Dichtheitsprüfung des Kühlsystems

Ein herkömmlicher Thermostat und eine Wasserpumpe ähneln in einer Hinsicht einem Vergaser und einer mechanischen Kraftstoffpumpe: Sie können nur auf Veränderungen reagieren und nicht proaktiv in der Motorsteuerung vorgehen.

Ein Vergaser und eine mechanische Pumpe können nur auf Gas- und Motordrehzahl- sowie Unterdrucksignale reagieren. Ein herkömmlicher Thermostat und eine Wasserpumpe können wie der Vergaser nur auf Temperaturänderungen reagieren.

Da die Leistung von Motoren hinsichtlich Verdichtungsverhältnis und Verbrennungstemperaturen zunahm, mussten Kühlsysteme in das Zeitalter der Kraftstoffeinspritzung eintreten. Was die herkömmliche Wasserpumpe und den Thermostat ersetzt, sind elektronische Thermostate und elektrische Wasserpumpen.

Ein elektronischer Thermostat kann die Temperatur präventiv regeln, genauso wie das Kraftstoffeinspritzsystem das stöchiometrische Verhältnis regeln kann. Durch die Möglichkeit, die Temperatur des Kühlmittels zu steuern, kann das Motormanagementsystem die Motorleistung für magerere Verbrennungsereignisse optimieren.

Diese neuen elektronischen Thermostate können auch dazu beitragen, extreme Heizbedingungen zu verhindern, da sie geöffnet werden können, wenn bestimmte Bedingungen erkannt werden. Faktoren wie Motorlast, Umgebungstemperatur, Motordrehzahl und Zündzeitpunkt können die Position des Thermostats beeinflussen. Diese Eingaben können in einer „Karte“ konfiguriert werden, die die Motorleistung optimieren kann. Dies bedeutet, dass der Thermostat beim Fahren des Fahrzeugs eine völlig andere Einstellungsposition haben kann als beim Anfahren mit Vollgas.

Die meisten Thermostate verwenden Wachs in einer Messingkammer, das sich bei Erwärmung ausdehnt. Wenn es sich ausdehnt, drückt es auf einen Stift oder Kolben, der mit der Platte und der Feder verbunden ist. Durch die Bewegung der Platte kann Kühlmittel vom Bypass-Kühlmittelkreislauf zum Kreislauf mit dem Kühler fließen. Dieses System ist seit den 1950er Jahren in Betrieb.

Damit das Wachs funktioniert und der Thermostat öffnet, müssen mehrere Dinge passieren. Zunächst muss die Messingkammer, die das Wachs enthält, in das Kühlmittel eingetaucht werden. Luft überträgt keine Wärme wie Kühlmittel. Dies erfordert, dass die gesamte Luft aus dem System abgelassen wird. Aus diesem Grund verfügen die meisten Thermostate auch über einen „Wackelstift“, der eine kleine Menge Kühlmittel und Luftblasen durchlässt, sodass das Wachs eingetaucht wird. Zweitens muss das Kühlmittel ungehindert an der Wachskugel vorbei zirkulieren können, damit sich der Motor gleichmäßig erwärmt. Um dies zu erreichen, verfügen die meisten Motoren über einen Kühlmittel-„Bypass“ zwischen der Wasserpumpe und dem Ansaugkrümmer, damit das Kühlmittel bei geschlossenem Thermostat zirkulieren kann.

In einigen Fällen können Hersteller die Heizungsschläuche und den Heizungskern des Fahrzeugs verwenden, um bei geschlossenem Thermostat Wasser durch den Motorblock zu zirkulieren.

Einige elektrisch gesteuerte Thermostate verwenden eine Heizspule, die die Wachskapsel umgibt, um die Temperatur des expandierenden Wachses zu steuern, aber einige Systeme verwenden Schrittmotoren oder Kolben, um den Kühlmittelfluss zu steuern.

Durch Überhitzung kann das Wachs im Thermostat beschädigt werden. Aus diesem Grund empfiehlt es sich immer, den Thermostat eines Fahrzeugs auszutauschen, wenn es überhitzt ist. Dies gilt auch für elektrische Thermostate, da durch die Überhitzung die Heizspiralen beschädigt werden könnten.

Die meisten Thermostate sind so konzipiert, dass sie im geöffneten Zustand versagen. Dies verhindert eine katastrophale Überhitzung, bedeutet aber auch, dass der Motor eine längere Aufwärmphase hat, was zu einer unbeabsichtigten Beschädigung des Motors führen könnte. Im Fall des elektronisch gesteuerten Thermostats erkennt das Motormanagementsystem diesen Fehler und setzt einen Code, da die Kühlmitteltemperatur nicht geändert werden kann.

Beide Arten von Thermostaten können mechanische Schäden erleiden, die ein Schließen und Öffnen verhindern. Dies kann eine Beschädigung der Federn und Riemen am Gehäuse des Thermostats umfassen. Auch Schmutz und Korrosion können die Funktion eines Thermostats beeinträchtigen.

Bei elektrischen Ventilen und Kolben können die Komponenten mit der Zeit ausfallen und durch abgenutztes oder verunreinigtes Kühlmittel beschädigt werden.

Wenn die Heizung oder der Treiberkreis eines elektronisch gesteuerten Thermostats ausfällt, wird der Thermostat zu einem herkömmlichen Thermostat und führt nicht zu einer Überhitzung des Motors. Elektronische Ventile sind so konzipiert, dass sie ausfallen oder in eine geöffnete Position zurückgesetzt werden. Der Motor erkennt jedoch, dass er ausgefallen ist, und setzt einen Code, weil die Betätigung des Thermostats nicht das erwartete Ergebnis liefert oder das Modul ein Problem mit dem Stromkreis erkennt.

Die meisten Fahrzeuge mit elektronisch gesteuertem Thermostat verfügen über ein Thermostatmodul, -gehäuse oder -einheit. An der Seite des Thermostatgehäuses befindet sich ein Anschluss, bei dem es sich vermutlich um einen Temperatursensor handelt. Wie ein Kühlmitteltemperatursensor verfügt er über einen Zweidrahtanschluss – es handelt sich jedoch in der Regel um eine viel vielseitigere Komponente.

Ein Draht dient als Erdung und der andere versorgt die Heizspule mit Spannung. Die Spannung an der Spule wird durch das Motormanagementsystem geregelt. Einige Systeme schalten die Spannung je nach Bedarf ein oder aus. Einige Systeme verwenden ein pulsweitenmoduliertes Signal, um die Temperatur zu steuern, ähnlich wie eine Heizung an einem Sauerstoffsensor.

Da ein durchschnittliches elektronisch gesteuertes Thermostatmodul mehr als 130 US-Dollar kostet, ist es wichtig, die Komponente und den Schaltkreis vor dem Einbau eines neuen Teils zu testen.

Die erste Komponente, die überprüft werden muss, ist die Schaltung. Wenn das System einen Code für eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss im Stromkreis hat, löschen Sie den Code. Wenn der Code sofort zurückkommt, haben Sie das Problem bestätigt, es sei denn, das Problem liegt an der Heizspirale oder dem Stromkreis am Fahrzeug. Sie können feststellen, ob die Spule defekt ist, indem Sie den Widerstand im Bauteil messen. Wenn es geöffnet ist, ist die Heizspirale beschädigt. Wenn es nicht geöffnet ist, messen Sie den Widerstand und überprüfen Sie die Spezifikation in der Serviceinformation.

Sie können auch eine Verstärkerklemme verwenden, um festzustellen, ob das Motormanagementsystem Spannung an die Komponente sendet. Diese Systeme können entweder geerdet oder mit positiver Spannung geschaltet werden. Sie können die Umschaltung auch sehen, wenn Sie über einen Diagnose-Tester verfügen, der diese Daten überwachen kann. Einige Scan-Tools können den Heizkreis sogar bidirektional steuern.

Wenn eine Wasserpumpe über einen Riemen angetrieben wird, hat dies mehrere inhärente Nachteile. Zunächst wird die Drehzahl der Pumpe vom Motor gesteuert. Wenn der Motor im Leerlauf läuft, dreht sich die Pumpe langsam und fördert nicht viel Kühlmittel. Wenn der Motor mit höherer Drehzahl läuft, fördert die Pumpe eine größere Kühlmittelmenge. Dies kann zu einer Unterkühlung des Motors führen und wenn die Pumpe zu schnell dreht, kann es tatsächlich zu Kavitationen im Kühlmittel kommen. Eine elektrische Wasserpumpe kann diese Probleme lösen und sogar die Kaltstartemissionen verbessern.

Elektrische Wasserpumpen sind keine neue Technologie – viele Luxusfahrzeuge und Dieselfahrzeuge verwenden seit Jahren Zusatzwasserpumpen, um den Kühlmittelfluss durch den Heizungskern zu steuern. Die nächste Generation elektrischer Pumpen steuert den Kühlmittelfluss im Block und Kopf.

Die Steuerung der elektrischen Wasserpumpe hängt nicht nur von Temperatursensoren ab. Die Drehzahl der Pumpe hängt auch davon ab, wie fett oder mager der Motor läuft. Bei Motoren, die mit magereren Kraftstoffgemischen betrieben werden, kann die Temperatur von Kopf und Zylinder schnell ansteigen und sogar heiße Stellen entstehen, die zu Detonationen und Frühzündungen führen. Eine elektrische Pumpe kann die Brennkammer schnell abkühlen, anstatt auf das Öffnen eines Thermostats warten zu müssen.

Wenn ein Fahrzeug durch den Einsatz eines intelligenten Thermostats und einer intelligenten Pumpe eine bessere Kontrolle über das Motorkühlsystem hat, bedeutet dies, dass das Kühlsystem weniger Kühlmittel und einen kleineren Kühler benötigt. Die Vorteile sind kürzere Aufwärmzeiten und eine bessere Aerodynamik. Einige Hersteller haben mit aktiven Kühlergrillklappen sogar den nächsten Schritt gemacht, aber das ist ein Thema für einen anderen Artikel.