Автомобильный термостат: виды, устройство и принцип работы

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.

Что делать, если мотор схватил «перегрев»?

В первую очередь, следует заглушить двигатель. Откройте капот и дайте мотору охладиться. Ни в коем случае не охлаждайте его принудительно, обливая водой. Это приведет к трещинам на блоке или головке. Также не открывайте крышку расширительного бачка – она может выстрелить. Дождитесь, пока мотор сам остынет. Доехать до места ремонта можно на буксире или эвакуаторе.

Особенности датчиков и возможные поломки

Воздушные датчики реагируют на изменение температуОбычно простые механические приборы имеют воздушный термодатчик. Этот элемент может быть встроен в сам прибор или вынесен за корпус устройства. Воздушные датчики реагируют на изменение температуры гораздо быстрее, чем вышеозначенные биметаллические. Такие датчики зачастую представляют собой довольно большой по площади металлический диск, наполненный газообразным веществом. Большая площадь такого элемента механического терморегулятора способствует быстрому реагированию на изменение температуры окружающей среды.

К особенностям датчиков относятся их упругость и наличие гребней. Как только температура начинает повышаться, газ, находящийся между дисками, увеличивается в объеме. В результате диски разъединяются, и тот из них, который расположен внутри, оказывает давление на небольшой переключатель, находящийся в средней части прибора. Цепь размыкается, нагревание прекращается.

Когда окружающая температура уменьшается, газ между пластинками сжимается, и диски снова примыкают друг к другу, давление на переключатель больше не оказывается, и снова включается нагрев. Чаще всего модели имеют световые индикаторы, кнопку включения и ручку для регулировки температуры.

Регулятор тяги для твердотопливного котла / Установка и настройка // Полная автоматизация котла #1

Если терморегулятор перестал нормально функционировать, следует прежде всего разобраться, что с ним произошло, какая именно деталь вышла из строя. В подавляющем большинстве случаев причиной поломки терморегулятора является неправильно работающий термоэлемент. Единственный правильный выход — приобрести новое устройство. Стоимость его не так уж и высока, чтобы принимать какие-то меры по ремонту.

Механический терморегулятор имеет множество преимуществ перед электронным. И главные из них — низкая цена, простота в эксплуатации, долговечность.

Терморегуляторы для теплых полов | Часть 2 | Механический RTC 70.26

Как установить прибор

В первую очередь производятся подготовительные мер

В первую очередь производятся подготовительные мероприятия, которые могут заключаться в создании ниши в стене по типу розеточной. Далее прокладывается кабельная проводка

Важно учитывать, что, кроме подключения основной питающей линии, прибор должен быть сопряжен с оборудованием. Другое дело, что той же прокладки провода можно избежать, купив беспроводную модель

Например, современные конвекторы с механическим термостатом уже в базовых комплектациях снабжаются радиоустройствами, избавляя пользователя от лишних хлопот с монтажом. Но, беспроводной принцип взаимодействия с управляющей оснасткой поддерживают далеко не все агрегаты и этот нюанс надо учитывать заранее. Это же касается и способа установки выносного датчика, который также потребует тщательной подготовки специальной точки для фиксации. Другое дело, что вмешательства в стену датчик не потребует. Для него достаточно подготовить монтажный кронштейн, на который будет посажен небольшой корпус. Вся необходимая фурнитура такого рода обычно входит в основные комплекты термостатов.

Горячий и холодный термостат. Температура открытия

В магазинах можно купить термостат с разной температурой начала открытия: от 76–78 °С (холодный термостат) до 92–95 °С (горячий термостат). Если система охлаждения работает исправно и не создаёт проблем, стоит использовать термостат, идентичный заводскому — как правило, это 82 или 88 °С. Но при необходимости можно регулировать температурный режим двигателя установкой нештатного термостата.

Если двигатель автомобиля изначально очень горячий и склонен к перегреву при нагрузках (например, из-за слишком тесного подкапотного пространства или маленького радиатора), можно немного улучшить его охлаждение, установив термостат с ранним открытием. А если на дворе зима и у вас проблемы с прогревом машины, горячий термостат поможет мотору не терять тепло — в Сибири это популярный зимний тюнинг.

Узнать температуру открытия штатного термостата можно с помощью онлайн-каталога запчастей. Выберите свой автомобиль, найдите на схеме системы охлаждения термостат и посмотрите, какие аналоги предлагает интернет-магазин — у большинства производителей характеристики термостата отражены в артикуле. Другой способ — подбор по снятому образцу: температура открытия клапана указана прямо на корпусе термостата.

Типовые неисправности термостата их симптомы

Несмотря на простую конструкцию у термостата бывает несколько неисправностей, каждая из которых приводит к нарушению теплового режима работающего двигателя. Рассмотрим основные дефекты и их симптомы:

  1. Термостат заклинило в открытом положении. Основные симптомы – холодный двигатель долго прогревается, зимой не выходит на рабочую температуру. Плохо греет печка.
  2. Термостат заклинило в закрытом положении. Симптомы – двигатель перегревается (стрелка на приборной панели «зашкаливает), хотя радиатор почти холодный и вентилятор не включается.
  3. Термостат начинает открываться слишком рано. Симптомы – температура двигателя не достигает нормы, печка работает далеко не на 100%.
  4. Термостат открывается слишком поздно. Двигатель работает в режиме перегрева, стрелка зашкаливает, и только после этого в работу включается радиатор и его вентилятор.

Кратко пройдемся по возможным причинам, из-за которых возникают описанные неприятности.

В открытом положении термостат заклинивает, как правило, по двум причинам. Во-первых, из-за повреждений или износа возвратной пружины. Во-вторых, из-за нарушения капсулы с термозависимым наполнителем. Бывают и такие случаи, когда между штоком и его упором попадает твердый мусор (например, накипь), и он не может вернуться в свое исходное положение.

В закрытом положении термостат заклинивает чаще всего из-за разгерметизации капсулы с термозависимым материалом. В результате тарельчатый клапан прижимается к основанию возвратной пружиной, а усилия расширяющегося вещества не хватает, чтобы сдвинуть его с места.

Если термостат открывается слишком рано, то «виноваты» либо возвратная пружина, либо термозависимый наполнитель. Когда пружина теряет свои первоначальные свойства, она удерживает тарельчатый клапан с меньшим усилием. В результате он начинает приоткрываться раньше, чем достигается нужная температура.

Причины поздно открывающегося клапана примерно такие же, как и в случае с заклиниванием в закрытом положении. Рано или поздно такой термостат неминуемо заклинит.

Отличия от электронных приборов и термостата

Существует две основные разновидности приборов. Он

Существует две основные разновидности приборов. Они могут быть электронными или механическими. Каждый из видов подразделяется на несколько подвидов. Электронные терморегуляторы работают от электричества. Их основными компонентами являются электронные микросхемы. Главные составляющие механических приборов — датчики с разной технологией срабатывания. Однако, несмотря на разную технологию срабатывания, в основу каждого из них положен один и тот же принцип работы термореле.

Чтобы понять суть работы механического прибора, необходимо знать, как изменяются физические свойства различных веществ. Как известно, по законам физики почти все вещества увеличиваются в объеме, если их нагревать и, наоборот, уменьшаются в объеме при охлаждении. Вещество, которое является исключением — вода. Молекулы воды при нагревании и охлаждении ведут себя иначе по сравнению с молекулами других веществ. Вода при нагревании, наоборот, уменьшается в объеме, а при охлаждении расширяется. В основу принципа действия механических приборов для регулировки температуры положено как раз такое свойство. Оно называется термическим расширением.

Механический терморегулятор теплого пола Extherm ET-21. Подключение и проверка работоспособности

Необходимо также знать об отличиях термостата от терморегулятора, которые кажутся одинаковыми приборами. Первый нужен для измерения и регулирования температуры воздуха в помещении, а термостат — это устройство, основная задача которого — защищать аппараты от перегрева.

Защита может быть обеспечена либо за счет применения все тех же терморегуляторов, либо протеканием фазового перехода. Таким фазовым переходом может быть, например, процесс таяния льда.

Принцип работы термостата

Итак, термостат представляет собой регулятор температуры антифриза (охлаждающей жидкости) в системе охлаждения мотора. Некоторые автомобилисты по этой причине называет этот агрегат терморегулятором, что не является ошибкой. Его основные задачи:

  • Поддерживать необходимый для двигателя тепловой режим;
  • Ускорять прогрев силовой установки.

Работа у него достаточно сложная. При первом пуске двигателя показатели температуры антифриза и окружающей среды не отличаются. Чтобы сделать время прогрева мотора минимальным, агрегат направляет охлаждающую жидкость по малому кругу: через помпу, рубашку и радиатор салона. При этом терморегулятор закрывает поток антифриза к двигателя.

Через некоторое время температура силовой установки начинает расти, тогда термостат открывает клапан и запускает поток антифриза по большому кругу, который проходит через помпу, рубашку, радиатор салона и основной радиатор. На основе этих знаний можно прийти к выводу, что термостат автомобильный работает в двух положениях:

  1. В закрытом при малом круге.
  2. В открытом при большом круге.

Большой и малый контур системы охлаждения

Месторасположение

Устройство находится под капотом машины у места вы

Устройство находится под капотом машины у места выхода ОЖ из цилиндров. Однако область размещения зависит от модели ДВС. Именно поэтому иногда термостат находится около помпы рядом с центробежным насосом.

Поскольку сегодня предлагаются всякие разновидности моторов, конструкция некоторых устройств требует 2 термостата. Первый выполняет контролирующую роль, то есть следит за температурой у головок блоков цилиндров, другой прибор располагается у цилиндрового блока.

Механический терморегулятор и его лидеры в производстве

Рынок предлагает достаточно вариантов для различных потребностей, включая требования к управлению котлами.  К примеру, механический терморегулятор VMT 1 производителя Ballu оказался одним из лучших за счет своей функциональности, надежности и качества монтажа. Правда, эта модель имеет узкий диапазон рабочей температуры от 10 до 30 С, поэтому он не подходит для любого котла.

Более широкие опции регулировки температуры предлаТермостат BALLU BMT-1

Более широкие опции регулировки температуры предлагаются Electrolux в своей основной линии ETB.

Следует также обратить внимание на предложения комТерморегулятор Electrolux ETB-16

Следует также обратить внимание на предложения компаний DEVI, HEAT-PRO, TIMBERK с модификациями TMS и другими. . Терморегулятор Devi (Деви) – модель Devireg 530 ELKO с датчиком пола

Терморегулятор Devi (Деви) – модель Devireg 530 ELKO с датчиком пола

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:

  1. 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;
  2. 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;
  3. Термостат включается между выходом водяной рубашки, входом насоса и нижним бачком радиатора. При таком подключении малый круг полностью перекрывается при включении большого. Используется двухклапанный термостат.

В двухконтурных системах охлаждения используется д

В двухконтурных системах охлаждения используется два  — 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.

Конструкция

Термостаты изготавливаются преимущественно из меди и латуни. Они обладают конструкцией, в которую входят разные элементы. К ним относят клапан малого и большого круга охлаждения, патрубки, пружины, шарик и поршни.

Стандартное устройство имеет подвижный клапан. Он начинает двигаться после изменения среды (при охлаждении или нагреве). В этом ему помогает термоэлемент, внутри которого находится вещество с добавлением различных компонентов, улучшающих теплопроводность. Как только охлаждающая жидкость достигнет определенной температуры, клапан откроется из-за расширения церезина. Остывая, двигатель заставляет клапан закрываться.

Термостат подразделяется на виды, т.е. бывает одно- или двухклапанным. Последний тип наиболее правильно позволяет антифризу циркулировать. Именно поэтому его чаще стали использовать.

Варианты наполнителя

В ходе проводимых испытаний в лабораторных условиях было определено два варианта наполнителей для системы. В первом случае выбрали твёрдое вещество, а во втором гелиевый компонент. Заслуга последней разработки (популярной доныне) принадлежит французскому инженеру Сержу Вернье. Открытие произошло в первой половине 20 века и его компания до сих пор занимаемся выпуском термостатов.

Принцип работы наполнителей неизменен. У гелиевого компонента несколько повышена герметизация и присутствует собственный уровень восприимчивости к изменению отметок.

С жидким наполнителем

Такой компонент не применяется с конца прошлого века. В основе изделия лежит латунный цилиндр, внутри которого есть жидкость, состоящая из дистиллированной воды и эфира. Закрепляется система на специальном штоке, а на другом её конце располагается клапан, который фиксируется внутри корпуса. Цилиндр включает четыре окна, позволяющих жидкости поступать из охладительной рубашки непосредственно к насосу даже при использовании запора.

В момент пуска клапан прижимается к седлу и открывает доступ к основному радиатору. Тепловой режим работы меняется, система охлаждения двигателя проходит в большой круг. Посредством специальных окон вещество заходит в резиновый шланг радиатора, а потом возвращается в рубашку охлаждения двигателя.

Перегрев двигателя исключён, охлаждающая жидкость быстро набирает рабочую температуру. Регулятор температуры антифриза срабатывает, когда последний прогревается до 70 градусов. Происходит закипание жидкости и повышение давления. Гофрированный цилиндр расширяется и давит на шток. Одновременно с этим происходит открытие клапана, окна запираются.

После этого жидкость проходит через клапан к главному баку радиатора и распределяется по его трубкам, чтобы достичь заданной (безопасной) температуры. Охлаждение при температуре до 95 градусов происходит быстро, охлаждающий компонент вновь поступает к насосу и вливается в систему. Цикл повторяется.

С твёрдым наполнителем

Подобная система сейчас используется зарубежными и отечественными производителями. В основе содержится воск — церезин, который смешивают с медным порошком и помещают в специальный баллон, производимый из меди или латуни. Между крышкой и самим баллоном помещают мембрану, сделанную из резины, в неё упирается шток.

Церезин

Вверху баллон соединяется с клапаном, упирающимся в седло. Под ним расположена специальная пружина, контактирующая с подковообразной направляющей и фланцем. Она обеспечивает полностью закрытое положение.

При работе мотора происходит нагрев антифриза и самого баллона. Возрастает температура находящегося внутри него воска. Когда компонент достигает 65-70 градусов, происходит плавление, вещество расширяется.

Состав оказывает действие на мембрану, и она через специальный шток поступает на клапан, обеспечивая его открытие. Нагреваемый компонент поступает в радиатор. Клапан открывается при температуре более +78 градусов по Цельсию. При снижении отметок, процесс – обратный. Пружина разжимается, перекрывает проход. Антифриз проникает к насосу и вновь поступает в систему охлаждения.

Езда без термостата

А можно ли ездить вообще без термостата? Иногда так борются с летними перегревами: полностью демонтируют термостат, принудительно включая большой контур охлаждения в работу. Но делать так не нужно. Вспомните основное назначение термостата: не способствовать охлаждению или нагреву мотора, а обеспечивать его термическую стабильность. Без термостата не будет режима подмешивания охлаждающей жидкости и перекрытия малого круга (что грозит локальными перегревами), нарушится расчётная циркуляция антифриза в системе. А во многих режимах работы двигатель окажется недогретым, что порой не менее вредно, чем перегрев. Пониженная температура двигателя (без термостата он может не нагреться и до 70 °С) негативно влияет на сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах: мотор зарастает нагаром, выходят из строя свечи, лямбда-зонды, нейтрализаторы выхлопа. Поэтому, если ваш двигатель хронически перегревается, поставьте холодный термостат с ранним открытием, но не удаляйте его из системы полностью. И поищите другие причины перегрева: отказавший электромотор или вискомуфту вентилятора, забитый радиатор или изношенную помпу.

Уделяйте термостату должное внимание: вовремя меняйте его, правильно подбирайте температуру открытия и не забывайте о замене прокладке — это избавит от многих проблем с двигателем.

Тонкости установки нового устройства

Сделать монтаж своими руками не составит труда. Выполняя подключение термостата необходимо соблюдать последовательность аналогичную с тем как снять терморегулятор, только в обратной последовательности. Во время установки важно избегать перекосов и попадания мусора.

Контроль номинально температуры термостата

Перед приобретением нового изделия следует убедиться в его совпадении параметров с заводскими рекомендациями. Информация о термостате присутствует у него на корпусе. Она должна совпадать с ранее установленным терморегулятором.

Своевременная замена термостата избавит от неприятностей в дороге, поэтому автовладелец должен внимательно относится к признакам перегрева. В противном случае его в скором времени ожидает капремонт силовой установки.