Einführung
Thermostate steuern die Temperatur des Motorkühlwassers (Jacket-Wasser), während der Motor läuft. Der Thermostat sorgt dafür, dass der Motor schnell auf Betriebstemperatur kommt, wenn er kalt ist, und hält diese Temperatur konstant. Thermostate sind in vielen wassergekühlten Verbrennungsmotoren (IC-Motoren) verbaut, sowohl in Viertakt- als auch in Zweitaktmotoren.
Motorthermostat
Thermostatkomponenten
Hauptventil
Das Hauptventil reguliert den Durchfluss des Motorkühlwassers zum Kühler. Bei steigender Kühlwassertemperatur öffnet sich das Ventil allmählich und leitet mehr Kühlwasser zum Kühler, wo es abgekühlt wird.
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Bypassventil
Wenn das Bypassventil geöffnet ist, umgeht das Kühlwasser den Kühler und zirkuliert im geschlossenen Kreislauf. Bei steigender Motorkühlwassertemperatur schließt das Bypassventil allmählich und leitet das Kühlwasser zum Kühler. Ohne diese Umleitung würde der Motor schnell überhitzen.
Ladezylinder
Der Ladezylinder ist mit Wachs gefüllt, das bei steigender Motorkühlwassertemperatur zu schmelzen beginnt (Übergang vom festen in den flüssigen Zustand). Das Schmelzen des Wachses bewirkt das Schließen des Bypassventils und das Öffnen des Hauptventils, wodurch das Kühlwasser zum Kühler geleitet wird. Bei niedrigerer Kühlwassertemperatur, also wenn der Motor kalt ist, bleibt das Wachs fest und das Bypassventil ist geöffnet.
Dichtung
Eine Dichtung verhindert unerwünschten Durchfluss am Hauptventil des Thermostats. Der Sitz der Dichtung muss sauber sein, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten.
Feder
Eine Feder bringt das Hauptventil in die geschlossene Position zurück, sobald die Kühlwassertemperatur unter einen bestimmten Wert sinkt.
Sekundärfeder
Wenn die Temperatur des Kühlwassersystems sinkt, ändert das Wachs im Ladezylinder seinen Zustand und ein Stab zieht sich in den Ladezylinder zurück. Die Sekundärfeder ermöglicht es dem Stab, sich bis zu einem definierten Punkt zurückzuziehen, danach verhindert die Restspannung der Feder, dass sich der Stab weiter zurückzieht.
Entlüftung
Die Entlüftung dient zur Entfernung von Luft (Entlüftungsluft) aus dem Kühlwassersystem. Bei der Installation des Thermostats sollte die Entlüftung in die höchstmögliche Position gedreht werden, da sich dort die Luft sammelt. Nicht alle Thermostate verfügen über eine Entlüftung.
Wie funktionieren Motorthermostate?
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Online-Videokurs zu den Grundlagen von Verbrennungsmotoren.
Der Thermostat besteht aus einem Primärventil, einem Sekundärventil (Bypassventil), einer Dichtung, Federn und einem Ladezylinder. Der Ladezylinder ist mit Wachs mit einem vordefinierten Schmelzpunkt gefüllt (der Punkt, an dem das Wachs vom festen in den flüssigen Zustand übergeht). Das Wachs ändert seinen Zustand von fest zu flüssig bei etwa 80°C in den meisten Motorkühlwassersystemen.
Nach dem Zustandswechsel im Ladezylinder nimmt das flüssige Wachs mehr Platz ein als im festen Zustand. Ein Stab, der in den Ladezylinder eingesetzt ist, wird linear nach außen gedrückt, da nun kein Platz mehr für den Stab im Ladezylinder ist. Der Stab drückt das Bypassventil zu, während gleichzeitig das Hauptventil geöffnet wird. Die Temperatur des Motors steuert somit die Bewegung des Stabs und folglich die Menge des Kühlwassers, das zum Kühler geschickt oder den Kühler umgeht.
Autokühler
Der Thermostat hat ein proportionales Antwortdesign. Die Temperatur des Kühlwassers bestimmt, wie weit der Thermostat öffnet oder schließt und ob Kühlwasser zum Kühler geschickt oder den Kühler umgeht; dies ist effektiv ein Rückkopplungskreis.
Heiße Kühlwassertemperatur (>80°C) = Kühlwasser wird zum Kühler geschickt.
Kalte Kühlwassertemperatur (<80°C) = Kühlwasser wird umgewälzt (Kühler umgangen)
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3D-Modell Details
Dieses 3D-Modell zeigt alle Hauptkomponenten eines typischen Thermostats, darunter:
- Hauptventil
- Entlüftung
- Dichtung
- Ladezylinder
- Feder
- Sekundärfeder
- Bypassventil
Zusätzliche Ressourcen
https://auto.howstuffworks.com/how-does-the-thermostat-in-a-cars-cooling-system-work.htm
https://petrolheadgarage.com/Posts/thermostat-cars-cooling-system-work/