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tHEoriE & prAXis Kennfeldthermostate: AFTERMARKET n e w s 12 WACHSEndE HErAusfordErung uM optiMAL zu ArbEitEn, bEnötigt dEr vErbrEnnungsMotor Ein MögLicHst konstAntEs tEMpErAturnivEAu. dAzu sind tHErMostAtE iM EinsAtz, diE übEr dAs küHLMittEL diE MotortEMpErAtur rEguLiErEn. ModErnE kEnnfELdtHEr- MostAtE gEHEn nocH EinEn scHritt wEitEr. konventionelle thermostate sind mit einem wachskern ausgestattet, der von einem druckfesten gehäuse umgeben ist. Abhängig von der temperatur des kühlmittels beginnt das wachs, sich bei einer bestimmten vorgegebenen temperatur zu verflüssigen und dadurch auszudehnen. durch die Ausdehnung des wachskerns wird ein stift aktiviert, der wiederum ein ventil steuert, das den kühlmitteldurchfluss öffnet. sinkt in der folge die Motortemperatur wieder ab, verringert sich auch die temperatur des kühlmittels, das wachs verfestigt sich und unterbricht den kühlmittelkreislauf. dieser wechsel von fest und flüssig bzw. von „zu“ und „Auf“ spielt sich in einem temperaturbereich von ca. 12 °c ab. Auf dEr sucHE nAcH dEr idEALtEMpErAtur Eine optimale Verbrennung ist von mehreren Faktoren abhängig. neben Kraftstoffqualität, Verdichtungsdruck und einem Lambdawert von möglichst 1 wird die Verbrennungsqualität maßgeblich von der Motortemperatur beeinflusst. die ideale Betriebstemperatur eines Pkw-Motors liegt bei ca. 110 °C – dann läuft die Verbrennung optimal ab: die Viskosität des Motoröls ist reduziert, die Reibleistung verringert sich, der Antrieb kann effektiv und umweltverträglich arbeiten, die Schadstoffemission ist möglichst gering. dadurch wird nicht nur eine höhere Motorleistung erreicht und die Motorlebensdauer verlängert, die Insassen profitieren auch von einer deutlich besseren Heizleistung. Soweit die Theorie. In der Praxis jedoch benötigt ein Motor eine gewisse Leistungsreserve für den Betrieb unter Volllast, beispielsweise bei einer längeren Bergfahrt. daher greifen konventionelle Thermostate bereits bei ca. 90 °C Motortemperatur regulierend ein – und öffnen den Kühlmittelkreislauf. der Motor wird also aus Sicherheitsgründen permanent auf einem Temperaturniveau betrieben, das die Idealtemperatur etwas unterschreitet. Eine zu niedrige Temperatur birgt jedoch auch Risiken – beispielsweise kann Kraftstoff an den Zylinderwänden kondensieren. dadurch wiederum verändert sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Brennraum, was die Verbrennung verschlechtert. die Motorleistung wird reduziert und der Ausstoß von schädlichen Abgasen erhöht. Gleichzeitig verdünnt der kondensierte Kraftstoff den Schmierfilm: Er wird von den Zylinderwänden abgewaschen, was wiederum den Verschleiß im Motorraum erhöht. dEr kEnnfELdtHErMostAt: zwEi in EinEM durch das Bestreben, die Motorbetriebstemperatur gefahrlos auf ein konstant höheres niveau zu heben und so die Verbrennung und alle damit einhergehenden Faktoren zu optimieren, wurde die Thermostat-Technologie entscheidend vorangetrieben. Moderne Thermostate verfügen über zwei miteinander kombinierte Mechanismen zur Temperaturregulation: die Regelung des Kühlmittelkreislaufs mittels Wachselement wird ergänzt von einem integrierten Heizelement. So ausgestattet, können diese Thermostate zusätzlich auch elektrisch angesteuert arbeiten – und damit wesentlich schneller auf die Motortemperatur Einfluss nehmen, um den Motor in verschiedenen Last- und
Betriebszuständen im optimalen Bereich zu betreiben. Wann wie zugeheizt wird, ist in einem Kennfeld definiert, das im Motorsteuergerät hinterlegt ist (siehe Abbildung). iMMEr AM LiMit – so ArbEitEt Ein kEnnfELdtHErMostAt Um Schäden durch Überhitzung vorzubeugen, simuliert das System bei entsprechender Leistungsanforderung durch den Autofahrer (z. B. bei einem stärkeren durchtreten des Gaspedals) vorbeugend eine höhere Kühlmitteltemperatur – obwohl diese noch gar nicht gestiegen ist. diese bewusste (Fehl-)Information bringt das dehnstoffelement und damit den Ventilteller des Thermostats im Vorfeld in die richtige Stellung, um den Kühlmitteldurchfluss zu erhöhen – und schafft so die Voraussetzungen, um die optimale Temperatur trotz Volllast zu halten. Auch für den umgekehrten Fall ist das System gerüstet: Kündigt sich – beispielsweise durch Talfahrten ohne Gasbetätigung, sinkende Umgebungstemperatur oder Einstellung der Klimaanlage – eine unerwünschte Temperaturabsenkung an, greift der Kennfeldthermostat regulierend ein, indem der Heizwiderstand rechtzeitig entsprechend niedriger oder sogar gar nicht bestromt wird. durch die Kombination von herkömmlicher Regelung des Kühlmittelkreislaufs und Regulierung mittels Heizwiderstand werden die Motoraufwärmphasen verkürzt. Somit kann das Triebwerk schneller im optimalen Bereich arbeiten, was sich wiederum positiv auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß auswirkt. so viEL inforMAtion wiE nötig, so wEnig wiE MögLicH Um den Autofahrer nicht zu irritieren, finden das komplexe Zusammenspiel der Temperaturmanagement-Komponenten und die permanenten Eingriffe ins Kühlsystem, die ja eine stetige Veränderung der Kühlmitteltemperaturen mit sich bringen, unbemerkt unter der Haube statt. Ist im Armaturenbrett eine Temperaturanzeige vorhanden, wird diese so beeinflusst, dass sie sich bei den elektrischen Regeleingriffen nicht verändert. Lediglich bei Fehlern, defekten und extremen Temperaturabweichungen erscheint ein Warnhinweis in der Anzeigetafel. vorbEugEn ist bEssEr ALs nAcHArbEitEn Thermostate, Thermoschalter und Temperatursensoren sind wartungsfrei und auf die Lebensdauer eines Motors ausgelegt. In der Praxis werden jedoch durch Unfälle oder Fremdeinwirkungen immer wieder Komponenten des Kühlmittelkreislaufs beschädigt (defekt von Kühler oder Kühlmittelpumpe, Öffnen des Kühlsystems aufgrund von Zahnriemenwechsel und/oder Austausch der Wasserpumpe, Marderbiss am Kühlmittelschlauch, gerissener Keilriemen u. v. m.). Auch eine Vorschädigung durch thermische Überbeanspruchung oder die Verunreinigung durch Arbeiten am System sind Ausfallrisiken für Thermostate – und Ursachen für erneute Überhitzung bzw. den Ausfall des Systems. daher ist der generelle Austausch des defektteils, des Kühlmittels und aller Thermostate, Thermoschalter und Sensoren einem erneuten Reparaturvorgang vorzuziehen – er ist nicht nur wirtschaftlicher, sondern schützt auch vor Reklamationen und erhöht dadurch die Kundenzufriedenheit. zuM AbscHLuss: Luft rAus nach Arbeiten am Kühlmittelkreislauf sollten 30–60 Minuten Arbeitszeit eingeplant werden, um das System sorgfältig zu entlüften. Eine mangelhaft ausgeführte Entlüftung kann nach wenigen gefahrenen Kilometern zu einem defekt mit teuren Folgeschäden führen. typiscHEs kEnnfELd EinEr sportLiMousinE 0 10 20 30405060708090100 Last (%) 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 70 80 90 120110100 130 140 150 160 180 200 © Behr Thermot-tronik GmbH Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h) Typisches Kennfeld einer Sportlimousine. Um die im jeweiligen Betriebszustand optimale Kühlmitteltemperatur einzustellen, sind im Motorsteuergerät verschiedene vordefinierte Wenn-dann-Konstellationen (Sollwerte) hinterlegt: Aus Last und Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt sich die ideale Kühlmitteltemperatur. EinzELtEiLE dEs dEHnstoffArbEitsELEMEnts Querschnitt eines herkömmlichen Thermostats. Kolben Führungsteil Stützscheibe Gummieinsatz Dehnstoff (Wachs) Dose Kühlmitteltemperatur (°C) © Behr Thermot-tronik GmbH © Behr Thermot-tronik GmbH AufbAu dEr kEnnfELdtHErMostAtE: scHnittdArstELLung Stecker Heizwiderstand Ventilteller Druckfeder Dose (Arbeitselement) Elastomereinsatz Arbeitskolben Führung (Kurzschlussteller) Gehäuse © Behr Thermot-tronik GmbH Querschnitt eines kennfeldgeregelten Thermostats mit elektrischen Anschlüssen und im Wachselement integriertem Heizwiderstand. tHEoriE & prAXis AFTERMARKET n e w s 13
Seite 1 und 2: In dieser Ausgabe der MAHLE Afterma
Seite 3 und 4: Doppel STARKES tHErMostAtE sind wic
Seite 5 und 6: HocHdruck im Aftermarket downsizing
Seite 7 und 8: DETAILINForMATIoNEN ÜBEr DIE NEUEN
Seite 9: Besteht nach der dichtheitsprüfung
Seite 13 und 14: ALs diE suMME MEHr seiner Teile spa

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