Термостат назначение и устройство

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.

Виды терморегуляторов

Терморегулятор это средство регуляции температурного уровня, используемое в приборах, имеющих дело с теплом: в отопительном, охладительном оборудовании и системах контроля температуры в помещении. Регуляторы применяются и в сельском хозяйстве, например, в тепличных установках. Когда температура в помещении или установке в ту или иную сторону отклоняется от рамок, заданных в настройках, устройство дает команду включить или отключить нагревательные элементы.

Приспособления, предназначенные для регуляции температуры, могут быть классифицированы по различным основаниям. Выпускаются изделия, рассчитанные на разные виды монтажа: на стену или на дин-рейку. Варьируются поддерживаемый диапазон измерений и число каналов. Однако в первую очередь они различаются по строению, в зависимости от того, какие механические узлы и электронные компоненты в них задействованы.

Это наиболее простые изделия, лишенные электронной «начинки», чаще всего они используются для контроля температуры жилых помещений. Их работа базируется на способности некоторых материалов изменять свои характеристики под воздействием меняющейся температуры. Задавать рамки полагается посредством вращения колеса.

Плюсы такой конструкции – надежность, долговечность, простота управления, способность функционирования при минусовых температурах, стойкость к скачкам напряжения. Основным минусом является вероятность погрешности, в ряде случаев довольно значительной (до 3 градусов). Кроме того, изделия нельзя назвать бесшумными: при срабатывании они издают щелкающие звуки.

Механический регулятор

Механический регулятор

При нагревании такая пластинка деформируется и открывает сомкнутые контакты. Вследствие этого  к нагревательному элементу прибора перестает поступать ток. Остывая, пластинка возвращается в прежнюю позицию, и контакты соединяются снова. Тогда электроэнергия опять подается на соответствующий элемент, что влечет за собой нагревание. Такая конструкция вмонтирована в электрические чайники, плиты, утюги.

Работа биметаллической пластины

Работа биметаллической пластины

Газовые термостаты включают в себя заполненную газом трубу и контактные элементы. При помещении в жидкость газ расширяется и провоцирует замыкание контакта. Размыкание происходит, когда жидкая среда охлаждается. Конструкция устанавливается в водонагреватели, отопительные приборы на масле.

Важно! Плюсами этого и предыдущего типов являются автоматическая регуляция и бюджетная цена, минус – отсутствие места для вариативных гибких настроек, что ограничивает сферу применения.

Эти аппараты состоят из герметически запаянной камеры, снабженной пробкой из воска, и стерженька из металла. При нагревании плавящийся воск вытесняет стержень наружу, и последний инициирует изменения в электрической цепи. Такие конструкции широко применяются в автомобилестроении, а также при проектировании смесителей.

Их применяют в разного рода системах контроля климата, в конструкциях теплого пола. Они включают в себя датчик температуры, электронный ключ и блок контроля, генерирующий команды подключения и выключения нагревательных элементов. Приборы снабжены электронным табло, на котором репрезентируются температурные данные.

Электронный прибор

Электронный прибор

Двухзонный терморегулятор предоставляет возможность параллельного управления двумя отопительными системами, к примеру, кухни и жилой комнаты. Некоторые модели ограничиваются возможностью выбора из нескольких заданных программ, другие – дают возможность самостоятельного задания параметров. Термодатчики надо помещать в местах, куда не проникают влага и прямые лучи солнца.

Основные поломки устройства

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.

Термостат назначение и устройство

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:

  1. наблюдая за работой системы охлаждения;
  2. 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.

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.

Выбирая термостат, нужно обращать внимание на такие параметры:

  1. Габаритные размеры;
  2. Температура открытия;
  3. Конструкция;
  4. 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.

Основными признаками необходимости провести диагностику термостата являются:

  • прогрев двигателя стал более длительным;
  • нижний патрубок нагревается одновременно с прогревом мотора;
  • температура стремительно движется в красную зону;
  • после преодоления пробки нижний патрубок холодный, а двигатель близок к закипанию.

Устройства для регуляции температуры

К неисправностям термостата можно отнести и потерю герметичности. Если замечаются подтеки антифриза, необходимо обнаружить место утечки. Снижение уровня охлаждающей жидкости может вызвать перегрев двигателя.

Наиболее опасной поломкой является заклинивание терморегулятора в закрытом положении. Перегрев мотора ведет к уменьшению его ресурса и ускорению старения масла. При неблагоприятных условиях после закипания двигателя могут появиться серьезные повреждения, исправить которые возможно только капитальным ремонтом.

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.

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.

При пользовании термостатом вы рискуете столкнуться с рядом неисправностей. В качестве таковых можно назвать заклинивание устройства в закрытом виде и его «зависание». Заклинивать он способен, когда происходит перегревание мотора. И для этого совершенно не имеет значения, какова температура окружающей среды.

При такой поломке клапан термостата лишь чуть-чуть приоткрывается, но не может открыться полностью.Но в зависимости от условий пользования транспортного средства, а точнее режима работы силового агрегата, двигатель не гарантированно станет закипать. При «зависании» клапан может быть открыт как нараспашку, так и слегка приоткрыт.

Такая оплошность в работе термостата сказывается на длительности прогревания двигателя до необходимой для нормального функционирования температуры. Двигатель прогревается значительно дольше, а в некоторых случаях при низкой температуре воздуха на улице нужная температура далеко не всегда достигается. Нормальное время прогрева двигателя при хорошей работе системы охлаждения и температуре воздуха в 0°С от 5 до 10 минут.

Термостат назначение и устройство

Принцип работы автомобильного термостата при разных температурах Проблемы с работой термостата могут принести владельцу транспортного средства большие неприятности, связанные с дальнейшим ремонтом двигателя. Дабы это предотвратить, важно знать, функционирует термостат либо же нет. Конечно, несведущий человек при обычном осмотре двигателя сделать этого не сможет.

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.

Чтобы своевременно определить поломку, необходимо чётко знать о признаках неисправного термостата. Чем раньше будет выявлена и устранена поломка, тем меньше нагрузки получит двигатель, а на дороге машина не закипит и не заглохнет. Но для начала изучим причины, которые могут выводить из строя эту деталь:

  • накипь на штоке и коррозийные отложения на металлических деталях часто возникают из-за использования антифриза низкого качества;
  • вибрации приводят к разрушению механизма, такая ситуация характерна для бракованных деталей, в которых завальцовка проводилась недостаточно качественно;
  • деформация резинового уплотнителя может наступать в результате воздействия высоких температур.

О неисправном состоянии терморегулирующего механизма можно узнать по следующим признакам:

  • длительный прогрев мотора объясняется открытым положением патрубка радиатора, который постоянно охлаждает антифриз;
  • перегрев мотора свидетельствует о закрытом патрубке радиатора;
  • увеличенная длительность нагрева двигателя и резкое повышение температуры при увеличении нагрузки говорит о среднем положении клапанов;
  • работа печки в холодном режиме, увеличенный расход топлива, снижение динамических характеристик салона — всё это является косвенными признаками.

В 99 процентах причина неисправности заключатся в термоэлементе. В первом во втором случае воск могло вымыть из-за пробоя и разгерметизации камеры (либо он засох из-за времени). В третьем производитель просто не доложил термоэлемент в полном объеме либо установил некачественную пружину. Но в любом случае, единственный способ решения проблемы – это покупка и установка нового термостата. Элемент неразборной и меняется целиком. Да и стоимость его не слишком велика, чтобы принимать меры по ремонту.

Как устроен термостат

При подборе подходящего устройства потребители интересуются, как работает терморегулятор. Хотя эти приборы выпускаются с разными типами действующих блоков (электроника, механический узел и т.д.), принцип работы терморегулятора, независимо от его типа, базируется на считывании данных из среды, подлежащей температурному контролю.

Важно! Для предотвращения выхода устройства из строя и минимизации вероятности ошибочных показаний термический датчик следует размещать как можно дальше от зоны непосредственного воздействия обогревателя, батарей и иного подобного оборудования.

Разновидности термостатов

В силовых установках автомобилей используется несколько типов термостатов:

  1. С 2 клапанами, что обеспечивает управление потоками хладагента, идущими к радиатору и по малому кругу охлаждения (через рубашку силового агрегата и блок отопления салона).
  2. С 1 подвижным элементом, корректирующим подачу жидкости к радиатору.
  3. С 1 клапаном и двухступенчатым открытием. При прогреве мотора открывается протока малого диаметра, затем антифриз подается в теплообменник через отверстие увеличенного сечения.
  4. 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.

Преимущества и недостатки

Свойства термостатических устройств, их сильные и слабые стороны напрямую зависят от типа конструкции. Наиболее важный показатель – минимизация погрешности считывания температурных данных. В принципе, высокая точность характерна для любых термостатов, имеющих электронные компоненты, тогда как в случае механических устройств именно меньшая точность (погрешность может достигать трех градусов) является основным минусом. Зато они просты в регулировке и обладают весьма демократичной ценой.

Важно! Наиболее сложными в управлении (и дорогостоящими) являются программируемые устройства. При всем при этом они весьма экономичны в отношении потребления электроэнергии, обладают большой гибкостью настроек. Приобретать такое устройство пользователю следует лишь при уверенности, что он сможет правильно программировать работу термостата.

Причина поломок, методы решения

Простейшая система охлаждения двигателя состоит из малого и большого кругов циркуляции охлаждающей жидкости (ОЖ). Циркуляция в малом кругу, именуемом рубашкой охлаждения двигателя, способствует быстрому выходу двигателя в режим рабочей температуры. При повышении температуры термостат соединяет «рубашку» с основным радиатором системы охлаждения, при этом антифриз начинает циркулировать по большому кругу, поступая в бачок ОЖ уже охлажденной.

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.

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.

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.

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.

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.

Что же это за механизм такой — термостат? Можно ли обойтись без него? Сразу скажем, что без термостата машина будет работать, но недолго. Мы ещё вернёмся к этому вопросу и деталь рассмотрим опасность ненормированной температуры для мотора. По своему внешнему виду термостат выглядит как клапан, один или несколько, который может быть заключён в корпус.

Закрываться и открываться он может за счёт привода, который, в свою очередь, работает по принципу термических расширяющих свойств веществ. Термостат отвечает за сохранение рабочей температуры на нужном уровне, в пределе допустимой нормы. Чаще оптимальная температура колеблется в пределах 80 — 97 градусов.

Для каждого типа двигателя могут устанавливаться свои граничные показатели. Двигатель будет нагреваться до критической температуры, а в таком состоянии он не сможет исправно работать. Его рабочий запас сильно сократится. Не только высокая температура вредит мотору, при низком температурном режиме также нарушается его работа. В этом случае моторное масло становится более вязким и густым. Это увеличивает сопротивление на поршневой системе. Она быстрее изнашивается.

По сути, без термостата ездить можно. Правда, это будет продолжаться недолго и мотор испытает порядочный стресс. Если летом ездить без термостата, то работа авто будет продолжаться до момента перегрева мотора. Зимой машина будет долго прогреваться и возрастёт износ мотора. Одним словом, если и передвигаться на авто без терморегулирующего механизма, то исключительно в сторону СТО.

Этот терморегулирующий механизм имеет небольшие размеры, он малозаметный, но это не делает его менее значимым. Он располагается как раз на том месте, где стоит развилка между большим и малым кругом охлаждающей системы. Термостат при необходимости меняет направление для потока жидкости, используемой для охлаждения двигателя.

Устройство термостата просто, как всё гениальное:

  1. 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;
  2. В цилиндр с наполнителем вставлен металлический шток, и вся конструкция герметически закрыта;
  3. По обе стороны от цилиндра со штоком находятся два плоских клапана: для большого (основной клапан) и малого контуров системы охлаждения;
  4. Вся нехитрая конструкция заключена в корпус-рамку с пружинами, назначение которых – обеспечивать сопротивление штоку и возвращать его в исходное положение.строение термостата схема

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.

Прогресс не стоит на месте, и термостаты так же точно совершенствуются, как и другие узлы и детали автомобиля. Классифицируют термостаты по нескольким параметрам.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.

Необходимость и особенности терморегуляторов

Устройства устанавливаются как в жилых комнатах, так и в производственных помещениях. Если существует необходимость в регуляции работы теплого пола, можно купить прибор, снабженный двумя датчиками, один из которых монтируется на поверхность пола (будучи заточенным под считывание данных с твердых поверхностей), а другой – помещается на стену и работает с температурой воздуха. Терморегуляторы применяются и в бытовых приборах, работающих с температурными перепадами, а также в производстве автомобилей.

Без применения устройств контроля температуры не будет возможным слаженное функционирование систем и приборов, работающих с температурными перепадами. При выборе прибора нужно обращать внимание на то, насколько его конструкция и настройки подходят системе, в которой ему придется работать.

Варианты наполнителя

Итогом промышленных экспериментов и трудов стали две вариации наполнителя: с твердым веществом и гелиевым заполняющим. Последняя была разработкой французского инженера Сержа Вернье во второй половине XX века. Его компания и по сей день занимается производством, снискав заслуженные доверие и благосклонность потребителей.

Принцип работы обоих типов практически идентичен. Разница в том, что у гелиевого экземпляра повышена герметизация и есть особенности физических свойств самого наполняющего, как, например, уровень чувствительности к изменениям градусов в зависимости от состава. Однако, в современном производстве чаще встречаются приборы с твердым наполнителем.

Диагностика термостата в домашних условиях

Для оценки работоспособности можно воспользоваться способом народных умельцев. Следует нагреть воду до степени кипения и опустить в нее термостат, а после визуально проследить за клапаном. Работоспособность нагревателя определяется тем, откроется ли клапан. Если это происходит, то деталь рабочая, в противном случае термостат требует замены.

Такой метод проверки работоспособности предусматривает полное извлечение устройства и является трудоемким. Рассматриваемая конструкция термостата не подлежит починке, а потому требуется полная его замена.Производя работы по его замене, необходимо помнить, что производителем выпускаются термостаты с различными температурными режимами открытия пропускного клапана.

Виды термостатов – конструктивные отличия

На данный момент самым совершенным типом из упомянутых является термостат с электронным управлением. Благодаря его конструктивной особенности и методу регуляции достигаются разные режимы работы двигателя. Электронное управление позволяет добиться от мотора за счёт разных температурных закономерностей таких полезных качеств, как экономия топлива, повышение мощности и уменьшение износа ходовых частей агрегата. Также такой способ регуляции потоков антифриза позволяет организовать двухконтурную регулируемую систему охлаждения жидкости.

Оцените статью
Avtomobil-Vaz.ru