Autothermostat.
Produktaktion
Das Thermostat muss einwandfrei funktionieren, da es sonst den normalen Motorbetrieb erheblich beeinträchtigt. Öffnet das Thermostat (hier: das Hauptventil des Handthermostats) zu spät oder gar nicht, überhitzt der Motor. Öffnet es hingegen zu früh, verlängert sich die Vorwärmzeit des Motors, wodurch die Betriebstemperatur zu niedrig ist.
Funktionsprinzip
Ein Thermostat ist ein automatisches Temperaturregelungsgerät, das üblicherweise Temperaturfühler enthält. Durch Ausdehnung oder Zusammenziehen öffnet bzw. schließt es den Kühlmittelstrom, d. h. es passt die Wassermenge im Kühler automatisch an die Temperatur der Kühlflüssigkeit an, ändert den Kühlmittelkreislauf und reguliert so die Kühlleistung des Kühlsystems.
Der im Motor verwendete Thermostat ist hauptsächlich ein Wachsthermostat. Er wird durch das im Kühlmittelkreislauf enthaltene Paraffinwachs gesteuert, das sich durch Wärmeausdehnung und Kältekontraktion zusammenzieht. Liegt die Kühlmitteltemperatur unter einem bestimmten Wert, ist das Paraffin im Temperaturfühler des Thermostats fest. Das Thermostatventil schließt dann unter Federwirkung den Kanal zwischen Motor und Kühler, und das Kühlmittel fließt über die Wasserpumpe zurück zum Motor, wo es nur geringfügig zirkuliert. Erreicht das Kühlmittel den Sollwert, schmilzt das Paraffin und wird flüssig. Durch die Volumenzunahme wird der Gummischlauch zusammengedrückt. Gleichzeitig drückt die Schubstange nach oben und öffnet so das Ventil. Das Kühlmittel strömt nun durch den Kühler und das Thermostatventil zurück zum Motor, wo es wieder großflächig zirkuliert. Die meisten Thermostate sind im Auslassrohr des Zylinderkopfs angeordnet. Dies bietet den Vorteil einer einfachen Konstruktion und erleichtert das Entfernen von Luftblasen aus dem Kühlsystem. Der Nachteil besteht darin, dass sich der Thermostat im Betrieb häufig öffnet und schließt, was zu Schwingungen führt.
Bei niedriger Motorbetriebstemperatur (unter 70 °C) schließt das Thermostat automatisch den Schlauch zum Kühler und öffnet den Schlauch zur Pumpe. Das Kühlwasser fließt dann direkt vom Kühlmantel durch den Schlauch zur Pumpe und von dort zurück in den Kühlmantel, wo es zirkuliert. Da das Kühlwasser nicht vom Kühler abgeführt wird, kann die Motorbetriebstemperatur schnell ansteigen. Dieser Kreislauf wird als kleiner Kreislauf bezeichnet. Bei hoher Motorbetriebstemperatur (80 °C oder mehr) schließt das Thermostat automatisch den Schlauch zur Pumpe und öffnet den Schlauch zum Kühler. Das Kühlwasser aus dem Kühlmantel wird vom Kühler gekühlt und anschließend von der Pumpe zurück in den Kühlmantel befördert. Dies erhöht die Kühlleistung und verhindert eine Überhitzung des Motors. Dieser Kreislauf wird als großer Kreislauf bezeichnet. Liegt die Motorbetriebstemperatur zwischen 70 und 80 °C, laufen großer und kleiner Kreislauf gleichzeitig ab, d. h. ein Teil des Kühlwassers zirkuliert im großen, der andere im kleinen Kreislauf.
Die Aufgabe des Thermostats im Auto besteht darin, die Kühlung zu unterbrechen, bevor die Motortemperatur die normale Betriebstemperatur erreicht hat. Das Kühlmittel wird dann von der Wasserpumpe zurück in den Motor gepumpt und zirkuliert dort nur geringfügig, damit der Motor schnell aufheizen kann. Sobald die normale Betriebstemperatur überschritten ist, öffnet sich der Thermostat und das Kühlmittel zirkuliert im gesamten Kühlerkreislauf, um die Wärme schnell abzuführen.
Produktprüfung
Die empfohlene Lebensdauer eines Wachsthermostats beträgt in der Regel 50.000 km. Daher ist ein regelmäßiger Austausch entsprechend dieser Lebensdauer erforderlich. Bei Heizgeräten mit einstellbarem Thermostat wird die Öffnungstemperatur des Hauptventils, die Temperatur bei vollständiger Öffnung und der Ventilhub überprüft. Weicht einer dieser Werte von den Sollwerten ab, muss der Thermostat ausgetauscht werden. Beispiel: Beim Thermostat des Santana JV-Motors beträgt die Öffnungstemperatur des Hauptventils 87 °C ± 2 °C, die Temperatur bei vollständiger Öffnung 102 °C ± 3 °C und der Ventilhub bei vollständiger Öffnung > 7 mm.
Fehlerphänomen
Unter normalen Umständen ist die Betriebstemperatur des Motors beim Start sehr niedrig. Um die Temperatur schneller zu erhöhen, wird das Kühlmittel über die Thermostatsteuerung (Hauptventil geschlossen) von der Kühlpumpe in die Wasserleitung gepumpt und fließt nicht durch den Kühler. Dies ist ein kleiner Kühlkreislauf. Sobald die Kühlmitteltemperatur 87 Grad erreicht (Thermostat öffnet bei 87 Grad), öffnet das Thermostatventil, das Kühlmittel beginnt durch den Kühler zu fließen und das Kühlsystem tritt in einen großen Kühlkreislauf ein. Im Allgemeinen erreicht die Kühlmitteltemperatur etwa fünf Minuten nach dem Motorstart die normale Betriebstemperatur von 85–105 Grad. Wird die normale Betriebstemperatur über einen längeren Zeitraum nicht erreicht oder steigt die Temperatur auf über 110 Grad, sollte ein Defekt des Thermostats überprüft werden.
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