Zusatzheizung für das Kühlwasser beim TDI (Fachartikel)

Bei Minusgraden zeigt sich die Kehrseite des geringen Verbrauchs der TDIs: Sie produzieren erheblich weniger Verlustwärme als viele andere Motoren und erreichen daher auffällig langsam ihre gewohnte Betriebstemperatur.
Wird dann noch Wärme für die Heizung des Innenraumes abgezapft, so verlängert sich die Warmlaufphase nochmals deutlich.

Bei gemächlicher Fahrweise und weit aufgedrehter Heizung und Gebläse kann schon unterhalb der normalen Betriebstemperatur ein Gleichgewicht zwischen Verlustwärmeproduktion und Wärmeabfuhr über die Heizung entstehen: die Motortemperatur kommt z.B. nicht über 70°C hinaus.
Bei tempo- oder steigungsbedingt höherer Motorbelastung steigt die Temperatur dann weiter an, um andererseits auf längeren Gefällstrecken im überwiegenden Schubbetrieb sogar noch tiefer abzusacken.
Da die Symptome einem nicht richtig schließenden oder zu früh öffnenden Thermostaten recht ähnlich sind, sollte dieser nicht gleich ausgetauscht werden, sondern erstmal geprüft werden, ob der Zuleitungsschlauch zum Kühler samt Kühler-Zuflußbereich durchgehend warm/heiß sind, obwohl der Motor noch Untertemperatur hat. Erst dann sollte der Tausch des Thermostaten erwägt werden.

Um das Problem etwas zu entschärfen, sind die meisten TDIs ab Werk mit Zusatzheizungen ausgestattet.
Ältere Baujahre haben einen kraftstoffbetriebenen Zuheizer, bei den neueren (ab etwa 1995) sitzen 3 Glühkerzen im Kühlwasserauslaß des Motors zum Heizungs-Wärmetauscher.
Diese Heiz-Glühkerzen werden vom MSG über Relais eingeschaltet, wenn die Ansauglufttemperatur beim Motorstart unter ca. 5°C liegt und die Temperatur vom Haupttemperaturggeber (beim Golf4 Geber-Nr. G72) oder die Kühlwassertemperatur unter ca. 40°C liegen.
Die tatsächlichen Temperaturschwellen können je nach MSG-Datenstand verschieden sein, und werden ohnehin von den Toleranzen der Geber nach oben oder unten verschoben.

Wer seinen TDI an einem Frostmorgen in der (etwas wärmeren) Garage startet, muß u.U. ohne den Beitrag der elektrischen Heizung auskommen, da absinkende Ansauglufttemperaturen (beim Rausfahren aus der Garage) nicht zur Neu-Entscheidung über die Einschaltbedingungen führen.

Als Wasserkerzenrelais ist bei älteren TDIs meist ein Doppelrelais verbaut.
Das Doppelrelais (ein knapp handtellergroßes schwarzes Kästchen mit 3 dünnen Steuerkabeln, 3 dickeren geschraubten Lastkabeln und manchmal einer Streifensicherung unter einer Plexiglasklappe) sitzt meistens im Motorraum in der Nähe des Bremskraftvertärkers.

An einem Ausgang des Doppelrelais liegen 2 Kerzen in Parallelschaltung, am anderen Ausgang die 3. Kerze. So können je nach Bedarf 1, 2 oder 3 Kerzen eingeschaltet werden.
Durch den erhöhten Dieselverbrauch während der Stromerzeugung für die Heizkerzen entsteht zusätzliche Verlustwärme, die das Aufwärmen des Motors weiter beschleunigt.

Je nach Fahrzeugtyp können können auch Einzelrelais verbaut und in einem "normalen" Relaisträger untergebracht sein.

Um durch den Strombedarf der Heizkerzen die Lichtmaschine nicht zu überfordern, überwacht das MSG ständig ihre Auslastung über eine Anzapfung der Klemme DF. Wenn sich die Auslastung 100% nähert (z.B. während der Nachglühphase samt eingeschalteter Heckscheibenheizung, Abblendlicht etc. und niedriger Motordrehzahl), werden die Kerzen abgeschaltet.
Durch die Schaltstrategie des MSG werden die Kerzen erst dann (wieder) zugeschaltet, wenn die Motor-Betriebsbedingungen und die Auslastung der Lichtmaschine während der letzten ca. 10 Sekunden erwarten lassen, daß die Kerzen nicht gleich nach dem Einschalten wieder abgeschaltet werden müssen. So wird die Gesamtbelastung des Schaltrelais gemindert, die bei "kurzsichtigem" Ein- und Ausschalten alle paar Sekunden zu frühzeitigem Kontaktverschleiß fuhren könnte.

Ab etwa 40°C Wassertemperatur werden die Heizkerzen endgültig abgeschaltet.

Zur evtl. gewünschten Überwachung des Systems empfiehlt sich der Einbau von 2 (verschiedenen) Kontrollen im Innenraum, z.B. eine 3 mm-LED für die einzeln geschaltete Kerze und eine 5 mm-LED für die 2er-Gruppe.
Die Spannung für die Kontrollen kann von den Ausgängen des besagten Doppelrelais abgegriffen werden. Das ist meist ein knapp handtellergroßer schwarzer Kasten mit 3 Schraubanschlüssen, einem 3-fach-Steckanschluß und einer Streifensicherung unter einem Klarsichtdeckel.
Die Kontrollen zeigen dann an, wann die Heizkerzen Spannung bekommen. Was allerdings noch nicht bedeutet, daß sie wirklich heizen - hierfür muß die Kerze auch Durchgang haben und nicht etwa durchgebrannt sein.

Für eine aussagekräftige Durchgangsprüfung sollte -wie bei den eigentlichen Glühkerzen- der Strom einer Hauptscheinwerferbirne durch die Kerze(n) geleitet werden. Dazu bei stehendem Motor nacheinender von beiden Relaisausgängen ein Kabel an die Birne legen, und den anderen Anschluß der Birne an den Batterie-Pluspol halten. Die (intakte!) Birne sollte hell, bei der einzelnen Kerze minimal schwächer, aufleuchten.
Alternativ kann die Kerzen man in ruhiger Umgebung(!!) und bei stehendem Motor per Hörprobe checken, indem man sie kurz mit Batterie+ verbindet. Die Heizleistung einer intakten Kerze bringt das sie umgebende Wasser augenblicklich zum Sieden, was als Rauschen / Brodeln hörbar ist.

Wer VAGCOM zur Hand hat, kann den "Siedetest" auch bequem per Stellglieddiagnose machen: bei hellhörigen Wagen kann man das Rauschen sogar im Fahrgastraum wahrnehmen.
Auch die Innenbeleuchtung kann bei stehendem Motor bedingt als Kontrolle benutzt werden: Bei aktiver Heizung wird sie etwas dunkler.
Ob allerdings in der großen Stufe beide oder nur 1 Kerze heizen, läßt sich nur schwer hören oder an der Innenleuchte sehen.
Im Zweifelsfall die Leitungen und Kerzen einzeln prüfen (also die Stecker der anderen Kerzen abziehen), ggf. Kabel oder Stecker reparieren bzw. defekte Kerzen ersetzen.


Luft-Heizungen

In neueren Fahrzeugen (z.B. Polo 9N / Bauzeit seit Ende 2001) werden keine Glühkerzen im Kühlwasserkreislauf mehr eingesetzt, sondern im Gebläsegehäuse sind PTC-Heizelemente integriert, welche unmittelbar die Heizungsluft erwärmen.
So muß sich der frierende Fahrer die elektrisch erzeugte Wärme nicht mehr mit dem Motor teilen, und die Heizung liefert schneller nach dem Motorstart warme Luft - allerdings erwärmt sich der Motor langsamer als beim Einsatz einer Glühstift-Wasserheizung.

Auch hier werden die Heizelemente vom MSG über Lastrelais angesteuert, wiederum getrennt für kleine und große Heizleistung.

Durch die PTC-Charakteristik passen sich die Heizelemente der abgeforderten Leistung an:
Strömt viel kalte Luft hindurch, so sinkt ihr Widerstand, die Leistungsaufnahme steigt, und die Luft wird stärker aufgeheizt.
Bei milderen Außentemperaturen und / oder beginnender Wärmeabgabe des Wasser-Wärmetauschers (der vor der PTC-Heizung liegt) lässt die höhere Umgebungstemperatur den Widerstand des Heizelementes steigen, und die Leistungsaufnahme sinkt.

Eine zusätzliche Einschaltbedingung (neben Generatorlast und Motortemperatur wie bei der Wasser-Glühstiftheizung) ist hier die Heizungs-Anforderung durch den Fahrer über einen Schaltkontakt im Bereich des Heiß-Anschlages des Temperaturwählknopfes, bzw. per Temperaturwunsch an die Klimaanlage.
Denn einen Luftheizer einzuschalten, obwohl keine Heizleistung verlangt wird, wäre reine Energieverschwendung, während bei der Wasser-Glühstiftheizung noch der Motor von der Wärme profitiert, die nicht in den Fahrgastraum abgezweigt wird.

Eine elektrische Prüfung der Heizelemente dürfte (unter Vorbehalt - der Verfasser hat damit noch keine eigenen Erfahrungen) wie bei den Glühkerzen möglich sein, indem man Lastein- und Ausgang des Relais per Hauptscheinwerferbirne überbrückt. Leuchtet die Birne hell auf und wird anschließend langsam etwas dunkler (durch die Strombegrenzung des warm werdenden Heizelements), so müßte das Heizelement intakt sein.
Beim Einschalten des Heizgebläses sollte die Lampe wieder heller leuchten usw.