Der Ausgleichsbehälter im Kühlsystem eines Motorrads spielt eine zentrale Rolle für die Aufrechterhaltung eines optimalen Betriebszustands des Motors. Er dient nicht nur als Sammelbecken für Kühlflüssigkeit, sondern erfüllt auch wichtige Funktionen im Zusammenhang mit Druckausgleich und Kühlmittelversorgung.
Grundlagen des Kühlsystems
Jeder Verbrennungsmotor benötigt eine Kühlung, da ein erheblicher Teil der Verbrennungsenergie als Wärme abgegeben wird. Die Standardkühlung bei Motorrädern war lange Zeit die Luftkühlung, bei der der größte Teil der Wärme über Zylinder und Zylinderkopf an die Umgebungsluft abgeführt wurde. Bei Viertaktmotoren spielt bei der Kühlung zusätzlich das Motoröl eine wichtige Rolle, das einen Teil der Wärme aufnimmt und zur ebenfalls fahrtwindgekühlten Ölwanne transportiert.
Vorteile der Wasserkühlung
Die technisch gesehen beste Lösung ist die Wasserkühlung. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird dabei von einer Kühlflüssigkeit abgeführt, die sich in einem geschlossenen Kühlkreislauf befindet und mithilfe einer Pumpe zwischen Motor und Kühler zirkuliert. Ein externer Behälter dient als Ausdehnungsgefäß und Vorratsbehälter.
Da die thermisch besonders belasteten Bereiche um die Zündkerzen und Auslasskanäle so optimal gekühlt werden, kann man die Leistung erhöhen, ohne Überhitzungsschäden befürchten zu müssen. Außerdem verbessert die Wasserkühlung Laufkultur, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit eines Motors, dämpft auch die mechanischen Geräusche und hilft damit, die zunehmend strenger werdenden Grenzwerte für Abgas- und Geräuschemissionen einzuhalten.
Positiv ist auch die dank des Einsatzes eines Thermostats schnellere Erwärmung des Öls während der Kaltstartphase. Sinkt die Wassertemperatur wieder, drosselt das Thermostat den Durchfluss, und die Temperatur kann steigen. Auch bei langsamer Fahrt oder im Stand hat die Wasserkühlung Vorteile, da ein im Kühler eingebauter elektrischer Lüfter bei Bedarf für die notwendige Luftzufuhr sorgt.
Nachteile der Wasserkühlung
Allerdings hat eine Wasserkühlung auch Nachteile. Ein höherer technischer Aufwand (Pumpe, Kühler, Schläuche etc.) bedeutet zusätzliches Gewicht, Wartungsaufwand (Kühlmittelwechsel) und Fehlerpotenzial (Undichtigkeiten). Puristen stört oft auch der veränderte Sound der Maschine.
Funktion des Ausgleichsbehälters
Der Ausgleichsbehälter sorgt wie der Name schon sagt für einen Ausgleich, und zwar zwischen Kühlwasser kalt und Kühlwasser heiß. Das KW dehnt sich mit steigender Temperatur aus und braucht dementsprechend mehr Platz. Da ist so eine Luftblase im Ausgleichsbehälter ganz praktisch, da es sich dorthin ausdehnen kann.
Vereinfacht beschrieben dient der Ausgleichsbehälter dazu die thermisch bedingte Volumenänderung des Kühlmittels auszugleichen.
Druckausgleich
Durch Erwärmung des Kühlmittels dehnt sich das aus und der Druck im System steigt. Durch den freien Bereich im Behälter steigt der Druck nicht so stark, wie ohne dieses Luftvolumen. Luft lässt sich stärker komprimieren.
Der Druck im Kühlsystem wird über ein Druckregelventil geregelt. Wenn das Wasser warm wird, dehnt es sich aus. Der Druck im Kühlsystem steigt dann auf 1-1,4 bar (je nach Hersteller), was durch das Druckregelventil, bzw. gesteuert wird.
Beim Abkühlen des Wassers entsteht ein Unterdruck, der die Flüssigkeit wieder zurück in den Kühlkreislauf zieht, da der Schlauchanschluss zum Kühlkreislauf am Boden des Behälters angebracht ist. Der Behälter dient ja dazu, das ggf. überlaufende Kühlwasser aufzunehmen und beim Abkühlen wieder zurückzuführen. Die Flüssigkeit wird durch den sich im abkühlenden System bildenden Unterdruck angesaugt.
Kühlmittelversorgung
Der Ausgleichsbehälter dient als Sammelbecken für die durch Erwärmung ausdehnende Kühlflüssigkeit. Wenn sie zu weit unter Minimum sinkt, kann sich der Behälter entleeren und es kann Luft in den Kühlkreis kommen. Das Ventil im Deckel ist in beide Richtungen wirkend.
Früher hat man den Raum über dem Kühler genutzt, was heute bei vielen Autos wegen der Bauform nicht mehr geht. Der Raum müsste der höchste Punkt sein, die Autos sind dafür aber vorne wo der Kühler sitzt heute einfach zu flach, der Zylinderkopf sitzt idr. höher, deshalb verbaut man einen extra Ausgleichsbehälter in dem die Luft Platz hat um raus und wieder rein zu kommen.
Umbau und Designaspekte
Bei Umbauten, wie z.B. einem Cafe-Racer Umbau, kann der originale Ausgleichsbehälter optisch störend wirken. In solchen Fällen wird oft nach kleineren oder formschöneren Alternativen gesucht, z.B. aus Aluminium. Es ist wichtig, dass der alternative Behälter seine Funktion weiterhin erfüllt und ausreichend Volumen bietet.
Wie schon geschrieben: WO der sitzt, ist erst mal egal, so lange er seiner Funktion gerecht wird.
Wartung des Kühlsystems
Laut Herstellerangabe soll das Kühlmittel in bestimmten Intervallen (meist alle zwei bis drei Jahre) getauscht werden. Vor dem Kühlflüssigkeitswechsel sollte man unbedingt die Kühlwasserschläuche kontrollieren. Falls nicht regelmäßig gewechselt wird, unbedingt vor dem Winter den Frostschutz prüfen.
Beim Betrachten der Maschine sollte man darauf achten, dass der Ausgleichsbehälter knapp unter Low steht (nach dem Aufrichten). In diesem Fall muss die fehlende Kühlflüssigkeit unten im Ausgleichsbehälter aufgefüllt werden.
Kühlmittelwechsel
Für die Neubefüllung (Abweichungen je nach Bauart möglich) wird zuerst die Ablassschraube mit neuer Dichtung und vorgegebenem Drehmoment eingeschraubt. Dann füllt man den Kühler komplett mit Kühlflüssigkeit auf, startet den Motor (dadurch wird das System entlüftet) und füllt so lange vorsichtig nach, bis der Pegel nicht mehr absinkt.
Anschließend wird das gesamte Kühlsystem gründlich auf Dichtheit geprüft und der Kühlmittelstand im Ausgleichsbehälter kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert. Nach der ersten Fahrt empfiehlt es sich, diesen erneut zu überprüfen. Achtung: Bei kaltem Motor sollte man möglichst nur bis zur Mittelstellung auffüllen, da sich das Kühlwasser bei Betriebstemperatur ausdehnt!
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