Das Thermostat – ein unterschätztes Ersatzteil im Fahrzeugkühlsystem

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NRF

Der Antriebsstrang eines jeden Fahrzeugs funktioniert nur unter bestimmten Bedingungen optimal. Einer der Hauptfaktoren, der die Leistung des Antriebsstrangs beeinflusst, ist die Außentemperatur. Typischerweise verschlechtert sich im Herbst und Winter die Leistung des Fahrzeugs aufgrund der niedrigeren Außentemperatur. Es lohnt sich daher, auf den Zustand des Antriebsstrangs, und dabei besonders auf das Kühlsystem zu achten. Denn es ist nicht nur für die Kühlung des Motors verantwortlich, sondern sorgt auch dafür, dass der Motor bei kühleren Umgebungsbedingungen die optimale Betriebstemperatur erreicht und vor allen Dingen auch hält. U.a. stellt es auch die Wärmequelle bereit, um den Fahrgastkomfort im Innenraum zu unterstützen. Dieses Kühlsystem wiederum wird von einem unauffälligen Ventil, dem Thermostat, bewacht.

 

Thermostate können in zwei grundlegende Varianten eingeteilt werden:

– Konventionelle Thermostate, auch bekannt als Einsatzthermostate, sind die erste Variante, die im Prinzip nur das Thermostatventil umfasst

– Einsatzthermostate in Kombination mit einem Gehäuse, oft mit zusätzlichen Elementen wie Temperatursensoren, bilden die zweite Variante – die s.g. Gehäusethermostate. Eine weitere Untervariante sind elektronisch geregelte, s.g. Kennfeldthermostate mit Gehäuse – sie enthalten ein Heizelement. Mehr dazu später im Artikel.

Thermostat

Thermostat NRF

Varianten von Thermostaten: konventionell und kombiniert mit Gehäuse.

Sowohl das Einsatzthermostat selbst als auch das Gehäuse bestehen aus korrosionsbeständigen Materialien.

Meistens sind dies Edelstahl und Messing oder Kupfer (Dose) und Aluminium oder Kunststoff (Gehäuse).

 

 Grundfunktionen des Thermostats:

  • Es sorgt für eine optimale Betriebstemperatur des Motors
  • Es verhindert eine Überhitzung des Motors
  • Es beschleunigt die Warmlaufphase des Motors
  • Es erhöht den Wirkungsgrad des Motors und reduziert schädliche Emissionen

 

WICHTIG:

DIE UNFÄHIGKEIT, DIE TEMPERATUR IM MOTOR ZU REDUZIEREN, KANN ZU ÜBERHITZUNG UND MOTORSCHÄDEN FÜHREN.

DIE UNFÄHIGKEIT, DIE TEMPERATUR IM MOTOR ZU ERREICHEN BZW. ZU HALTEN, FÜHRT ZU EINEM ERHÖHTEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH UND ÜBERMÄSSIGEM MOTORVERSCHLEISS.

 

NRF hat ein Sortiment von mehr als 300 Thermostaten aller Art in seinem Lieferprogramm. Darüber hinaus arbeitet das NRF Produktmanagement ständig an der Erweiterung seines Sortiments – Im September 2022 wurde nach einer positiven Resonanz auf die Thermostat-Produkteinführung eine ergänzende Produktgruppe eingeführt: Thermostatgehäuse. Mit der Einführung von 68 Artikeln, die 150 Originalnummern abdecken, hat sich das niederländische Unternehmen eine potenzielle Kundenzielgruppe von 56,5 Millionen Fahrzeugen auf europäischen Straßen gesichert. Die Gesamtzahl ist um 70 % gestiegen. Knapp die Hälfte davon werden mit notwendigen Montagematerial wie z.B. Dichtungen geliefert (NRF EasyFit).

 

Funktionsprinzip des Thermostats

Beim Starten eines kalten Motors ist die Kühlmitteltemperatur gleich der Umgebungstemperatur, also deutlich niedriger als die optimale Betriebstemperatur. Um das Aufwärmen des Motors zu beschleunigen, bleibt das Thermostat geschlossen und blockiert den Kühlmittelfluss durch den Kühler. Die Kühlflüssigkeit fließt somit nur durch den Wassermantel des Motors und der Heizung (der s.g. kleine Kühlkreislauf). Wenn die Temperatur ansteigt, beginnt das Thermostatventil zu öffnen, sodass Kühlflüssigkeit auch durch den Hauptkühler (den sogenannten großen Kühlkreislauf) fließen kann. Wenn sich das Thermostatventil in einer Zwischenstellung befindet (zwischen geschlossen und vollständig geöffnet), wird ein Teil der Kühlflüssigkeit zum Kühler geleitet und vermischt sich mit dem heißen Kühlmittel aus dem kleinen Kreislauf. Das Thermostat hält die optimale Betriebstemperatur aufrecht, indem er das Verhältnis von „heißer“ zu „kalter“ Flüssigkeit regelt.

Kuehlsystem
Schematische Darstellung des Kühlsystems und des Kühlmittelflusses

1. Wasserkühler

2. Wasserpumpe

3. Kühlerlüfter (saugend)

4. Thermostat

5. Heizungswärmetauscher

6. Heizungventil

7. Motor

8. Luftstrom

 

Das allgemeine Prinzip des Thermostaten wurde bereits 1934 entwickelt und funktioniert bis heute erfolgreich. Es basiert auf einem Wachsdehnelement. Wenn die Temperatur des Kühlmittels 80 °C überschreitet, verändert sich der Aggregatzustand des Paraffins (das sich im Inneren der s.g. Thermostatdose befindet) von fest zu flüssig. Mit dieser Änderung des Aggregatzustandes kommt es zu einer Ausdehnung, das wiederum den Ventilkolben aus der Dose presst. Bei etwa 88 °C (+5 °C) öffnet das Ventil, während es bei ±100 °C vollständig geöffnet sein sollte.

 

Elektronisch gesteuerte Thermostate

Sowohl das Design als auch die Funktionsweise von elektronisch gesteuerten Thermostaten sind konventionellen sehr ähnlich. Sie enthalten jedoch ein zusätzliches Element in Form einer elektrischen Heizung, die vom Motorsteuergerät des Fahrzeugs gesteuert wird. Dank deshalb, kann unter kritischen Umständen der Kühlmittelfluss im großen Kühlkreislauf frühzeitig erhöht werden. Dies geschieht durch Erhitzen des Wachses im Dehnstoffelement und dadurch frühzeitiges öffnen des Ventils. Die genannten Umstände sind meist eine starke Belastung des Motors (z. B. bei Bergfahrt, oder dynamischer Fahrweise) oder das Umschalten des Aggregats in den Sportmodus.

Kennfeldthermostat
Elektronisch gesteuerter Kennfeldthermostat

 Typische Ausfälle von Thermostaten

  • Die häufigste Ursache für einen Thermostatausfall ist die Blockierung des Ventils durch Korrosion und/oder Verschmutzung:
  • Ein Thermostatventil, dass in der offenen Position blockiert ist, äußert sich durch einen langsamen Anstieg der Kühlmitteltemperatur bzw. die Unfähigkeit, die optimale Betriebstemperatur zu erreichen und führt zu übermäßigem Verschleiß und Verbrauch und zu mehr Emissionen.
  • Ein in geschlossener Position blockiertes Ventil führt schnell zu einer Überhitzung des Motors
  • Kühlmittelaustritt am/unter dem Thermostatgehäuse
  • Mechanisches Versagen einer der Komponenten
  • Das Heizelement von elektronisch gesteuerten Thermostaten kann leiden:
    • fortgeschrittene Oberflächenkorrosion (hoher Widerstand)
    • Unterbrechung des Heizelements (kein Widerstand)

In beiden Fällen kann ein Kurzschluss vorliegen und die Sicherung durchbrennen lassen

  • Beschädigung des Steckers oder der Elektroinstallation

 

Bei elektronisch gesteuerten Thermostaten können auch Fehler auftreten, die durch den Temperatursensor oder das Heizelement verursacht werden. Dann gilt es, sich auf die Computerdiagnose zu konzentrieren, was ohne eine geeignete (OBD2) Schnittstelle leider nicht möglich ist. Die häufigsten Fehlercodes sind:

 

P0597 – Thermostatheizung – Steuerstromkreis offen

P0598 – Thermostatheizung – Steuerstromkreis niedrig

P0599 – Thermostatheizung – Steuerstromkreis hoch

P0128 – Kühlmittelthermostat – Kühlmitteltemperatur unterhalb der Thermostat-Regeltemperatur

P1619 – Steuerstromkreis des Kühlmittelthermostats – Signal niedrig (z.B. BMW)

 

Machen Sie Ihr Auto winterfit – nicht nur das Thermostat!

Ersatzteile

Wie am Anfang des Artikels erwähnt, ist die einwandfreie Funktion des Kühlsystems entscheidend für einen störungsfreien Betrieb des Fahrzeugs (nicht nur) während der kalten Jahreszeit. Das Thermostat ist eine wichtige, aber nicht die einzige Komponente. Daher erfüllt NRF die Bedürfnisse seiner Kunden, indem es ein sehr breites Sortiment an „Winterprodukten“ anbietet. Neben den Helden dieses Textes umfasst das Angebot von NRF u.a. Heizungen (mehr als 300 Artikel), Innenraumgebläse (mehr als 500 Artikel) und Zusatzwasserpumpen (60 Artikel)

… und 10.000 weitere Kühlungs- und Klimaartikel für Autos, Lieferwagen und Lastwagen. Den vollständigen Produktkatalog finden Sie unter: webshop.nrf.eu