Термостат: управление температурным режимом двигателя

Термостат — регулирующий элемент системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; прибор с термочувствительным элементом, осуществляющий автоматическое регулирование потоков охлаждающей жидкости по системе в зависимости от текущей температуры двигателя.

Жидкостная система охлаждения любого мотора разделена на два круга — большой, в который включена водяная рубашка двигателя, основной радиатор и радиатор отопителя, и малый, включающий в себя только водяную рубашку и радиатор отопителя. Такое разделение необходимо для улучшения теплового режима работы силового агрегата, особенно при низких температурах окружающей среды. При пуске холодного мотора охлаждающая жидкость (ОЖ) циркулирует только по малому кругу, что обеспечивает меньший отвод тепла и лучший прогрев агрегата. После прогрева агрегата до рабочей температуры жидкость начинает циркулировать по большому кругу, что обеспечивает эффективный отвод излишнего тепла. Переключение потоков жидкости между малым и большим кругами осуществляется автоматически с помощью специального прибора — термостата.

Термостат выполняет ключевые регулирующие функции в системе охлаждения двигателя:

• Перекрытие большого круга охлаждения и направление жидкости по малому кругу при холодном двигателе (примерно до 80-85°С);
• Открывание большого круга охлаждения при прогретом двигателе (примерно от 85-90°С);
• Регулирование потоков между большим и малыми кругами при изменениях температуры двигателя в ту или иную сторону.

Автомобильный термостат играет ключевую роль в нормальной циркуляции ОЖ по системе, его выход из строя может привести к ухудшению температурного режима и нарушению функционирования силового агрегата. Потому неисправный термостат нуждается в скорейшей замене, а для верного подбора нового устройства следует разобраться в существующих типах, конструкциях и принципе работы термостатов.

Устройство и принцип работы автомобильного термостата

Поскольку конфигураций двигателей и, соответственно, систем охлаждения достаточно много, то и место установки термостата может быть разным. Как правило, он монтируется во входном трубопроводе насоса системы охлаждения или на выходной магистрали головки блока цилиндров. В системе охлаждения двигателя предусмотрено два круга, по которым циркулирует рабочая жидкость, снижая его температуру. Малый круг включает в себя головку блока цилиндров, сами цилиндры и радиатор печки, а большой – всю систему с радиатором. Главной задачей термостата является блокирование процесса охлаждения двигателя (циркуляции охлаждающей жидкости по большому кругу), если температура последнего ниже рабочего уровня.

Устройство термостата

Конструкция типового автомобильного термостата состоит из следующих элементов:

• Корпус. Он имеет три патрубка для подключения в систему охлаждения: входной (впуск рабочей жидкости от радиатора), входной от двигателя (из головки блока цилиндров или печки) и выходной (подачи на насос).
• Цилиндр, внутри которого находится термочувствительный элемент.
• Термочувствительный элемент. Он может быть жидким (смесь воды и спирта) или твердым (из технического воска, в состав которого входят порошковая медь, алюминий и графит).
• Шток (поршень) – располагается внутри цилиндра.
• Клапан малого круга – перепускной клапан, поддерживающий заданный уровень давления в системе.
• Клапан большого круга (основной). Он представляет собой металлическую тарелку, которая открывает и закрывает путь по большому контуру.
• Пружины, запирающие клапаны большого и малого кругов.

В момент пуска двигателя термостат находится в закрытом положении. Проходя по малому кругу, охлаждающая жидкость выходит из блока цилиндров и вновь возвращается в него. Отсутствие охлаждения во всей системе позволяет двигателю быстрее прогреваться до рабочей температуры. Когда температура блока цилиндров повышается и нагревает охлаждающую жидкость до уровня 80-90°С, термочувствительный элемент реагирует (воск расплавляется и увеличивается в объеме, оказывая воздействие на шток) и сдвигает тарелку, открывая доступ к большому кругу.

Если охлаждающая жидкость будет сразу циркулировать в большом контуре, прогрев двигателя станет более длительным, а в условиях пониженных температур окружающей среды может совсем не произойти.

На заметку автомобилистам. Двигатель прогреется значительно быстрее, если выключить печку. Потом ее можно будет снова включить.

Открытие клапана происходит постепенно, что позволяет с ростом температуры увеличивать количество охлаждающей жидкости, поступающей на радиатор. Максимальное открытие клапана достигается при температуре 95-105°С. Если происходит излишнее охлаждение двигателя, термочувствительный элемент начинает реагировать в обратную сторону, закрывая клапан и снижая количество рабочей жидкости, попадающей в большой контур.

Устройство термостата

Термостат представляет собой клапан, иногда помещенный в корпус, регулирующий поток охлаждающей жидкости в двигателе вашего автомобиля. По конструктивным особенностям устройство термостатов бывает корпусным и бескорпусным.

Корпусный термостат с двумя выводами

1.Корпусный термостат

Как видно на рисунке, одним из видов термостатов является устройство, заключенное в корпус и, как правило, имеющее не менее двух выводов. Исключением являются устройства с корпусным устройством, которые образуют сложные 2-хуровневые контуры. Корпусы термостатов изготавливают из пластика, латуни или алюминия.

Два вывода, находящихся рядом, обычно называют «малым контуром». Он не дает охлаждающей жидкости поступать в радиатор, позволяя циркулировать внутри мотора и радиатора печки. Это делает возможным быстрый прогрев двигателя до нужной (рабочей) температуры – точки, при которой термостат открывается полностью. На автомобилях отечественного производства довольно часто встречается температура полного открытия термостата 80-85 градусов. Как правило, у корпусных термостатов ручная регулировка температуры открытия-закрытия невозможна, но в профессиональных автомастерских могут оказать такую услугу.

2.Бескорпусный термостат

А так выглядит бескорпусный термостат

Бескорпусный термостат устанавливается непосредственно в блоки двигателей, в специально предусмотренные для этого места. Этим он отличается от корпусного устройства. Цифровая маркировка, выбитая на термостате, означает температуру его полного открытия.

В последнее время для одной и той же марки авто выпускаются летние и зимние разновидности термостатов. В зимних вариантах открытие устройства происходит при более высоких температурах, позволяя мотору лучше прогреваться и работать в повышенном диапазоне температур. Смысл нововведения состоит в следующем: на старых авто печка и радиатор засорены, и более высокая температура двигателя в холодный период и более низкая – в летнее время позволят автомобилю «вписаться» в допустимые рамки теплоотдачи, а исправному автомобилю совершенно не нужна эта подмена с разными температурами.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Авто термостат. Как работает и неисправности

Что это такое

Термостат — автоматический регулятор температуры антифриза или тосола в системе охлаждения двигателя. Он ускоряет прогрев мотора и поддерживает нужный тепловой режим работы.

По сути это клапан с термочувствительным элементом внутри, который блокирует поток охлаждающей жидкости через радиатор, пока двигатель не разогрелся. Когда мотор холодный, через термостат и радиатор машины не проходит тосол. Когда двигатель достигнет оптимальной температуры 75-90 o C — термостат открывается. Он позволяет мотору быстрее прогреться, тем самым уменьшая его износ и вредные выхлопы.

Когда антифриз разогреются больше 75 градусов, то в термостате начинает потихоньку открываться специальный клапан. Полное открытие будет при температуре примерно 90-95 o C. В интервале 75-90 o C клапан термостата регулирует количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Он отводит её в верхний бак радиатора и водяной насос. Тем самым поддерживает оптимальный температурный режим мотора.

На современных машинах применяют одноклапанные термостаты с твердым наполнителем из так называемого церезина (углеводородного технического воска). При нагревании данный воск расширяется и давит на основной клапан. Тем самым открывается пропускание антифриза через устройство. Термостат состоит из:

• корпуса (изготавливают из меди, латуни);
• медного баллона внутри с заполненной активной массой и термочувствительным элементом;
• двух входных (малого и большого круга) и одного выходного патрубка;
• основного и перепускного клапана малого круга.

Какие бывают неисправности

Если термостат заклинил в полностью закрытом положении — возможен перегрев двигателя в любом режиме движения при любой температуре воздуха и даже в небольшой мороз. В этом случае его меняют на новый. Когда открывается, но не до конца, мотор перегревается, но может и не «закипеть» — все зависит от режима эксплуатации машины. В любом случае меняем на новый в ближайшее время.

Как определить, работает или нет

Обычно термостат выходит из строя постепенно. Если летом неисправность трудно заметить, то зимой это сказывается в длительном прогреве машины. Когда раньше автомобиль грелся быстро и в салоне было тепло — то всё в порядке. Если зимой стало не очень комфортно, стрелка указателя температуры долго не выходит на рабочий диапазон (от 75 до 95 o C) — значит проблемы с системой охлаждения. Расскажем какие есть способы проверки работы термостата.

Нужно прогреть двигатель, чтобы температура немного не доходила до красной зоны на датчике приборной панели. Затем выключить зажигание, открыть капот, найти верхний шланг радиатора. Он крепится сверху и представляет черный резиновый шланг примерно 5 см в диаметре. Найти нижний шланг, выглядит как верхний. Дотроньтесь до шлангов, но осторожно, т.к. они могут быть горячими. Если датчик температуры двигателя показывает, что он нагрелся, а один шланг горячий, другой холодный, вероятнее клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор. Термостат меняем на новый.

Видео — проверка работы

Наиболее часто встречаемые неисправности

За счет того, что большинство термостатов имеют простую конструкцию, причин их выхода из строя не особо много. Основной из них является снижение или отсутствие подвижности клапана устройства. Поспособствовать этому могут различные факторы, но самыми распространенными являются: попадание грязи, образование накипи либо появление коррозии на внутренних элементах.

Если рассмотреть причину поломки, связанную с владельцем автомобиля, то можно смело сказать, что при очень редких заменах охлаждающей жидкости, это маленькое устройство просто не выдерживает воздействия, к примеру, тосола, который уже не только потерял все свои свойства, но и включает в свой состав механические частицы, и прочие включения, наносящие вред термостату. Всему этому есть объяснение, при покупке охлаждающей жидкости человек зачастую экономит и приобретает наиболее дешевый вариант, а также если покупается концентрат, то разводят его простой водой вместо дистиллированной. В дополнение перед тем, как произвести замену ОЖ, система охлаждения просто не чистится специальной промывкой для удаления накипи и других загрязнений.

Нередко терморегулятор может попросту заклинить. Виной тому скорее всего послужат вышеописанные ситуации, но суть не меняет дело, так как заклинивание происходит в большинстве случаев в открытом или приоткрытом состоянии клапана, что приводит к очень долгому прогреву двигателя и большому расходу топлива.

За счет того, что внутри устройства находится твердое тело, которое и приводит в движение клапан при расширении, может потерять свои физико-химические свойства. Таким образом, клапан просто не будет полностью открываться, провоцируя постоянный перегрев двигателя, что может привести к полному выходу его из строя.

Бескорпусные термостаты

Одной из разновидностей таких механических клапанов является бескорпусные термостаты, которые устанавливаются в блоке двигателя, где находятся специально предусмотренные места для установки таких деталей. В отличие от классического корпусного термостата такой электроклапан различается своей конструкцией, но его действие всё также основывается на использовании воска, который расплавляется или застывает, что и приводит к изменению давления в резиновой камере.

Виды термостатов – конструктивные отличия

По типу термостаты делятся на одноклапанные, двухступенчатые, двухклапанные и с электронным управлением. Все, за исключением последнего, подчиняются одному и тому же физическому принципу работы, который подробнее будет рассмотрен чуть ниже. Одноклапанный – самый простой вид, в основу которого положена конструкция с одной клапанной тарелкой с терморегуляцией, имеющей два состояния: «открыто» и «закрыто». Двухступенчатый имеет два клапана – основной и вспомогательный. Двухклапанный термостат включает два равноправных затвора, работающих по обратной связи друг с другом.

На данный момент самым совершенным типом из упомянутых является термостат с электронным управлением. Благодаря его конструктивной особенности и методу регуляции достигаются разные режимы работы двигателя. Электронное управление позволяет добиться от мотора за счёт разных температурных закономерностей таких полезных качеств, как экономия топлива, повышение мощности и уменьшение износа ходовых частей агрегата. Также такой способ регуляции потоков антифриза позволяет организовать двухконтурную регулируемую систему охлаждения жидкости.

Устройство и принцип работы термостата

Принцип работы автомобильного термостата основан на способности специального термочувствительного элемента переключать поток охлаждающей жидкости в зависимости от её температуры:

1. Пока мотор холодный, термостат находится в закрытом состоянии и жидкость в системе охлаждения движется по малому кругу (только вокруг цилиндров и головки блока).
2. После того, как двигатель нагревается до определенной температуры (обычно в пределах 75 – 95 °C), термостат открывается и охлаждающая жидкость выходит на большой круг (радиатор, помпу и рубашку охлаждения двигателя), тем самым предотвращая перегрев мотора.

Устройство автомобильного термостата не очень сложное, его основными частями являются:

• корпус;
• два входных патрубка (малого и большого круга);
• выходной патрубок;
• термочувствительный элемент;
• основной клапан;
• байпасный (перепускной) клапан малого круга.

Большинство автомобильных термостатов производят из латуни, меди или пластика. Рабочий материал термочувствительного элемента в термостате – технический воск. При нужной температуре он расширяется, давит на основной клапан и открывает его. Так быстро таять воску помогают входящие в его состав порошки меди, графита и алюминия.

Переходя из твердого состояния в жидкое, воск расширяется и своим давлением выталкивает головку, которая открывает клапан, пропуская поток охладителя от термостата к радиатору системы охлаждения двигателя.

Кстати, вы можете самостоятельно провести небольшой эксперимент, который наглядно продемонстрирует работу термостата. Для этого достаточно погрузить термостат в кастрюлю с водой и поставить ее на огонь. По мере нагревания воды клапан термостата откроется приблизительно на 2-3 см.

Устройство и принцип работы термостата

Большинство современных термостатов, независимо от типа, имеют одинаковое устройство. В основу термостата положен простой принцип увеличения объема тел при их нагреве, а в качестве рабочего тела используется вещество с высоким коэффициентом объемного расширения — обычно это воск в смеси с медным порошком (а иногда с алюминиевым и графитовым). При нагревании такая смесь плавится и увеличивается в объеме — это расширение и используется для открытия и закрытия клапана.

Основу термостата составляет рамка, внутри которой зафиксирован термоэлемент и клапан (или клапаны). Термоэлемент представляет собой капсулу с воском, помещенную в корпусе клапана (это небольшой цилиндрик), в который через направляющее устройство (еще один цилиндр или конус с проделанным в оси каналом) помещен шток, жестко закрепленный в рамке. К корпусу клапана присоединена тарелка (или две с разных сторон в двухклапанном термостате), она удерживается в закрытом положении возвратной пружиной.

Работает термостат очень просто. При нагревании термоэлемента воск плавится, увеличивается в объеме и толкает корпус клапана, который движется вдоль штока, преодолевает сопротивление возвратной пружины и открывает клапан. При охлаждении термоэлемента воск снова кристаллизуется и уменьшается в объеме, и возвратная пружина закрывает клапан.

Обычно термостат выполняется в виде отдельного компактного узла, который монтируется в патрубки и может быть легко извлечен для осмотра или замены.

В завершение скажем, что термостат — устройство очень простое, но важное для работы двигателя. Поэтому термостат необходимо менять сразу же при обнаружении его неисправности (что выражается перегревом двигателя) — только так можно обеспечить качественное функционирование двигателя и продлить его ресурс.