Das Thermostat kommt vor allem bei einem Kaltstart oder bei geringer Belastung zum Einsatz. Hier fungiert es als 2/2 Wegeventil im Kühlerkreislauf. Er blockiert hier das vom Motorkommende Kühlmittel und leitet es ohne Umwege wieder direkt zum Motor zurück. Denn Wenn der Motor ohnehin kalt ist, benötigt er nicht noch zusätzliche Kühlung. Daher verhindert er hier, dass die Kühlmittelflüssigkeit wieder abgekühlt wird.
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Im inneren des Thermostates befindet sich ein Dehnstoffelement, dies wird immer von ausströmendem Kühlmittel umflossen. Sollte die eingestellte Temperatur unter oder überschritten sein verschiebt das Dehnstoffelement die beiden Ventilleiter. Anschließend entsteht ein Art Kurzschlusskühlerflüssigkeitsmischung. Das Thermostat öffnet nur dann wieder dauerhaft, wenn die gewünschte Temperatur im Motor erreicht wurde. Somit werden hier kurzfristige Abkühlungen der Zylinder vermieden. Wann ein Thermostat öffnet entscheidet der Hersteller und wird für das jeweilige Kühlsystem bestimmt. Früher lagen die Temperaturen bei 80 Grad heut zu tage erreicht man bis zu 90 Grad und höher.
In manchen Motoren werden die Zylinder innen noch einmal gesondert durch einen extra Kühlsystem gekühlt. Angetrieben wird er durch die gleiche Pumpe, die jedoch durch einen zweiten Thermostet erst an den 100 Grad öffnet.
Abhängig von der Einsatzart und der Technologie des Verbrennungsmotors, müssen Thermostate über unterschiedliche Charakteristiken und Funktionen verfügen. Es wird bei Thermostaten unter verschiedenen Arten unterschieden. Zum Beispiel gibt es die Einsatzthermostate auch Wachsthermostate genannt, hier handelt es sich um einzelne Bauteile in einem Gehäuse es bestehet aus dem Einsatz und dem Gehäuse. Welche voll in den Motor integriert werden. Die bestechen durch eine hohe Lebensdauer, sie sind robust und haben eine hohe Genauigkeit bei der Temperaturregulierung. Auch fällt eine regelmäßige Wartung jener aus.
Das größte und wichtigste Teil ist das Arbeitselement, es ist ein druckfestes Gehäuse das mit wachs gefüllt ist. Dieses wachs erwärmt sich durch hohe Temperaturen, dehnt sich aus und betätigt dadurch den Stift für den Arbeitskolben der den Kühlmittelfluss regelt. Aufgrund der geringen Arbeitsbereiche des Wachsthermostates, werden bei großen Motoren Elektrisch beheizte auch Kennfeldthermostate genannt eingesetzt. Dadurch das sie zusätzlich über das Motormanagement gesteuert werden, gewährleisten sie einen höheren Arbeitsbereich.
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Dadurch erzielt man bessere Verbrauchswerte und geringere Schadstoffemissionen. Hier wird das wachs durch eine elektrische Heizung erwärmt, wodurch eine variable Steuerung motorunabhängig erfolgen kann. Bei Klimaanlagen spielt die Veränderung der Kühlmitteltemperatur auch eine Rolle, denn hiermit wird dann auch der Fahrzeuginnenraum betrieben. Bei einem Defekt kann eine Überhitzung des Zylinderkopfes und folgende Schäden im Kühlsystem Motormechanik. Sollte jedoch durch einen Defekt der Motor nicht die gewünschte Temperatur erreichen, ist ein höherer Kraftstoffverbrauch die Folge.
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