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Funktion des Kühlsystems in großer Höhe gewährleistet?
Hallo,
meine Frage ist vielleicht etwas mehr physikalischer Natur.
Wie kann ein offenes Kühlsystem in einem PKW in größeren Höhen noch arbeiten?
Zunächst mal möchte ich meine Frage am Beispiel eines Mitsubishi Colt mit 1.3 L Benzin Saugmotor und Saugrohreinspritzung, sowie natürlich einem offenen Kühlsystem stellen.
Das Kühlsystem im Colt ist so ausgelegt, dass ab 83 °C der Thermostat beginnt zu öffnen, ab 93 °C ist es dann vollständig geöffnet. Der Kühlerlüfter ist so eingestellt, dass er ab 95 °C auf Stufe eins und ab 98°C dann auf Stufe 2 läuft (maximale Drehzahl). Dies ist so von Mitsubishi festgelegt worden, es geht hier also rein um das originale Thermomanagement.
Im normalen Fahrbetrieb liegen die Kühlwassertemperaturen meist so bei 86 °C bis 88 °C, bei durchgehend eingeschalteter Klima (Kühlerlüfter läuft bei unter 30 km/h also immer auf Stufe 1). Wenn die Klima allerdings aus ist und der Lüfter nicht mitläuft, erreicht der Motor im Stand bei höheren Außentemperaturen recht schnell seine 93 °C und etwas später auch die 95 °C, um den Lüfter anlaufen zu lassen.
Soweit erst mal zur Erläuterung.
Nun hat Wasser ja bei einer Höhe von 0 °C eine Siedetemperatur von etwa 100 °C, ABER wie verhält sich das Kühlsystem jetzt in größerer Höhe? Was würde passieren, wenn der Colt beispielsweise auf dem Großglockner mit weit über 3 km Höhe laufen würde? In 3 km Höhe liegt der Siedepunkt ja schon bei 90 °C, hinzu kommt die erhöhte Motorlast durch die Steigung, sowie der eintretende Leistungsverlust durch die sauerstoffärmere Luft. Was würde dort bei einem offenen Kühlsystem passieren? Reicht der Ausgleichsbehälter von schätzungsweise 30 cm Höhe, um das Überkochen auszugleichen? Kann das Wasser in den Leitungen Sieden und Luft in das System bringen?
Wäre toll, wenn jemand den Vorgang erläutern könnte. Es muss doch irgendwie sichergestellt sein, dass ein Auto mit einem offenen Kühlsystem auch in "größeren" Höhen noch funktionieren kann.
Gruß pczwiebel
Beste Antwort im Thema
Du hast die Funktion der fernöstlichen Kühlsysteme nicht erkannt. Es handelt sich um Überdrucksysteme. Das Druckventil sitzt im Kühlerdeckel. Wird der Druck zu groß, lässt das Ventil Kühlmittel in den drucklosen Ausgleichsbehälter fließen. Bei Abkühlung entsteht ein Unterdruck im System und das Kühlmittel wird aus dem Ausgleichsbehälter wieder zurückgesaugt.
Deshalb stellt sich die Frage einer Funktionsabhängigkeit vom Umgebungsdruck nicht.
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39 Antworten
Das Kühlmittel steht unter Druck, eben weil das System geschlossen ist. Deshalb fängt es auch erst später an zu sieden. Das Kühlmittel hilft dabei noch zusätzlich.
Das Kühlsystem steht ja eben nicht unter Druck. Es ist ja ein offenes Kühlsystem, es gibt keine Dichtung etc. am Ausgleichbehälter. Im Prinzip kann sich das Wasser bis zum überlaufen aufkochen.
Zitat:
Nun hat Wasser ja bei einer Höhe von 0 °C eine Siedetemperatur von etwa 100 °C,
So sollte das sicherlich heißen: "Nun hat Wasser ja bei einer Höhe von 0m über NN eine Siedetemperatur von etwa 100 °C".
Das wären 373K. Aber im Auto ist ja nicht 100% Wasser. Sondern 50% Wasser und 50% Kühlmittel (typischer 1:1-Ansatz), neuer Siedepunkt bei NN: ca. 107°C (373K+7K). Also ca. 1.87% mehr.
Zitat:
Was würde passieren, wenn der Colt beispielsweise auf dem Großglockner mit weit über 3 km Höhe laufen würde?
Die Straße selbst geht ja nicht bis auf den Gipfel, sondern liegt tiefer. Der höchste Punkt der Gebirgsstraße ist die Edelweißspitze, die auf knapp über 2.500 m liegt. Dann sind wir bei 92,5°C (365,5K) auf dem Pass für reines Wasser, aber für das 1:1 Gemisch: mal 1,0187=>372K = 99°C. Jetzt reicht es wieder, wenn der Kühlerlüfter bei 95-98°C kühlt.
Und beim Hochfahren streicht ja auch (je nach Geschwindigkeit) relativ viel Luft über den Motorkühler. Der Thermostat ist ja von 83°C (Anfang) bis 93°C geöffnet. Das kühlt das Kühlgemisch. Wer langsam hochfährt: braucht nur wenig Leistung, aber da reicht auch der Elektrolüfter. Wer "schnell" hochfährt: braucht viel Leistung, aber da kommt durch höhere Geschwindigkeit auch mehr Luft über den Kühler. Und an der nächsten Serpentine wird's eh wieder langsam.
Wenn wirklich mal an einzelnen Hotspots das Kühlgemisch doch mal sieden sollte und Luftblasen entstehen: ist das Kühlsystem so gemacht, dass die entweder von allein (Luftblase steigen auf, die Leitungen sind auch so verlegt) oder sonst spätestens durch Unterstützung der Wasserpumpe nach oben kommen. Man muss halt nur schauen, dass es keine Luftkammern "nach oben" gibt.
Dann oben: fährt man ja nicht lange rum. Da gibt es nicht viel, was Level ist. Man fährt also praktisch gesehen immer runter.
Und beim Runterfahren braucht man praktisch keine Motorleistung, nur die Motorbremse und gute Bremsen mit möglichst frischer Bremsflüssigkeit, damit die in ihrem Leben bisher wenig Wasser gezogen hat.
BTW: Der sinkenden Luftdichte nimmt sich in (nicht völlig antiken) Motorsteuergeräten ein Barometer/Umgebungsdruckgeber an, damit es über den Druck die Luftdichte, damit die Sauerstoffmenge (zusammen mit dem Saugrohrdruck) und damit die Einspritzung passend berechnet. Alternativ gibt's nen Luftmassenmesser in moderneren Konstruktionen.
Also: das passt schon für Europa (die Autoindustrie testet übrigens gern in der Großglockner-Region, auch noch mit Anhänger hochziehen und runter abbremsen). Und für andere Regionen (z.B. Himalaya) gibt's auch Sensoren mit anderen Kennwerten. Zumal so ein Temperatursensor keine so besonders hohe Genauigkeit hat.
Du hast die Funktion der fernöstlichen Kühlsysteme nicht erkannt. Es handelt sich um Überdrucksysteme. Das Druckventil sitzt im Kühlerdeckel. Wird der Druck zu groß, lässt das Ventil Kühlmittel in den drucklosen Ausgleichsbehälter fließen. Bei Abkühlung entsteht ein Unterdruck im System und das Kühlmittel wird aus dem Ausgleichsbehälter wieder zurückgesaugt.
Deshalb stellt sich die Frage einer Funktionsabhängigkeit vom Umgebungsdruck nicht.
@Grasoman Danke für die sehr ausführliche Antwort, dass erklärt die Thematik sehr gut. Den Einfluss durch das Glysantin hatte ich ja total vergessen, ob der Colt den Luftdruck misst werde ich mich mal erkundigen, könnte aber tatsächlich sein. Das sehe ich mir noch mal an.
@player495 es handelt sich eben nicht um ein Überdruck System, sondern um ein offenes. Ich kann dir gerne ein Bild vom Ausgleichsbehälter senden.
Nein, es ist geschlossen. Der Ausgleichsbehälter zählt bei deinem Auto nicht dazu. Du kannst bei heißer Maschine den Behälter öffnen, den Kühler besser nicht.
@Pczwiebel
Danke ich brauche kein Foto. Ich hatte ja bereits geschrieben, dass der Ausgleichbehälter drucklos ist. Das Kühlsystem an deinem Auto funktioniert genauso, wie es in diesem Video erkärt wird.
Ich bin auf den Pico Veleta in Südspanien raufgefahren; der höchste Punkt der Strasse liegt bei 3.400 m.
Im Tal herrschten über 40° C, oben dürften es noch 15° C gewesen sein. Mein Lancia wurde nicht heißer als sonst bei Bergfahrten üblich.
Hier kann sich jeder selbst ausrechnen, wie hoch das Risiko für die Kopfdichtung ist:
Zitat:
@Spargel1 schrieb am 26. April 2020 um 12:18:27 Uhr:
Ich bin auf den Pico Veleta in Südspanien raufgefahren; der höchste Punkt der Strasse liegt bei 3.400 m.
Im Tal herrschten über 40° C, oben dürften es noch 15° C gewesen sein. Mein Lancia wurde nicht heißer als sonst bei Bergfahrten üblich.
Hier kann sich jeder selbst ausrechnen, wie hoch das Risiko für die Kopfdichtung ist:
Nein, der Rechner berechnet kein Risiko.
Der rechnet nur zw. Druck und Sidetemperatur Wasser hin und her.
Und nur Wasser und nicht Kühlmittel.
Es gibt seit so80- 100Jahren keine offenen Kühlsysteme mehr im KFZ,
das einzige Fahrzeug welche mir da noch einfällt wäre der alte Ford 12 M mit Thermosyphon Kühlung.
Dies war bedingt "teiloffen.
Diese drucklosen Ausgleichsbehälter sind übrigen auch bei deutschen Autos noch anzutreffen.
AEG
Der TE geht von falschen Vorraussetzungen aus,wie schon richtig gesagt wurde ,die Siedetemperatur liegt auch beim Colt höher als 100°.
Das System ist geschlossen auch wenn der Behälter selbst drucklos ist.Das System ist auf Systemdruck von etwa 0,9 bar angewiesen,sonst kocht das Kühlmittel vorzeitig schon bei 100°
Es gibt schon seit mehreren Jahrzehnten keine offenen Kühlsysteme mehr in den Fahrzeugen.
Zitat:
@AEG47 schrieb am 26. Apr. 2020 um 13:47:16 Uhr:
das einzige Fahrzeug welche mir da noch einfällt wäre der alte Ford 12 M mit Thermosyphon Kühlung.
Thermosyphon ist ja auch ohne Wasserpumpe, wäre mir beim 12M neu. Tin Lizzy und Model A hatten das noch.
12 M hatte so etwas ohne Wasserpumpe,dafür war aber auch ein Monsterkühler verbaut,zumindest bei meinem ersten KFZ.Ob es d auch andere Ausführungen gab kann ich nicht sagen.
AEG
Beim 12m- Taunus muss man unterscheiden zw dem "Weltkugel/Seitenstreifen" (G13 bis 1962) und dem P4 1962- 1966.
Die werden allesamt als 12m bezeichnet, sind aber grundverschieden.
Und die älteren seitengesteuerten Motoren hatten tatsächlich noch Thermosyphon bis etwa 1953.