Как работает термостат: устройство термостата, назначение, функции и виды

Что такое автомобильный термостат

Прибор расположен между автодвигателем и радиатором. Если дать устройству простое определение, это пробка с автоматическим запором, которая открывает или закрывает доступ охлаждающей жидкости к цилиндрам. Это происходит потому, что узел реагирует на температуру. Когда она повышается, он открывается и жидкость начинает циркулировать более интенсивно. Когда цилиндры слишком холодные, ее движение временно прекращается и позволяет им нагреться до необходимой температуры. В конечно счете, прибор позволяет водителю не убедиться на личном опыте, каковы последствия езды с перегревшимся двигателем.

Термостат применяют не только в системе охлаждения двигателя. Контролировать температуру необходимо и в других узлах транспортного средства. Например, прибор устанавливают в системы охлаждения АКПП.

Таким образом, термостат – это терморегулятор, который играет важную роль: отвечает за температуру цилиндров двигателя машины, тем самым напрямую влияет на его работу и делает ее более эффективной.

Назначение термостата

Всем известно, что в процессе работы двигатель сильно нагревается. Чтобы он не вышел из строя от чрезмерно высокой температуры, в нем имеется охлаждающая рубашка, которая подсоединена при помощи патрубков к радиатору.

В результате простоя автомобиля весь смазочный материал постепенно стекает в масляный поддон. Получается, в холодном моторе практически нет смазки. Учитывая этот фактор, когда заводится ДВС, ему нельзя давать большие нагрузки, чтобы его детали не износились быстрее обычного.

Холодное масло в поддоне более вязкое, чем при работе силового агрегата, поэтому насосу сложней его перекачать во все узлы. Для ускорения процесса двигатель должен как можно быстрее выйти на рабочую температуру. Тогда масло станет более текучим, и детали быстрее смажутся.

Перед первыми разработчиками автомобилей стояла непростая задача: что сделать, чтобы мотор быстро прогрелся, но при работе его температура была стабильной? Для этого система охлаждения была модернизирована, и в ней появилось два контура циркуляции. Один обеспечивает быстрый нагрев всех отделов мотора (антифриз или тосол нагревается от горячих стенок цилиндров и передает тепло на весь корпус ДВС). Второй используется для того, чтобы охлаждать агрегат, когда он вышел на рабочую температуру.

Термостат в данной системе играет роль клапана, который в нужный момент деактивирует обогрев мотора, и подключает радиатор для поддержания рабочей температуры ДВС. Благодаря чему достигается такой результат?

Функции в системе кондиционирования

Жидкостная система охлаждения (или кондиционирования) состоит из рубашки, расположенной в блоке цилиндров и головке блока, помпы, радиатора и соединительных патрубков. Часть жидкости подается в отдельный теплообменник для отопления салона. Интенсивность нагрева воздуха регулируется краном (например, на классических легковых машинах ВАЗ) или отдельной заслонкой в воздушном канале.

Термостат предназначен для распределения потоков хладагента между рубашкой и радиатором, обеспечения рабочей температуры двигателя и прогрева салона.

Технические характеристики

Независимо от модификаций термостатов все они работают по одному принципу. Единственное отличие между ними – диапазоном температур, при которых срабатывает клапан. Этот параметр зависит от марки двигателя (у каждой из них своя рабочая температура, поэтому и клапан должен открываться в заданном диапазоне).

В зависимости от региона, в котором эксплуатируется автомобиль, следует подбирать и термостат. Если основная часть года достаточно жаркая, тогда следует поставить термостат, который срабатывает при меньшей температуре. В более холодных широтах – наоборот, чтобы мотор в достаточной степени прогрелся.

Чтобы автомобилист не установил неподходящую деталь, производитель указывает на корпусе устройства параметр открывания клапана.

Помимо этого все термостаты отличаются друг от друга:

  • Числом клапанов. Самая простая конструкция – с одним клапаном. Такие модификации используются в старых авто. В большинстве современных автомобилях используется двухклапанный вариант. В таких модификациях клапаны закреплены на одном штоке, что обеспечивает их синхронное движение.
  • Одна и две ступени. В классических охлаждающих системах используются одноступенчатые модели. Если в контуре жидкость проходит под давлением, тогда устанавливают двухступенчатые термостаты. В таких моделях клапан состоит из двух элементов. Один из них срабатывает при меньшем усилии, чтобы сбросить давление, а после этого активируется второй.
  • С корпусом и без него. Большинство моделей бескорпусные. Для его замены нужно разобрать узел, в котором он устанавливается. Чтобы облегчить задачу, производители реализуют некоторые модификации уже собранные в специальном блоке. Достаточно подсоединить соответствующие патрубки.
  • С подогревом. На некоторых автомобилях устанавливаются термостаты с термодатчиком и системой подогрева цилиндра. Такие устройства управляются ЭБУ. Основная задача таких приспособлений – изменить температурный диапазон открытия клапана. Если мотор работает без сильных нагрузок, то термостат работает в штатном режиме. Если на агрегат оказывается дополнительная нагрузка, электронный подогрев заставляет клапан открыться раньше (температура охлаждающей жидкости приблизительно на 10 градусов ниже). Такая модификация позволяет немного сэкономить топливо.
  • Размерами. В каждой системе охлаждения используются патрубки не только разной длины, но и диаметра. В связи с этим параметром должен подбираться и термостат, иначе антифриз будет беспрепятственно поступать из малого контура в большой и наоборот. Если покупается корпусная модификация, то в ней будет указан диаметр патрубков и их угол наклона.
  • Комплектацией. Этот параметр зависит от поставщика. Одни продавцы реализуют устройства с уплотнительными прокладками высокого качества, а другие кладут в комплект менее качественный расходник, но предлагают купить более долговечный аналог.

Устройство и конструкция термостата

В конструкцию термостата входит:

  • Цилинднр. В основном его корпус изготавливается из меди. Этот металл имеет хорошую теплопроводность.
  • Внутри него находится наполнитель. В зависимости от модели детали он может быть выполнен из воды и спирта, а может быть из воска, смешанного с порошком меди, алюминия и графита. Этот материал имеет большой коэффициент термического расширения. Пока воск холодный, он твердый. По мере нагрева он расширяется.
  • Шток из металла. Он помещен внутри цилиндра.
  • Резиновый уплотнитель. Этот элемент не дает наполнителю попасть в охлаждающую жидкость и перемещает шток.
  • Клапан. Этих элементов в устройстве два – один в верхней части термостата, а другой в нижней (в некоторых моделях он один). Они открывают/закрывают малый и большой контур.
  • Корпус. На нем фиксируются оба клапана и цилиндр.
  • Пружины обеспечивают необходимое сопротивление движению штока.

Вся конструкция помещается внутрь разветвления между малым и большим кругом. С одной стороны к узлу подсоединен входной патрубок малого контура, с другой – вход большого. Выход из разветвления один.

Расположение элемента в автомобиле

Регулятор находится в моторном отсеке автомобиля – на картере силового агрегата или на входе в насос для циркуляции хладагента. В двигателях с распределенным впрыском топлива устанавливаются дополнительные регуляторы, позволяющие поддерживать температуру головной части блока цилиндров в заданном интервале. Элемент устанавливается на задней части силового агрегата. Возможна установка дополнительных элементов для ускоренного прогрева салона автомашины.

Разновидности термостатов

В силовых установках автомобилей используется несколько типов термостатов:

  1. С 2 клапанами, что обеспечивает управление потоками хладагента, идущими к радиатору и по малому кругу охлаждения (через рубашку силового агрегата и блок отопления салона).
  2. С 1 подвижным элементом, корректирующим подачу жидкости к радиатору.
  3. С 1 клапаном и двухступенчатым открытием. При прогреве мотора открывается протока малого диаметра, затем антифриз подается в теплообменник через отверстие увеличенного сечения.
  4. Электронный термостат, оснащенный датчиком, измеряющим температуру антифриза. Блок управления фиксирует положение заслонки при помощи шагового электродвигателя. Регулятор корректирует подачу антифриза в дополнительные контуры охлаждения, что снижает расход топлива.

Виды автомобильных термостатов

Прогресс не стоит на месте, и термостаты так же точно совершенствуются, как и другие узлы и детали автомобиля. Классифицируют термостаты по нескольким параметрам.

  1. По количеству клапанов. Самые простые – одноклапанные, которые только регулируют поток антифриза к радиатору охлаждения. Двухклапанные управляют двумя потоками жидкости, один к радиатору, второй по малому кругу.
  2. По конструкции клапана. В двухступенчатых основной клапан состоит из двух «тарелок», одна из которых открывается при меньшей температуре, вторая – при большей. Таким образом смягчаются перепады температуры охлаждающей жидкости.
  3. По количеству термостатов. Да, есть и сдвоенные конструкции, когда в одном корпусе ставятся два прибора с разной температурой открывания. Один срабатывает при невысоких нагрузках, два сразу – на максимальных оборотах.
  4. По наличию корпуса. Бескорпусный монтируется на свое место с помощью резиновой прокладки. Корпусный установлен сразу в распределительный кожух (пластиковый или металлический), который подключается к выводным патрубкам системы охлаждения.
  5. По принципу работы. В новых автомобилях может ставиться не механический, а электронный или электрический. По сути, это привычный нам восковой (не биметаллический), «одетый» в корпус с нагревателем. Он подключается к ЭБУ двигателя, и при включении прогревает антифриз вокруг термостата, чтобы он сработал в нужный момент. Таким образом, на средних оборотах температура открывания будет выше, а на максимальных – ниже. Это не только уберегает двигатель от перегрева, но и помогает экономить топливо.
  6. По температурному режиму. У разных моторов разная рабочая температура, поэтому и термостаты имею различную температуру срабатывания. Она зависит от термочувствительного наполнителя: воск с графитом, медью или алюминием дают различный коэффициент расширения.

Устройство и принцип работы

После пуска силового агрегата часть тепла, образующегося при сгорании топлива, идет на нагрев картера и головки блока. Для обеспечения нормальной смазки и улучшения смесеобразования мотор должен прогреться до 85-105°С (зависит от модели ДВС). Установленный в контуре охлаждения терморегулятор не позволяет хладагенту циркулировать через радиатор. Антифриз ходит по внутреннему кругу, позволяя мотору прогреваться до рабочей температуры за 5-10 минут. По мере прогрева термостат пропускает хладагент в теплообменник машины, охлаждаемый вентилятором.

Принцип работы регулятора основан на температурном расширении жидкого или твердого наполнителя.

Увеличивающийся в объеме материал смещает штангу с клапаном, который распределяет потоки антифриза. В схеме предусмотрены пружины, возвращающие заслонки в исходное положение при снижении температуры жидкости. Элементы конструкции закреплены в корпусе, изготовленном из силумина или термостойкого пластика. На некоторых автомобилях монтируются термостаты без внешней оболочки, установленные в блок цилиндров силовой установки.

Варианты наполнителя

Итогом промышленных экспериментов и трудов стали две вариации наполнителя: с твердым веществом и гелиевым заполняющим. Последняя была разработкой французского инженера Сержа Вернье во второй половине XX века. Его компания и по сей день занимается производством, снискав заслуженные доверие и благосклонность потребителей.

Принцип работы обоих типов практически идентичен. Разница в том, что у гелиевого экземпляра повышена герметизация и есть особенности физических свойств самого наполняющего, как, например, уровень чувствительности к изменениям градусов в зависимости от состава. Однако, в современном производстве чаще встречаются приборы с твердым наполнителем.

Термостаты с твердым наполнителем

Регуляторы с твердым рабочим веществом оснащаются герметичной камерой, заполненной синтетическим воском (церезином). Принцип действия основан на переходе воска при прогреве из твердой фазы в жидкую. Раствор воздействует на эластичную манжету и связанный с ней толкатель. Подвижная штанга связана с тарельчатым клапаном, позволяющим антифризу циркулировать по малому (или внутреннему) кругу или пропускать жидкость в теплообменник для охлаждения.

Для повышения чувствительности к изменению степени нагрева в воск вводят присадки на основе металлической пудры.

Полученный материал отличается стабильным коэффициентом расширения при переходе из твердой фазы в жидкую и обратно. За счет стабилизации параметра температура хладагента поддерживается в допустимом диапазоне.

Термостат с жидкостью

Регулятор с жидким рабочим веществом устроен аналогично конструкции с твердым заполнителем, но раствор находится в герметичном сильфоне. Жидкость состоит из смеси дистиллированной воды и этилового спирта. При температурном расширении в сильфоне возникает избыточное давление. Элемент распрямляется и через связанный с ним шток открывает канал отвода антифриза в бачок теплообменника. Количество жидкости, перекачиваемой в радиатор, зависит от температуры антифриза в блоке цилиндров.

Какие бывают неисправности?

Термостат – неприхотливая деталь в автомобиле. Его рабочий ресурс может быть достаточно большим. Все же в виду разных обстоятельств он может выйти из строя. Вот некоторые причины поломки:

  • Накипь. Чаще всего эта проблема возникает по халатности автомобилиста. Некачественный антифриз (а то и вовсе вода) и нарушение регламента замены жидкости приводят к образованию разных отложений на штоке. Из-за этого клапан может не вовремя открываться или вообще не реагировать на изменение температуры.
  • Вибрация. Во время работы двигателя этот эффект невозможно устранить, поэтому данный фактор повлияет только на бракованную деталь.
  • Перегрев охлаждающей жидкости. В случае со старым термостатом поломка неизбежна, так как из-за высоких температур резиновый уплотнитель разрушается. Это также касается и уплотнителя, который приводит в движение шток.

Если термостат сломался, он может быть или открытым, или закрытым. В первом случае мотор будет слишком долго прогреваться (антифриз движется сразу через радиатор и охлаждается).

Во втором случае мотор будет постоянно перегреваться (стрелка температуры подскочит практически спустя несколько минут, а впоследствии будет показывать максимум). При этом радиатор и расширительный бачок будет холодным.

Также есть еще один признак неисправного термостата. На холостых оборотах мотор долго прогревается, но как только он испытывает увеличенную нагрузку, охлаждение перестает работать, и стрелка резко подскакивает. В этом случае термостат заклинило в среднем положении. Быстро не прогревается, потому что ОЖ идет по большому кругу. Но наполовину открытого клапана не хватает для качественного охлаждения.

Косвенным признаком неисправности термостата может быть не правильная работа отопления – из воздуховодов идет холодный воздух, хотя мотор поработал достаточно долго.

Какой бы ни была неисправность, с ней нельзя мириться, так как езда на холодном двигателе увеличивает износ его деталей, а работа на экстремальных температурах грозит быстрой поломкой мотора.

Возможные неисправности термостата

При своем большом значении этот элемент характеризуется относительно небольшим сроком службы – в среднем менять термостат приходится каждые 2-3 года. Поэтому следует заранее разобраться, какие неисправности могут возникнуть в нем. Как правило, автомобилисты сталкиваются с 3 основными проблемами в его работе:

  • Клапан термостата не закрывается. При этой поломке охлаждающая жидкость сразу после запуска двигателя будет поступать в большой круг циркуляции. В результате этого вам потребуется значительно больше времени, чтобы качественно прогреть двигатель и салон. Кроме того, возрастет и расход топлива. Если поломка случилась летом, то ее можно даже не заметить, зимой же, в особенности при сильных морозах, двигателю будет очень сложно, а иногда даже невозможно достичь рабочих температур.
  • Термостат не открывается. Поломка противоположного характера, при которой антифриз всегда будет циркулировать по малому кругу. Эффективность охлаждения при этом снижается в разы, в результате двигатель перегревается и может заклинить. При выявлении такой поломки крайне не рекомендуется ехать даже до автосервиса. Если же других вариантов нет, то включите салонный отопитель на максимальный режим – это хотя бы частично поможет отвести от двигателя избыточную теплоту. При движении постоянно контролируйте положение датчика температуры – не допускайте его перехода в красный сектор.
  • Клапан термостата открывается рано. В некоторых ситуациях основной клапан открывается, пока двигатель не разогрелся до рабочих температур. Это часто случается с не оригинальными термостатами. Также такая ситуация может возникнуть, если на автомобиль установлено оборудование с неподходящими рабочими параметрами. В результате двигатель прогревается дольше обычного, повышается расход топлива.

Таким образом, наиболее опасной поломкой термостата является постоянно закрытый клапан. Эксплуатация автомобиля в этом случае может обернуться серьезными поломками вплоть до полного выхода двигателя из строя. Однако и рано открывающийся либо постоянно открытый клапан не следует игнорировать.

Как определить функциональность термостата?

Чтобы понять работает термостат или нет, необязательно знать, где он располагается. Достаточно разогреть немного мотор, но не доводить разогрев до красной отметки. После этого машину можно выключить и открыть капот. Возле двигателя важно найти два шланга радиатора.

Прикасаясь к ним можно точно понять, как функционирует термостат. Если верхний шланг остается горячим, в то время как нижний так и не нагрелся, – это свидетельствует о том, что клапан так и не открылся. Значит термостат испорчен. Не стоит думать, что его дешевле отремонтировать.

Данная деталь недорогая, поэтому для большинства моделей авто ее проще заменить, чем отремонтировать. Несколько критериев повреждения термостата:

  1. Функциональная температура мотора долго поднимается до нормального уровня.
  2. Мотор слишком быстро становится горячим.
  3. Стрелка температуры мотора опускается во время поездки и поднимается после притормаживания.

Внимание стоит обратить и на патрубок. Он говорит о неполадках термостата. Если он стал теплым уже через несколько минут после начала работы двигателя, это говорит о том, что клапан в открытом состоянии.

Когда патрубок остается холодным в момент того, когда все другие приборы находятся под высокой температурой, при этом двигатель функционирует длительное время, это может говорить о том, что клапан закрыт, и охлаждающая жидкость не двигается по двигателю.

Но можно предположить, что показатель вентилятора радиатора мог поломаться. Данные признаки могут свидетельствовать о механических повреждениях элемента, а также об использовании жидкости низкого качества.

Неисправности: причины и «симптомы»

Признаки неисправности регулятора:

  • длительный прогрев силового агрегата;
  • прогревание отводного шланга одновременно с мотором;
  • повышение температуры мотора до критической отметки во время стоянки;
  • переохлаждение силового агрегата в режиме движения по трассе;
  • холодное состояние патрубка подачи антифриза к теплообменнику при перегреве.

Причиной поломки регулятора является заедание штока с клапаном в открытой или закрытой позиции. При открытом большом круге жидкость подается в радиатор, увеличивая время прогрева. Неисправность становится наглядной при эксплуатации автомобиля в зимнее время. Например, дизельный мотор при температуре воздуха -10°С не удается прогреть до 40°С даже после пробега в 40-50 км.

Заклинивание штока происходит из-за негативного воздействия антифриза на металлические элементы конструкции. Производители автомобилей рекомендуют периодически заменять охлаждающую жидкость. При использовании старого антифриза на поверхности штока появляются отложения, ограничивающие подвижность детали. Дополнительной причиной дефекта является заправка системы охлаждения водопроводной водой (например, при утечке антифриза). Растворенные в жидкости соли вызывают коррозию стального штока.

Повышение степени нагрева мотора негативно влияет на рабочие характеристики моторного масла. При перегреве двигателя происходит заклинивание поршневой группы. На поверхностях зеркал цилиндров и опорах коленчатого и распределительного валов появляются задиры. Повреждения можно устранить только во время капитального ремонта мотора.

Дополнительной неисправностью термостата становятся трещины в корпусе, через которые уходит антифриз. Поврежденные детали подлежат замене: запаять или заклеить щели невозможно.

Как проверить термостат

Проверять термостат необходимо в следующих случаях:

  • двигатель очень медленно прогревается;
  • мотор быстро перегревается.

Это может говорить о неисправности устройства.

Проверку можно провести, не отсоединяя прибор. Для этого потребуется выполнить следующие действия – термостат будет установлен на своем месте.

  • Открыть капот.
  • Запустить двигатель и дать ему поработать на холостом ходу 3 – 4 минуты. Важно, чтобы перед запуском мотор был холодным.
  • Потрогать рукой патрубок около радиатора. Если он холодный, это означает, что циркуляция по малому кругу проходит нормально.
  • Дать двигателю хорошо прогреться, а затем потрогать второй подводящий патрубок, который отвечает за движение жидкости по основному контуру. При нормальном функционировании прибора к этому времени он должен открыться и начать охлаждение основного круга. Следовательно, при исправном термодатчике он должен быть холодным.

Если в ходе проверки выяснилось, что патрубки горячие, это говорит о неисправности.

Есть и другой вариант исследования устройства, со снятием. Вот какие действия для него потребуется выполнить:

  • полностью слить антифриз из системы охлаждения транспортного средства;
  • демонтировать термостат;
  • поместить его в кастрюлю с водой и довести ее до кипения;
  • вытащить прибор пинцетом или другим приспособлением и посмотреть на просвет.

В нормальном состоянии после кипячения узла клапан должен быть открыт – это означает, что прибор выполняет свои функции правильно. Если деталь неисправна, он будет полуоткрыт или закрыт.

 

Термостат и терморегулятор – в чем разница

Терморегуляторы – это более ёмкое понятие. Термостаты являются их частью.

Современные терморегуляторы имеют аналоговые входа от датчиков, с возможность отображения измеряемой температуры на дисплее и аналоговые и дискретные выхода для управления технологического процесса. Имеют возможность записи измеряемых параметров в память и вывода графика процесса регулирования.

Диагностика и ремонт

Ответить на вопрос исправен ли узел без помощи специалиста можно с помощью панели приборов. Если на улице нулевая температура, то двигатель должен достичь оптимальной рабочей температуры за 5-10 минут движения. Главное, чтобы датчик был в рабочем состоянии и точно выводил показания.

При отсутствии подобных отклонений сигналом о возможной поломке послужат:

  • постоянное перегревание мотора;
  • отсутствие рабочей температуры у работающего ДВС;
  • длительное время прогревания движка;
  • нерегулярное наличие вышеописанных признаков.

При неисправности узла верхняя труба радиатора почти сразу же после запуска мотора начинает нагреваться. Это говорит о прохождении ОЖ через большой круг, а значит клапан уже находится в открытом состоянии. В рабочей исправной СО верхний патрубок должен оставаться холодным некоторое время после запуска авто.

Из-за чего двигатель не способен достичь необходимой температуры. Подвижные элементы не смазываются в нужной степени, происходит износ деталей, загустевает масло, теряя свои свойства. Как следствие, увеличиваются расход топлива и риск поломки движка.

При непостоянных сбоях в работе наблюдается «залипание» термостата. Чтобы выявить ее наличие потребуется диагностика системы и замена во избежание более серьезных поломок.

Можно своими руками проверить работоспособность прибора. Для этого нужно снять его и поместить, например, в кастрюлю с водой. Чтобы создать рабочие условия, достаточно вскипятить воду. Если клапан на устройстве приоткроется примерно на 0,.2 см, а после охлаждения закроется, то прибор можно эксплуатировать.

Источники


  • https://novinki-krossoverov.ru/avto-v-detalyah/chto-takoe-termostat/
  • https://AvtoTachki.com/chto-takoe-termostat-dlya-avtomobilya/
  • https://autochainik.ru/rabota-avtomobilnogo-termostata.html
  • https://VazNeTaz.ru/avtomobilnyj-termostat
  • https://promercedes.ru/informatsiya/avtomobilnyj-termostat
  • https://AvtoNov.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82-%D0%B2-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5/
  • https://golifehack.ru/termstat
  • https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-termostat-i-kakoj-u-nego-princip-raboty

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт автомобиля, решение проблем с авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: