Автомобильный термостат: принцип работы и основные неисправности

Автомобильный термостат — это устройство, поддерживающее определенный температурный режим двигателя и использующее для этого терморегуляторы или фазовые переходы.

Принцип работы термостата

После того как двигатель завели, ему нужно прогреться до рабочей температуры. Чтобы ускорить, этот процесс, охлаждающая жидкость не поступает в радиатор, а циркулирует по малому кругу через рубашку охлаждения и радиатор печки. Блокирует ее поток именно термостат.

Когда же двигатель нагреется до 95 градусов, клапан термостата сработает, и тосол начнет циркулировать уже по большому кругу через радиатор, охлаждая таким образом мотор. Когда открывается клапан основной циркуляции, малый круг перекрывается. Принцип работы термостата основан на физических свойствах воска, который находится у него внутри. При температуре в 82˚С воск плавится.

В жидком состоянии он увеличивается в объеме и выталкивает штырь, который и открывает клапан. При охлаждении двигателя воск в термостате застывает, штырь возвращается на место, клапан закрывается. Воск плавится быстро, благодаря примесям из порошка графита, меди и алюминия.

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.

zen.yandex.ru

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.

Устройство механизма

Это очень маленькая деталь, которая помещается в ладонь. Состоит она из корпуса, штока, входных, выходных патрубков, а также резиновой камеры. В качестве рабочего вещества используется восковый наполнитель. Да-да – именно на воске основывается принцип работы термостата ВАЗ и многих других автомобилей.

принцип работы термостата

Помимо прочего, в конструкции также имеется возвратная пружина, уплотнительное кольцо, тарелка клапана и направляющий элемент. Схему данного механизма вы можете увидеть на фото выше.

Классификация[править | править код]

Термостаты можно классифицировать по диапазону рабочих температур:

  • Термостаты высоких температур (300—1200 °C);
  • Термостаты средних температур (60—500 °C);
  • Термостаты низких температур (менее −60 °C (200 К)) — криостаты.

Электрические термостаты можно классифицировать по принципу срабатывания:

  • Механические, биметаллические (изменение температуры регистрируется через изменение формы биметаллической пластины, которая механически связана с контактной группой)
  • Электронные (изменение температуры регистрируется полупроводниковым датчикои (часто термопарой), которое регистрируется электронным контроллером)
  • Другие: изменение температуры может также регистрироваться через изменение объёма жидкости, излучающих свойств материала и т. д.

Термостаты можно классифицировать по рабочему телу (теплоносителю):

  • Воздушные;
  • Жидкостные;
  • Твердотельные (как правило, используются элементы Пельтье и воск).

Термостаты можно классифицировать по точности поддержания температуры:

  • 5—10 градусов и хуже, как правило, достигается без перемешивания, за счёт естественной конвекции;
  • 1—2 градуса (хорошая тепловая стабильность для воздушных, очень посредственная для жидкостных), как правило, с перемешиванием;
  • 0,1 градуса (очень хорошая тепловая стабильность для воздушных[1], на уровне лучших образцов, средняя для жидкостных);
  • 0,01 градуса (как правило, достигается в жидкостных термостатах специальной конструкции[2]), практически невозможно получить в воздушном термостате с вентилятором.

Термостаты можно классифицировать по области и способу применения:

  • Промышленные термостаты;
    • накладные термостаты;
    • погружные термостаты;
  • Комнатные термостаты.

Из чего состоит термостат

Делают автомобильные термостаты из меди или латуни. Устроены они достаточно просто. Стандартный термостат состоит из таких деталей:

  • корпуса;
  • клапана малого круга охлаждения;
  • выходного патрубка, соединенного с насосом;
  • воскового шарика;
  • входного патрубка, подключенного к радиатору;
  • клапана основного круга охлаждения;
  • двух пружин;
  • поршня.

Другими словами, все устройство автомобильного термостата – это цилиндр, возвратный штырь, два клапана и шарик воска. Именно проста и надежность конструкции объясняет тот факт, что она не изменяется на протяжении многих лет, и такие термостаты ставят даже на самые современные модели автомобилей.

В различных марках машин термостаты настраивают на разный температурный режим открывания. Ее обычно указывают на самом устройстве. Бывают бескорпусные термостаты. Их ставят прямо в блок двигателя.

Функции

Термостат (принцип работы его рассмотрим далее) служит для регулирования температуры охлаждающей жидкости в системе. Элемент выполняет сразу несколько задач:

  • Поддержание нужного теплового режима двигателя.
  • Ускорение прогрева силового агрегата.

Устройство

Автомобильный термостат изготавливается из металлов, не поддающихся коррозии – меди, латуни, алюминия, или пластика. Главным его элементом выступает клапан, регулирующий поток охлаждающей жидкости. Он соединен со штырем, связанным с цилиндром, внутри которого находится воск. По типу корпуса различают следующие разновидности термостатов:

1. Корпусные, представляющие собой устройства, помещенные вовнутрь корпуса, имеющего 2 и более вывода, или оснащенного двухуровневым контуром.

2. Бескорпусные. Устанавливаются непосредственно в блок двигателя.

Виды и типы

Термостаты можно разделить в зависимости от диапазона рабочих температур:

  • Устройства, работающие при высоких температурных показателях от +300 до 1200 °С.
  • Термостаты среднего уровня: от -60 до 500 °С.
  • С самым низким диапазоном температур (криостаты): менее -60 °С. Они работают вместе с дополнительными источниками холода.

Также термостаты классифицируются в зависимости от стабильности и точности срабатывания. Их характеризирует отклонение от заданной температуры:

  • 5 – 10 °С – наихудший показатель термостата.
  • 1 — 2 °С – для воздушного термостата это хороший показатель, но для жидкостного – посредственный.
  • 0,1 °С – отлично для воздушного, средне – для жидкостного.
  • 0,01 °С – не достижимо для воздушного, хорошо для жидкостного термостата специальной конструкции.
  • 0,001 °С – такой показатель может быть достигнут только в метрологических жидкостных термостатах.

Принцип работы[править | править код]

Проверка температуры в термостате с помощью термометра

Можно выделить два основных способа работы термостатов:

  1. В термостате поддерживается постоянной температура теплоносителя, заполняющего термостат. Исследуемое тело при этом находится в контакте с теплоносителем и имеет его температуру. В качестве теплоносителя обычно используют воздух, спирт (от −110 до 60 °C), воду (10—95 °C), масло (−10 — +300 °C) и др.
  2. Исследуемое тело поддерживается при постоянной температуре в адиабатических условиях (теплоноситель отсутствует). Подвод или отвод теплоты осуществляется специальным тепловым ключом (в термостатах низких температур) или же используются электропечи с терморегулятором и массивным металлическим блоком, в который помещается исследуемое тело (в термостатах высоких температур).

Технические характеристики и место установки

Место установки устройства под капотом автомобиля определяется в зависимости от рабочей модели ДВС. Чаще всего прибор размещают у точки выхода охладителя из цилиндров. Иногда оправдано размещение вблизи помпы, рядом с центробежным насосом.

Модели моторов – разные. Конструкция отдельных приборов требует наличия двух термостатов в системе. Их называют двухконтурными. Первый прибор контролирует показатели температуры у головок блоков цилиндров и поддерживает отметки в заданных пользователем или производителем пределах. Второй находится непосредственно у самого цилиндрового блока.

О неисправностях

Отметим, что данный механизм отличается высокой надежностью и неисправности, связанные с термостатом, являются большой редкостью.

принцип работы термостата ваз

Первая проблема – это постоянно открытый клапан. В таком случае жидкость будет проходить через основной радиатор постоянно, даже при

холодном запуске.

Проблема чревата длительным прогревом автомобиля, особенно в зимнее время.

Вторая проблема – постоянно закрытый термостат. В отличие от первой, данная неисправность отчетливо проявляется как в зимнее, так и в летнее время. Признаки поломки – слишком быстрый прогрев мотора и перегрев. Стрелка не держится в зеленой зоне и начинает стремительно уходить в красную шкалу, за 110 градусов. Перегрев – очень опасное явление для двигателя. Поэтому, если машина начала кипеть, глушите мотор и на буксире двигайтесь к месту ремонта (либо с длительными паузами направляйтесь самостоятельно, контролируя за стрелкой датчика на панели приборов). Следующая проблема – слишком раннее открытие. Это явление тоже приравнивается к неисправности и возникает чаще всего по причине брака. Мотор не только долго прогревается до рабочих температур, но и не достигает своего «зеленого» режима. Так, стрелка на панели не растет выше 70 градусов. А постоянная езда на холодном моторе может спровоцировать увеличенный расход топлива.

Функции и место расположения

После того как мотор выходит на оптимальную  рабочую температуру, становится необходимым поддерживать этот показатель в строгих рамках до самого момента остановки двигателя, а в ряде случаев и некоторое время после прекращения работы  ДВС. Главной задачей устройства является контроль и распределение потока нагретой жидкости охлаждения внутри системы по отводу тепла от двигателя.

Термостат может быть расположен в различных местах, зависимо компоновки двигателя в подкапотном пространстве, а также место его установки напрямую зависит от модели силового агрегата. Также на место установки устройства влияют и конструктивные особенности реализации самой охлаждающей жидкостной системы. В большинстве случаев термостат находится в месте выхода охлаждающей жидкости из головки блока цилиндров. Вторым наиболее распространенным местом его установки считается вход центробежного насоса охлаждающей жидкости (помпы).

ВИДЫ

  • Двухклапанный. Именно принцип работы двухклапанного термостата был рассмотрен выше. Такой вид термочувствительных клапанов популярен у производителей отечественной грузовой и легковой техники.
  • Одноклапанный. Имеет наиболее простую конструкцию, в которой не предусмотрен перепускной клапан. Именно такой вид чаще всего можно встретить на авто иностранного производства.
  • Одноклапанный двухступенчатый. Из-за высокого давления в контуре охлаждения некоторых двигателей клапану достаточно сложно открыться, что увеличивает инерционность при срабатывании. Для лучшей работы конструкция одноклапанного двухступенчатого термостата предполагает наличие двух тарелок разных размеров. Первоначально открывается малая тарелка, освобождая доступ небольшой части потока охлаждающей жидкости, после чего открывается основная тарелка.

Термостат с электронным управлением

Электронные термостаты устанавливаются на современные двигатели для более точного регулирования температурного режима в тех либо иных условиях работы двигателя.

Для получения наибольшего КПД температура двигателя должна поддерживаться примерно на отметке в 110 ºС. Поскольку обычный механический термостат пропускает жидкость к большому контуру уже при температуре около 95ºС, то двигатель так и не выходит в режим оптимальной температуры и максимальной эффективности. Механизм с электронным управлением позволяет уменьшить инерционность срабатывания, что позволяет двигателю больше времени работать в высокотемпературном диапазоне. Электронное управление помогает повысить эффективность мотора, уменьшить вредные выбросы в атмосферу.

В целом конструкция напоминает обычный механический термостат, в который дополнительно вмонтирован нагревательный элемент. Электронный термостат рассчитан на большую температуру двигателя. В момент пиковых нагрузок для предотвращения перегрева в работу включается нагревательный элемент. Ускоренный нагрев твердого наполнителя позволяется уменьшить время открытия клапана. Нагревательным элементом управляет ЭБУ двигателя, который с датчиковой аппаратуры считывает количество оборотов коленчатого вала, температуру поступающего воздуха, степень нажатия педали акселератора и другие необходимые данные.

КАК ПРОВЕРИТЬ ТЕРМОСТАТ

Не снимая термостат с автомобиля, проверить его работу можно приблизительно условно. Исключения составляют случаи, когда он заклинил в полностью открытом или закрытом положении. В таком случае по температуре патрубков, времени прогрева и датчику температуры можно сделать вывод о возможной неисправности термостата.

В горячей воде термостат должен открыться

Можно проверить термостат и своими силами, сняв его с автомобиля. Для этого его или поливают кипятком, визуально наблюдая открытие, или греют в емкости с водой на электроплитке, контролируют температуру градусником и замеряют длину выдвижения штока. Оба эти метода дают весьма неточный результат, не позволяя отобразить петлю гистерезиса работы термостата и сравнить ее с образцовой, полученной в лаборатории завода-изготовителя.

Профессионально проверить термостат можно только в специализированных точках диагностирования, так как неправильная его работа бывает связана с другими неполадками двигателя, которые нужно уметь различать. Если у вас нет нареканий на работу двигателя, который зимой «удерживает» стрелку термометра в нормальной зоне, а летом не перегревается, то с вашим термостатом все в порядке. Точная диагностика работы термостата подразумевает участие опытного специалиста и специального оборудования.

КАКИЕ БЫВАЮТ НЕИСПРАВНОСТИ ТЕРМОСТАТА?

Если термостат заклинил в полностью закрытом положении — возможен перегрев двигателя в любом режиме движения при любой температуре воздуха и даже в небольшой мороз. Если термостат открывается, но не до конца, двигатель перегревается, но может и не «закипеть» — все зависит от режима эксплуатации машины.

Если 

клапан термостата «завис» в полностью или частично открытом состоянии

 — до рабочей температуры двигатель будет прогреваться долго, а в зимнее время рабочая температура может быть и не достигнута. С исправной системой охлаждения при температуре воздуха ноль градусов двигатель должен прогреваться до рабочей температуры при движении за 5–10 минут. В случае неполного открытия — температура двигателя не будет подниматься выше 70 градусов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, РАБОТАЕТ ТЕРМОСТАТ ИЛИ НЕТ?

Нужно прогреть двигатель, чтобы температурная стрелка немного не доходила до красной зоны. Затем выключить двигатель, открыть капот, найти верхний шланг радиатора. Он крепится сверху и представляет черный резиновый шланг примерно 5 см в диаметре. Найти нижний шланг, он выглядит как и верхний.
Дотроньтесь до шлангов, но осторожно, так как они могут быть горячими. Если датчик температуры двигателя показывает, что он нагрелся, а один шланг горячий, а другой холодный, вероятнее клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор. Термостат нужно заменить на новый.
Есть «народный способ» проверки на работоспособность. Нужно положить термостат в сосуд с горящей (температура около 100 градусов) водой. Далее смотрим визуально, если клапан открывается — рабочий. Если нет — нерабочий термостат, меняем на новый. Данный способ предусматривает снятие термостата с машины.

При замене термостата следует узнать температуру открывания клапана (если покупаете неоригинал) — она может варьироваться в широком диапазоне. Как понимаете, нельзя ставить термостат с высокой температурой открывания, ведь в этом случае мотор начнет перегреваться.

Термостат и терморегулятор – в чем разница

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

termostat7.jpg

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.

Лучшие инструкторы по вождению:

Автоинструктор Светлана Светлана АКПП: Hyundai AccentОбучает в САО, СЗАО, Химках

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Елена Елена АКПП: Chevrolet Lacetti МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ЮАО, ЮВАО, Видном, Домодедове

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Марина Марина АКПП: Kia Cerato МКПП: Chevrolet LanosОбучает в САО, Долгопрудном

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Елена Елена АКПП: Kia Spectra МКПП: Daewoo NexiaОбучает в Красногорске

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Наталья Наталья АКПП: Kia Spectra Обучает в ВАО, Балашихе,Реутове

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Олег Олег АКПП: Chevrolet Lacetti МКПП: Chevrolet LanosОбучает в САО, Долгопрудном

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Яна Яна АКПП: Kia Spectra Обучает в САО, Долгопрудном

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Юлия Юлия АКПП: Chevrolet Lacetti МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ВАО, ЮВАО, Люберцах, Реутове, Железнодорожном

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Светлана Светлана АКПП: Chevrolet Lacetti Обучает в СЗАО

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Татьяна Татьяна МКПП: Chevrolet Lanos АКПП: Kia SpectraОбучает в Красногорске

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Пётр Пётр МКПП: Daewoo Nexia Обучает в СЗАО

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Оксана Оксана АКПП: Hyundai Accent Обучает в СВАО, Мытищах, Королёве, Пушкине

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Дмитрий Дмитрий АКПП: Volkswagen Golf МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в СВАО, САО, СЗАО, Долгопрудном

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Оксана Оксана АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в ЮАО, ЮЗАО, Видном, Подольске

ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Дмитрий Дмитрий МКПП:Lada Granta Обучает в ЮВАО, Люберцах

ОТЗЫВЫ

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...