Содержание
Термостат системы охлаждения двигателя представляет собой устройство в виде клапана, реагирующее на температуру охлаждающей жидкости. Он позволяет автоматически поддерживать заданный тепловой режим работы мотора за счет направления потока жидкости по большому или малому кругу циркуляции. Это необходимо, чтобы двигатель при запуске разогревался быстрее, а при выходе на заданную температуру работы сохранял ее постоянной.
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.
Основные виды термостатов
В современном автомобилестроении используется несколько видов термостатов:
- Одноклапанный — классическая конструкция.
- Двухступенчатый — это разновидность одноклапанного термостата, отличающаяся наличием двух тарелок (малой и большой). При срабатывании устройства, первой начинает движение малая тарелка, оказывая воздействие на большую. Это позволяет обеспечить корректное срабатывание термостата в системах с высоким уровнем давления охлаждающей жидкости.
- Двухклапанный — в таком устройстве также использованы две тарелки, но одна запирает большой контур, а вторая — малый. При этом работа клапанов синхронизирована, и когда один круг закрыт, второй открывается.
- Электронный (с электронным управлением) — представляет собой классический одноклапанный термостат, оснащенный нагревательным сопротивлением. Управление нагревом последнего реализуется электронным блоком управления двигателем. Таким образом, становится возможным достичь температуры 95-110°С на частичной мощности мотора и 85-95°С на максимальной мощности. В итоге это делает более экономичным расход топлива и повышает мощность благодаря дополнительному охлаждению всасываемого в цилиндры воздуха.
В двухконтурных системах охлаждения современных двигателей типа TSI устанавливается два термостата.
Проверка термостата и распространенные неисправности
Неисправности термостата чаще всего связаны с износом или коррозионными образованиями. Это может спровоцировать заклинивание клапана в открытом, закрытом или частично открытом положениях. Признаки постоянно открытого термостата, а также ситуации заклинивания в промежуточном положении, проявляются только при низких температурах (холодной погоде), когда прогрев двигателя становится слишком долгим. Постоянно закрытое положение — более серьезная проблема, которая вызывает перегрев двигателя, что может привести к необратимым поломкам.
Как проверить исправность термостата
Также термостат может быть изначально некачественным, что нередко проявляется как несвоевременное открытие. При более раннем срабатывании увеличивается расход топлива, поскольку для выхода на рабочую температуру двигателю потребуется больше времени. Когда же клапан на большом контуре срабатывает позже, повышается износ мотора.
Основной способ проверки термостата предполагает его снятие с двигателя:
- Термостат демонтируется и помещается вначале в емкость с горячей (кипящей) водой. Если при этом клапан не раскрывается или происходит слишком медленное раскрытие, он потребует замены. Если клапан сработал, выполняют обратную проверку, поместив его в холодную воду и отследив процесс закрытия.
Автомобильные термостаты не подлежат ремонту и при обнаружении неисправностей требуют замены. Также следует знать, что разные марки имеют отличные температурные характеристики открытия и закрытия. Поэтому для обеспечения оптимального режима работы двигателя необходимо устанавливать модели, рекомендуемые производителем автомобиля.
В системе охлаждения двигателя предусмотрено два круга циркуляции охлаждающей жидкости, которые включаются в работу при разной температуре мотора. Функция управления кругами возложена на простое устройство — термостат. О том, что такое термостат, как он устроен и работает, читайте в этой статье.
Назначение термостата в системе охлаждения
На современных автомобилях применяется гибридная система охлаждения двигателя — отбор тепла от наиболее нагретых участков производится циркулирующей охлаждающей жидкостью, а охлаждение происходит в радиаторе благодаря проходящему сквозь него потоку воздуха. Система устроена таким образом, что в ней присутствует два круга циркуляции охлаждающей жидкости: малый, включающий все элементы, кроме радиатора, и большой, в который входит и радиатор. Это сделано для быстрого выведения двигателя на оптимальный температурный режим при пуске.
Работают круги следующим образом. При запуске мотора вода циркулирует только по малому кругу — через водяную рубашку и насос. Так достигается быстрый прогрев двигателя до оптимальной температуры 85-90°C. Однако по мере прогрева мотора наступает момент, когда жидкость нужно охлаждать — здесь включается большой круг, и вода поступает в радиатор, где отдает излишнее тепло в атмосферу.
За переключение между кругами отвечает простое и компактное устройство — термостат. Это устройство состоит из клапана (или клапанов) и термоэлемента, изменяющего свои свойства при изменении температуры. Термоэлемент управляет клапаном, открывая и закрывая его при повышении и понижении температуры.
Термостат подключается к системе охлаждения между водяной рубашкой двигателя, насосом и радиатором, причем применяются три схемы подключения:
-
Термостат включается между насосом, установленным на входе в водяную рубашку, и радиатором (его нижним бачком, то есть контактирует с охлажденным теплоносителем). При такой установке малый круг при открытии большого тоже остается открытым и по нему циркулирует жидкость. Используется одноклапанный термостат;
Термостат включается между выходом водяной рубашки, радиатором (его верхним бачком) и насосом. При такой схеме подключения малый круг при открытии большого перекрывается и вся охлаждающая жидкость проходит через радиатор. Используется двухклапанный термостат;
В двухконтурных системах охлаждения используется два термостата — по одному в каждом контуре. Схемы подключения термостатов в таких системах не отличаются от описанных выше.
Чтобы понять различие между термостатами и схемами их включения, нужно рассказать об их классификации, устройстве и принципе работы.
Типы и виды термостатов
Существует четыре типа термостатов:
— Одноклапанный;
— Двухступенчатый;
— Двухклапанный;
— С электронным управлением.
Основное отличие между разными типами термостатов заключается в количестве клапанов и схеме их открытия.
Одноклапанный термостат. Самый простой и распространенный вариант (особенно на машинах иностранного производства). Термостат содержит всего один клапан, который при открытии включает в работу большой круг циркуляции воды, но не отключает малый.
Двухступенчатый термостат. На самом деле это тот же одноклапанный термостат, но предназначенный для работы в системах охлаждения с высоким давлением охлаждающей жидкости. Клапан такого термостата состоит из малой и большой тарелки, сначала открывается малая тарелка, которой из-за меньшей площади проще преодолеть давление жидкости, а следом за ней — большая, которая включает в работу большой круг.
Двухклапанный термостат. Еще одна распространенная конструкция, которая особенно широко применяется отечественным автопромом. Термостат содержит два клапана — для большого (основной клапан) и малого (перепускной клапан) круга. Клапаны имеют один привод, поэтому при открытии клапана большого круга закрывается клапан малого, и наоборот.
Термостат с электронным управлением. Принципиально это все тот же термостат, однако его термоэлемент может нагреваться не только охлаждающей жидкостью, но и встроенным нагревательным элементом. Этот элемент подключен к электронному блоку управления, который автоматически, в зависимости от режима работы двигателя, может управлять термостатом и всей системой охлаждения.
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.
В системе охлаждения двигателя термостат занимает положение «главного регулировщика», который тихонько делает свою работу и о котором мы обычно не вспоминаем, пока он не выйдет из строя. Так что про существование его в автомобиле знает каждый водитель, а вот о принципе работы и последствиях поломки, задумываются редко. В этой статье мы расскажем всё о нем: устройство, виды, принцип работы и как проверить его работу в домашних условиях.
Для чего нужен термостат (назначение)? Задача этого нехитрого устройства – реагировать на температуру антифриза (охлаждающей жидкости) и регулировать ее поток в зависимости от нагрева двигателя. Другими словами, он помогает быстрее прогреть двигатель до оптимальной температуры после старта и охлаждать его в процессе работы.
Чтобы поддерживать рабочую температуру антифриза (а значит и двигателя в процессе работы), он регулирует его движение по контуру охлаждения. И устроен таким образом, чтобы автовладелец вообще не беспокоился о том, прогрелся ли мотор и какая температура у него сейчас.
Устройство термостатов
Устройство термостата просто, как всё гениальное:
- В медный корпус (медь хорошо проводит тепло) помещен цилиндрик, наполненный смесью воска с металлическим или графитовым порошком либо жидким наполнителем – водой со спиртом. Вид наполнителя особого значения не имеет, важно лишь то, что все они достаточно сильно расширяются при нагревании;
- В цилиндр с наполнителем вставлен металлический шток, и вся конструкция герметически закрыта;
- По обе стороны от цилиндра со штоком находятся два плоских клапана: для большого (основной клапан) и малого контуров системы охлаждения;
- Вся нехитрая конструкция заключена в корпус-рамку с пружинами, назначение которых – обеспечивать сопротивление штоку и возвращать его в исходное положение.
Найти место, где находится термостат, несложно. Он устанавливается на пересечении большого и малого контуров системы охлаждения, в «развилке» патрубков. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости он перенаправляет ее поток и, соответственно, регулирует и поддерживает нужную температуру.
Принцип работы и схемы циркуляций
Обычный механический термостат выполняет свою работу без какого-либо постороннего вмешательства. Понять, как работает это устройство, очень просто:
- В «холодном» состоянии, то есть когда двигатель только стартовал и еще не прогрелся до рабочей температуры, основной клапан перекрывает поток антифриза к радиатору охлаждения, при этом малый клапан открыт и направляет охлаждающую жидкость по малому кругу (от двигателя через помпу снова к двигателю). Таким образом, он не дает антифризу остывать и двигатель прогревается быстрее.
- Когда температура повышается, нагревается восковое вещество в цилиндре. При этом оно расширяется и выталкивает шток (на высоту примерно 2 см). Поднимается шток, и основной клапан открывает поток антифриза к радиатору. Чем сильней нагрета охлаждающая жидкость, тем выше поднимается клапан, тем больший поток идет на радиатор охлаждения.
- Когда антифриз достаточно гарячий, закрывается канал к малому кругу охлаждения (он же байпасный канал), и весь поток антифриза проходит через радиатор.
- Как только жидкость охлаждается, падает ниже рабочей отметки, термочувствительное вещество тоже охлаждается, сжимается, шток немного опускается под действием пружины, и клапан уменьшает проток на радиатор охлаждения.
Малый и большой круг циркуляции
1 — радиатор; 2 — патрубок охлаждающей жидкости, который идет в термостат; 3 — расширительный бачок; 4 — термостат; 5 — помпа (насос); 6 — двигатель; 7 — головки блока цилиндров двигателя; 8 — радиатор печки с вентилятором; 9 — кран печки; 10 — сливная пробка с двигателя; 11 — сливная пробка с радиатора.
Таким образом, принцип работы заключается в совершенно автономном регулировании и поддерживании температуры двигателя. Чувствительность к перепадам t обеспечивается составом наполнителя, который производители разрабатывают в своих супер-лабораториях и держат в секрете от конкурентов. Так же точно регулируется и температура открывания клапана… Но об этом позже.
Наглядное видео принципа работы системы охлаждения и термостата
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Как проверить термостат, основные неисправности
Неисправностей у термостата может быть только две:
- он либо не открывается от нагрева;
- либо не закрывается при охлаждении.
Другими словами, просто перестает выполнять свои прямые обязанности. Причина поломки чаще всего – накипь и коррозия штока, из-за которой его заклинивает в одном положении. Либо может перекосить и заклинить клапан или термостат от постоянной вибрации.
Выявить признаки неисправности просто: двигатель либо прогревается слишком медленно (особенно это заметно зимой, когда приходится применять шаманские приемы типа не включения отопителя), либо перегревается. Оба варианта не прибавляют здоровья «сердцу автомобиля». Косвенными признаками неисправности термостата может быть повышенный расход топлива и снижение динамических показателей двигателя.
Проверить, правильно ли работает термостат, можно двумя способами:
- наблюдая за работой системы охлаждения;
- непосредственно проверив сам термостат.
Можно еще отогнать машину на СТО, но это для слабаков, не так ли?
1.Способ первый: проверка термостата без демонтажа. Многих автовладельцев интересует вопрос, как проверить, не снимая устройство с машины, ведь легче всего провести диагностику своими силами. Для этого двигатель прогревают до рабочей температуры и в процессе прогрева оценивается температура патрубков системы охлаждения. Вначале антифриз должен циркулировать только по малому контуру, без поступления к радиатору. То есть, верхний (входной) патрубок радиатора, идущий от термостата, будет холодным, ведь антифриз в него не поступает. Когда двигатель прогреется до рабочей температуры, будет разогреваться и верхний патрубок, и это значит, что антифриз пошел по большому контуру системы охлаждения. Если же при прогреве двигателя охлаждающая жидкость уходит в радиатор, значит, входящий патрубок будет теплым и термостат работает некорректно. Ниже видео о том, как проверить работоспособность не снимая с машины.
2.Способ второй: проверить в домашних условиях. Для этого термостат нужно демонтировать и занести в квартиру. А дальше всё просто: термостат нужно «сварить». Поместить его в кастрюльку, чтобы он был полностью погружен в воду, и довести до рабочей температуры (она указана на корпусе). Если при нагреве термостат сработал (открылся), всё с ним нормально. Если же открывается слишком медленно или не открывается вообще, придется его менять. Ниже наглядное видео, как проверить термостат в домашних условиях.
Выбирая термостат, нужно обращать внимание на такие параметры:
- Габаритные размеры;
- Температура открытия;
- Конструкция;
- Взаимозаменяемость с предыдущим термостатом (проверяется по номеру детали).
Нужно отметить, что от производителя зависит, сколько прослужит автомобильный термостат: несколько лет или несколько недель. Поэтому лучше выбирать качественные проверенные бренды, за которыми стоят технологии, исследования и репутация. Тогда про термостат можно забыть на долгое время.
