Устройство и принцип работы термостата на автомобиле

Отопительный терморегулятор

Регулировать температуру в помещении можно, вращая ручку шарового крана. Но он может находиться только в двух положениях: открыто или закрыто. Если кран закрыть не полностью, то конструкция потеряет герметичность из-за твердых частиц, содержащихся в носителе тепла, которые повреждают шарнир. Поэтому для систем отопления чаще используют специальный терморегулятор с механическим управлением.

В устройство терморегулятора отопления входят элементы (смотрите рисунок):

1. Термический элемент;
2. Термический перекрывающий клапан;
3. Шкала настроечная.
4. Чувствительный к изменению температуры элемент;
5. Разъемное соединение;
6. Шток передающий;
7. Клапан от золотника;
8. Компенсаторное устройство;
9. Накидная гайка;
10. Кольцо для фиксации;

Сложная конструкция свойственна и для термического элемента, который называют сильфоном. Это цилиндр с гофрированными изнутри стенками. Полость заполнена газом или жидкостью – рабочей средой, способной реагировать на изменение температуры вокруг. Именно этот элемент обусловливает принцип работы терморегулятора отопления.

Принцип действия

Принцип работы терморегулятора отопления основан на свойстве веществ увеличиваться в объеме при нагревании и уменьшаться при остывании. Термодатчик реагирует на изменение температуры снаружи конструкции. А каждому ее значению соответствует некоторое давление рабочей среды, которая заполняет полость сильфона.

Возможны два варианта действия:

• Температура превысила установленное потребителем значение. Тогда сильфон растягивается от увеличения объема рабочей среды. Это заставляет перемещаться шток, от которого зависит работа перекрывающего клапана. Поток теплоносителя уменьшается, и температура падает;
• Температура стала ниже установленной потребителем. Тогда сильфон сжимается, поскольку объем рабочей среды в нем уменьшается. Шток начинает двигаться в обратном направлении, приоткрывая клапан. Поток теплоносителя увеличивается, отчего температура начинает расти.

Эти два процесса постоянно сменяют друг друга. Современные терморегуляторы позволяют реагировать на изменение температуры в пределах одного градуса и даже десятых его долей. Для человека такая температурная разность несущественна, и он не заметит периодического повышения и понижения.

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.

ДЖЕРЕМИ КЛАРКСОН: ПОЛИРОЛЬ — ПРОШЛЫЙ ВЕК. НАСТАЛА ЭРА ЖИДКИХ СТЕКОЛ!

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.

автомобильный термостат

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.

Почему ломаются датчики в холодильниках?

Причин выхода из строя термодетекторов не так и много. Основной является его естественный износ — любая деталь со временем вырабатывает свои резервы и нуждается в замене.

Датчик температуры холодильника стоит не очень дорого. Кто-то может попытаться с этим поспорить, что мол вот на такой-то холодильник этот прибор стоит великих денег! Позвольте возразить — замена термодетектора, стоящего этих «великих денег» обойдется вам, в любом случае, дешевле покупки нового холодильника. Гораздо более выгодно — вовремя распознать поломку анализатора и поменять его, пусть за 2, 3, 4 тысячи, чем пустить этот момент на самотек и выложить в дальнейшем от десяти тысяч за замену компрессора или и того больше на покупку нового холодильника.

Так что, прежде чем подвергать сомнению утверждение о недороговизне термодатчиков, проверьте — сколько вам придется заплатить, если сломанный детектор выведет из строя другие системы.

Другой причиной может являться перепад напряжения в рабочей сети. Как любой другой электроприбор, термодатчик может перегореть, если в квартире плохая проводка или наблюдаются сбои в работе сети, а розетки в помещении не очень хорошие.

Существуют и другие причины, но они не столь частые и потому на них можно не заострять внимание (механические повреждения, производственный брак и т.д)

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

Рекомендуем: Типы кузова легковых автомобилей: пикап, универсал, купе, седан

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 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

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.

Как проверить термостат на работоспособность

Перед тем, как проверять термостат на работоспособность, нужно понимать какие неисправности у него могут возникнуть в принципе, и в чём они проявляются. Всего таких неисправностей может быть три:

1. Термостат постоянно открыт. Если основной клапан термостата вследствие поломки остается все время открытым, то охладитель будет постоянно проходить через радиатор и рубашку охлаждения двигателя. При этом мотору потребуется довольно много времени для достижения оптимальной рабочей температуры.

В летнее время года такая поломка, как правило, остается даже незамеченной, а вот зимой, особенно в сильный мороз, прогреть мотор до рабочей температуры будет крайне тяжело.

2. Термостат постоянно закрыт. Если основной клапан термостата не открывается, то жидкость в системе охлаждения постоянно циркулирует по малому кругу. При этом двигатель очень быстро перегревается, в результате чего его может и вовсе заклинить.

В этом случае ездить на автомобиле до замены термостата мы не рекомендуем. Добраться же к ближайшему автомагазину или СТО своим ходом можно включив печку в салоне на максимальный обдув. При этом нужно постоянно следить за тем, чтобы стрелка указателя температуры двигателя не переходила в красную зону.

3. Термостат открывается слишком рано. Обычно это происходит либо с контрафактными автомобильными термостатами, сделанными народными умельцами из комплектующих низкого качества, либо с термостатами с характеристиками не подходящими для данной комплектации автомобиля.

Если клапан термостата открывается при слишком низкой температуре (ниже +75 °C), тогда двигатель, как правило, прогревается значительно дольше положенного времени. При этом мотор не может выйти на оптимальный тепловой режим, что приводит к увеличению расхода топлива.

Проверка термостата в автомобиле

Алгоритм проверки термостата, не снимая его с автомобиля, очень прост. Чтобы проверить, открывается ли термостат, от вас потребуется выполнить лишь несколько действий:

Разогрейте двигатель до рабочей температуры, после чего заглушите мотор.
Откройте капот и найдите шланг в верхней части радиатора. Как правило – это черный резиновый шланг диаметром 5-7 см с железным хомутом на концах, или же с пластиковыми скобами.
После этого найдите нижний шланг – примерно такой же, как и верхний

Обычно он крепится в нижней части радиатора.
Прикоснитесь к обоим шлангам рукой, но крайне осторожно, потому как они могут быть сильно нагреты.

Если стрелка указателя температуры двигателя находится у красной зоны, но при этом один из шлангов горячий, а второй холодный, то с высокой вероятностью можно утверждать о том, что термостат не открывается и его необходимо заменить на новый.

Больше о неисправностях системы охлаждения двигателя и профилактике их появления читайте в нашей статье о техническом обслуживании системы охлаждения.

Особенности эксплуатации термостата

Способность открываться полностью или частично позволяет термостату довольно эффективно и гибко поддерживать оптимальную температуру ДВС при различных режимах эксплуатации мотора. Причём, терморегулятор позволяет уменьшить амортизацию компонентов силовой установки и токсичность выхлопных газов.

Не стоит пренебрегать контролем состояния и самого термостата, так как замена этого устройства обойдётся гораздо дешевле, чем ремонт двигателя. Более того, в некоторых случаях вышедший из строя мотор уже не представляется возможным реанимировать.

Заключение

Хотя отклонения температуры двигателя от нормы могут быть обусловлены множеством разных факторов, в первую очередь при такой неполадке стоит проверить именно термостат. Тем более, что сделать это не так сложно – работа не требует каких-то специальных знаний или инструментов и не займёт много времени. При этом для экспресс-диагностики снимать устройство с двигателя вовсе не обязательно.

Видео о работе автомобильного термостата:

Какие бывают неисправности термостата, их признаки и причины

Неисправность одного из основных узлов системы чаще всего связана с износом или коррозией некоторых элементов. На начальном этапе подобных деформаций, изменения незаметны, а потом случается так, что клапан завис в открытом или закрытом положении. Иногда встречается неполное открытие клапана. При этом автовладелец может не сразу заметить неисправность, потому что симптомы открытого термостата возникают только при небольшом морозе, когда прогрев ДВС идёт долго.

Если клапан термостата заклинило полностью в закрытом положении, то движок может перегреться даже при отрицательной температуре окружающей среды. Требуется незамедлительно заменить термостат на новый.

Если открытие термостата происходит очень рано, то это может указывать на бракованное изделие или самодельное, или устройство просто не подходит для вашей модели автомобиля.

Если клапан термостата заклинило наполовину или в полностью открытом состоянии, то ДВС будет долго прогреваться до рабочей температуры. А в зимнее время двигатель вообще не прогреется, да и печка греть совсем не будет. Отмечу, что если детали исправны, то при нуле двигатель прогреется до рабочей температуры за 5-7 минут.

Автомобильный термостат может быть некачественным изначально. В этом случае открытие клапанов происходит несвоевременно. Такое нарушение не опасно, но может бить по бюджету из-за увеличения расхода топлива. Чтобы суметь вовремя диагностировать проблему надо знать, какие типы поломок существуют и как проводить тестирование самостоятельно.

Причины неисправностей термостата:

1. Появление накипи на металлических деталях, штоке. Это происходит из-за плохого качества охлаждающей жидкости либо несвоевременной её замены. Накипь затормаживает работу клапанов и штока, что приведёт к некорректной работе термостата.
2. Вибрационные разрушения. Как правило это появляется при использовании некачественных или бракованных термостатов. В таких устройствах плохо завальцованы соединения и стыки, а также плохая герметизация медного цилиндра.
3. Деформация резинового уплотнителя. Чаще всего это происходит из-за высоких температур, которые вызывают в резине протечки или трещины. Также перегревается мембрана между штоком и наполнителем.

Перечислю признаки неисправностей термостата:

1. ДВС постоянно перегревается – стрелка на приборной панели всё время находится в красной зоне. Это означает, что антифриз не проходит к радиатору.
2. ДВС плохо прогревается, а при повышенных нагрузках он очень быстро перегревается. Это указывает на то, что клапаны заклинило в среднем положении, в результате чего только небольшое количество охлаждающей жидкости попадает в радиатор, чего, разумеется, недостаточно для охлаждения мотора при высоких нагрузках.
3. Слишком долго прогревается движок. Это значит, что открыт патрубок к радиатору, из-за чего антифриз постоянно охлаждается и не даёт силовому агрегату прогреться до рабочей температуры.
4. Стрелка температуры двигателя после остановки поднимается, а при движении – падает.
5. Нижний патрубок становится тёплым после 3 минут работы движка. Это означается, что термостат открыт постоянно.
6. Нижний патрубок холодный, но стрелка указывает на перегрев мотора (ДВС при этом работает долгое время). Это означает, что термостат заклинило в закрытом положении. Исключение – поломка датчика вентилятора радиатора.
7. Дополнительные признаки: печка в салоне дует прохладным воздухом, снижается динамика авто, увеличивается расход бензина.

Самое опасное – это моментальный перегрев двигателя в жаркое время года, что приведёт к его поломке. А если двигатель не выходит на рабочую температуру, то повысится износ узлов и ухудшится эффективность моторного масла.

Неисправности термостата

Ниже представлены наиболее распространенные неисправности термостатирующего устройства авто.

• Нарушение работы клапана малого круга. Проблема актуальна для двухклапанных устройств. В результате износа или поломки клапан плохо закрывается или не закрывается совсем. В результате антифриз циркулирует только по большому кругу и двигатель очень плохо прогревается.
• Клин клапана. При такой неисправности заслонка постоянно находится в закрытом или полузакрытом состоянии и не приходит в движение под воздействием термочувствительного элемента. В результате мотор перегревается.
• Поломка термочувствительного элемента. При этой неисправности термоэлемент перестает реагировать на изменения температуры или реагирует на них в недостаточной степени. Из-за этого заслонки клапанов открываются меньше, чем необходимо. Это приводит к перегреву. При поломке термоэлемента возможно и другое нехарактерное «поведение» термостата. Например, заслонки могут открыться раньше времени, что приведет к медленному прогреву мотора.

Еще одна распространенная неисправность – протечка термостата. Как правило, она возникает из-за разрушения прокладок между элементами корпуса прибора. А оно, в свою очередь, чаще всего происходит по причине попадания масла в охлаждающую жидкость (оно попросту растворяет прокладки).

Часто неисправности возникают из-за механических повреждений клапанов. Обычно они связаны с большой нагрузкой из-за высокого давления жидкости.

Как настроить и отрегулировать термостат холодильника

Настройка электронных термостатов осуществляется для всех камер. Требуемая температура для холодильной находится в диапазоне 4–6°С выше нуля, в морозильной оптимальное значение – 18°С ниже нуля.

Для регулировки механического термореле, его ручку устанавливают в положение, показывающее значение от 2 до 3,5.

В случае использования терморегулятора, работающего уже долгое время, зачастую требуется индивидуальный подход. Так, регулировка термостата холодильника обычно осуществляется регулировочными винтами, в паре установленных на корпусе реле. Вращение одного из них смещает температурный диапазон срабатывания регулятора.

Схема термостатов

Основные неисправности

Заклинивание клапана в закрытом положении чревато более серьезными последствиями. После выхода на температуру выше номинальной, жидкость продолжает циркулировать по малому кругу. Если автовладелец не проверит работает ли термостат, то произойдет закипание мотора. В отличие от постепенного чрезмерного износа при постоянно открытом клапане, его закрытое положение способно привести к капитальному ремонту двигателя при первой же нештатной ситуации. Заклинивание поршней, коробление металлических деталей, разрушение резиновых изделий и прочие серьезные последствия сопровождают закипание двигателя, поэтому если появились первые признаки неисправности термостата необходимо провести его диагностику и, в случае необходимости, замену заклинившего изделия на новое.

Если разрушается резиновая прокладка термостата могут появится потеки охлаждающей жидкости. Очень часто разрушение уплотнителя связано с попаданием масла в систему охлаждения. Выхлоп автомобиля при этом может приобретать белый оттенок. В таких случаях замена термостата не решит проблему, так как ее корень спрятан в другом месте.

Визуальная проверка термостата позволяет обнаружить его механические повреждения. В таких случаях могут быть разрушены корпус или прокладка термостата. Устранение неисправности своими руками в таком случае не займет много времени.

Появление и модернизация устройства

Одним из первых термостатов считается появление ртутного устройства для поддержания оптимального температурного баланса в инкубаторе для кур, который изобрел в 1620 году мистер Корнелий Дреббел из Великобритании.

Термостат активно используется в системе жидкостного охлаждения ДВС с 1922 года, когда появились первые и относительно мощные установки с большим выделением тепла в процессе работы. На раннем этапе было несколько безуспешных попыток применить устройство в системе охлаждения. Далее конструкцию усовершенствовали, инженеры подобрали оптимальные материалы изготовления и добились таких характеристик и надежности, что термостат стал повсеместно используемым элементом в жидкостной системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

В системах охлаждения автомобилей используют два вида термостатов. Существуют решения с твердым или жидкостным наполнителем. Гелевый термостат для автомобильной жидкостной системы охлаждения двигателя был изобретен французом по имени Серж Вернье в 1963 году. Компания Vernet специализируется на производстве термостатов и сегодня, а продукция этого бренда пользуется заслуженным авторитетом на рынке автозапчастей для различных марок автомобилей по всему миру.

Наполнитель термостата

Термостат может иметь различные виды наполнителя в основе своей конструкции. Мы уже упоминали, что выделяют жидкостной наполнитель и твердотельный. Принцип работы и устройство этих решений практически одинаково. Отличия заключаются только в повышенной герметизации жидкостной конструкции, а также в индивидуальных физических свойствах самого наполнителя и его чувствительности к температурным колебаниям зависимо от состава.

Современные двигатели получили такой тип устройства, который имеет в основе твердый наполнитель. Под таким наполнителем стоит понимать основной термоэлемент, который внутри термостата находится изначально в твердом физическом состоянии.

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).