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Ein Motor wandelt etwa ein Drittel seines Brennstoffs in Arbeit um; der Rest ist Wärme, und das Kühlsystem sorgt dafür, dass diese Wärme nicht im Metall bleibt. Es führt Wärme von den Zylinderwänden und -köpfen, von der verdichteten Ansaugluft, vom Schmieröl und mitunter vom Brennstoff ab, pumpt sie zu einem Kühler und übergibt sie an die Atmosphäre. Dieser Leitfaden erklärt die Teile eines Motorkühlsystems, was jeder Kreis leistet und warum der Kühler nach den Angaben des Motorherstellers ausgelegt wird und nicht nach einer Faustregel.
Woher Die Wärme Kommt
Die Verbrennung erhitzt die Zylinderlaufbuchsen, die Köpfe und die Auslassventile; das Motorkühlwasser, das sie umströmt, führt diese Wärme ab und hält das Metall innerhalb seiner Grenzen – der Motorkühlwasserkreis ist der älteste und weiterhin der größte. Der Turbolader verdichtet die Ansaugluft und erhitzt sie auf 150 °C und mehr; ihre Kühlung im Ladeluftkühler macht sie dichter, was dem Motor seine Nennleistung gibt und die Verbrennungstemperaturen und die Stickoxide niedrig hält. Das Schmieröl nimmt Wärme von den Lagern und den Kolben auf und wird im Ölkühler gekühlt. Der Brennstoff kehrt bei manchen Motoren warm von den Einspritzdüsen zurück und wird ebenfalls gekühlt.
Insgesamt führt das Kühlmittel ungefähr so viel Energie ab, wie der Motor an der Welle abgibt: Ein 1.000-kW-Motor gibt je nach Motor, Kreisen und Nennleistung in der Größenordnung von 400 bis 700 kW an sein Kühlmittel ab. Das Motordatenblatt nennt die genauen Werte.
Ein Kreis Oder Zwei: HT Und NT
Kleine und mittlere Motoren verwenden einen Kreis. Die Pumpe drückt Kühlmittel durch den Motor; ein Thermostat hält den Austritt bei etwa 85 bis 95 °C, indem er mehr oder weniger Durchfluss zum Kühler schickt; der Ladeluftkühler ist entweder ein Luft-Luft-Kühler vor dem Kühler oder im selben Wasserkreis. Große Motoren – ab einigen hundert Kilowatt – teilen die Kühlung auf: in einen Hochtemperaturkreis (HT) für die Mäntel und die erste Ladeluftstufe bei 90 bis 100 °C und einen Niedertemperaturkreis (NT) für die zweite Ladeluftstufe und den Ölkühler bei 45 bis 60 °C, jeweils mit eigener Pumpe, eigenem Thermostat und eigenen Grenzen.
Die Aufteilung besteht, weil die Ladeluft am Ende viel kälter sein muss, als das Motorkühlwasser es erreichen kann. Die Rücklauftemperatur des NT-Kreises liegt deshalb an einem heißen Standort nahe der Umgebungstemperatur, und das macht das NT-Register zum kritischen Teil einer Kühlerauslegung.
Pumpen, Thermostate, Druck Und Kühlmittel
Die motorgetriebene Pumpe hat eine feste Förderhöhe, und der Motorhersteller gibt an, wie viel davon außerhalb des Motors genutzt werden darf – der maximale externe Druckverlust. Die Thermostate öffnen mit der Temperatur und leiten das Kühlmittel zum Kühler oder zurück zur Pumpe; ein kalter Motor wärmt sich schnell auf, ein heißer bekommt den vollen Kühler. Das System wird durch eine Kappe am Ausdehnungsgefäß unter Druck gesetzt, was den Siedepunkt anhebt und in der Höhe zählt. Das Kühlmittel ist ein Wasser-Glykol-Gemisch mit Inhibitoren, vom Motorhersteller für Frostschutz, Korrosion und Kavitation vorgegeben; der Glykolanteil ändert Wärmekapazität und Viskosität und ist eine Eingangsgröße der Kühlerauslegung.
Der Kühler Schließt Den Kreis
Was der Motor intern mit seiner Wärme auch tut, sie endet im Kühler: einem luftgekühlten Wärmetauscher mit berippten Rohren und Ventilatoren, montiert auf dem Rahmen des Stromaggregats mit riemengetriebenem Ventilator oder als Fernkühler mit Elektroventilatoren. Der Kühler wird nach dem Motordatenblatt – Wärme, Durchfluss, Temperaturen, Druckverlust je Kreis – bei der Umgebungstemperatur und Aufstellhöhe des Standorts ausgelegt, und ein NT/HT-Kühler trägt beide Kreise in einem Gehäuse, wobei das NT-Register als erstes in der Luft liegt. TECS konstruiert und fertigt diese Kühler für Motoren jedes Fabrikats; senden Sie das Motordatenblatt und die Standortbedingungen, und die Auslegung kommt als Angebot zurück.
Kurz gesagt
- Wärmequellen: Zylindermäntel, Ladeluft, Schmieröl, mitunter Brennstoff
- Ein Kreis bei kleinen Motoren; HT- und NT-Kreise bei großen
- HT etwa 95 °C für die Mäntel, NT etwa 50 °C für Ladeluft und Öl
- Pumpenförderhöhe, Thermostate, Druckkappe und das Glykolgemisch setzen die Grenzen
- Der Kühler wird nach dem Motordatenblatt bei den Standortbedingungen ausgelegt
- TECS baut motormontierte und Fernkühler, einkreisig oder NT/HT
Was in eine Anfrage gehört
- Motorfabrikat, Modell und Nennleistung
- Kühldatenblatt: Wärme, Durchfluss, Temperaturen und Druckverlustgrenze je Kreis
- Vom Motorhersteller vorgeschriebenes Kühlmittelgemisch
- Umgebungstemperatur, Aufstellhöhe und Luftfeuchte am Standort
- Aufstellung: Rahmen, Maschinenraum, Container, im Freien
- Schallgrenzwert und der Abstand, für den er gilt
Häufige Fragen
Warum hat ein großer Motor zwei Kreise?
Weil die Ladeluft für Nennleistung und Emissionen auf etwa 50 °C gekühlt werden muss und das Motorkühlwasser mit 95 °C das nicht leisten kann. Der NT-Kreis übernimmt die kalte Arbeit, der HT-Kreis die heiße.
Was passiert, wenn das Kühlmittel zu heiß läuft?
Der Motorschutz reduziert die Last und schaltet den Motor dann ab. Davor wird das Öl dünner, die Ladeluft wärmer und die Leistung sinkt. Ein für den Standort zu kleiner Kühler zeigt sich so am ersten heißen Tag.
Können sich NT- und HT-Kreis einen Kühler teilen?
Ja – üblich ist ein Gehäuse mit zwei getrennten Registern, das NT-Register als erstes im Luftstrom. Das Kühlmittel der beiden Kreise vermischt sich nie.
Gehört der Kühler zum Motorpaket?
Ein motormontierter Kühler wird mit dem Stromaggregat von dessen Hersteller geliefert. Ein Fernkühler wird getrennt nach dem Motordatenblatt von einem Kühlerhersteller wie TECS für die Installation ausgelegt.
Wie viel Wärme geht an das Kühlmittel?
In der Größenordnung von 40 bis 70 % der Wellenleistung, je nach Motor und Kreisen. Das Motordatenblatt nennt den Wert je Kreis bei Nennleistung; er ist die erste Eingangsgröße der Kühlerauslegung.
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