Aufgabe

Der Thermostat ist eine wichtige Komponente der Flüssigkeitskühlung. Er hat die Aufgabe sicherzustellen, dass der Verbrennungsmotor möglichst schnell seine optimale Betriebstemperatur erreicht und diese anschließend unter allen Betriebsbedingungen hält. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, damit der Verbrennungsmotor unter allen Lastzuständen optimal arbeiten kann und niedrige Schadstoffwerte erzeugt.

Ausführungen

Je nach Einsatzart und Technologie des Verbrennungsmotors sind Thermostate mit unterschiedlichen Funktionscharakteristiken beziehungsweise Funktionsweisen erforderlich. Es gibt folgende Bauarten:

– Einsatzthermostate (Wachsthermostate)

Einsatzthermostate sind einzelne Bauteile, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Sie regeln exakt die Kühlmitteltemperatur, sind robust, wartungsfrei und bewähren sich seit Jahrzehnten.

– Gehäusethermostate (Wachsthermostate)

Gehäusethermostate bestehen aus dem Einsatz und dem Gehäuse. Diese Module werden voll in den Motor integriert.

– Elektrisch beheizte Thermostate (Kennfeldthermostate)

Die Kühlleistung in leistungsoptimierten, modernen Pkw-Verbrennungsmotoren erfordert Thermostate mit einem breiteren Arbeitsbereich als der herkömmliche Wachsthermostat. Aufgrund dieser Anforderungen wurde der elektrisch beheizte Thermostat entwickelt. Elektrisch beheizte Thermostate zeichnen sich durch einen breiteren Arbeitsbereich aus.

Aufgrund der zusätzlichen Steuerung über das Motormanagement kann die Motortemperatur noch besser und bedarfsgerecht angepasst werden. Damit lassen sich bessere Verbrauchswerte und niedrigere Schadstoffemissionen erzielen.??

Funktion

– Einsatzthermostate und Gehäusethermostate (Wachsthermostate)

Das Herzstück des Wachsthermostats ist das Arbeitselement. Hierbei handelt es sich um ein druckfestes Gehäuse, welches mit einem speziellen Wachs gefüllt ist. Nach dem Starten des Motors erwärmt die Kühlflüssigkeit das Arbeitselement. Ab einer vorgegebenen Temperatur verflüssigt sich das Wachs im Arbeitselement. Dabei dehnt es sich aus und wirkt in dem Gehäuse auf einen Stift, der als Arbeitskolben dient. Dieser wird aus dem Gehäuse gepresst und öffnet über ein Tellerventil den Kühlmitteldurchfluss zum Kühler, so dass der Motor im optimalen Temperaturbereich gehalten wird. ?Unterschreitet das Kühlmittel die vorgegebene Öffnungstemperatur wieder, drückt eine Feder den Teller und den Stift in die Ausgangslage zurück. Der Kühlmitteldurchfluss zum Kühler ist somit unterbrochen.

– Elektrisch beheizte Thermostate (Kennfeldthermostate)

Beim elektrisch beheizten Thermostat wird das Wachs im Arbeitselement durch das Kühlmittel und zusätzlich durch eine elektrische Heizung erwärmt. Dank dieser Kombination kann die Motortemperatur je nach Lastanforderung individuell geregelt werden. Die elektrische Beheizung des Arbeitselementes wird anhand verschiedener Parameter vom elektronischen Motormanagement gesteuert.

Die elektrische Beheizung des Thermostats bewirkt die frühzeitige Öffnung des Kühlmittelkreislaufs in Situationen stark erhöhter Leistungsanforderung.?Je nach Voreinstellung kann auf diese Weise der Motor beispielsweise im Teillastbereich mit circa 100 °C – 110 °C, also heißer als bisher üblich, betrieben werden. Daraus ergibt sich ein Verbrauchsvorteil von ein bis zwei Prozent. ?Bei Volllast wird die Temperatur auf circa 80 °C abgesenkt, wodurch sich die Leistung und  speziell das Drehmoment messbar um zwei bis drei Prozent steigern lässt.

Quasi als Nebeneffekt wird durch die Veränderung der Kühlmitteltemperatur auch die Klimaanlage in einem günstigeren Temperaturbereich betrieben und damit die Klimatisierung der Fahrgastzelle verbessert.

Ein defekter bzw. blockierter Thermostat kann im geschlossenen Zustand zu einer Überhitzung des Motors führen. Dies führt wiederum dazu, dass der Druck im Kühlsystem steigt und dadurch Folgeschäden am Zylinderkopf, am gesamten Kühlsystem oder sogar an der Motormechanik entstehen können. Ein defekter beziehungsweise blockierter Thermostat im offenen Zustand kann wiederum dazu führen, dass der Motor seine Betriebstemperatur nicht erreicht. In beiden Zuständen des Thermostats, also geschlossen oder offen, kann der Motor nicht mehr seine optimale Betriebstemperatur erreichen. Das hat zur Folge, dass der Kraftstoffverbrauch des Motors steigt und eine bestmögliche Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches nicht mehr gewährleistet werden kann. Der Autofahrer wird bei der Mehrzahl der im Markt befindlichen Kraftfahrzeuge über eine Skalenanzeige über die Kühlflüssigkeitstemperatur informiert. Bei einer überhöhten Temperatur wird der Fahrer durch ein entsprechend aufleuchtendes Symbol im Kombiinstrument gewarnt.

Durch die permanente Regelung des Thermostats wird der Motor immer in einem optimalen Temperaturbereich gehalten. In diesem Bereich erfolgt eine bestmögliche Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch gesenkt und es entstehen niedrige Schadstoffemissionen, was letztendlich die Ressourcen und die Umwelt schont.

Der Thermostat ist wartungsfrei und auf die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs ausgelegt. Er stellt einen verschleißarmen und somit zuverlässigen Betrieb des Motors sicher. Verunreinigungen des Kühlkreislaufs, zum Beispiel durch eine defekte Wasserpumpe oder eine defekte Zylinderkopfdichtung, können jedoch Funktionsstörungen des Thermostats hervorrufen. Deshalb sollte bei einem Schaden und einer damit verbundenen Verunreinigung des Kühlsystems sicherheitshalber immer auch der Thermostat einschließlich der dazugehörigen Dichtung erneuert werden.