Kühlflüssigkeitstester: Bauarten, Messprinzipien und richtige Messung

Was ist ein Kühlflüssigkeitstester?

Ein Kühlflüssigkeitstester prüft am stehenden Fahrzeug das Kühlmittel des Motors. Er nimmt eine kleine Probe aus dem Ausgleichsbehälter auf und leitet daraus den Anteil des Frostschutzkonzentrats ab. Auf der Skala steht das Ergebnis als Temperatur, bis zu der die Mischung flüssig bleibt.

Im Kühlkreislauf arbeitet eine Mischung aus Wasser und einem Konzentrat auf Glykolbasis. Wasser überträgt Wärme gut und gefriert bei null Grad Celsius. Das beigemischte Glykol senkt den Gefrierpunkt und bringt Additive für den Korrosionsschutz mit, die im reinen Wasser fehlen. Welchen Anteil die Mischung im einzelnen Fahrzeug tatsächlich hat, ergibt die Messung. Zu den Mitteln selbst gibt der Beitrag Kühlerschutz Auskunft.

Warum die Frostschutzkonzentration geprüft wird

Gefriert Wasser im Motor, nimmt es an Volumen zu, und der entstehende Druck kann Bauteile des Kühlkreislaufs beschädigen, deren Instandsetzung in die Werkstatt gehört. Ein ausreichender Frostschutzanteil hält die Mischung bei Minustemperaturen flüssig und hält diesen Vorgang vom Fahrzeug fern.

Die Konzentration bleibt über die Jahre nicht konstant. Nachgefülltes Wasser verdünnt die Mischung, ein kleines Leck lässt Flüssigkeit entweichen, und bei Arbeiten am Kühlsystem geht Volumen verloren. Jede dieser Ursachen verschiebt das Verhältnis, ohne dass am stehenden Fahrzeug etwas auffällt. Eine Messung vor der kalten Jahreszeit macht den Zustand sichtbar, und das Kühlmittel zählt damit zur Winterchemie am Fahrzeug.

Die beiden Bauarten im Überblick

Beide Geräte beantworten dieselbe Frage über unterschiedliche physikalische Größen. Die folgende Gegenüberstellung nennt das jeweilige Messprinzip und die Handhabung.

Spindeltester und das Messprinzip der Dichte

Glykol ist dichter als Wasser. Mit steigendem Anteil nimmt die Dichte der Mischung zu, und ein Schwimmkörper taucht flacher ein. Diese Beziehung übersetzt die aufgedruckte Skala in eine Temperatur. Eine Variante des Spindeltesters arbeitet mit mehreren farbigen Kugeln, bei der die Anzahl der aufschwimmenden Kugeln als Maß für den Frostschutzanteil gilt.

Die Dichte einer Flüssigkeit hängt von ihrer Temperatur ab. Eine warme Probe ist dünner, der Schwimmer sinkt tiefer, und die Anzeige weist einen zu geringen Frostschutz aus. Umgekehrt führt eine kalte Probe zu einem zu günstigen Wert. Hersteller nennen deshalb eine Bezugstemperatur für die Ablesung, die auf dem Gerät oder in der Anleitung steht.

Grenzen des Verfahrens

Gealtertes Kühlmittel verändert seine Dichte durch gelöste Salze und durch Abbauprodukte der Additive, während der Frostschutzanteil gleich bleibt. Der Schwimmer liest diese Veränderung als Konzentration mit. Dazu kommen Einflüsse bei der Ablesung selbst: Der Schwimmer haftet an der Rohrwand, Luftblasen hängen an seiner Unterseite, und die Skalenteilung fällt grob aus. Für eine grobe Einordnung reicht das Ergebnis, für eine knappe Entscheidung am Grenzwert bleibt es zu unscharf.

Refraktometer und das Messprinzip des Brechungsindex

Licht wechselt beim Übergang in eine Flüssigkeit seine Richtung. Wie stark diese Ablenkung ausfällt, bestimmt der Brechungsindex, und dieser steigt mit dem Glykolanteil. Im Gerät läuft der Strahlengang vom Deckglas durch den dünnen Probenfilm in das Prisma und von dort in die Optik. Die Messgröße ist der Grenzwinkel der Totalreflexion, der im Okular eine scharfe Hell-Dunkel-Kante zeichnet, deren Höhe an der Skala abgelesen wird.

Viele Skalen tragen zwei Spuren, eine für Ethylenglykol und eine für Propylenglykol. Die beiden Stoffe brechen Licht unterschiedlich stark, weshalb die gewählte Spur zum eingefüllten Konzentrat passen muss. Welche Basis vorliegt, nennt das Datenblatt des Kühlmittels. Manche Geräte führen zusätzlich eine Spur für Batteriesäure oder für Scheibenfrostschutz, die mit dem Kühlmittel nichts zu tun hat.

Temperaturkompensation

Geräte mit automatischer Temperaturkompensation tragen das Kürzel ATC. Ein Bimetall im Strahlengang verschiebt die Optik und gleicht den Einfluss der Probentemperatur innerhalb eines Arbeitsbereichs aus. Oberhalb dieses Bereichs greift die Korrektur nicht mehr, weshalb eine heiße Probe vor der Messung kurz abkühlt.

Warum das Refraktometer genauer arbeitet

Der Brechungsindex reagiert auf die Probentemperatur etwa halb so stark wie die Dichte, und Geräte mit Temperaturkompensation fangen diesen Rest zusätzlich ab. Die scharfe Kante im Okular erlaubt außerdem eine feine Ablesung, während die Eintauchtiefe eines Schwimmers nur grobe Stufen hergibt.

Dazu kommt die Probenmenge. Für das Prisma genügt ein Tropfen, der direkt vom Behälter auf die Messfläche kommt. Das Steigrohr eines Spindeltesters braucht mehrere Milliliter, in denen Blasen und Schwebstoffe die Anzeige stören können.

Wer regelmäßig mehrere Fahrzeuge prüft, greift deshalb zum Refraktometer. Der Spindeltester zeigt, ob die Mischung grob im erwarteten Bereich liegt, und dicht am Grenzwert wird sein Ergebnis durch eine Messung mit dem Refraktometer ergänzt.

Frostschutzanteil und erreichte Frostsicherheit

Herstellerangaben für Mischungen aus Ethylenglykol und Wasser nennen klare Wertepaare. Ein Anteil von 30 Volumenprozent ergibt eine Frostsicherheit um minus 16 Grad Celsius, 40 Volumenprozent führen auf etwa minus 25 Grad, und ein gleichteiliges Gemisch mit 50 Volumenprozent liegt bei rund minus 37 Grad. Diese Werte gelten für das Gemisch im Behälter und setzen eine gleichmäßige Durchmischung voraus.

Der tiefste erreichbare Wert liegt bei etwa 60 Volumenprozent mit rund minus 53 Grad Celsius. Bei höheren Anteilen steigt der Gefrierpunkt wieder an, weshalb Hersteller 60 Volumenprozent als obere Grenze angeben. Reines Konzentrat im Kreislauf liegt im Gefrierpunkt entsprechend wieder höher.

Zu wenig Frostschutz

Unterschreitet die Mischung die vom Fahrzeughersteller genannte Konzentration, verliert sie zwei Eigenschaften gleichzeitig. Der Gefrierpunkt steigt an, und der Anteil der schützenden Additive fällt. Eine stark verdünnte Mischung begünstigt zudem das Wachstum von Mikroorganismen im Kreislauf, das Flocken und Ablagerungen nach sich zieht.

Zu viel Frostschutz

Die Wärmekapazität und die Wärmeleitfähigkeit von Glykol liegen unterhalb der Werte von Wasser, weshalb die Kühlleistung mit steigendem Anteil abfällt. Die Mischung wird zugleich zäher und belastet den Kühlkreislauf stärker, was bei auffälliger Kühlmitteltemperatur in die Werkstatt führt. Oberhalb der Grenze von 60 Volumenprozent geht zusätzlich die Frostsicherheit zurück.

Was die Messung nicht abdeckt

Das Konzentrat bringt neben dem Frostschutz Additive mit, die die Metalle und Dichtungen im Kreislauf vor Korrosion schützen, und diese Additive verbrauchen sich im Betrieb. Die Messung erfasst den Frostschutzanteil und lässt den Zustand der Additive offen. Hersteller geben deshalb Wechselintervalle vor, und für manche Kühlmittel sind zusätzlich Teststreifen für den pH-Wert erhältlich. Welche Sorte eingefüllt werden darf, steht im Serviceheft, und zu den Mitteln selbst führt der Beitrag Frostschutzmittel weiter.

Der richtige Zeitpunkt für die Prüfung

Die Messung gehört in den Herbst, bevor die ersten Nachtfröste einsetzen. Beim Räderwechsel lässt sich das Kühlmittel im gleichen Durchgang prüfen. Bis zum ersten Frost bleibt dann Zeit, eine zu dünne Mischung zu korrigieren.

Ein zweiter Termin bietet sich im Frühjahr an, wenn der Winterbetrieb hinter dem Fahrzeug liegt. Dann zeigt der Wert, ob über die kalten Monate Flüssigkeit verloren ging. Was sonst zu dieser Jahreszeit ansteht, fasst der Frühjahrscheck zusammen, und die Arbeiten der kalten Monate beschreibt die Winterpflege.

Anlassbezogen wird zusätzlich gemessen: nach dem Nachfüllen von Wasser, nach einer Reparatur am Kühlsystem und bei einem Gebrauchtwagen mit unbekannter Vorgeschichte.

Probe am abgekühlten Motor entnehmen

Die Entnahme läuft am stehenden Fahrzeug in fünf Schritten ab, vom Abkühlen des Motors bis zum Verschließen des Behälters.

1. Das Fahrzeug abstellen und den Motor abkühlen lassen, bis der Behälter von außen kalt ist.
2. Den Bereich um den Verschluss trocken wischen, damit kein Schmutz in die Öffnung fällt.
3. Den Verschluss aufdrehen und abnehmen.
4. Eine Probe aus dem Ausgleichsbehälter aufnehmen, beim Refraktometer einen Tropfen auf das Prisma, beim Spindeltester eine Füllung in das Steigrohr.
5. Den Wert ablesen und den Verschluss wieder fest schließen.

Beim Refraktometer wird das Prisma vor der Messung mit destilliertem Wasser abgespült und trocken getupft. Ein Rest der vorigen Probe verschiebt den Wert. Der Spindeltester braucht eine senkrechte Haltung, damit der Schwimmer frei steht.

Ergebnis ablesen und einordnen

Beide Bauarten zeigen eine Temperatur. Der angezeigte Wert gilt für die entnommene Probe und damit für den Kreislauf, sofern Wasser und Konzentrat gleichmäßig verteilt sind. Nach dem Nachfüllen braucht das System einige Betriebszyklen, bis diese Verteilung erreicht ist.

Welcher Wert ausreicht, richtet sich nach dem Klima am Standort und nach der Vorgabe im Serviceheft. Ein gleichteiliges Gemisch deckt mit rund minus 37 Grad Celsius auch strenge Winter in Mitteleuropa ab. Liegt der gemessene Wert näher an null Grad, besteht Handlungsbedarf.

Eine zu dünne Mischung wird korrigiert, indem ein Teil der Flüssigkeit entnommen und Konzentrat nach der Mischungstabelle des Produkts ergänzt wird. Das Spülen des Kühlsystems, die Berechnung größerer Nachfüllmengen über das Füllvolumen und die Suche nach der Ursache eines Flüssigkeitsverlusts gehören in die Werkstatt.

Pflege und Kalibrierung des Geräts

Nach jeder Messung wird das Kühlmittel von Prisma, Deckglas und Steigrohr entfernt, weil Glykol antrocknet und einen zähen Film hinterlässt. Destilliertes Wasser und ein weiches Tuch genügen dafür. Papiertücher mit groben Fasern hinterlassen feine Kratzer auf dem Prisma, die die Kante im Okular unscharf werden lassen.

Nullpunkt prüfen

Das Refraktometer wird mit destilliertem Wasser auf den Nullpunkt gestellt. Ein Tropfen auf dem Prisma muss die Kante genau auf dem Nullstrich zeigen, und bei einer Abweichung lässt sich die Optik über eine kleine Stellschraube nachjustieren. Diese Kontrolle gehört vor jede Messreihe und beansprucht wenige Sekunden.

Ein Spindeltester bietet diese Möglichkeit nicht. Seine Skala ist fest aufgedruckt, und eine Abweichung fällt erst im Vergleich mit einem zweiten Gerät auf. Risse im Steigrohr, ein poröser Saugbalg und ein verklemmter Schwimmer beenden seine Nutzungsdauer.

Lagerung

Gelagert wird das Gerät trocken und frostfrei, am besten im mitgelieferten Etui. Dauerhafte Sonne auf dem Okular und Stürze auf den Prismenkopf verändern die Justierung.

Typische Fehler bei der Messung

Fehlmessungen entstehen an wenigen Stellen im Ablauf, die sich mit geringem Aufwand umgehen lassen.

• Messung am heißen Motor: Neben der Verletzungsgefahr beim Öffnen des Verschlusses liegt die Probentemperatur außerhalb des Bereichs, in dem Skala oder Kompensation arbeiten.
• Prüfung direkt nach dem Nachfüllen: Die Schichten im Behälter sind noch getrennt, und der Messwert beschreibt die obere Schicht.
• Falsche Skalenspur: Wird ein Kühlmittel auf Propylenglykol an der Ethylenglykol-Spur abgelesen, fällt der Wert falsch aus, und die Richtung der Abweichung hängt vom Mischungsbereich ab.
• Verschmutztes Prisma: Ein Rest der vorigen Probe oder verbliebene Feuchtigkeit nach dem Spülen verschiebt die Kante im Okular.
• Luftblasen im Steigrohr: Am Schwimmer hängende Blasen tragen ihn nach oben und lassen den Frostschutz höher erscheinen.
• Prüfung erst beim ersten Frost: Eine Korrektur braucht Zeit und passendes Konzentrat, und beides fehlt bei einsetzendem Frost.

Häufige Fragen zum Kühlflüssigkeitstester