Термостат, что это такое?

Blog-Mycar.ru

Все о ремонте, тюнинге, устройстве, эксплуатации автомобиля, советы, автоновости, автофакты

Термостат: принцип работы, устройство, неисправности и проверка

Принцип работы термостата кроется в небольшом цилиндре, внутри которого находится воск. Звучит необычно, но каждому автолюбителю, который занимается самостоятельным обслуживанием своей машины, необходимо знать особенности работы и основные неисправности. Ознакомившись с данным материалом, читатели получат ответы на все вопросы, касающиеся термостата.

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 радиатору 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:

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

Большой и малый контур системы охлаждения

Регулирование температуры двигателя

Аналогичным образом термостат функционирует в обратном порядке: антифриз начинает циркулировать по малому кругу, если температура снижается – клапан в этот момент закрывается. Для примера можно взять автомобильный режим «start-stop», когда машина с горячим мотором выезжает из пробки на свободную трассу. Подходит для примера и включение отопителя салона.

Если температура антифриза составляет 80-95°C, то клапан терморегулятора остается в промежуточном состоянии, как результат – основной радиатора получает лишь часть антифриза. Чем больше поднимается клапан, тем выше количество поступающей охлаждающей жидкости в область основного радиатора. При помощи клапана и происходит регулировка температурного режима, за счет которой значительно снижается токсичность выхлопных газов, выполняется полное сгорание топлива.

Устройство термостата

С тем, как работает термостат мы разобрались. Теперь стоит рассмотреть его устройство. Современный термостат для автомобилей изготовлен из меди и латуни. Все процессы в агрегате выполняются при помощи небольшого цилиндра – термоэлемента. Внутри этого цилиндра есть твердое вещество, в котором находится смесь алюминия, графита, гранулированного воска и различных порошков меди.

При 82°С твердое вещество начинает плавиться, а если быть точнее – то плавится в основном гранулированный воск. При разработке агрегата воск был выбран из-за моментального расширения под действием тепла. После перехода в жидкое состояние под действием высоких температур он может точно также быстро застыть при понижении градусов.

Термоэлемент (цилиндр) соединен с клапаном при помощи штыря. При повышении температуры воск внутри твердого вещества расширяется и поднимает клапан за счет штыря. Принцип работы терморегулятора мы уже знаем – большой круг начинает функционировать при открытом клапане термостата. Когда водитель глушит мотор, он остывает, а воск снова переходит в твердое состояние.

Проверка работы термостата

В «домашних» условиях мы можем узнать, функционирует ли его клапан, датчик, в порядке ли само железо термостата. При этом снимать устройство с двигателя не обязательно. Наша задача заключается в поиске неисправностей и в проверке клапана: реагирует ли он на повышение температуры, в каком положении находится, открыт или закрыт. Зная, что такое термостат в машине, автомобилист сможет самостоятельно определить возможную неисправность.

Перед тем, как проверить термостат, нам нужно отыскать его под капотом и потрогать патрубки, которые отходят от устройства. Проходит работа по следующей схеме:

Заводим мотор и ждем около 3 минут.
Теперь трогаем шланг термостата, который идет к основному радиатору охлаждения.
Этого времени не должно хватить для открытия клапана термостата. То есть если клапан холодный, то заслонка находится в закрытом положении. Если клапан нагревается, значит нарушена нормальная работа датчика – неисправность удалить можно заменой.
Проверив закрытую заслонку, переходим к открытию. Для этого ждем уже 5 минут и снова трогаем шланг, идущий к радиатору. При нормальной работе он станет горячим, значит термостат направил охлаждающую жидкость по большому кругу – устройство работает.

Как проверить работу термостата под капотом мы уже знаем. Но существует ещё один метод проверки, который можно провести в домашних условиях. Для этого необходимо полностью отсоединить устройство и поместить в кастрюлю (подойдет и другая емкость) с водой. Теперь включаем газ и ждем полного кипения. Изначально клапан должен быть закрыт, но после кипения он откроется. Этот метод не только покажет, функционирует ли агрегат или нет, но и наглядно продемонстрирует принцип работы терморегулятора.

Неисправности

Если клапан термостата заклинило в открытом положении, то мотор очень долго будет прогреваться до рабочей температуры. В холодное время года нужный температурный режим и вовсе не будет достигнут. Если все элементы системы охлаждения находятся в исправном состоянии, то прогрев мотора проходит за 5-10 минут.

Также термостат может «зависнуть» в закрытом положении. Такая неисправность входит в причины перегрева двигателя. При закрытом клапане перегрев будет в любом режиме эксплуатации и даже в мороз. Что касается неполного открытия, то здесь может быть два варианта: мотор не наберет необходимую температуру или перегреется.

Термостат системы охлаждения двигателя

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.

Читать еще: Как выбрать литые диски на машину?

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 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;

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 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.

Принцип работы автомобильного термостата и его схема

Пособие для автовладельца: принцип работы охлаждающего устройства в автомобиле, схема для ВАЗ 2107 (Жигули), 2114 (Лада Самара) и 2115. Как проверить его работу, видео.

Читать еще: Регулятор холостого хода ауди 80 в4

Список содержания статьи:

Принцип работы термостата в автомобиле
Схема термостата ВАЗ 2107, 2114, 2115
Как правильно определить, что устройство находится в рабочем состоянии
Цена термостата для автомобиля

Термостат — это прибор системы охлаждения, который имеется во всех машинах (в стандартном варианте диаметром пять сантиметров, расположен между двигателем и радиатором), оснащённых системой охлаждения мотора с помощью жидкости.

Это прибор позволяющий поддерживать постоянную температуру двигателя за счёт работы терморегуляторов или же за счёт осуществления фазового перехода. Иногда можно увидеть термостаты с термоизоляцией, которая позволяет уменьшить потери тепла или холода. Самым распространённым, которым пользуются все, от мала до велика, является холодильник.

Термостат выполняет функцию блокировки радиатора от потоков охлаждающей жидкости (тосол), фактически давая двигателю время разогреется. Также такой простой механизм помогает уменьшить износ двигателя автомобиля. Он закрыт, пока температура мотора находится в норме, как только она достигает критической точки в пределах девяноста или девяноста пяти градусов Цельсия, то заслонка в термостате открывается и позволяет охлаждающей жидкости попасть в двигатель и нормализовать его температуру.

Понаблюдать за процессом работы устройства можно и в домашних условиях. Нужно просто поместить термостат в ёмкость, наполненную самой обыкновенной водой, и поставить на плиту подогреваться. По мере увеличения температуры воды в кастрюле Вы сможете увидеть, как на термостате открывается клапан, примерно на два сантиметра. Для проведения опыта лучше взять новый, а не снимать со своей или чьей-либо ещё машины.

Принцип работы термостата в автомобиле

Латунь и медь — вот основные составляющие, из которых изготавливают эти устройства. А основной принцип работы автомобильного термостата скрывает маленький цилиндр, который можно увидеть со стороны двигателя. В цилиндре есть маленький восковой шарик, сделанный, правда, не из настоящего воска, температура плавления материала, из которого он сделан, равняется 82 градусам Цельсия. Воск в качестве материала для этого элемента выбран не случайно, он имеет свойство увеличиваться в объёме под влиянием температуры, то есть совершать переходы из твёрдого состояния в жидкое. Когда воск расплавится и расшириться, он создаст давление, под которым из цилиндра выпадет штырь и откроет клапан, через который охлаждающая жидкость попадает в радиатор. А когда температура двигателя приходит в норму, то воск снова затвердевает, принимая прежнюю позицию и форму.

Есть много факторов, которые могут стать причиной неполадок, но коррозия — наиболее частая. Когда клапан постоянно находится в открытом положении, то жидкость для охлаждения мотора всё время будет поступать в радиатор, прежде чем попасть в двигатель, а это значит, двигателю необходимо больше времени для достижения критической температуры. А когда клапан термостата постоянно закрыт, то двигатель не охлаждается и продолжает набирать температуру, соответственно, машина «закипает» и на ней нельзя продолжать двигаться, пока мотор не остынет. Специалисты и автомеханики рекомендуют автомобилистам менять старый на новый, приблизительно, каждые два года. Читайте, как менять термостат в автомобиле ВАЗ 2110-2111.

Схема термостата ВАЗ 2107, 2114, 2115

Как правильно определить, что устройство находится в рабочем состоянии?

Разогреваем двигатель до такой температуры, чтобы стрелка не достигала критического показателя, и выключаем его. Открываем капот, находим шланг сверху радиатора (резиновый шланг чёрного цвета, имеющий на конце металлический хомут) и такой же снизу. Затем очень аккуратно, они могут быть достаточно горячими, дотрагиваемся до них. Если один из них стал горячим, а другой по-прежнему холодный, и при этом датчик показывает высокую температуру двигателя, то это значит, что, скорее всего жидкость не попадает в двигатель, а задерживается в радиаторе, и нужно менять термостат на новый.

Существует и ещё один способ проверки, больше известный как «народный». Он перекликается с тем «экспериментом», который был описан выше, для наблюдения процесса работы термостата, только в этот раз Вам придётся положить в ёмкость с водой термостат, в работоспособности которого Вы сомневаетесь, снятый с вашего автомобиля, а дальше процедура повторяется, по мере того как вода будет доходить до температуры 87–90 градусов клапан должен открыться, однако, если этого не произошло, то термостат уже непригодный для работы. Ещё стоит помнить, что у разных термостатов показатель критической температуры открывания клапана может быть разный, поэтому при покупке нового уточните это у продавца. Поскольку для водителя не секрет, что ставить в авто термостат, имеющий высокую температуру открывания клапана нельзя — двигатель не будет охлаждаться.

Видео, проверка термостата ВАЗ 2101-2107 и Tama (Toyota):

Функции и принцип работы автомобильного термостата

Автоликбез 15 декабря 2019

Водителю, самостоятельно обслуживающему силовой агрегат машины, необходимо иметь представление о работе термостата в автомобиле. Распределительный элемент, установленный в моторном отсеке, обеспечивает распределение потоков антифриза и поддерживает степень нагрева двигателя. При заклинивании клапана мотор работает в аварийном режиме, что приводит к поломкам или увеличенному расходу топлива.

Функции в системе кондиционирования

Жидкостная система охлаждения (или кондиционирования) состоит из рубашки, расположенной в блоке цилиндров и головке блока, помпы, радиатора и соединительных патрубков. Часть жидкости подается в отдельный теплообменник для отопления салона. Интенсивность нагрева воздуха регулируется краном (например, на классических легковых машинах ВАЗ) или отдельной заслонкой в воздушном канале.

Термостат предназначен для распределения потоков хладагента между рубашкой и радиатором, обеспечения рабочей температуры двигателя и прогрева салона.

Разновидности термостатов

В силовых установках автомобилей используется несколько типов термостатов:

С 2 клапанами, что обеспечивает управление потоками хладагента, идущими к радиатору и по малому кругу охлаждения (через рубашку силового агрегата и блок отопления салона).
С 1 подвижным элементом, корректирующим подачу жидкости к радиатору.
С 1 клапаном и двухступенчатым открытием. При прогреве мотора открывается протока малого диаметра, затем антифриз подается в теплообменник через отверстие увеличенного сечения.
Электронный термостат, оснащенный датчиком, измеряющим температуру антифриза. Блок управления фиксирует положение заслонки при помощи шагового электродвигателя. Регулятор корректирует подачу антифриза в дополнительные контуры охлаждения, что снижает расход топлива.

Читать еще: Как снять 4 форсунку на кайрон дизель

Устройство и принцип работы

После пуска силового агрегата часть тепла, образующегося при сгорании топлива, идет на нагрев картера и головки блока. Для обеспечения нормальной смазки и улучшения смесеобразования мотор должен прогреться до 85-105°С (зависит от модели ДВС). Установленный в контуре охлаждения терморегулятор не позволяет хладагенту циркулировать через радиатор. Антифриз ходит по внутреннему кругу, позволяя мотору прогреваться до рабочей температуры за 5-10 минут. По мере прогрева термостат пропускает хладагент в теплообменник машины, охлаждаемый вентилятором.

Принцип работы регулятора основан на температурном расширении жидкого или твердого наполнителя.

Увеличивающийся в объеме материал смещает штангу с клапаном, который распределяет потоки антифриза. В схеме предусмотрены пружины, возвращающие заслонки в исходное положение при снижении температуры жидкости. Элементы конструкции закреплены в корпусе, изготовленном из силумина или термостойкого пластика. На некоторых автомобилях монтируются термостаты без внешней оболочки, установленные в блок цилиндров силовой установки.

Термостаты с твердым наполнителем

Регуляторы с твердым рабочим веществом оснащаются герметичной камерой, заполненной синтетическим воском (церезином). Принцип действия основан на переходе воска при прогреве из твердой фазы в жидкую. Раствор воздействует на эластичную манжету и связанный с ней толкатель. Подвижная штанга связана с тарельчатым клапаном, позволяющим антифризу циркулировать по малому (или внутреннему) кругу или пропускать жидкость в теплообменник для охлаждения.

Для повышения чувствительности к изменению степени нагрева в воск вводят присадки на основе металлической пудры.

Полученный материал отличается стабильным коэффициентом расширения при переходе из твердой фазы в жидкую и обратно. За счет стабилизации параметра температура хладагента поддерживается в допустимом диапазоне.

Термостат с жидкостью

Регулятор с жидким рабочим веществом устроен аналогично конструкции с твердым заполнителем, но раствор находится в герметичном сильфоне. Жидкость состоит из смеси дистиллированной воды и этилового спирта. При температурном расширении в сильфоне возникает избыточное давление. Элемент распрямляется и через связанный с ним шток открывает канал отвода антифриза в бачок теплообменника. Количество жидкости, перекачиваемой в радиатор, зависит от температуры антифриза в блоке цилиндров.

Расположение элемента в автомобиле

Регулятор находится в моторном отсеке автомобиля – на картере силового агрегата или на входе в насос для циркуляции хладагента. В двигателях с распределенным впрыском топлива устанавливаются дополнительные регуляторы, позволяющие поддерживать температуру головной части блока цилиндров в заданном интервале. Элемент устанавливается на задней части силового агрегата. Возможна установка дополнительных элементов для ускоренного прогрева салона автомашины.

Неисправности: причины и «симптомы»

Признаки неисправности регулятора:

длительный прогрев силового агрегата;
прогревание отводного шланга одновременно с мотором;
повышение температуры мотора до критической отметки во время стоянки;
переохлаждение силового агрегата в режиме движения по трассе;
холодное состояние патрубка подачи антифриза к теплообменнику при перегреве.

Причиной поломки регулятора является заедание штока с клапаном в открытой или закрытой позиции. При открытом большом круге жидкость подается в радиатор, увеличивая время прогрева. Неисправность становится наглядной при эксплуатации автомобиля в зимнее время. Например, дизельный мотор при температуре воздуха -10°С не удается прогреть до 40°С даже после пробега в 40-50 км.

Заклинивание штока происходит из-за негативного воздействия антифриза на металлические элементы конструкции. Производители автомобилей рекомендуют периодически заменять охлаждающую жидкость. При использовании старого антифриза на поверхности штока появляются отложения, ограничивающие подвижность детали. Дополнительной причиной дефекта является заправка системы охлаждения водопроводной водой (например, при утечке антифриза). Растворенные в жидкости соли вызывают коррозию стального штока.

Повышение степени нагрева мотора негативно влияет на рабочие характеристики моторного масла. При перегреве двигателя происходит заклинивание поршневой группы. На поверхностях зеркал цилиндров и опорах коленчатого и распределительного валов появляются задиры. Повреждения можно устранить только во время капитального ремонта мотора.

Дополнительной неисправностью термостата становятся трещины в корпусе, через которые уходит антифриз. Поврежденные детали подлежат замене: запаять или заклеить щели невозможно.

Как определить наличие поломки?

Первичная диагностика термостата проводится на автомобиле. После запуска двигателя проверяется температура патрубков, идущих к радиатору (рукой или датчиком, установленным на цифровом мультиметре). После прогрева мотора необходимо проконтролировать степень нагрева рукавов, идущих к радиатору. При исправном термостате шланги должны нагреваться равномерно. Методика позволяет определить заклинивание штока и тарелки клапана. Проверяется также отсутствие трещин в корпусных деталях регулятора.

Дополнительное тестирование предусматривает снятие регулятора с машины. Из системы охлаждения сливается антифриз, резиновые патрубки удерживаются на корпусе термостата винтовыми или пружинными хомутами (зависит от производителя автомобиля). Демонтированный элемент нужен для погружения в емкость с водой, которая устанавливается на газовую или электрическую плиту. Для проверки степени нагрева жидкости применяется градусник или электронный термометр.

При прогреве воды до 90°С и выше в исправном термостате клапан должен открываться. Процесс открытия контролируется визуально: если тарелка остается неподвижной, то регулятор необходимо заменить на устройство с идентичными рабочими характеристиками. Методика визуальной проверки не отличается высокой точностью, поскольку невозможно отследить связь между положением клапана и степенью нагрева. От данного параметра зависят корректность прогрева силового агрегата и поддержание заданной температуры.