Kurzanleitung Seite 05b
Dieser Beitrag thematisiert die Flüssigkeitskühlung des ZIS-110:
Druck, Temperatur, Sicherheitsventile, Kühlmittel
ZIS-110 Wasserkühler
Automobile Thermodynamik in der Sowjetunion
Das Staatsgebiet der UdSSR erstreckte sich über elf Zeitzonen und umschloß so gewaltige Gebirgsketten wie den asiatischen Tienschan oder den Pamir mit Bergformationen höher als 7.000 Meter. Dort oben ist die Luft dünn und der Luftdruck und damit auch der Siedepunkt des Kühlwassers deutlich niedriger als in Höhe des Meeresspiegels. In motorisierten Fahrzeugen, die den Ak-Baital-Pass (4.655 m) in Tadschikistan überqueren wollen, kocht der Kühler bereits bei 84°C.
ZIS-110 im Kaukasus,
unweit von Kislowodsk
Mit Volldampf in die Freiheit
Flüssigkeitsgekühlten Motoren, die durch die Bergauffahrt ohnehin schon thermisch belastet sind, droht dort die Überhitzung. An den Hotspots, meist die Zylinderstege und Auslaßventile, ändert das Wasser nach Überschreiten des Siedepunkts den Aggregatzustand und dehnt sich aus, da das Volumen von Dampf etwa 1.700 mal größer ist als das von Wasser. Es entstehen Dampfblasen, die die Flüssigkeit verdrängen. Dampf kann jedoch die Wärme nicht abtransportieren. Daher steigt die Temperatur weiter und der Motor gerät in einen sich selbst verstärkenden Kreislauf. Der Druck sucht sich seinen Weg in die Freiheit und entweicht aus dem Deckelventil. Irgendwann gibt die schwächste Stelle nach: erst ein Schlauch und, wenn es schlimm kommt, die Kopfdichtung.
Die Lösung klingt paradox: der Druck muß hoch! Höherer Druck läßt den Siedepunkt des Kühlwassers steigen. Das Wasser kocht später, kühlt also länger.
Die ersten Kühlsysteme, die sich kontrollierten Überdruck zu nutze machten, kamen in den späten 1930er Jahren auf. Pionierarbeit leisteten hier vor allem amerikanische Hersteller, die Über- und Unterdruckventile in die Kühlerdeckel einbauten. Während die zuvor üblichen, mechanischen Schraubverschlüsse lediglich das Herausschwappen des Wassers verhinderten, hielten die Ventile im Deckel einen leichten Überdruck im System, so daß der Zeiger im Kühlthermometer länger im grünen Bereich verweilen konnte.
Temperatursensor im Motorblock
In solch einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert das Kühlwasser im Fahrmotor des ZIS‑110, allerdings mit deutlich geringerem Betriebsüberdruck, als heute üblich. Der Kühlerdeckel dichtet hermetisch und gleicht Druckspitzen durch Überdruck- und Unterdruckventil aus. Ein Thermostat im Zylinderkopf regelt den Wasserkreislauf.
Im oberen Wasserkasten ist eine thermostatische Jalousiesteuerung installiert, die nicht vom Kühlwasser angeströmt wird. Diese betätigt die Kühlerlamellen automatisch. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungseffekten der Bimetallthermostate läßt sich deren Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt nicht auf den Grad genau bestimmen.
Die thermostatische Jalousiesteuerung im oberen Wasserkasten.
Dieser Thermostat wird nicht vom Kühlwasser angeströmt.
Im Sommer wird das System mit sauberem Wasser betrieben, das spätestens alle 10.000 km gewechselt werden muß, da die Gußblöcke Rostpartikel abgeben und sich der Wasserkalk absetzt. Im Winter werden Ethylenglykol oder ein Spiritus‑Glycerin‑Gemisch verwendet. Das Handbuch warnt vor Salzlösungen, die den Rostprozeß verstärken, und auch Kerosin ist zu aggressiv, da es die Dichtungen angreift.
Schauen Sie bitte ins Handbuch, wenn Sie weitere Informationen benötigen. Und freuen Sie sich auf die Darstellung eines ganz besonderen ZIS, bei dem der Kühlkreislauf geändert wurde.
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Ethylenglycol; Details siehe Kurzanleitung Seite 00- 02
Glycerin; Details siehe Kurzanleitung Seite 00- 02
