Ein Thermostat ist ein Ventil, das den Kühlmittelstrom steuert. Es handelt sich um eine automatische Temperaturregelungsvorrichtung, die üblicherweise einen Temperaturfühler enthält und den Durchfluss von Luft, Gas oder Flüssigkeit durch Wärmeausdehnung oder Kältekontraktion ein- und ausschaltet.
Das Thermostat regelt automatisch die dem Kühler zugeführte Wassermenge in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur und passt den Wasserdurchfluss an, um die Wärmeabfuhr des Kühlsystems zu optimieren und einen optimalen Betriebstemperaturbereich des Motors zu gewährleisten. Das Thermostat muss einwandfrei funktionieren, da es sonst den normalen Motorbetrieb erheblich beeinträchtigt. Öffnet das Hauptventil des Thermostats zu spät, überhitzt der Motor; öffnet es zu früh, verlängert sich die Warmlaufphase und die Motortemperatur sinkt zu stark.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufgabe des Thermostats darin besteht, den Motor vor Überhitzung zu schützen. Beispielsweise kann die Motortemperatur im Winter ohne Thermostat zu niedrig sein, selbst wenn der Motor normal läuft. In diesem Fall muss die Wasserzirkulation kurzzeitig unterbrochen werden, um ein zu starkes Absinken der Motortemperatur zu verhindern.
So funktioniert der Wachsthermostat
Der hauptsächlich verwendete Thermostat ist ein Wachsthermostat. Liegt die Kühlmitteltemperatur unter dem Sollwert, ist das im Thermostatgehäuse befindliche Paraffin fest, und das Thermostatventil zwischen Motor und Kühler schließt sich unter Federwirkung. Das Kühlmittel wird über die Wasserpumpe zurück zum Motor gepumpt und zirkuliert dort kurz. Erreicht das Kühlmittel den Sollwert, schmilzt das Paraffin und verflüssigt sich allmählich. Dabei vergrößert sich das Volumen, und der Gummischlauch wird komprimiert und zieht sich zusammen. Durch die Kompression des Schlauchs wird ein Schub auf die Schubstange ausgeübt, die wiederum das Ventil öffnet. Nun strömt das Kühlmittel durch den Kühler und das Thermostatventil und gelangt über die Wasserpumpe zurück zum Motor – ein großer Kreislauf beginnt. Die meisten Thermostate sind im Kühlwasserauslass des Zylinderkopfs angeordnet. Dies hat den Vorteil einer einfachen Konstruktion und erleichtert die Entfernung von Luftblasen aus dem Kühlsystem. Der Nachteil besteht darin, dass sich der Thermostat im Betrieb häufig öffnet und schließt, was zu Schwingungen führen kann.
Staatsurteil
Wenn der Motor kalt anläuft und Kühlwasser aus dem Einlassrohr des oberen Kühlwasserbehälters austritt, schließt das Hauptventil des Thermostats nicht. Steigt die Kühlwassertemperatur des Motors über 70 °C, öffnet das Hauptventil des Thermostats nicht ordnungsgemäß und muss repariert werden. Die Überprüfung des Thermostats kann am Fahrzeug wie folgt durchgeführt werden:
Prüfung nach dem Motorstart: Öffnen Sie den Kühlereinlassdeckel. Bleibt der Kühlmittelstand im Kühler konstant, funktioniert das Thermostat einwandfrei. Andernfalls ist es defekt. Der Grund dafür ist, dass bei einer Wassertemperatur unter 70 °C der Expansionszylinder des Thermostats zusammengezogen und das Hauptventil geschlossen ist. Steigt die Wassertemperatur über 80 °C, dehnt sich der Expansionszylinder aus, das Hauptventil öffnet sich allmählich und das Kühlwasser zirkuliert. Zeigt die Wassertemperaturanzeige unter 70 °C an und fließt warmes Wasser aus dem Kühlereinlass, schließt das Hauptventil des Thermostats nicht richtig, wodurch das Kühlwasser vorzeitig zirkuliert.
Prüfen Sie nach dem Anstieg der Wassertemperatur: Zu Beginn des Motorbetriebs steigt die Wassertemperatur schnell an. Sobald die Wassertemperaturanzeige 80 °C anzeigt, verlangsamt sich die Erwärmung, was auf eine ordnungsgemäße Funktion des Thermostats hindeutet. Steigt die Wassertemperatur hingegen schnell an und erreicht einen bestimmten Innendruck, tritt kochendes Wasser plötzlich aus. Dies bedeutet, dass das Hauptventil klemmt und sich unerwartet öffnet.
Wenn die Wassertemperaturanzeige 70–80 °C anzeigt, öffnen Sie die Heizkörperabdeckung und den Ablasshahn und prüfen Sie die Wassertemperatur mit der Hand. Ist beides heiß, funktioniert das Thermostat einwandfrei. Ist die Wassertemperatur am Heizkörperzulauf niedrig und der Heizkörper gefüllt, fließt aber kein oder nur wenig Wasser aus dem Zulaufrohr, öffnet das Hauptventil des Thermostats nicht.
Ein klemmender oder nicht richtig geschlossener Thermostat sollte zur Reinigung oder Reparatur ausgebaut und nicht sofort wieder in Betrieb genommen werden.
Regelmäßige Inspektion
Thermostat-Schalterstatus
Thermostat-Schalterstatus
Den Informationen zufolge beträgt die sichere Lebensdauer des Wachsthermostats im Allgemeinen 50.000 km, daher muss es regelmäßig entsprechend seiner sicheren Lebensdauer ausgetauscht werden.
Thermostatposition
Die Prüfmethode für Thermostate in temperaturverstellbaren Konstanttemperatur-Heizgeräten besteht darin, die Öffnungstemperatur, die Temperatur bei vollständig geöffnetem Ventil und den Ventilhub des Hauptventils zu überprüfen. Entspricht einer dieser Werte nicht den Vorgaben, muss der Thermostat ausgetauscht werden. Beispielsweise beträgt beim Thermostat des Santana JV-Motors die Öffnungstemperatur des Hauptventils 87 °C ± 2 °C, die Temperatur bei vollständig geöffnetem Ventil 102 °C ± 3 °C und der Ventilhub bei vollständig geöffnetem Ventil > 7 mm.
Thermostatanordnung
Im Allgemeinen strömt das Kühlmittel des Wasserkühlsystems vom Motorgehäuse zum Zylinderkopf. Die meisten Thermostate befinden sich in der Auslassleitung am Zylinderkopf. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der einfachen Konstruktion und der leichten Entlüftung des Kühlsystems; der Nachteil besteht darin, dass es beim Öffnen und Schließen des Thermostats zu Schwingungen kommen kann.
Beim Kaltstart im Winter schließt beispielsweise das Thermostatventil aufgrund der niedrigen Kühlmitteltemperatur. Durch den kurzen Kühlmittelkreislauf steigt die Temperatur schnell an, und das Thermostatventil öffnet sich. Gleichzeitig strömt das kalte Kühlmittel aus dem Kühler in die Karosserie, kühlt dort wieder ab, und das Thermostatventil schließt sich erneut. Steigt die Kühlmitteltemperatur wieder an, öffnet sich das Thermostatventil erneut. Sobald sich die Temperatur des gesamten Kühlmittels stabilisiert hat, arbeitet das Thermostatventil stabil und öffnet und schließt nicht mehr ständig. Dieses Phänomen, bei dem das Thermostatventil innerhalb kurzer Zeit wiederholt öffnet und schließt, wird als Thermostatoszillation bezeichnet. Tritt dieses Phänomen auf, erhöht sich der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.
Das Thermostat kann auch im Wasserauslassrohr des Kühlers angeordnet sein. Diese Anordnung kann das Schwingungsverhalten des Thermostats reduzieren oder eliminieren und die Kühlmitteltemperatur präzise regeln, ist jedoch komplex und kostspielig und wird daher hauptsächlich in Hochleistungsfahrzeugen und Fahrzeugen eingesetzt, die im Winter häufig mit hohen Geschwindigkeiten fahren. [2]
Verbesserungen am Wachsthermostat
Verbesserungen bei temperaturgesteuerten Antriebskomponenten
Die Shanghai University of Engineering and Technology hat einen neuartigen Thermostat entwickelt. Dieser besteht aus einem Paraffin-Thermostatkörper und einer zylindrischen, spiralförmigen Formgedächtnislegierung auf Kupferbasis als Temperaturregelungselement. Bei niedriger Temperatur des Anlasserzylinders wird die Feder vorgespannt. Dadurch schließt das Hauptventil und das Hilfsventil öffnet sich für einen kurzen Zyklus. Steigt die Kühlmitteltemperatur auf einen bestimmten Wert, dehnt sich die Formgedächtnislegierung aus und komprimiert die Feder. Das Hauptventil öffnet sich, und mit steigender Kühlmitteltemperatur öffnet sich das Hauptventil immer weiter, während sich das Hilfsventil allmählich schließt. So wird ein großer Zyklus durchgeführt.
Als Temperaturregeleinheit bewirkt die Formgedächtnislegierung eine relativ gleichmäßige Änderung des Ventilöffnungsverhaltens mit der Temperatur. Dies reduziert die thermische Belastung des Zylinderblocks durch das kalte Kühlwasser im Wasserbehälter beim Start des Verbrennungsmotors und verlängert gleichzeitig die Lebensdauer des Thermostats. Allerdings basiert der Thermostat auf einem Wachsthermostat, wodurch die Konstruktion des Temperaturregelantriebselements gewisse Einschränkungen aufweist.
Ventilverbesserungen
Das Thermostat drosselt den Kühlmittelstrom. Der Kühlmittelverlust durch das Thermostat führt zu einem nicht zu vernachlässigenden Leistungsverlust des Verbrennungsmotors. Das Ventil ist als dünner Zylinder mit seitlichen Öffnungen ausgeführt. Der Kühlmittelkanal wird durch die seitliche und die mittlere Öffnung gebildet. Messing oder Aluminium dient als Ventilmaterial, um eine glatte Oberfläche zu gewährleisten und so den Widerstand zu verringern und die Temperatureffizienz des Geräts zu verbessern.
Optimierung des Kühlkreislaufs
Der ideale thermische Betriebszustand eines Verbrennungsmotors zeichnet sich durch eine relativ niedrige Zylinderkopftemperatur und eine relativ hohe Zylinderblocktemperatur aus. Aus diesem Grund kommt das Split-Flow-Kühlsystem zum Einsatz, wobei die Konstruktion und die Einbauposition der Thermostate eine wichtige Rolle spielen. Bei der gemeinsamen Montage der Thermostate sind zwei Thermostate auf derselben Halterung angebracht. Der Temperatursensor befindet sich am zweiten Thermostat. Ein Drittel des Kühlmittelstroms dient der Kühlung des Zylinderblocks, zwei Drittel der Kühlung des Zylinderkopfs.
