Kühlerumbau Ausgleichsbehälter

  • Nun zu Stufe 4



    Auf Nachfrage bei einer Kühlerfirma erfuhr ich, daß diese Art Kühlernetz, wie wir sie im W50 haben eigentlich nur bei Baumaschinen verwendet werden.
    ( Er bezog sich da natürlich auf aktuellere LKW´s und Baumaschinen )


    Ich brachte den kompletten Kühler hin und ließ das Innenleben kompl. erneuern.


    Kühler alt

    Kühler neu

    ein nicht ganz billiger Spaß


    In dem Fall ließ ich auch die Verschlusstasse erneuern was ich heute aber nicht mehr machen würde.


    Im Zuge des Umbaus ist das zusätzliche Auflöten eines kleinen Entlüftungsstutzen natürlich kein Problem.
    An dieser Stelle muß man überlegen, ob man den Kühler kompl entlüften will oder das Luftpolster im oberen Bereich zum Druckausgleich nutzen will.
    Ich habe an meinem jetzigen zwar einen Entlüftungsstutzen aber diesen verschlossen.


    Erstaunlich fand ich die Wirkung des grossen IFA-Emblems am Kühlergitter.
    Ich war eigentlich immer ohne unterwegs und hatte mir aber in Garz ein neues besorgt. Bei einer längeren Autobahnetappe auf der Ebene mit Geschwindigkeiten deutlich über 85 km/h ;) bemerkte ich trotz all meiner Umbauarbeiten einen merklichen Anstieg der Kühlertemperatur. Nachdem ich das Emblem wieder entfernt hatte blieb die Temperatur normal.
    Das zeigt deutlich, daß solche Hindernisse vor dem Kühler offensichtlich zu gewaltigen Luftverwirbelungen führen.
    Bei Geschwindigkeiten unter 80 ist das wohl kein Problem und es gibt /gab ja schon einige W50 die auch mit Ersatzrad vor dem Kühler weit gekommen sind.
    Bei hohen Geschwindigkeiten muß man aber völlig andere Massstäbe setzen.


    Ich bin mir auch sicher, daß ein rundes Luftleitblech ( Lüfterzarge ) zwischen Gebläseventilator und Kühler eine enorme Verbesserung der Kühlung bewirken könnte.
    Das habe ich jedoch noch nicht in Angriff genommen.



    Einen uralten Trick, der natürlich auch beim W50 anwendbar ist will ich nicht verschweigen.
    Um die Druckverhältnisse im kleinen und großen Kühlkreislauf ( also vor und hinter dem Thermostat ) etwas auszugleichen kann man ein kleines Loch in die Platte des Thermostats bohren.

    ( ok- das war schon etwas größer :D )
    Dadurch hat man immer einen gewissen Durchfluss im Kühler und kann ggf. das zögerliche Öffnungsverhalten des Thermostats etwas überwinden.


    Natürlich weiß ich, daß man an den Thermostaten im Kunststoffgehäuse auch die Voreinstellung verändern kann und so dauerhaft einen Mindestdurchfluss erzeugt.
    Ich wollte jedoch nicht in das Regelverhalten eingreifen.



    Zu guter letzt etwas zu den Entlüftungen.
    Je besser ein Kühlkreislauf entlüftet ist, desto stabiler erfolgt der Druckaufbau durch die Pumpe.
    Der Korrosionsschutz wird besser, die Kühlung wirkt effektiver, Die Pumpe hält länger.
    Zur Kühlerentlüftung habe ich schon einiges geschrieben.
    Ein Loch im Thermostat führt ebenfalls zur besseren Entlüftung .
    Ein großes Manko glaube ich aber noch in der Kühlmittelpumpe entdeckt zu haben.


    Luft in Form von Bläschen steigt bekanntlich nach oben.
    Bei strömendem Wasser ist diese Tendenz zwar nicht mehr so gut erkennbar aber grundsätzlich sollte sich Luft immer am höchsten Punkt eines geschlossenen Systemes entlüften lassen oder dieses automatisch tun.


    Schaut euch mal etwas ältere Fahrzeugmotoren an, von denen bekannt ist, daß sie absolut keine Temperaturprobleme haben.
    Alle diese Motoren werden eine Kühlmittelpumpe haben, deren Abgang nach OBEN zeigt.

  • Beim IFA zeigt der Abgang zur Seite.
    Luft kann sehr lange im Gehäuse stehen und Korrosion verursachen.
    Auch im Betrieb insb. bei niedrigen Drehzahlen können Lufteinschlüsse ( bzw. Dampf ) den Druckaufbau stark reduzieren.
    Ich habe deshalb mal testweise eine Pumpe mit einem Entlüftungsstutzen versehen.


    Leider habe ich sie aus Faulheit noch nicht verbaut.
    Die Entlüftung könnte jetzt z.B. in ein externes Ausgleichgefäß führen oder in den aufgelöteten Entlüftungsstutzen vom Kühler.
    Natürlich muß sie in den Druckkreislauf eingebunden werden.

  • Zeitlich hatte ich ja die Druckerhöhung ( Stufe 2 ) dem hydraulischem Abgleich ( Stufe 3 ) vorangestellt.


    Das hat einen wichtigen Grund.
    Durch die starke Durchflussdrosselung zum Evolventenwärmetauscher und dem ohnehin dürftigem Durchfluss im Motorblock wird der Differenzdruck zwischen Ein und Auslass der Kühlmittelpumpe weiter erhöht.


    Das heißt der Effekt des auftretenden Unterdrucks bei schnellen Lastwechseln würde sich so u.U. noch viel negativer auswirken.


    Daher ist es wichtig das schon vorher ein entprechend hoher Systemdruck durch, anderen Kühlerverschluss, Ausgleichgefäß usw. sichergestellt ist.


    ......



    Eben habe ich noch ein entsprechendes Druck <>Temperatur Diagramm für den Verdampfungspunkt zurechtgebastelt.
    Da das Diagramm an der entspr. Stelle stark vergrößert wurde lässt die Genauigkeit etwas zu wünschen übrig.


    Zu beachten hierbei ist, daß wir auf Höhe des Meeresspiegels bei einem atmosphärischem Druck von gut 1 bar leben.
    Die bar-Angaben müssen also immer um den Druck von einem bar reduziert werden.


    Der grüne Strich markiert den angestrebten Druck von ca. 0,6 bar.



    Wenn das Diagramm so stimmt, fängt das Wasser bei 0,6 bar Überdruck erst bei etwas über 110°C an zu kochen.


    Alles, was sich an diesem Diagramm ablesen lässt bezieht sich jedoch nur auf reines Wasser. Das Kühlwasser unserer Fahrzeuge sollte ja ca. 50% Frostschutzmittel enthalten.
    Neben dem Frostschutz bewirken diese Zusätze weiterhin Korrosionsschutz und eine zusätzliche Anhebung des Siedepunktes.
    0

  • ......



    Das mit dem kleinen Schlauchverbinder zwischen den Zylinderblöcken hinter der Ölschleuder beschäftigt mich noch etwas.
    Möglicherweise dient der doch nur zum Strömungsausgleich denn das von mir eingestellte Schema sagt eigentlich etwas anderes aus. :(
    Da wäre meine Vermutung etwas kühn, weiß es denn jemand genau ?


    An der grundsätzlichen Problematik der unterschiedlichen Durchflussmengen muss das freilich nichts ändern.


    Ich konnte gebrauchte Wärmemengenzähler aus einer Heizung ergattern.
    Wenn ich etwas Zeit habe werde ich die mal einbauen - nicht um die Wärmemengen zu bestimmen sondern den Durchfluss in l/min und die Temperatur.
    Das können die recht genau.


    .....


    Da ich heute eh am lernen bin kann ich ja auch gleich was interessantes machen.
    Ich habe mal ein paar Formeln bemüht.


    Zum Verhältnis Wasser / Frostschutzmittel läßt sich folgendes sagen.


    Mit erhöhtem Frostschutzanteil gilt:


    die Viskosität steigt


    Der Druckverlust bei "turbulenter Strömung" steigt
    ( bei 0° z.B. 3 mal höher als Wasser )


    die spezifische Wärmekapazität sinkt
    also die Fähigkeit Wärme zu speichern
    bei 100% Frostschutz zu Wasser halbiert sie sich fast ( 4,19 zu 2,38 kJ/kg*K )


    die rel. Wärmeübergangszahl sinkt
    das ist die Möglichkeit, Wärme überzuleiten ( z.B. Vom Kühler zum Kühlmittel )


    Der Siedepunkt steigt
    unter atmosphärischem Druck von 1,013 bar kocht Wasser bei 100°
    eine 50/50 Mischung bei knapp 110° und 100% Frostschutz jenseits der 150°



    Gehen wir von 29L Kühlmittelinhalt aus.
    Bei einem Temperaturanstieg von 15° auf 85° ergibt das eine Differenz von 70 Kelvin.
    Volumenausd.koeff. Beta von 50/50 Mix ist ca. 4,5*10^-4 1/K.
    Volumen bei 15° 29L , Delta T ist 70 K


    Macht eine gigantische Volumenzunahme von ca. 0,9 Liter !
    Rechnet man mit dem Beta von Wasser ( 1,8*10^-4 ) ergibt sich bei einem Temperaturanstieg von 20° auf 85° nur eine Volumenausdehnung von ,34L
    Bei 0° auf 85° ergibt das mit Wasser 0,44L


    Natürlich hinkt diese Berechnung insofern, als das niemals der gesamte Kühlkreislauf auf 85° kommt.
    Gehen wir also lieber statt der 85° von einer mittleren Temperatur von ca. 75° aus und einer Starttemperatur von 20° also einer Differenztemperatur von 55 Kelvin.


    Bei der klassischen 50/50 Mischung ergiebt das eine Volumenzunahme von ca. 0,7 Litern.


    Dann stellt sich die Frage wohin damit.
    Im Originalzustand muß der obere Kühlerbereich bis zum Einfüllstutzen dieses Volumen aufnehmen.
    Da es keine Markierung gibt nehme ich jetzt einfach mal 2L an und nennes es Ausgleichsvolumen.


    Ich nutze die allgemeine Gasgleichung, ohne den Möglichen Dampfeintrag zu berücksichtigen.


    P1*V1/ T1 = p2*V2/ T2


    P2 ist gesucht


    P1 ist atmosphärischer Druck von 1013mbar
    V1 mögliches Druckausgleichsvolumen von 2 dm^3
    T1 293 Kelvin
    V2 2L Ausgleichvolumen abzüglich der Volumenzunahme des Wasser -> 1,3dm^3
    T2 348 Kelvin ( die mittlere Temperatur von 75°C )


    Ich komme dabei auf 1851 mbar was abzüglich des atmosphärischen Überdrucks einem Überdruck von 0,84 bar entspricht.


    Ausgehend von einem Ausgleichsvolumen von 3 Litern würde sich der Überdruck auf 0,56 bar reduzieren.


    Selbst das liegt aber immer noch über dem Öffnungsdruck von 0,4bar des originalen Kühlerdeckels.


    Setzt man in dieser Gleichung den zu erzielenden Systemdruck bei heißem Motor als Vorgabe ein so läßt sich natürlich auch das benötigte Ausdehnungsvolumen direkt ermitteln.

  • Hier sollte es mal Aplaus geben!!!!!


    Wenn das mal kein genauer Gedankenaustausch wäre. Wirklich beeindruckend.


    ... und was mach ich nun? Wohnst ja um die Ecke, dann kann ich ja mal zum anschauen vorbei kommen. Die Theorie ist doch etwas anstrengend. Auch wenn ich techn. sicher nicht unversiert bin.


    Gruß Markus

  • Ich würde auch noch so einen Luftkanal wie beim ZT hinter den Kühler bauen, damit der Lüfter effektiv arbeiten kann. Der suagt die Luft überall an, nur nicht durch den Kühler. Wenn Ausgleichsgefäß vom LKW dann aber mit dem dazugehörigen Einfüllstutzen.

  • Der kleine Schlauch der die beiden Blöcke verbindet diehnt nur zur entwässerung!

  • Hi


    Zitat

    Der kleine Schlauch der die beiden Blöcke verbindet diehnt nur zur entwässerung!


    Da ich nur jeweils meine Texte kopiert habe kommt es nicht so deutlich rüber.
    Mittlerweile denke ich auch, daß der Schlauch nicht wesentlich zum Volumenstrom beiträgt.
    Es bleibt allerdings die wesentliche Problematik des Durchflusswiderstandes im Motor im Verhältnis zum Evolventenwärmetauscher.


    Zitat

    Ich würde auch noch so einen Luftkanal wie beim ZT hinter den Kühler bauen, damit der Lüfter effektiv arbeiten kann. Der suagt die Luft überall an, nur nicht durch den Kühler.


    Volle Zustimmung !


    Zitat

    ... und was mach ich nun? Wohnst ja um die Ecke, dann kann ich ja mal zum anschauen vorbei kommen.


    Kannste gern machen allerdings sind die meißten Bilder von meinem 1. IFA.
    Mein jetziger läuft weniger modifiziert weil ich mich auf einen Fremdmotor versteift habe.
    Die Ausgangssituation für diesen alten Thread war die, daß ich ein paar Kühlerverschlußdeckel mit 0,75 bar Öffnungsdruck aufgegabelt hatte und etwas Erklärungsbedarf sah.



    Christian

  • Anstelle des Ventils für den EW - wäre es nicht einfacher, diesen in Reihe zum normalen Kühler zu schalten? Wie verhält sich denn die Öltemperatur bei fast zugedrehtem Ventil? Allein durch das Verschließen der Abgänge des EW dürfte doch die Strömungsgeschwindigkeit vom Kühlwasser im Kopf deutlich zunehmen und effektiver arbeiten!

  • Hi


    Die W50 WaPu ist da etwas ungünstig von ihren Abgängen.
    Wenn man den EWT in Reihe hinter den Motor legt wars das mit der Abstimmung.
    Die Regelstrecke für das Thermostat wird dadurch auch ungünstig lang.


    Ich weiß jetzt gar nicht mehr genau wie das mit zugedrehtem Ventil war.
    Ganz ohne war mir das glaube ich zu heiß - das Öl.



    Christian

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