Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Устройство и принцип работы термостата

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.

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 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.

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.

Как проверить температуру охлаждающей жидкости

Простой способ проверить температуру охлаждающей жидкости и, следовательно, работу термостата, – это использовать свои руки.

  1. Включите стояночный тормоз и установите свою трансмиссию в нейтральное (ручной) или парковочный (автоматический).
  2. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу.
  3. Прикоснитесь к верхнему и нижнему шлангу радиатора, чтобы почувствовать температуру шлангов. При этом будьте осторожны с движущимися частями двигателя.
  4. Подождите около 10 минут и повторите шаг 3. Вы должны заметить, что температура шлангов возросла. Это означает, что он открывается. Если температура шлангов осталась примерно одинаковой, термостат заклинило.

Если вы хотите, вы можете сделать более точный тест. Для этого теста вы можете использовать кухонный термометр или инфракрасный термометр.

  1. Убедитесь, что радиатор и двигатель холодные, включите стояночный тормоз и заблокируйте колеса.
  2. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу.
  3. Получить показания температуры на блоке цилиндров или поверхности головки блока цилиндров возле корпуса термостата. Затем получите показания температуры верхнего шланга радиатора в двух-трех дюймах от корпуса этого устройства.
  4. Через пять минут снова прочитайте температуру в тех же двух контрольных точках и сравните эти показания с предыдущими.
  5. Подождите еще пять минут и прочитайте еще раз.
  6. В это время вы начнете замечать повышение температуры на блоке цилиндров или головке цилиндров, в то время как температура шланга радиатора остается примерно такой же.

Интерпретация ваших результатов:

  • Если обе контрольные точки остаются при примерно одинаковой низкой температуре, автомобильный термостат застрял в открытом положении. Это означает, что охлаждающая жидкость течет непрерывно, не давая двигателю достичь рабочей температуры. Это подтвердит постоянно низкую температуру, измеренную датчиком температуры на приборной панели значит нужно заменить термостат.
  • Для достижения рабочей температуры двигателя требуется от 15 до 20 минут. В это время горячая охлаждающая жидкость вызывает открытие термостата. Если вы проведете еще одно измерение температуры в двух контрольных точках, вы заметите, что температура шланга радиатора почти так же высока, как температура двигателя. Это означает, что термостат открылся и горячая охлаждающая жидкость течет через шланг радиатора.
  • Если охлаждающая жидкость не течет, вы заметите, что температура на верхнем шланге радиатора остается примерно такой же, а датчик температуры на приборной панели приближается к красной зоне. Это означает, что у вас застрял закрытый термостат.
  • При необходимости устраните неполадки, как описано в следующем разделе.
  • Если температура в верхнем шланге радиатора повышается, охлаждающая жидкость течет. Если ваш двигатель все еще перегревается, у вас есть другая проблема, влияющая на систему охлаждения. Обратитесь к разделу по поиску и устранению неисправностей в руководстве по ремонту вашего автомобиля, чтобы увидеть другие причины, которые могут повлиять на систему охлаждения.

Разновидности термостатов

Есть несколько типов данного агрегата:

  • Электронные – устройства, в них контроль температуры выполняется с использованием специального электронного компонента, меняющего проводимость.
  • Механические – такие устройства при работе не используют электрические части (контактные пары).
  • Электромеханические – приборы, проводящие измерение температур с помощью контактных пар. В этом качестве могут выступать капиллярные трубки, биметаллические пластины, мембраны, т. п.

В зависимости от разновидностей устройства, работать они способны в таких температурных режимах:

  • высокотемпературные (диапазон температур варьируется от 300 до 1200 по Цельсию);
  • среднетемпературные (вариация показателей от 60 до 500 по Цельсию);
  • низкотемпературные (до 60 градусов);
  • разновидности поломок термостатов.

Если автомобильный термостат заклинил в момент пребывания в полностью закрытом состоянии – причиной, скорее всего, стал перегрев мотора. Это происходит при любой температуре окружающего воздуха (иногда даже в мороз) и при всяком типе движения транспортного средства.

Если клапан термостата открывается не до конца, охлаждение выполняется плохо. Тогда мотор может перегреться и «закипеть» – это зависит от способа эксплуатации автомобиля.

При «зависании» клапана термостата в частично или полностью открытом положении, мотор долго будет прогреваться до достижения рабочей температуры. Зимой нужный температурный уровень может быть не достигнут.

Важно знать! При исправной охладительной системе и при нулевой температуре окружающего воздуха до заданной рабочей температуры мотор прогревается в течение 50 – 10 минут. При неполном открытии температура в двигателе не поднимется выше 70 градусов

Как понять что термостат не работает

Теперь, когда у вас есть представление о том, как работает термостат, вы можете использовать эти знания для исследования проблемы.

  • Сначала откройте капот и убедитесь, что двигатель и радиатор холодные.
  • Затем найдите термостат. Если вы последуете за верхним шлангом радиатора по направлению к двигателю, вы увидите конец этого шланга, соединяющийся с корпусом этого клапана. Внутри этого корпуса он и расположен. Однако на некоторых моделях автомобилей его корпус соединяется с нижним шлангом радиатора.
  • Если вам нужна помощь в поиске этого устройства, обратитесь к руководству по обслуживанию вашего автомобиля. Вы можете купить один в своем местном магазине автозапчастей или онлайн. Вы также можете заказать его онлайн через интернет.
  • Найдя термостат, выполните один из двух простых тестов: Если у вас есть доступ к крышке радиатора на вашем автомобиле, используйте следующую процедуру устранения неполадок: Проверка потока охлаждающей жидкости. Если крышка радиатора недоступна или крышка не видна, перейдите к следующей процедуре устранения неполадок: Проверка температуры охлаждающей жидкости.

Некоторые рекомендации перед началом работы:

Даже если ваша крышка радиатора доступна, вы можете фактически выполнить оба теста, поскольку ни один из них не требует снятия термостата с автомобиля, и они оба занимают всего несколько минут.

При перегреве двигателя рекомендуется иметь за рулем помощника для выключения двигателя, если температура во время тестирования достигает опасного уровня.

Если какой-либо из ваших тестов указывает на неисправный термостат, выполните третью процедуру, приведенную ниже, «Как проверить автомобильный термостат», чтобы проверить его вне автомобиля и убедиться, что вам необходимо заменить его.

Если вы выполняете один из этих тестов, потому что ваш двигатель перегревается, неплохо было бы иметь помощника за рулем, чтобы выключить двигатель, если температура во время теста достигает небезопасного уровня.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия термостата во многом зависит от типа наполнителя.

Рассмотрим каждый из вариантов:

1. Термостат с жидким наполнителем.

Таких устройств давно нет в природе (отечественных с 1983 г), но все же для ознакомления мы затроним эту тему.

Изделие, в основе которого лежит латунный цилиндр. Внутри последнего находится жидкость, которая состоит из дистиллированной воды и эфирного спирта.

Крепление цилиндра осуществляется на специальном штоке, а к второму краю, которого приварен специальный клапан.

Последний опирается на седло и фиксируется в кожухе устройства. В корпусной части есть четыре окна, которые позволяют жидкости поступать из охладительной рубашки к насосу даже при запертом клапане.

Принципа работы термостата, имеющего жидкостный наполнитель, выглядит следующим образом.

В момент пуска силового узла происходит прижатие клапана к седлу, благодаря упругой структуре гофрированного цилиндра.

Как следствие, доступ к основному радиатору блокирован, и охлаждающая жидкость не идет по большому кругу.

Через специальные окна жидкость попадает в насос, а после снова возвращается в рубашку системы.

Подобный принцип позволяет ОЖ быстрей набирать рабочую температуру.

Как только уровень последней достигает 67-70 градусов, происходит закипание жидкости в системе термостата и увеличение давления.

Гофрированный цилиндр расширяется и оказывает давление на шток. Одновременно с этим открывается клапан, и перекрываются окна, через которые жидкость поступает к насосу.

Далее охлаждающая жидкость направляется через клапан к основному баку радиатора, распределяясь по его трубкам и одновременно охлаждаясь до безопасной температуры.

После охлажденная жидкость возвращается к насосу и в общую систему. Цикл повторяется.

2. Термостат с твердым наполнителем.

Всегда устанавливается на отечественных и импортных легковых и грузовых авто.

В основе устройства — церезин (специальный воск), который смешивается с медным порошком и устанавливается в специальном баллоне (выполняется из латуни или меди).

Между крышкой и баллоном установлена мембрана, выполненная из резины. В последнюю упирается шток (также резиновый).

В верхней части баллон объединяется с клапаном, который упирается в седло. Под клапаном монтируется пружина, которая упирается в подковообразную направляющую, соединенную с корпусом (фланцем) и удерживающая клапан в закрытом положении.

В процессе работы силового узла и нагрева ОЖ происходит прогрев баллона и повышение температуры находящегося внутри воска.

Когда воск прогревается до 65-70 градусам Цельсия, начинается процесс плавления и его увеличения в объеме.

Как следствие, состав действует на мембрану, а последняя через специальный шток воздействует на клапан, открывая его. Благодаря этому, нагретая жидкость поступает в радиатор.

Открытие клапана происходит при температуре 78-82 °С. А вообще температуры начала открытия клапана для разных двигателей и условий эксплуатации лежат в диапазоне от 70 до 92 °С с допуском ±2°С.

В случае снижения температуры до уровня 65-67 градусов Цельсия происходит обратный процесс преобразования воска — он становится твердым и уменьшается в объеме.

Как следствие, пружина разжимается и перекрывает проход в термостате (жидкость направляется по меньшему кругу). Далее ОЖ идет к насосу и снова в систему охлаждения.

2 Плюсы и минусы

Механические терморегуляторы нередко применяются в системах полов с подогревом.

Главными плюсами механических приборов являются:

  1. 1. Простота и понятность управления. Для включения достаточно нажать на соответствующую кнопку. После этого нужно лишь повернуть рукоятку до определенного температурного значения. Например, если нужно поддерживать температуру воздуха в помещении 20 °C, то нужно лишь повернуть ручку регулировки до отметки «20». Тогда при понижении температуры ниже этой отметки прибор начнет нагревать воздух. Если же температура станет выше отметки 20 °C, начнется охлаждение помещения.
  2. 2. Надежность использования и функционирования. После отключения прибора не придется снова устанавливать прежние настройки, так как все они сохранятся. Та же самая ручка регулировки, установленная на отметке в «20», так и будет располагаться на этой отметке.
  3. 3. Терморегулятор сможет исправно работать даже в том случае, если температура окружающей среды очень низкая. К примеру, у электронных приборов для регулирования температуры в таких условиях не все сенсоры могут сработать.
  4. 4. Невысокая цена по сравнению со стоимостью электронных видов таких приборов.
  5. 5. Долгий срок службы и неприхотливость в уходе. Даже в самых сложных условиях любая модель механического прибора будет продолжать работать.
  6. 6. Разнообразие дизайна.

Имеются у такого терморегулятора и некоторые недостатки.

Распространенные из них следующие:

  • низкая функциональность;
  • во время его работы могут издаваться небольшие щелчки, которые появляются, как правило, при подаче напряжения на инфракрасные нагреватели;
  • у таких приборов имеется некоторая погрешность.

Устройство смесителя с термостатом

Термостатный регулятор был изобретен в Европе, когда общество пришло к выводу, что расходовать тепло, воду и электричество стоит с умом. Поэтому в обиходе европейских стран появились термодатчики, регуляторы и смесители с термостатом. Все эти приборы позволяют разумно экономить вышеперечисленные блага жизни.

В устройстве крана с терморегулятором находятся:

  • температурная градация, с помощью которой выбирается необходимый показатель
  • датчик, который ограничивает температуру. Он не дает температуре подняться выше заданного градуса
  • регулятор тепла, который изменяет баланс горячей и холодной воды для того, чтоб получить требуемую температуру
  • регулятор потока воды. Этот датчик включает и выключает водяной напор, чтоб на выходе он получился оптимальным

Перед тем, как начать работу смесителя, выбирается нужная температура, после чего устанавливается напор. Если все работает исправно, то потребитель получает стабильный поток воды и комфортную температуру. С таким краном риск ошпарить руку сводиться к минимуму, поэтому смесителем могут пользоваться даже маленькие дети.

Виды термостатов

К примеру, отечественные устройства обходятся в меньшую сумму, в то время как немецкие отличаются лучшим качеством, но и стоят дороже.

ВАЖНО: С 2006 года в России нет производителей автомобильных термостатов! Единственный завод «СтАТО» п. Ставрово, Владимирской обл., производивший с «нуля» термостаты для всех легковых и грузовых отечественных автомобилей был поглощен концерном «ПРАМО» и прекратил их выпуск, перейдя на закупку и переупаковку термостатов китайского производства и выпуск их под своей торговой маркой

Позднее появилось еще несколько «производителей», работающих по той же схеме. Но, хочется отметить, что единственным предприятием, которое осуществляет 100% контроль качества и имеет испытательное оборудование для контроля параметров термостатов является ЗАО «ЭЛЕКТОН» г. Радужный Владимирской обл.

Востребованы и так называемые универсальные термостаты, которые могут подойти почти к любому типу мотора.

Итак, к основным видам термостатов можно отнести:

1. Одноклапанный.

Наиболее популярный вид устройства, который установлен на многих марках и моделях авто. Многие считают, что такой тип уже устарел и не способен обеспечить потребности мотора. Но это не так.

Этот тип термостатов не устарел и с успехом применяется в частности на двигателях УМЗ 4216 (Ульяновского моторного завода). Применение термостатов одноклапанного и двухклапанного зависит от компоновки системы охлаждения двигателя.

Но все же применение двухклапанных термостатов получило преимущественное распространение.

2. Двухклапанный или двухступечатый термостаты.

Данные устройства имеют множество общих черт с узлом одноклапанного типа. Преимущество лишь в расширенных возможностях, касающихся процесса охлаждения.

3. Термостат с электронным управлением.

Наиболее продвинутый тип устройства, отличающийся повышенным потенциалом.

Преимущества — точность работы и повышенная функциональность.

Благодаря эффективной работе системы, гарантируется нормальный цикл охлаждающей жидкости, а также своевременное открытие и закрытие клапана.

Работа может осуществляться в двух режимах — ручном или автоматическом.

Термостат с электронным управлением установлен лишь на самых новых авто. Обязательное условие для работы системы — наличие хорошего бортового компьютера, способного контролировать работу устройства.

Есть автомобили, в которых одновременно стоит два термостата. Их ставят для увеличения эффективности системы охлаждения на мощных двигателях, таких как двигатели производства ПАО Автодизель (Ярославский моторный завод), ПАО «КАМАЗ», а на двигатели Тутаевского моторного завода ставят даже 3 термостата в один контур системы охлаждения.

Термостат с твердым наполнителем

В настоящее время, как правило, используются термостаты с твердым наполнителем. Они обладают двумя клапанами и по конструкции не подлежат разбору. Такое устройство включает в себя: корпус термостата; патрубки (2 шт. – на вход, 1 шт. – на выход); клапаны (2 шт. – главный и вспомогательный); чувствительный элемент.

Термостат располагается на пути подачи ОЖ в центробежный насос. Подключается термостат к насосу при помощи выходного патрубка. Вместе с этим термостат подключается, используя один патрубок, к головке блока цилиндров. Второй входной патрубок служит для подсоединения к бачку радиатора, расположенному внизу.

Чувствительный элемент имеет в своем составе баллон из меди, шток, а также диафрагму, выполненную из резины. Твердый наполнитель содержится между стенкой медного баллона и диафрагмой. Наполнитель обладает возможностью существенно расширяться. Состоит он из специального воска из мелких кристаллов, или же особого соединения (церезин+порошок из меди).

При достижении величины температуры ОЖ свыше 80 °С наполнитель начинает расплавляться, расширяя свой объем – после этого он толкает шток, который, в свою очередь, напирает на баллон. Баллон двигается наверх, перекрывая в термостате вспомогательный клапан. Таким образом, антифриз по малому кругу более не циркулирует.

Когда температура ОЖ превышает отметку в 94 °С, вспомогательный клапан закрывается окончательно. При этом главный клапан открыт, ОЖ беспрепятственно распределяется по большему циркуляционному кругу, включающему радиатор.

При снижении температуры ОЖ до 80 °С и ниже, главный клапан в термостате постепенно закрывается вследствие сокращения объема твердого наполнителя – в итоге радиаторный поток ОЖ исчезает, зато открывается вспомогательный клапан, который предоставляет ОЖ свободно течь по меньшему циркуляционному кругу.

Иными словами, термостат управляет и держит на одном уровне надлежащую температуру в моторе – как следствие, узлы и агрегаты двигателя будут функционировать дольше.

Принцип работы

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).

Советы при монтаже и подключение термостатов

Установщики советуют ставить термостаты в жилых комнатах. Их установка в коридоре или котельной приводит к дезориентации системы и ложным срабатываниям. Рекомендуется остановить выбор на самой прохладной комнате или там, где бывает наибольшее количество людей.

Рядом с термостатом не должны располагаться источники тепла — батареи или обогреватели. На прибор не должны падать прямые лучи Солнца. Необходимо избегать размещения терморегулятора на сквозняке. Также нежелательно соседство с электрическими приборами, излучающими тепловые помехи.

Включается и выключается котел специальным реле. Термостат подключается с использованием клеммы на котле в заданном месте или через кабель терморегулятора. Для работы программатора нужны батарейки.

Перед тем, как подключить комнатный термостат, нужно прочитать инструкцию, которая находится в техпаспорте прибора. Обычно в паспорте есть отдельный раздел, посвященный подключению термостата.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации