In den vergangenen Jahren wurden in der Regel im Vorfeld der Winterperiode Kühlmittelsystemkontrollen durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Kühlsystem mit der richtigen Menge einer entsprechend farbcodierten Frostschutzlösung gefüllt war, damit das Wasser im Motor nicht gefrieren, sich ausdehnen und Schäden an den Motorkomponenten verursachen konnte. Heute ist die Situation komplexer. Zum einen ist es nicht mehr zeitgemäß, Kühlmittel einfach durch Farbabgleich zu ersetzen. Im Folgenden werden wir Ihnen alles über moderne Kühlmitteltechnologien und die Wartung von Kühlsystemen erklären, da die Verwendung von falschem oder verunreinigtem Kühlmittel eine innere Erosion des Motors und des Kühlsystems oder andere Arten von Schäden verursachen kann.
Moderne Kühlmitteltechnologien
Was bewirkt Motorkühlmittel?
Kühlmittel, das in der Automobilindustrie verwendet wird, hat drei Hauptaufgaben. Erstens, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten im Motor und im Kühlsystem einfrieren. Zweitens, um Verbrennungsmotoren und ihre Kühlsystemkomponenten vor Korrosion zu schützen. Und drittens sorgt sie dafür, dass das Öl seine Schmierspezifikationen einhält und die Motorausdehnung durch Wärme begrenzt. Denn Verbrennungsmotoren verbrennen fossile Brennstoffe, um Energie oder Strom zu erzeugen, aber nur etwa ein Drittel dieser Energie wird tatsächlich für den Transport des Fahrzeugs genutzt. Die restlichen zwei Drittel wandeln sich in überschüssige Wärme um. 50 % dieser Wärme entweicht über die Abgasanlage in die Atmosphäre, die restlichen 50 % erwärmen die Motorkomponenten. Daher ist eine Wärmeträgerflüssigkeit erforderlich, um diese überschüssige Wärme, die im Motor zurückgehalten wird, aufzunehmen. Diese Flüssigkeit zirkuliert durch das Kühlsystem, in dem die Wärme an den Kühler übertragen wird, der die Wärme über Kühlrippen in die Atmosphäre abgibt.
Wärmeübertragung
Was enthält das Motorkühlmittel?
Kühlmittel oder Frostschutzmittel werden in der Regel mit Wasser (50 %), Basisflüssigkeit (45 %) und Zusätzen (5 %) hergestellt.
1. Wasser
Wasser ist eine sehr effektive Flüssigkeit zur Wärmeübertragung. Dennoch birgt sie potentielle Probleme: Es hat einen Gefrierpunkt von 0 °C und einen Siedepunkt von 100 °C, hat keine Schmiereigenschaften und bietet keinen Korrosionsschutz.
Verwenden Sie niemals hartes Wasser in Ihrem Kühlsystem. Das meiste Leitungswasser enthält Chlorid, das korrosiv ist, sowie Kalzium und Magnesium, das sich ablagern kann, was zu Verstopfungen in den Kühlern des Kühlsystems und den Heizungsschläuchen führt und möglicherweise auch zu einem Ausfall der Wasserpumpe führt. Es wird daher empfohlen, nur destilliertes, demineralisiertes oder entionisiertes Wasser im Kühlsystem eines Fahrzeugs zu verwenden.
2. Basisflüssigkeit
Die Basisflüssigkeit besteht normalerweise aus Ethylen oder Propylenglykol. Glykol hat gute Schmiereigenschaften, was besonders für die mechanische Dichtung und das Thermostatventil der Wasserpumpe von Vorteil ist. Konzentriertes Glykol hat einen Gefrierpunkt von ca. -12 °C und einen Siedepunkt von 196 °C. Eine 50/50-Mischung aus Wasser und Glykol senkt den Gefrierpunkt der Lösung auf ca. -37 °C, während der Siedepunkt der Mischung bei ca. +129 °C deutlich über dem von Reinwasser liegt. Je nach Klima können auch Mischungsverhältnisse wie 40/60, 30/70 und 35/65 verwendet werden. Beachten Sie immer die empfohlenen Mischungsverhältnisse der Kühlmittelhersteller, die auf der Verpackung aufgedruckt sind.
3. Additive oder Inhibitoren
Es gibt viele verschiedene Additivpakete oder Inhibitoren, die den Motor und das Kühlsystem vor Korrosion, Erosion, Kavitation und Ablagerungen schützen sollen. Additive helfen, die Kühlmittellösung von einem sauren pH-Wert auf einen alkalischen pH-Wert zu puffern.
Kühlmittelinhibitoren schützen Komponenten
Es gibt 3 Hauptklassen von Kühlmitteltechnologien: Anorganische (Säure) Additiv-Technologie (I.A.T.), Organische (Säure) Additiv-Technologie (O.A.T.) und Hybride Organische (Säure) Additiv-Technologie (H.O.A.T.).
Drei Hauptklassen der Kühlmitteltechnologie
- Anorganische (Säure-)Additiv-Technologie:
- Empfohlene Nutzungsdauer: zwei Jahre oder 45.000bis 65.000 Kilometer.
- Dabei handelt es sich nicht um Säuren, sondern um Salze anorganischer Säuren – einschließlich Silikaten, Phosphaten, Aminen und Nitriten.
- Sie sind die traditionellen Korrosionsinhibitoren, die einen effektiven Schutz für alle Metalle bieten und einen Schutzfilm über die Kühlsystemkomponenten legen können.
- Organische (Säure-)Additiv-Technologie:
- Empfohlene Nutzungsdauer: fünf Jahre oder 160.000 Kilometer.
- Dabei handelt es sich nicht um Säuren, sondern um Salze organischer Säuren: einschließlich Carboxylaten, Sebacaten und 2-EHA (2-Ethylhexansäure).
- Diese Korrosionsschutzmittel bieten speziellen Schutz für Eisenmetalle und Aluminiumlegierungen. Sie schützen gelbe Metalle wie Messing nicht, die bei Lötstellen verwendet werden. Also O.A.T. ist nicht sicher für den Einsatz in älteren Anlagen, die Messing enthalten.
- Hybrid-organische (Säure-)Additiv-Technologie:
- Empfohlene Nutzungsdauer: fünf bis zehn Jahre oder 240.000 Kilometer.
- Dieser Ansatz umfasst eine Kombination aus IAT und OAT.
Anorganische Additive dienen zur Plattierung der Oberflächen des Kühlsystems, da sie eine dicke Schutzschicht bilden, die allerdings im Laufe der Zeit abgebaut wird. Sie sind nicht selektiv, d. h., sie lagern sich unabhängig vom jeweiligen Material an allen Oberflächen an. Organische Zusätze bilden chemische Verbindungen mit empfindlichen Oberflächen und bilden eine dünne, aber äußerst stabile Schicht auf den zu schützenden Bereichen.
Bewährte Verfahren für die Instandhaltung: Worauf Sie achten sollten
1. Verschiedene Kühlmitteltechnologien nicht mischen
Keine Farbanpassung mehr
Früher dominierten grüne und blaue Frostschutzmittel, generell galt es, grüne durch neue grüne Frostschutzmittel und blaue durch blaue zu ersetzen. Es ist jedoch nicht mehr zeitgemäß, Kühlmittel einfach durch Farbabgleich zu ersetzen. Heutzutage verwenden Kühlmittelhersteller viele verschiedene Farben, aber diese bezeichnen nicht die Art der Kühlmitteltechnologie, die im Kühlsystem des Fahrzeugs verwendet wird.
Kein universelles Kühlmittel-Farbsystem
Die Folgen des Mischens
Das Vermischen verschiedener Kühlmitteltechnologien mit unterschiedlichen Additivpaketen kann gefährlich sein. Sehen Sie sich zum Beispiel die kontrastierenden Effekte von Silikat und Borat auf Aluminium an:
Gefahr des Vermischens von Kühlmitteltechnologien
Falsches Mischen von Kühlmitteln kann zu einem Abbau der Inhibitoren, zum Ausfall von Silikat, zu Metallverunreinigungen oder zum Auftreten von Rost und Korrosion im Flüssigkeitssystem führen, was wiederum zum Ausfall von Komponenten führt. Die häufigsten Korrosionsformen für Aluminium sind Lochfraß und Oxidation, während die für Eisen und Stahl Rost ist.
Korrosion von Aluminium (links) und Eisen (rechts)
Schließlich kann ein solches Vermischen zu chemischen Reaktionen führen. Silikate oder Phosphate trennen sich von der Kühlmittellösung oder "fallen heraus", wodurch sich eine gelartige Substanz im Kühlsystem absetzt (siehe Abbildung unten). Diese Substanz kann Kühler, Wärmetauscher, Wasserpumpen, Motorwassermäntel und Kühlsystemschläuche beschädigen und blockieren. Schon eine Einschnürung von 2 mm in den schmalen Teilen des Kühlsystems kann aufgrund der reduzierten Zirkulation die Systemeffizienz um bis zu 40 % senken. Eine weitere chemische Reaktion, die auftreten kann, ist der Glykolabbau, der zu einem Verlust des Korrosionsschutzes führt.
Gelartige Substanz durch Vermischung von Kühlmitteln
2. Sicherstellen, dass das Kühlmittel nicht sauer/alkalisch geworden ist
Kühlmittellebensdauer
Da Hersteller von modernen Fahrzeugen begonnen haben, verschiedene Metalltypen zur Herstellung von Motor- und Kühlsystemteilen zu verwenden, musste die Kühlmitteltechnologie weiterentwickelt werden, um einen angemessenen Systemschutz zu integrieren. Mit zunehmendem Alter des Kühlmittels werden die Schutzinhibitoren aufgebraucht oder fallen aus der Lösung aus. Je länger das Kühlmittel also ungeprüft im Kühlsystem verbleibt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es sauer wird. Und eine saure Lösung führt natürlich zu einer internen Erosion des Motors (und seiner Metallkomponenten) und des Kühlsystems. Säure reagiert mit Metalloberflächen, wodurch sich Ablagerungen im Kühlsystem bilden Diese Ablagerungen können durch das gesamte Kühlsystem transportiert und überall abgelagert werden, wodurch der Durchfluss eingeschränkt und eine Überhitzung verursacht wird
Unerkannte undichte Kopfdichtung
Darüber hinaus reicht es nicht aus, nur die auf der Kühlmittelverpackung angegebene Nutzungsdauer im Auge zu behalten. Diese Nutzungsdauer kann sich durch verschiedene Faktoren verkürzen, wie z. B. eine unentdeckte undichte Kopfdichtung. Aus dem Brennraum in die Motorwasserwege entweichende Verbrennungsgase vermischen sich mit dem Kühlmittel und verursachen eine Säurebildung. Daher wird empfohlen, während der planmäßigen Wartung regelmäßige Überprüfungen des Kühlsystemdrucks durchzuführen, z. B. mit dem Gates Kühlsystemdruckprüfer 31367.
Gates Kühlsystemdruckprüfer 31367
Schlechter Massepunkt zwischen Motor und Fahrgestell
Eine weitere häufige Ursache für den vorzeitigen Ausfall oder Verlust von Kühlsystemhemmern ist ein schlechter Massepunkt zwischen Fahrzeugmotor und Fahrgestell. Schlechte Massepunkte des Fahrzeugs können dazu führen, dass elektrischer Strom eine alternative Route zurück zur Batterie nimmt, z. B. über das Kühlmittel im System (das dann zu einem leitfähigen Elektrolyten wird). Bei einer solchen galvanischen Reaktion werden die Inhibitoren schnell aus der Kühlmittellösung verbraucht, wodurch die Flüssigkeit sauer wird.
Sichtbare Anzeichen einer galvanischen Reaktion innerhalb eines Kühlsystems sind dunkle, ungleichmäßige Verfärbungen der metallischen Innenflächen der Wasserpumpe. Verfärbte Oberflächen fühlen sich leicht spröde an.
Verfärbung der Wasserpumpe durch galvanische Reaktion
Da die Schäden jedoch nicht immer sofort sichtbar sind, sollte das Kühlmittel mit einem Multimeter auf Spannung geprüft werden.
- Wenn sich der Motor bei normaler Betriebstemperatur befindet, die negative (-) Prüfspitze an einem guten Massepunkt und die positive (+) Prüfspitze direkt im Kühlmittel oben auf dem Kühler oder der Ausgleichsflasche positionieren. Vorsicht: Das System steht bei Betriebstemperatur unter Druck.
- Achten Sie darauf, dass die positive Sonde keine Metallteile berührt (falls vorhanden).
- Motordrehzahl auf ca. 2000/min erhöhen.
- Wenn der Zähler weniger als 0,3 Volt anzeigt, ist das Kühlmittel in gutem Zustand.
- Ab 0,3 Volt sind die Inhibitorzusätze erschöpft und schützen das Kühlsystem nicht mehr.
- Ermitteln Sie die Ursache des Stromflusses.
- Überprüfen und ersetzen Sie defekte oder beschädigte Massebänder oder -kabel.
- Stellen Sie sicher, dass die Massepunkte sauber und vor Witterungseinflüssen geschützt sind.
- Spülen Sie das Kühlsystem mit dem Gates Power Clean Flush Tool 91002.
- Ersetzen Sie das Kühlmittel sofort durch das vom Fahrzeughersteller empfohlene Kühlmittel.
Kühlflüssigkeit mit Multimeter auf Spannung prüfen
Messen Sie den pH-Wert, um den Säure- oder Alkalitätsgrad des Kühlmittels zu prüfen
Zur Überwachung des Zustands des Additivpakets sollte auch ein pH-Messgerät oder pH-Teststreifen verwendet werden, um den pH-Wert des Kühlmittels zu prüfen.
pH-Messgerät und pH-Streifen
Der pH-Wert ist ein Hinweis auf den sauren oder basischen Zustand einer Flüssigkeit Kühlmittel liegen im Allgemeinen in einem pH-Bereich zwischen 8,5 und 10,5 Wenn der pH-Wert zu niedrig ist, ist das Kühlmittel sauer geworden und beginnt, sowohl Aluminium als auch eisenhaltige Materialien wie Eisen und Stahl anzugreifen. Wenn der pH-Wert zu hoch ist, ist das Kühlmittel zu alkalisch und greift Nichteisenwerkstoffe wie Kupfer und Aluminium an.
pH-Diagramm mit Angaben zum Säure- und Alkalitätsgrad
3. Gefrierpunkt prüfen
Der Gefrierpunkt des Kühlmittels sollte ebenfalls regelmäßig überprüft werden, insbesondere bei Wartungsintervallen. Hydrometer sind nicht mehr die zugelassenen Geräte für Kühlmittelprüfungen. Ein Refraktometer wird nun verwendet: Das Refraktometer von Gates (Teilenummer 91001) kann sowohl zur Prüfung der Glykolkonzentration in Kühlsystemen als auch zur Messung des Ladezustands und der spezifischen Dichte des Elektrolyts in Bleisäurebatterien verwendet werden.
Geeignetes Werkzeug zur Überprüfung des Gefrierpunkts
4. Führen Sie eine vollständige Spülung und Nachfüllung durch
Wenn Sie Reparaturen am Kühlsystem durchführen, sollten Sie:
Spülen Sie das System vollständig mit einem Gates Power Clean Flush Tool (Teilenummer 91002).
Das System mit dem richtigen Kühlmittel oder Frostschutzmittel auffüllen. Den richtigen Kühlmitteltyp mit Wasser verdünnen, bis eine 50/50-Mischung entsteht, oder eine vorverdünnte Kühlmittelmischung mit dem richtigen Kühlmittel verwenden.
Entlüften Sie das System, um sicherzustellen, dass es vollständig frei von Luft ist. (Moderne Systeme erfordern möglicherweise Diagnosegeräte, um sie korrekt zu entlüften.)
Best Practice-Verfahren
Dies ist entscheidend, um Verunreinigungen und die oben genannten Probleme zu vermeiden. Denken Sie daran, dass ein Kühlmittelwechsel kostengünstiger ist als der Austausch von Kühlsystemkomponenten wie Heizkörpern oder Wärmetauschern. Darüber hinaus geben die meisten Kühlmittel-Verpackungsetiketten an, dass der garantierte Korrosionsschutz des Kühlmittels über fünf oder zehn Jahre nur gültig ist, wenn eine vollständige Spülung und Befüllung des Kühlsystems durchgeführt wird.
Die Bedeutung eines sauberen Kühlsystems
Obwohl Gates kein Kühlmittelhersteller ist, fertigen und liefern wir Kühlmittelsystemkomponenten, die durch die Verwendung von falschem oder verunreinigtem Kühlmittel beschädigt werden können. Abschließend möchten wir die Vorteile eines sauberen Kühlsystems auflisten, das Folgendes ermöglicht:
- effizientere Motorkühlung
- schnelleres Warmlaufen des Motors
- besserer Kraftstoffverbrauch
- langlebigere Komponenten
- weniger Reklamationen
- erhöhtes Kundenvertrauen