Zusatz von
Schutzmitteln gegen Korrosion und Gefrieren
ermöglicht. Das Kühlmittel wird mit einer
Pumpe durch den Motor und einen LuftWasser-Kühler gepumpt. Die Kühlluft wird
durch den Fahrtwind und/oder einen
Zusatzlüfter durch den Luft-Wasser-Kühler
befördert. Die Kühlmitteltemperatur wird mit
einem Thermostat durch Umgehung des
Luft-Wasser-Kühlers geregelt.
Bei BMW unterscheidet man bis heute drei
Entwicklungsstände bei den
Wasserkühlsystemen:
• Einfache Wasserkühlsysteme,
• Wasserkühlsysteme MTK (MotorTeildurchströmtes Kühlsystem),
• Wasserkühlsystem, Querstromkonzept.
Bei der Wasserkühlung
unterscheidet man heute zwischen
einem:
- einfachen Wasserkühlsystem,
- Wasserkühlsystem MTK (Motorteildurchströmtes Kühlsystem)
- Wasserkühlsystem,
Querstromkonzept.
5
6
Einfaches Wasserkühlsystem
Grundaufbau
1 - Thermostat gesteuerter Kühlkreislauf
Index
1
2
3
6
Erklärung
Kühlmittelkühler
Thermostat
Kühlmittelpumpe
Index Erklärung
4
Wasserkanäle im Motorblock
5
Wasserdurchgänge im Zylinderkopf
6
Aus den anfänglichen simplen Thermostat
gesteuerten Wasserkühlkreisläufen wurden
bis zum heutigen Tag komplexere "WärmeManagement-Systeme". Anhand des
einfachen Systemaufbaus werden in der
Folge auch die einzelnen Komponenten
erklärt und beschrieben.
Generell unterscheidet sich der
Systemaufbau bei Fahrzeugen mit/ohne
Klimaanlage.
Beispiel: N42 Motor ohne Klimaanlage
(Entwicklungsstand um 2001)
2 - Kühlkreislauf ohne Klimaanlage und Schaltgetriebe
Index
1
2
3
4
Erklärung
Kühlmittelkühler
Kühlmitteltemperatursensor
Thermostat/Kühlmittelpumpe
Kühlmitteltemperatursensor
Index
5
6
7
8
Erklärung
Heizungswärmetauscher
Heizventil
Motoröl-Kühlmittel-Wärmetauscher
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
7
6
Beispiel: N42 Motor mit Klimaanlage
(Entwicklungsstand um 2001)
3 - Kühlmittelkreislauf mit Klimaanlage und Automatikgetriebe
Index
1
2
3
Erklärung
Kühlmittelkühler
Kühlmitteltemperatursensor
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
Index
7
8
9
4
5
6
Kühlmittelpumpe/Thermostat
Kühlmitteltemperatursensor
Heizungswärmetauscher
10
Erklärung
Heizventil
Kühlmittel/Öl-Wärmetauscher
Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher*
Regelpatrone
*
Nur bei Automatikgetriebe
Zu diesem Zeitpunkt wurden seitens des
Kühlsystems bei den 4-Zylinder-Motoren
auch technische Details übernommen, die
8
vorher nur in den 8- und 12-Zylinder-Motoren
verwendet wurden, wie z. B. ein
Kennfeldthermostat.
6
Konventioneller Thermostat
Die Regelung der Motortemperatur durch den
herkömmlichen Thermostat wird
ausschließlich durch die Kühlmitteltemperatur
bestimmt. Diese Regelung lässt sich in drei
Betriebsbereiche einteilen:
• Thermostat geschlossen:
die Kühlmittelmenge fließt nur im Motor
und der Kühlkreislauf ist geschlossen
• Thermostat ausgeregelt (offen):
die gesamte Kühlmittelmenge fließt über
den Kühlmittelkühler und dadurch wird die
maximale Kühlleistung genutzt
• Thermostatregelbereich:
ein Thermostat, dessen Wachselement die
Temperatur des ihn umströmenden
Kühlmittels aufnimmt, sorgt für eine
Aufteilung des Kühlmittelstroms durch den
Kühlmittelkühler hindurch oder an ihm
vorbei über eine "Kurzschlussleitung". So
kann bei sehr niedrigen
Kühlmitteltemperaturen eine Kühlung weit
gehend vermieden und bei sehr hohen
Temperaturen für maximale Kühlung
gesorgt werden.
Kennfeldthermostat
4 - Aufbau eines Kennfeldthermostaten am Beispiel N62 Motor
Index
1
2
3
4
5
6
Erklärung
Heizwiderstand
Hauptventil
Elastomereinsatz
Bypassventil
Gehäuse
Stecker
Unter dem Aspekt, dass ein intelligentes
Wärmemanagement in Abhängigkeit von der
Motortemperatur Einfluss auf
Index
7
8
9
10
11
Erklärung
Gehäuse des Arbeitselements
Hauptfeder
Arbeitskolben
Traverse
Bypass-Feder
Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen,
Leistung und Komfort hat, wurde für ein
9
6
intelligentes Wärmemanagement dieser
Kennfeldthermostat entwickelt.
Der Kennfeldthermostat bildet eine
gelungene Synthese mit moderner Elektronik
der Motorsteuerung. Diese Kombination
entsteht, indem im Dehnstoff des
Arbeitselementes ein elektrisch beheizter
Heizwiderstand positioniert wird.
Auf diese Weise erwärmt sich der Dehnstoff
nicht mehr nur alleine durch das
vorbeiströmende Kühlmittel sondern vielmehr
kann er "künstlich" beheizt und dadurch bei
Temperaturen aktiviert werden, die ansonsten
noch keine Reaktion veranlasst hätten.
Der Kennfeldthermostat wird in
Integralbauweise gefertigt, d. h. Thermostat
und Thermostatdeckel bildet ein Bauteil.
Die Steuerung des Heizelementes übernimmt
die Motorsteuerung über ein hier abgelegtes
Kennfeld in Abhängigkeit von der aktuellen
Fahrsituation.
Dieses Kennfeld wurde z. B. beim M62 Motor
von den folgenden Parametern bestimmt:
• Motorlast,
• Motordrehzahl,
• Fahrgeschwindigkeit,
• Ansauglufttemperatur,
• Kühlmitteltemperatur.
Mit dieser "intelligenten" Steuerung ist es
möglich, im Teillastbereich des Motors eine
höhere Kühlmitteltemperatur einzustellen. Mit
höheren Betriebstemperaturen im
Teillastbereich wird eine bessere
Verbrennung erzielt (bei einer entsprechend
ausgelegten Motorsteuerung), was im
Ergebnis zu einen geringeren
Kraftstoffverbrauch sowie reduzierten
Abgasemissionen führt. Im Volllastbetrieb
wiederum würden höhere
Betriebstemperaturen Nachteile mit sich
bringen (z. B. Zündwinkelrücknahme wegen
Klopfneigung). Deshalb werden im
Volllastbereich mithilfe des
Kennfeldthermostats gezielt nierigere
Kühlmitteltemperaturen eingeregelt.
Diese Kennfeld Regelung ist auch von einem
Elektrolüfter, welcher von der Motorsteuerung
angesteuert werden kann, abhängig.
5 - Steuerungskonzept des
Kennfeldthermostats
Index
1
2
3
4
Erklärung
Kennfeld Lufttemperatur
Kennfeld Last
Kennfeld Fahrgeschwindigkeit
Kennfeld Kühlmitteltemperatur
Lüfter und Lüfterantriebe
Nach den anfänglichen zwangs- und
motordrehzahlabhängig betriebenen Lüftern
kamen die Lüfter mit Visco-Lüfterkupplung
zum Einsatz.
10
Index
5
6
7
Erklärung
Logikteil
Elektrolüfter
Kennfeldthermostat
Hierbei wird eine motorseitig vorgegebene
Übersetzung mit Antriebsdrehzahl der
Primärseite durch Ölreibung auf eine
Sekundärseite übertragen, die mit dem Lüfter
verbunden ist. Über die regelbare Ölfüllung
der Kupplung kann die Lüfterdrehzahl von
6
einer Leerlaufdrehzahl bis knapp unter die
Antriebsdrehzahl variiert werden.
Die Regelung erfolgt durch eine rein
temperaturabhängige selbstregelnde
Kupplung, die ihre Drehzahl durch ein
Bimetall, einen Schaltstift und Ventilhebel
stufenlos über die Menge des im Arbeitsraum
befindlichen Siliconöls regelt. Regelgröße ist
die Kühlerablufttemperatur und damit indirekt
die Temperatur des Kühlmittels.
Die so genannte Visco-Lüfterkupplung wurde
dann von den Elektrolüftern abgelöst, die
anfangs nur als elektrische Zusatzlüfter bei
Fahrzeugen mit der damaligen
Sonderausstattung Klimaanlage zum Einsatz
kamen.
Diese Elektrolüfter waren anfänglich
mehrstufig ansteuerbar und wurden je nach
Länderspezifikation (Heiß- oder Kaltland) mit
unterschiedlichen Leistungswerten verbaut.
Mit dem Einsatz der Elektrolüfter entwickelte
man kompakte Kühlmodule, wie man sie als
Baueinheit in allen modernen Fahrzeugen
findet.
Kühlmodul
6 - Kühlmodul E87
Index
1
2
Erklärung
Lenkhilfekühler
Klimakondensator
3
Kühlmittelkühler
Kühlmodule sind Baueinheiten, die aus
verschiedensten Komponenten zur Kühlung
und Klimatisierung des Fahrzeugs bestehen:
• Kühlmittelkühler
Index Erklärung
4
Elektrolüfter mit Lüfterzarge
5
Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher*
*
Nur für Automatikgetriebe
• Kältemittelsammler
• Elektrolüfter mit Lüfterzarge
• Lenkhilfekühler
• Kühlmittel Ausgleichsbehälter
• Klimakondensator
11
6
Kühlmittelkühler
Bei heutigen Kühlmittelkühlern kommen fast
ausschließlich Kühlerblöcke aus Aluminium
zum Einsatz.
Bei der Kühlmittelkühlerauslegung muss,
unter allen möglichen Betriebs- und
Umweltbedingungen, der Kühlmittelkühler die
im Motor entstehende Abwärme zuverlässig
an die Umgebung abführen.
Der Kühlmittelkühler im E65 ist z. B. in zwei
Bereiche unterteilt:
einen Hochtemperaturteil, der hauptsächlich
für die Motorkühlung zuständig ist und einen
Niedertemperaturteil, der die
Automatikgetriebeölkühlung sicherstellt.
Realisiert wird dies durch eine im
Kühlmittelkasten integrierte Umlenkung einer
Teilmenge des Kühlmittelstromes im
Anschluss an den Hochtemperaturbereich.
Im Vergleich zum Aluminium/KunststoffKühlmittelkühler beim Vorgängermodell
werden im befüllten Zustand ein Gewicht von
400 g reduziert und 21 mm in der Bautiefe
eingespart.
Insgesamt reduziert sich das Gewicht um rund
5 Prozent. Die gelöteten Verbindungen
zwischen Kühlerblock und Wasserkästen
ersetzen die bisher üblichen mechanischen
Verbindungen mit überstehenden Rohrböden.
Daher hat der Ganz-AluminiumKühlmittelkühler nicht nur eine geringere
Bautiefe, sondern ist auch zuverlässiger und
hat eine höhere Lebensdauer als
herkömmliche Kühlmittelkühler. Die GanzAluminium-Bauweise schließt erstmalig auch
die VDA-Anschlussstutzen, für die
Schnellverschluss-Kupplungen ein.
7 - Kühlmittelkühler mit
langer Steuerhülse für
AutomatikgetriebeFahrzeuge
Index Erklärung
1
Kühlmitteleintritt
2
Kühlmittelaustritt
3
12
Steuerhülse (lang)
Index Erklärung
4
Niedertemperaturbereich
5
Zum Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher
6
Durch den Einbau von Steuerhülsen in den
beiden Wasserkästen wird ein
Niedertemperaturbereich für die
Getriebeölkühlung im Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher abgetrennt.
3 Im Service ist darauf zu achten, dass für
Fahrzeuge mit Automatikgetriebe lange
Steuerhülsen verbaut werden. Für Fahrzeuge
mit Schaltgetriebe werden kurze
Steuerhülsen verbaut. 1
Beim E46 war es eine Steuerhülse und ein
Verschlussstopfen auf der anderen Seite. Ab
E87 wurden in der PL2 bei
Sechszylindermotoren auf beiden Seiten
Steuerhülsen verbaut.
Bei der kurzen Steuerhülse wird der
Niedertemperaturbereich für die Kühlung des
Getriebeöls nicht aktiviert und die
Austrittsöffnung zum Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher dicht verschlossen. Die
gesamte Kühlmittelkühlerfläche steht dabei
der Motorkühlung zur Verfügung.
8 - Kühlmittelkühler mit
kurzer Steuerhülse für
Schaltgetriebe-Fahrzeuge
Index
1
2
Erklärung
Kühlmitteleintritt
Kühlmittelaustritt
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
Der Kühlmittel Ausgleichsbehälter ermöglicht
eine zuverlässige Gasabscheidung, wodurch
Kavitation im Kühlsystem, die vor allem auf der
Saugseite der Pumpe auftritt, vermieden wird.
Index Erklärung
3
Steuerhülse (kurz)
4
Kühlmittelkühler
Das Luftvolumen im Kühlmittel
Ausgleichsbehälter muss so groß sein, dass
bei Erwärmung und Ausdehnung des
Kühlmittels ein schneller Druckaufbau
möglich ist und ein Kühlmittelauswurf beim
"Nachkochen" verhindert wird.
13
6
Kühlmittelpumpe (mechanisch)
Bei den mechanischen Kühlmittelpumpen
fand eine kontinuierliche Verbesserung und
Weiterentwicklung statt, sodass heute bereits
die 3. Generation im Einsatz ist.
9 - Herkömmliche mechanische Kühlmittelpumpe
Index Erklärung
1
Nabe für Riemenscheibe
2
Gleitringdichtung
14
Index Erklärung
3
Flügelrad
6
10 - Mechanische Kühlmittelpumpe der 3. Generation
Index
1
2
3
Erklärung
Nabe für Riemenscheibe
Leckagekammer/Verdunstungsraum
Ablaufbohrung von Gleitringdichtung
zur Leckagekammer
Bei den Kühlmittelpumpen der dritten
Generation hat man konstruktiv die
Schwierigkeiten mit
• Dichtheit,
• Schmierung,
• Gehäuse-Steifigkeit,
weit gehend beherrschbar gemacht.
Diese Kühlmittelpumpe verfügt über ein
"Leckage-Rückhaltesystem" für die
Funktionsleckage der Gleitringdichtung der
Pumpenwelle. Im Normalfall sammelt sich hier
das am Gleitdichtring der Pumpenwelle
entweichende Kühlmittel und verdunstet
durch eine Bohrung in der Leckagekammer.
Bei einem Defekt des Gleitringes füllt sich die
Leckagekammer komplett mit Kühlmittel.
Index Erklärung
4
Flügelrad
5
Gleitringdichtung
3 In der Vergangenheit wurden oftmals
funktionstüchtige Kühlmittelpumpen
ausgetauscht, weil die für den Betrieb der
Kühlmittelpumpe notwendige
Funktionsleckage am Gleitdichtring
Verdunstungsrückstände an den
Außenwandungen der Kühlmittelpumpe
hinterlassen hat. 1
Das "Leckage-Rückhaltesystem" sorgt nun
für eine spurlose Verdunstung dieser
Funktionsleckage, um bei einer Sichtkontrolle
im Service nicht fälschlicherweise einen
Defekt der Kühlmittelpumpe vorzutäuschen.
Gleichzeitig trug die Einbringung dieser
Leckagekammer auch zu einer wesentlichen
Versteifung des Kühlmittelpumpengehäuses
bei.
Durch Austritt von Kühlmittel aus der
Belüftungsöffnung der Leckagekammer ist
auf einen Defekt der Gleitringdichtung zu
schließen.
15
6
Kühlmittelpumpe (elektrisch)
Die Realisierung eines ThermomanagementSystems im N52 Motor setzte voraus, dass die
zu einem Kühlkreislauf gehörenden aktiven
Bauteile wie Pumpe, Thermostat und Lüfter
die elektrische Regelbarkeit ermöglichen.
Elektrisch regelbare Kennfeldthermostate und
E-Lüfter sind schon länger etablierte Bauteile
in der Motorkühlung.
Somit wurde eine elektrische
Kühlmittelpumpe entwickelt, die den vom
Thermomanagement angeforderten
Kühlmittelstrom sicher und unabhängig von
der momentanen Motordrehzahl
gewährleistet.
Die elektrische Kühlmittelpumpe musste
hohe Anforderungen erfüllen:
• Hohe Betriebssicherheit
• Geringes Bauvolumen
• Geringer Leistungsbedarf (ca. 200 W)
• Leckagefreiheit
• Realisieren von minimalen
Volumenströmen
• Verträglichkeit von hohen
Umgebungstemperaturen
So wählte man eine elektrische
Kühlmittelpumpe nach dem Nassläuferprinzip
mit EC-Motor (Electronically Commutated)
und integrierter Elektronik.
Die in die Pumpe integrierte Elektronik hat
zwei wesentliche Aufgaben:
• Spannung und Strom so aufzubereiten und
zu schalten, dass sich der EC-Motor und
damit die Pumpe dreht.
• Die Regelung des Kühlmittelstroms nach
Vorgaben der Motorsteuerung durch
Anpassen der Pumpendrehzahl sowie das
Rückmelden von Informationen an die
Motorsteuerung.
Der modulare Aufbau der elektrischen
Kühlmittelpumpe (siehe folgende Grafik),
macht eine äußerst kompakte und
gewichtssparende Bauweise, mit einem
deutlich verbesserten Wirkungsgrad
gegenüber herkömmlichen mechanischen
Pumpen möglich.
11 - Elektrische Kühlmittelpumpe
Index
1
2
16
Erklärung
Hydraulik
Spaltrohrmotor
Index Erklärung
3
Elektronik
6
Hydraulik
Die aus dem Bordnetz zu Verfügung stehende
elektrische Leistung ist begrenzt, deshalb
wurde bei der Auslegung der Pumpe für die
nötige hydraulische Leistung (Q, H) eine
Drehzahl gewählt, die einen hohen
Wirkungsgrad garantiert. Um den hohen
Wirkungsgrad zu erreichen und gleichzeitig
die Kavitationsempfindlichkeit wesentlich zu
verbessern, wurde für das Laufrad eine sehr
komplexe 3-D-Beschaufelung eingesetzt.
Spaltrohrmotor
Eine hohe Lebensdauer, geringes
Bauvolumen und geringes Gewicht mit dem
Nassläuferprinzip führten bei der elektrischen
Kühlmittelpumpe zu der Lösung "Brushless
(Bürstenloser)-Motor", somit ein EC-Motor.
Dieses Motorprinzip ermöglicht durch die
Verwendung von Magneten hoher
Leistungsdichte die Realisierung eines hohen
Wirkungsgrades.
Aufgrund der fehlenden Gleitringdichtung und
des damit verbundenen Reibmomentes kann
mit dem Nassläufermotor ein sehr niedriges
Drehzahlniveau (nmin = 18 min-1) erreicht
werden. Der sich daraus ergebende minimale
Kühlvolumenstrom beträgt ca. 28 l/h. Er
verkürzt nach einem Kaltstart erheblich die
Warmlaufphase des Verbrennungsmotors
und reduziert somit den Kraftstoffverbrauch
und die Abgasemission (HC und CO2). Häufig
wird hier auch ein Stillstand der elektrischen
Kühlmittelpumpe genutzt.
Elektronik
Die Regelung der elektrischen
Kühlmittelpumpe wird über eine spezielle in
die Pumpe integrierte Elektronik
gewährleistet. Die Drehzahlregelung der
Kühlmittelpumpe erfolgt sensorlos (d. h. keine
Überwachung).
Der Einbauort dieser elektrischen
Kühlmittelpumpe ist sehr motornah und damit
verbunden auch relativ hohen Temperaturen
(bis 150 °C) ausgesetzt. Um eine hohe
Lebensdauer und Zuverlässigkeit der
Kühlmittelpumpe erreichen zu können, basiert
dieses Elektronikmodul auf einer
Hochtemperaturtechnologie. Die Elektronik ist
als Hybrid aufgebaut, der aus einem
Leistungsteil mit hochleitfähigen
Kupferbahnen und aus einem Steuerteil in
Dickschichttechnik besteht.
Wasserkühlsystem MTK (Motor Teildurchströmtes Kühlsystem)
Beispiel M54 Motor im E85
Das Kühlsystem E85 entspricht weit gehend
dem Kühlsystem im E46 mit folgenden
Änderungen:
• Kühlmodul (Entfall der ViscoLüfterkupplung)
• Luftgesteuerte Heizungsregelung (Entfall
Heizventil)
• Einsatz der EPS "Electric Power Steering"
(Entfall Servoöl-Kühlschleifen)
17
6
12 - MTK im M54 Motor
Index
1
2
3
Erklärung
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
Entlüfterschraube
Verschlussdeckel
Index
10
11
12
4
5
6
7
8
9
Kennfeldthermostat
Entlüftungskanal
Motorteildurchströmung
Heizkreisvorlauf
Heizungswärmetauscher
Heizungsrücklauf
13
14
15
16
17
18
Aufbau
Im Kühlmodul sind folgende Komponenten
des Kühlsystems enthalten:
• Kühlmittelkühler
• Kondensator der Klimaanlage
• Elektrolüfter (saugend)
• Kühlmittel Ausgleichsbehälter
• Automatikgetriebeöl-Kühler (nur in
Fahrzeugen mit Automatikgetriebe)
Besonderheiten
• Kühlmittel Ausgleichsbehälter:
Bei der Befüllung über den Kühlmittel
18
Erklärung
Kühlmittelpumpe
Automatikgetriebeöl-Kühler
Thermostatpatrone
Automatikgetriebeöl-Kühler
Kühlmittelniveausensor
Schwimmer
Kondensator der Klimaanlage
Niedertemperaturteil
Hauptteil
Kühlmittelkühler
Ausgleichsbehälter (siehe
Reparaturanleitung) kann der Motor im
Stand nahezu vollständig mit Kühlmittel
aufgefüllt werden.
Der Heizungsrücklauf mündet unmittelbar
in den Kühlmittel Ausgleichsbehälter.
Dadurch wird vermieden, dass die in der
Heizung vorhandene Restluft beim
Warmlaufen in den Motor gelangt und die
Förderleistung der Kühlmittelpumpe
beeinträchtigt.
Somit ist das problemlose Entlüften des
Kühlsystems gewährleistet.
• Kühlsystemfunktion:
Das spezielle Konzept des Kühlsystems im
E85 gewährleistet einen verschleißarmen
Betrieb und eine sichere Beherrschung der
6
auftretenden Temperaturen.
Darüber hinaus können durch diese
Konzeption des Kühlsystems wichtige
Funktionsgrößen des Motors beeinflusst
werden:
So lässt sich durch eine hohe
Kühlmitteltemperatur im Kurbelgehäuse
die Reibung zwischen Zylinderlaufbahnen
und Kolben verringern. Dies wiederum
reduziert den Kraftstoffverbrauch.
Eine niedrige Kühlmitteltemperatur im
Zylinderkopf wirkt sich positiv auf den
gesamten Momentenverlauf des Motors
aus:
Niedrige Temperaturen im Zylinderkopf
führen zu einer hohen Motorfüllung und zur
Anhebung der Klopfgrenze. Gleichzeitig
verbessert eine niedrige
Kühlmitteltemperatur im Zylinderkopf die
Haltbarkeit der Bauteile.
Das Ziel der erhöhten Kühlmitteltemperatur
im Kurbelgehäuse wird beim M54 Motor
erreicht, indem vorrangig der Zylinderkopf
direkt durchströmt wird.
Dieses Konzept wird als Motor
Teildurchströmetes Kühlkonzept (MTK)
bezeichnet.
Das Kühlmittel wird von der
Kühlmittelpumpe über einen
angegossenen Zuführungskanal zum
hinteren Ende des Zylinderkopfes und von
dort nach vorn zum Kühlmittelaustritt
gefördert (Kühleraustritt bei
betriebswarmem Motor).
Der Wassermantel im Kurbelgehäuse wird
an die Zylinderkopfströmung über
Bohrungen im Kurbelgehäuse und über die
Zylinderkopfdichtung angebunden.
Dadurch fließt nur eine Teilmenge des
Kühlmittels durch das Kurbelgehäuse.
Das MTK-Prinzip führt zu einer deutlichen
Temperaturerhöhung im Kurbelgehäuse
bei nahezu unveränderter Temperatur im
Zylinderkopf.
• Kennfeldthermostat:
Die Wirkung des MTK wird im M54 Motor
durch die Steuerung der
Kühlmitteltemperatur über den
Kennfeldthermostat noch zusätzlich
unterstützt.
Der Kennfeldthermostat hat die Aufgabe,
bei verbrauchsunkritischen Fahrzuständen
mit niedriger Last eine für den Verbrauch
günstige hohe Kühlmitteltemperatur
einzustellen. Bei Volllast bzw. hoher
Motordrehzahl wird zum Bauteilschutz die
Kühlmitteltemperatur elektrisch abgesenkt.
Wasserkühlsystem, Querstromprinzip
Kühlsystem, Querstromkonzept
(Beispiel: N52 Motor)
Die gleiche Situation wie beim Ölkreislauf im
N52 Motor findet sich dieses Konzept auch im
Kühlkreislauf wieder. Bei bisherigen Motoren
ist die Förderleistung der Kühlmittelpumpe
auf den größtmöglichen Kühlbedarf des
Motors ausgelegt, der jedoch meist nicht
benötigt wird. Die überschüssige
Kühlmittelmenge zirkuliert deswegen meist
ungenutzt über den Thermostat in einem
kleinen Kreislauf. Es wird nun auch im Bereich
der Kühlung eine Systemoptimierung
realisiert, mit der diese Verlustleistungen
vermieden werden. Darüber hinaus erlaubt es
das neue System, an die Last des Motors
angepasste Temperaturspektren zu
realisieren.
Die Kühlmittelpumpe des N52 Motor ist eine
elektrisch angetriebene Zentrifugalpumpe.
Die Leistung des Nassläufer-Elektromotors
wird elektronisch (Elektronik unter dem
Anschlussdeckel des Motors) gesteuert.
Die Elektronik ist über die bitserielle
Datenschnittstelle mit dem Motorsteuergerät
DME verbunden. Das Motorsteuergerät
ermittelt aus der Last, der Betriebsart und den
Daten der Temperatursensoren die
erforderliche Kühlleistung und erteilt der
Elektronik der Kühlmittelpumpe den
entsprechenden Auftrag. Der Motor der
Kühlmittelpumpe wird vom Kühlmittel des
Systems durchspült. Somit können sowohl
der Motor als auch der Elektronikbaustein
gekühlt werden. Die Lager der elektrischen
Kühlmittelpumpe werden mit dem Kühlmittel
geschmiert.
3 Bei Montagearbeiten ist darauf zuachten,
dass die Pumpe nicht trocken läuft. Wenn die
Pumpe ausgebaut wird, ist sie mit Kühlmittel
befüllt abzustellen, da sonst die Lagerstellen
der Pumpe festkleben können. Dies könnte
ein Anlaufen der Pumpe später gefährden und
somit das gesamte Wärmemanagement
außer Kraft setzen (ein Nichtanlaufen der
19
6
Pumpe kann schwer wiegende Motorschäden
nach sich ziehen).
Die Pumpe muss vor abschließender
Montage der Kühlmittelschläuche am
Pumpenrad von Hand durchgedreht werden.
In direktem Anschluss daran ist das System
mit Kühlmittel zu befüllen. Bei
Montagearbeiten ist darauf zu achten, dass
der Stecker sauber, trocken und die
Anschlüsse unbeschädigt sind.
Diagnosearbeiten sind nur mit freigegebenen
Adapterkabeln zulässig. Die Hinweise der
Reparaturanleitung sind unbedingt zu
beachten. 1
Wärmemanagement
Das Motorsteuergerät regelt die
Kühlmittelpumpe nach Bedarf:
• Geringe Leistung bei geringem Kühlbedarf
und niedriger Außentemperatur,
• Große Leistung bei großem Kühlbedarf und
hohen Außentemperaturen.
Unter Umständen kann die Kühlmittelpumpe
sogar ganz abgeschaltet werden, zum Beispiel
zur schnelleren Erwärmung des Kühlmittels in
der Warmlaufphase. Dies geschieht jedoch
nur, wenn keine Heizleistung angefordert wird
und die Außentemperatur es zulässt. Auch bei
der Regelung der Motortemperatur arbeitet
die Kühlmittelpumpe anders als
konventionelle Pumpen. Bislang konnte nur
die aktuell vorliegende Temperatur durch den
Thermostat berücksichtigt werden. Die
Software im Motorsteuergerät besitzt jedoch
ein Rechenmodell, mit dem aus der Last die
Entwicklung der Temperatur des
Zylinderkopfs berücksichtigt werden kann.
Das Wärmemanagement erlaubt es nun, über
die Kennfeldsteuerung des Thermostats
hinaus, verschiedene Kennfelder für die
Steuerung der Kühlmittelpumpe zu Grunde zu
legen. So kann das Motorsteuergerät die zum
Fahrverhalten passende Motortemperatur
einsteuern. Dies bedeutet, dass vier
unterschiedliche Temperaturbereiche
eingesteuert werden können:
Hat das Motorsteuergerät aufgrund des
Fahrverhaltens den sparsamen ECO-Betrieb
erkannt, strebt die Regelung eine höhere
Zylinderkopftemperatur an (111 °C). In
diesem Temperaturbereich ist der Motor mit
relativ niedrigem Kraftstoffbedarf zu betreiben,
da die innermotorische Reibung reduziert ist.
Die Temperaturerhöhung begünstigt also den
geringeren Kraftstoffverbrauch im niedrigen
Lastbereich. Im High- und KFT Betrieb
möchte der Fahrer die optimale
Leistungsentfaltung des Motors nutzen. Dazu
wird die Zylinderkopftemperatur auf 80 °C
abgesenkt. Dies bewirkt einen besseren
Füllungsgrad, was eine MotordrehmomentErhöhung zur Folge hat. Das
Motorsteuergerät kann nun einen, an die
jeweilige Fahrsituation angepassten,
Betriebsmodus einsteuern. Somit ist es
möglich, über das Kühlsystem Einfluss auf
Verbrauch und Leistung zu nehmen.
Intelligentes Wärmemanagement
Im vorangegangenen Absatz wurde
dargestellt, in welchen Betriebsmodi das
Wärmemanagement realisiert ist. Eine
elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe
bietet darüber hinaus noch weitere
Möglichkeiten. So ist es nun möglich, einen
Warmlauf ohne Umwälzung des Kühlmittels
zu realisieren. Aber auch, die Pumpe nach
dem Abstellen des Motors weiterlaufen zu
lassen, um die Wärmeabfuhr zu unterstützen.
In der folgenden Tabelle sind die sich
ergebenden Vorteile einer solchen Pumpe
aufgeführt:
Verbrauch
• Schnellerer Warmlauf durch stehendes
Kühlmittel
• Erhöhtes Verdichtungsverhältnis durch
größere Kühlleistung bei Volllast
gegenüber dem Vorgänger-Motor
Schadstoffemissionen
• 105 °C Normalbetrieb
• Schnellerer Warmlauf durch stark
reduzierte Pumpendrehzahl (n => 0) und
daraus resultierendem geringsten
Kühlvolumenstrom erreicht man eine
schnellere Motorerwärmung
• 95 °C High - Betrieb
• Verringerung der Reibleistung
• 80 °C High + Kennfeldthermostat Betrieb
• Reduzierter Kraftstoffverbrauch
• 111 °C Eco Betrieb
• Reduzierte Abgasemissionen
20
6
Leistung
• Drehzahl unabhängige Bauteilkühlung
• Bedarfsgerechte
Kühlmittelpumpenleistung
• Vermeidung von Verlustleistung
Komfort
• Optimaler Volumenstrom
1) Heizleistung bei Anforderung erhöht
2) Restwärme bei stehendem Motor
Bauteilschutz
• Nachlauf EWP bedingt eine bessere
Wärmeabfuhr aus dem heiß abgestellten
Motor
Vergleich zwischen Kühlsystemen mit
mechanischer und elektrischer
Kühlmittelpumpe
A) Konventionelle Kühlmittelpumpe
13 - Kühlsystem mit mechanischer Kühlmittelpumpe (längs durchströmt)
Index
1
2
3
4
Erklärung
Kühlmittelkühler
Kühlmitteltemperatursensor
Kennfeldthermostat
Mechanische Kühlmittelpumpe
Bei der mechanischen Kühlmittelpumpe wird
das Kühlmittel in Abhängigkeit von der
Motordrehzahl umgewälzt. Zur
Temperaturregelung kann nur die Menge des
an dieser Umwälzung beteiligten Kühlmittels
über das KFT beeinflusst werden.
Index
5
6
7
8
Erklärung
Heizungswärmetauscher
Kühlmitteltemperatursensor
Motoröl-/Kühlmittel-Wärmetauscher
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
Es wird zwischen Kleinem und Großem, also
über den Kühler gehenden Kreislauf
umgeschaltet. Das heißt, die Kühlleistung ist
von der Motordrehzahl abhängig.
21
6
Index
QV
nMot
Erklärung
Volumenstrom
Motordrehzahl
14 - Ungeregelter Volumenstrom
B) Elektrische Kühlmittelpumpe
15 - Kühlsystem mit elektrischer Kühlmittelpumpe (quer durchströmt)
Index
1
2
3
4
22
Erklärung
Kühlmittelkühler
Kühlmitteltemperatursensor
Kennfeldthermostat
Elektrische Kühlmittelpumpe
Index
5
6
7
8
Erklärung
Heizungswärmetauscher
Kühlmitteltemperatursensor
Motoröl-/Kühlmittel-Wärmetauscher
Kühlmittel Ausgleichsbehälter
6
Bei dem Kühlsystem mit elektrischer
Kühlmittelpumpe werden die Möglichkeiten
des konventionellen Systems weiterhin
genutzt. Darüber hinaus ergeben sich jedoch
weitere Möglichkeiten. So kann die
Kühlleistung des Systems nun über einen frei
zu variierenden Volumenstrom des
Kühlmittels angepasst werden. Es ist möglich,
bei warmlaufendem Motor die
Kühlmittelpumpe stehen zu lassen oder aber
auch, sie bei stehendem Motor in Betrieb zu
nehmen. Daraus ergibt sich wie in der
folgenden Grafik ersichtlich das Feld, in dem
die Kühlleistungsdrehzahl unabhängig
angefordert werden kann. Dieses Feld wird
durch die MAX- und MIN-Drehzahl der
Kühlmittelpumpe begrenzt.
3
Beim Befüllen und Entlüften ergibt sich
für den Servicebereich eine besondere
Vorgehensweise aufgrund dieser
Kühlmittelpumpe (siehe aktuelle
Reparaturanleitung):
Kühlmittel Ausgleichsbehälter bis Unterkante
Einfüllstutzen mit vorgeschriebenem
Kühlmittel befüllen. Verschlussdeckel des
Kühlmittel Ausgleichbehälters schließen.
Während des Entlüftungsvorgangs den
Verschlussdeckel des Kühlmittel
Ausgleichsbehälters nicht öffnen.
1. Batterieladegerät anschließen.
2. Zündung einschalten.
3. Heizung auf maximale Temperatur
stellen, ("Automatik" aktivieren), Gebläse
auf kleinste Stufe zurücknehmen.
4. Gaspedal für 10 Sekunden bis Anschlag
drücken. Motor darf nicht gestartet
werden.
5. Der Entlüftungsvorgang wurde durch
Drücken des Gaspedals gestartet und
dauert ca. 12 Minuten. (Die elektrische
Kühlmittelpumpe wurde aktiviert und
schaltet sich nach ca. 12 Minuten
automatisch ab).
16 - Regelbarer Volumenstrom
Index
QV
nMot
1
2
3
Erklärung
Volumenstrom
Motordrehzahl
Pumpendrehzahl MAX.
Pumpendrehzahl MIN. (bei Motor
warm)
Stehende Pumpe im Warmlauf
(ohne Heizung)
6. Danach Füllstand mit Kühlmittel
Ausgleichsbehälter mit über 250 ml über
"Max." befüllen. (Fahrzeugspezifische
Service-Literatur beachten!).
7. Kühlsystem auf Wasserdichtheit prüfen.
8. Falls die Entlüftung nochmal
durchgeführt werden muss, (z. B. bei
undichtem Kühlsystem) DME komplett
abfallen lassen (ca. 3 Minuten
Zündschlüssel abgezogen lassen), dann
ab Punkt 3 wiederholen. 1
23
6
Besonderheit am S85B50 Motor
17 - Kühlkreislauf S85B50 Motor
Sowohl Zylinderkopf als auch Motorblock sind
in bekannter Weise quer durchströmt. Neu ist
jedoch, dass jeder Zylinderkopf einen eigenen
Kühlervorlauf aufweist und der Thermostat im
Rücklauf sitzt. Der Kühlmittelkühler ist in einen
oberen und unteren Wasserkasten aufgeteilt.
Der obere Wasserkasten wird vom Kühlmittel
durchströmt, das vom Zylinderkopf 1-5
austritt. Der untere Wasserkasten vom
Zylinderkopf 6-10.
24
Durch den zweiteiligen Kühlmittelkühler sind
drei Entlüftungsöffnungen und zwei
Entlüftungsleitungen zur einwandfreien
Selbstentlüftung notwendig.
Der Abgriff für den Heizungswärmetauscher
ist an den Zylinderköpfen hinten angebracht.
Der Heizungswärmetauscher Rücklauf und
die Leitung zum Kühlmittel
Ausgleichsbehälter werden vor der
Kühlmittelpumpe mit einem T-Stück
zusammengefasst.
6
Ladeluftkühlung
Turboaufladung mit Ladeluftkühlung
Die Leistung eines Motors ist verhältnismäßig
zum Luftdurchsatz. Da dieser Luftdurchsatz
wiederum verhältnismäßig zur Luftdichte ist,
kann die Leistung eines Motors durch
Vorverdichten der Luft (Aufladen) vor dem
Eintritt in den Zylinder erhöht werden. Der
Aufladungsgrad gibt die Dichtesteigerung im
Vergleich zum Saugmotor an. Er hängt vom
verwendeten Aufladesystem ab (realisierbares
Druckverhältnis) und ist bei gegebener
Druckerhöhung am größten, wenn die
Temperatur der verdichteten Luft (Ladeluft)
nicht erhöht bzw. durch die Ladeluftkühlung
auf ihre Ausgangstemperatur rückgekühlt
wird. Die Ladeluftkühlung reduziert bei diesen
aufgeladenen Motoren die thermische
Belastung, die Abgastemperatur und damit
die NOx - Schadstoffemission was eine
Senkung des Kraftstoffverbrauchs zur Folge
hat.
Ein weiteres Kühlsystem bildet die
Ladeluftkühlung bei
turboaufgeladenen Motoren. Diese
Ladeluftkühlung reduziert im
Wesentlichen die NOx Schadstoffemission und den
Kraftstoffverbrauch.
18 - System Turboaufladung mit Ladeluftkühlung
Index Erklärung
1
Ansaugluft
2
Ladeluftkühler
Index Erklärung
5
Bypass mit Wastegate-Ventil
6
Membrandose
3
4
7
Motor
Abgas in die Abgasanlage
Atmosphärendruck
25
6
Ölkühlung
Verlustwärme wird vom Schmieröl aufgenommen
Bei Kraftfahrzeugen werden sowohl zur
Motorenöl- als auch zur Getriebeöl- und
Servolenkungsölkühlung oftmals zusätzliche
Ölkühler benötigt. Diese kommen zum
Einsatz, wenn die entstehende Verlustwärme
nicht mehr über die Oberfläche der Ölwanne
bzw. des Gehäuses abgeführt werden kann,
sodass die erlaubten Öltemperaturen
überschritten werden. Zur Kühlung des Öls
kommen Öl-/Luftkühler oder auch
Wärmetauscher wie Öl-/Kühlmittel-/Luftkühler
aus Aluminium zum Einsatz.
Oft werden bei der Motorenöl-,
Getriebeöl- und
Servolenkungsölkühlung zusätzliche
Ölkühler eingesetzt um die
thermische Beanspruchung
beherrschbar zu machen.
19 - Ölkreislauf S85B50 Motor
Beispiel Ölkreislauf S85B50 Motor
Der S85B50 Motor ist mit einem
Quasitrockensumpf ausgerüstet. Aus diesem
Grund wird eine Saugpumpe eingesetzt, um
das Öl aus der Ölwanne im Bereich vor dem
Zahnstangen-Hydrolenkgetriebe in den
hinteren Ölsumpf zu fördern.
26
Von dort saugt eine regelbare
Pendelschieberpumpe das Öl ab und drückt
es mit max. 5 bar in den Ölfilter. Im Ölfilter
Oberteil befindet sich zudem ein Thermostat,
der den Weg zum Motorölkühler freigibt. Vom
Ölfilter gelangt das Öl in den Motor.
6
Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher
20 - Getriebeöl-Kühlmittel-Wärmetauscher
Index
1
2
3
Erklärung
Kühlmitteleintritt
Getriebeölaustritt
Getriebeöleintritt
Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher werden im
Motoröl- und Getriebeöl-Wärmemanagement
eingesetzt. Diese sorgen zum einen für ein
schnelles Aufheizen des Öls und stellen
anschließend eine ausreichende Kühlung des
Öls sicher.
Meistens befindet sich in den GetriebeölKühlmittel-Wärmetauschern noch ein eigener
Thermostat. Bei kaltem Motor schaltet der
Thermostat den Getriebeöl-KühlmittelWärmetauscher in den Kurzschlusskreislauf
des Motors.
Index Erklärung
4
Kühlmittelaustritt
5
Thermostat
Hierdurch kann sich das Getriebeöl
schnellstmöglich erwärmen.
Anschließend wird ab 82 °C
Kühlmitteltemperatur (Beispiel: N62 Motor)
am Thermostat-Rücklauf der
Niedertemperaturkreislauf des
Kühlmittelkühlers zugeschaltet. Hierdurch
wird das Getriebeöl ausreichend gekühlt.
27
6
28
7
Servicehinweise
Kühlung
Wasserkühlung
Einfaches Kühlsystem
Kühlmittelkühler
Kühlmittelpumpe (mechanisch)
3 Im Service ist darauf zu achten, dass für
Fahrzeuge mit Automatikgetriebe lange
Steuerhülsen verbaut werden. Für Fahrzeuge
mit Schaltgetriebe werden kurze
Steuerhülsen verbaut. 1
3 In der Vergangenheit wurden oftmals
funktionstüchtige Kühlmittelpumpen
ausgetauscht, weil die für den Betrieb der
Kühlmittelpumpe notwendige
Funktionsleckage am Gleitdichtring
Verdunstungsrückstände an den
Außenwandungen der Kühlmittelpumpe
hinterlassen hatte. 1
Diese Servicehinweise finden SIe
unter den Systemkomponenten.
Wasserkühlsystem, Querstromprinzip
Kühlsystem, Querstromkonzept
(Beispiel: N52)
3 Es soll bei Montagearbeiten darauf
geachtet werden, das die Pumpe nicht
trocken läuft. Wenn die Pumpe ausgebaut
wird, ist sie mit Kühlmittel befüllt abgestellt
werden. Die Lagerstellen der Pumpe könnten
festkleben, wenn die Pumpe nicht mit
Kühlmittel befüllt ist. Dies könnte ein Anlaufen
der Pumpe später gefährden und somit das
gesamte Wärmemanagement außer Kraft
setzen (ein Nichtanlaufen der Pumpe kann
schwer wiegende Motorschäden nach sich
ziehen). Wenn die Pumpe trotzdem einmal
leer läuft, muss vor abschließender Montage
der Kühlmittelschläuche das Pumpenrad von
Hand durchgedreht werden. In direktem
Anschluss daran ist das System mit Kühlmittel
zu befüllen. Bei Montagearbeiten ist darauf zu
achten, dass der Stecker sauber, trocken und
die Anschlüsse unbeschädigt sind.
Diagnosearbeiten sind nur mit freigegebenen
Adapterkabel zulässig. Die Hinweise der
Reparaturanleitung sind unbedingt zu
beachten. 1
3
Beim Befüllen und Entlüften ergibt sich
für den Servicebereich eine besondere
Vorgehensweise aufgrund dieser
Kühlmittelpumpe (siehe aktuelle
Reparaturanleitung):
Kühlmittel Ausgleichsbehälter bis Unterkante
Einfüllstutzen mit vorgeschriebenem
Kühlmittel befüllen. Verschlussdeckel des
Kühlmittel Ausgleichbehälters schließen.
Während des Entlüftungsvorgangs den
Verschlussdeckel des Kühlmittel
Ausgleichsbehälters nicht öffnen.
1. Batterieladegerät anschließen.
2. Zündung einschalten.
3. Heizung auf maximale Temperatur
stellen, ("Automatik" aktivieren), Gebläse
auf kleinste Stufe zurücknehmen.
4. Gaspedal für 10 Sekunden bis Anschlag
drücken. Motor darf nicht gestartet
werden.
5. Der Entlüftungsvorgang wurde durch
Drücken des Gaspedals gestartet und
dauert ca. 12 Minuten. (Die elektrische
Kühlmittelpumpe wurde aktiviert und
schaltet sich nach ca. 12 Minuten
automatisch ab).
6. Danach Füllstand mit Kühlmittel
Ausgleichsbehälter mit über 250 ml über
"Max." befüllen. (Fahrzeugspezifische
Service-Literatur beachten!).
7. Kühlsystem auf Wasserdichtheit prüfen.
8. Falls die Entlüftung nochmal
durchgeführt werden muss, (z. B. bei
undichtem Kühlsystem) DME komplett
abfallen lassen (ca. 3 Minuten
Zündschlüssel abgezogen lassen), dann
ab Punkt 3 wiederholen. 1
29
7
30
8
Zusammenfassung
Kühlung
Was ich mir merken sollte.
In der nachfolgenden Tabelle sind die
wichtigsten Informationen zum Thema
Kühlung zusammengefasst.
Die Auflistung soll Ihnen in kompakter Form
die Inhalte und eine nochmalige Kontrolle über
das Wissenswerte dieser Produktinformation
vermitteln.
Wasserkühlung
Bei der Wasserkühlung unterscheidet man heute zwischen:
Anmerkungen für den Alltag in
Theorie und Praxis.
- einfachen Wasserkühlsystemen,
- Wasserkühlsystemen MTK (Motor-Teildurchströmtes Kühlsystem)
- Wasserkühlsystemen, im Querstromprinzip.
Ladeluftkühlung
Ein weiteres Kühlsystem bildet die Ladeluftkühlung bei
turboaufgeladenen Motoren.
Diese Ladeluftkühlung reduziert im Wesentlichen die NOx Schadstoffemission und den Kraftstoffverbrauch.
Ölkühlung
Oft werden bei der Motoröl-, Getriebeöl- und Servolenkungsölkühlung
zusätzliche Ölkühler eingesetzt um die thermische Beanspruchung
beherrschbar zu machen.
31
8
32
9
Testfragen
Kühlung
Fragenkatalog
In diesem Abschnitt haben Sie die
Möglichkeit, Ihr erworbenes Wissen zu
überprüfen.
Es werden Fragen zum vorgestellten Thema
Kühlung bei BMW Benzinmotoren gestellt.
1. Was ist ein Beispiel für die Direktkühlung?
4
Ölkühlung
4
Luftkühlung
4
Wasserkühlung
Das erworbene Wissen vertiefen
und nochmal überprüfen.
2. Welche Aussage zur Funktion eines Kennfeldthermostaten ist richtig?
4
Die Thermostatsteuerung wird über einen elektrischen Stellmotor geregelt.
4
Ein Kennfeldthermostat benötigt ein eigenes Steuergerät, das mit Kühlmodul bezeichnet
wird.
4
Der Kennfeldthermostat besitzt ein elektrisch beheiztes Arbeitselement.
3. Was ist eine Visco-Lüfterkupplung?
4
Kein zwangs- und motordrehzahlabhängig betriebener Lüfter.
4
Ein zwangsgesteuerter Lüfter.
4
Ein elektrischer Lüfter, der an einer Visco-Lüfterkupplung montiert ist.
4. Wofür befinden sich Steuerhülsen in manchen Kühlmittelkühlern?
4
Lange Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe verbaut.
4
Lange Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe verbaut.
4
Kurze Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit SMG verbaut.
4
Kurze Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe verbaut.
5. Wofür steht die Abkürzung MTK?
4
Motor-Turbinen-Kühlsystem
4
Motor-Temperaturmodell-Kühlung
4
Motor-Teildurchströmtes-Kühlsystem
4
Motor-Tieftemperierte-Kühlung
6. Welche Aussage zur Ladeluftkühlung ist richtig?
4
Die Ladeluftkühlung bringt eine Senkung der Kraftstofftemperatur.
4
Die Ladeluftkühlung steigert den Ladedruck.
4
Die Ladeluftkühlung reduziert bei einem aufgeladenen Motor die thermische Belastung,
die Abgastemperatur und damit die NOx - Schadstoffemission.
7. Welchen Emissionsbestandteil reduziert eine gekühlte Abgasrückführung
besonders?
4
CO
4
CO2
4
NOx
33
9
Antworten zum Fragenkatalog
1. Was ist ein Beispiel für die Direktkühlung?
4
Ölkühlung
5
Luftkühlung
4
Wasserkühlung
2. Welche Aussage zur Funktion eines Kennfeldthermostaten ist richtig?
4
Die Thermostatsteuerung wird über einen elektrischen Stellmotor geregelt.
4
Ein Kennfeldthermostat benötigt ein eigenes Steuergerät, das mit Kühlmodul bezeichnet
wird.
5
Der Kennfeldthermostat besitzt ein elektrisch beheiztes Arbeitselement.
3. Was ist eine Visco-Lüfterkupplung?
5
Ein zwangs- und motordrehzahlabhängig betriebener Lüfter.
4
Ein zwangsgesteuerter Lüfter.
4
Ein elektrischer Lüfter, der an einer Visco-Lüfterkupplung montiert ist.
4. Wofür befinden sich Steuerhülsen in manchen Kühlmittelkühlern?
4
Lange Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe verbaut.
5
Lange Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe verbaut.
4
Kurze Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit SMG verbaut.
4
Kurze Steuerhülsen werden bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe verbaut.
5. Wofür steht die Abkürzung MTK?
4
Motor-Turbinen-Kühlsystem
4
Motor-Temperaturmodell-Kühlung
5
Motor-Teildurchströmtes-Kühlsystem
4
Motor-Tieftemperierte-Kühlung
6. Welche Aussage zur Ladeluftkühlung ist richtig?
4
Die Ladeluftkühlung bringt eine Senkung der Kraftstofftemperatur.
4
Die Ladeluftkühlung steigert den Ladedruck.
5
Die Ladeluftkühlung reduziert bei einem aufgeladenen Motor die thermische Belastung,
die Abgastemperatur und damit die NOx - Schadstoffemission.
7. Welchen Emissionsbestandteil reduziert eine gekühlte Abgasrückführung
besonders?
34
4
CO
4
CO2
5
NOx
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