Sinn und Zweck dieses Artikels ist es, Grundlageninformationen zu vermitteln und eine Prüfliste zu erstellen mit der man Kühlungsproblemen auf den Grund gehen kann.
Einleitung
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Wärme. Diese Wärme entsteht durch das VERBRENNEN von Kraftstoff. Somit wird der Motor im oberen Bereich, da wo die Verbrennung stattfindet, am wärmsten. Die Wärme überträgt sich dann langsam auch auf andere Bauteile / Baugruppen. Ist kurz nach dem Motorstart die schnelle Erwärmung des Motor noch erwünscht, muss sie schon bald begrenzt werden, damit der Motor nicht an bestimmten Stellen zu heiß wird und kaputt geht.
BMW E46
Die Wasserkühlung
Bei einer Wasserkühlung fließt "Kühlwasser" durch Leitungen / Bohrungen im Motor. Wasser kann Wärme gut aufnehmen und abgeben. Das Wasser wird nun im Motor erwärmt und gibt diese Wärme beim weiterfließen an andere Bauteile teilweise wieder ab. Dies hat den Vorteil, dass nicht bestimmte Bereiche des Motors richtig heiß, andere hingegen noch eiskalt sind. Der - Kühlwasserkreislauft - sorgt also schon mal für eine gleichmäßigere Wärmeverteilung im Motor.
Die Wasserpumpe
Diese sorgt dafür, dass das Wasser auch fließt. Sie baut Druck auf und "presst" das Wasser durch die Leitungen / Bohrungen. Da es sich um einen Kreislauf handelt, kommt das warme Wasser dann irgendwann wieder im Ausgleichsbehälter an.
Der Ausgleichsbehälter
Flüssigkeiten lassen sich nicht komprimieren. Somit muss eine Ausgleich geschaffen werden, weil warmes Wasser sich "ausdehnt". Das Volumen nimmt zu und würde das schwächste Glied in der Ketter der Wasserkühlung zerstören. Dafür gibt es den Ausgleichsbehälter! In diesem befindet sich neben einer gewissen Wassermenge auch noch Luft. Luft lässt sich nämlich komprimieren. Wenn das Wasser also warm wird und sich ausdehnt, dann drückt es einfach die vorhandene Luft im Ausgleichsbehälter zusammen. Das System steht dann unter DRUCK. Druck ist auch dafür verantwortlich, dass das Wasser bei Temperaturen über 100° C nicht vollstänig verdampft! Durch Druck wird also der Siedepunkt heraufgesetzt und Temperaturen von über 100°C sind möglich!!!
Deshalb soll man auch u.a. aus Sicherheitsgründen bei warmem Motor und heißem Kühlwasser den Deckel des Ausgleichsbehälters nicht öffnen.
a) weil die komprimierte HEISSE Luft dann entweicht und man sich die Hande / Hände verbrühen kann
b) weil es zum Siedeverzug kommen kann (hierbei würde schlagartig das gesamte Kühlwasser Verdampfen)
Der Verschluss des Ausgelichsbehälters birgt ein Überdruckventil! Sollte der Druck zu hoch werden, wird dadurch dann der Druck verringert.
Das "Thermostatventil"
Hier wird aus zwei unterschiedlichen Metallen ein "Bimetall" gebastelt. Unterschiedliche Metalle haben auch unterschiedliche Dichten. Somit dehnen sie sich bei Erwärmung nun auch unterschiedlich aus. Dies macht man sich rein mechanisch zu nutze! Rein mechanisch öffnet oder schließt das Bimetall nun den Durchgang zum großen Kühlkreislauf. Der E46 hat ein "Kennfeldthermostat" 
Das ist am kleinen Stecker oben drauf zu erkennen. (Bei Volllast legt das Steuergerät einen Strom am Heizdraht im Thermostat an. Dieser wird warm und erwärmt das Bimetall, welchs daraufhin weiter öffnet)
Die "Heizung"
Das warme Wasser wird durch einen Wärmetauscher geführt. Hier zieht drückt dann der Innenraumlüfter "Aussenluft" durch den Wärmetauscher und die Luft nimmt wärme vom Kühlwasser auf und transportiert diese in den Innenraum. Wenn auf "Umluft" gestellt wird, dann wird Innenraumluft am Wärmetauscher vorbeigeführt.
Der grosse Kreislauf
Der Kühlwasserkreislauf ist unterteilt:
kleiner Kreislauf (kK)
großer Kreislauf (gK)
Der kK beinhaltet: Wasserpumpe -> Thermostatventil -> Motor -> Heizungswärmetauscher -> Ausgleichsbehälter -> Wasserpumpe
Hier wird nun der Motor schnell erwärmt und es steht relativ schnell warme Luft an den Heizungsdüsen zur Verfügung!
Allerdings würde das System auf Dauer überhitzen. Es wird ja kein Wasser über den "Kühler" geführt. Hier kommen nun das "Thermostatventil und der Kühler" ins Spiel. Wassertemperatur von 98°C erreicht... "Aha, jetzt muss ich öffnen!": sagt sich das Thermostatventil. Es öffnet und das heiße Kühlwasser fließt nun nicht nur durch die o.a. Kette, sondern auch noch durch den Kühler. (das ist das Rippending, welches hinter den Nieren liegt)
Der Fahrtwind (=kalte Luft im Verhältnis zu der Temp des Kühlwassers) streicht nun an den Lamellen des Kühlers vorbei. Genau wie beim Heizungswärmetauscher nimmt nun die Luft einiges an Wärme auf und der Kühler wird an dieser Stelle .... kühler 
Sollte der Fahrtwind ausbleiben, übernimmt irgendwann der "Elektro- / Viscolüfter" die Funktion des Fahrtwindes.
Das gekühlte Wasser verläßt den Kühler und gelangt in den Ausgleichsbehälter und wird von dort dann wieder (von der Wasserpumpe) durch den Motor gepumpt...
Wie wir nun festgestellt haben, gibt es hier eine ganze Menge an Komponenten, die in hunderttausenden von PKW jeden Tag tatdellos funktionieren. Nur halt nicht immer!
Mit dem oben aufgeführten Grund wissen wäre es jetzt möglich, die meisten Fehler herauszufinden. Trotzdem hier ein Versuch der Auflistung...
(1) Der Motor bleibt kalt
(2) Der Motor wird zu heiß
(3) Die Heizung wird nicht warm
(1) Der Motor wird nicht immer kalt bleiben In der Regel tritt dieses Phänomen bei recht kalten Aussentemperaturen auf. Bei einem defekten Thermostatventil gibt es den Zustand "dauerhaft geöffnet"! Somit wird sofort und ständig der grosse Kühlkreislauf genutzt. Folge: Der Motor wird ständig und von Anfang an so gut gekühlt, dass er gar nicht richtig warm werden kann. Erst bei längerer Belastung wird der Motor warm und auch das gesamte Kühlwasser. Erst dann funktioniert auch die Innenraumheizung so richtig.
(2)
a) Anders als bei (1) bleibt das Thermostatventil geschlossen. Der kleine Kreislauf erhitzt sich immer mehr und kann die Wärme nicht über den Kühler abgeben. Der Motor wird zu heiß.
b) Die Wasserpumpe fördert nur noch unzureichend oder gar kein Wasser mehr. Das Wasser steht im Motor und dieser kann seine Wärme nicht mehr abführen und überhitzt.
c) Fremdkörper im Kühlkreislauf verstopfen Kühlkanäle. Das Wasser steht im Motor....
d) Zu wenig Kühlflüssigkeit im System. Die Menge an Wasser reicht nicht mehr aus, um den Motor kontinuierlich zu kühlen.
(3)
a) siehe (2a) oder (2b)
b) Das Heizungsventil ist defekt und öffnet nicht mehr. Somit fließt keine Wasser am Innenraumwärmetauscher vorbei.
c) Die Elektrik / Elektirk der Klimaautomatik ist defekt und sendet dem Heizungsventil keine korrektes Signal zum öffnen. Somit fließt kein Wasser am Innenraumwärmetauscher vorbei.
Prüfkriterien:
Fall (1):
Einige Zeit ist nach dem Motorstart vergangen. Die Kühlmittelschläuche zum und vom Thermostatventil haben annähernd die gleich Temperatur und sind kaum warm? Jau, das Thermostatventil ist defekt.
Fall (2):
a) Der Schlauch zum Thermostatventil ist richtig heiß, der vom Thermostatventil zum Kühler ist aber kalt? Jau, das Thermostatventil ist defekt.
b) Bei geöffnetem Kühlwasserausgleichsbehälter und laufendem Motor ist kein Strahl wie im Video 1 zu sehen? Jau, die Wasserpumpe ist defekt oder ->
c) Gewisse Stellen in gewissen Bereichen sind sehr heiß, der Rest des Motors hat normale Betriebstemperatur? Jau, Kühlkanal verstopft! (leider kaum festzustellen, bis ein lokaler Defekt auftritt)
d) Ich prüfe bei kaltem Motor den Kühlmittelstand und es ist zu wenig Kühlmittel drin? Jau, Kühlmittel fehlt halt.
Fall (3):
Fall (1) und (2) konnten ausgeschlossen werden und die Schläuche vom und zum Innenraumwärmetauscher bleiben kalt? Jau, Heizungsventil ist defekt, oder Kanal verstopft, oder ein Elektrikfehler.
Frostschutz
Wenn zu wenig Frostschutz im Kühlwasser ist, kann es bei kalten Temperaturen gefrieren. Wasser dehnt sich aus und wird zu Eis! Eis im Kühlkanal des Motors kann durch die Ausdehnung den Kühlkanal sprengen! Dann tritt dort Wasser aus und gelangt ins Öl, an die frische Luft oder sonstwohin.
FROSTSCHUTZ schützt das Kühlwasser vor dem Einfrieren.
FROSTSCHUTZ hat Additive welche das System vor ROST schützen. Additive unterschiedlicher Produkte können sich gegenseitig aufheben. Deshalb werden die Produkte eingefärbt. Für den BMW ist das Blaue oder Grüne vorgesehen. Diese können bei Bedarf auch miteinander gemischt werden, da die Additive sich gegenseitig nix tun.
Es sollte übrigens kein normales Leitunswasser verwendet werden! Wegen der Algen und wegen Kalk. Hier kosten i.d.R. 5 Liter Destiliertes Wasser maximal um die 2 €.
Video 1:
Video 2:
Diese Wasserpumpe
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lebte seit 11 Jahren und 190.000 Km in meinem Auto. Dann fing sie an Geräusche zu machen...
(siehe Defekte Wasserpumpe)
So sah dann die Neue von ebay im Vergleich dazu aus.
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Und so nach 10 Km Fahrtstrecke...
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Hier waren alle Teile des defekten Schaufelrades zusammengesucht. Dies diente zur Abwägung, ob sich noch Teile davon im Kühlkreislauf befinden können.
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