Автомобильный термостат: принцип работы и способы проверки

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.

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

Назначение

Термостат — один из главных узлов системы охлаждения. Назначение — контроль температурных показателей ОЖ с последующим перенаправлением состава по большому или малому кругу.

Пока мотор прогревается, клапан находится в закрытой позиции, а жидкость идет по малому кругу. Как следствие, прогрев силового узла происходит быстрее.

При достижении требуемой температуры происходит открытие клапана и подача ОЖ через радиатор.

Другими словами, термостат — специальный прибор, который поддерживает температуру мотора в заданных параметрах посредством грамотной работы терморегулятора и правильности осуществления фазового перехода.

Блокируя работу радиатора, устройство позволяет двигателю набирать нормальную температуру. Как следствие, улучшаются характеристики силового узла, и снижается его износ.

Клапан термостата открывается при температурах от 70 до 92 градусов в зависимости от конструкции термостата (применяемого термоактивного наполнителя) и требуемого теплового режима двигателя.

Моментом открытия термостата считается перемещение клапана на величину 0,1 мм. Допуск на температуру начала открытия клапана составляет ±2°С. Температура полного открытия клапана как правило выше на 12 — 15 градусов, чем температура начала открытия.

Поэтому температура полного открытия основного клапана может варьироваться в пределах 82-107 градусов Цельсия.

После этого заслонка открывается и позволяет проходить жидкости по системе.

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 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.

Плюсы и минусы

Механические терморегуляторы нередко применяются в системах полов с подогревом.

Главными плюсами механических приборов являются:

1. Простота и понятность управления. Для включения достаточно нажать на соответствующую кнопку. После этого нужно лишь повернуть рукоятку до определенного температурного значения. Например, если нужно поддерживать температуру воздуха в помещении 20 °C, то нужно лишь повернуть ручку регулировки до отметки «20». Тогда при понижении температуры ниже этой отметки прибор начнет нагревать воздух. Если же температура станет выше отметки 20 °C, начнется охлаждение помещения.
2. Надежность использования и функционирования. После отключения прибора не придется снова устанавливать прежние настройки, так как все они сохранятся. Та же самая ручка регулировки, установленная на отметке в «20», так и будет располагаться на этой отметке.
3. Терморегулятор сможет исправно работать даже в том случае, если температура окружающей среды очень низкая. К примеру, у электронных приборов для регулирования температуры в таких условиях не все сенсоры могут сработать.
4. Невысокая цена по сравнению со стоимостью электронных видов таких приборов.
5. Долгий срок службы и неприхотливость в уходе. Даже в самых сложных условиях любая модель механического прибора будет продолжать работать.
6. Разнообразие дизайна.

Имеются у такого терморегулятора и некоторые недостатки.

Самодельный механический терморегулятор для шахтного котла

Распространенные из них следующие:

• низкая функциональность;
• во время его работы могут издаваться небольшие щелчки, которые появляются, как правило, при подаче напряжения на инфракрасные нагреватели;
• у таких приборов имеется некоторая погрешность.

Обычно механический терморегулятор имеет световой индикатор, который светится красным, как только прибор начинает выполнять свою основную функцию: то есть обогрев помещения. Все остальное время, пока устройство включено, но еще не перешло в режим обогрева, индикатор светится зеленым цветом.

Виды терморегуляторов

Принцип работы электродвигателя

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.

Механические термостаты

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. При выходе за них возникает замыкание или разрыв электроцепи, ведущие к подключению дополнительных нагревательных элементов или отрубанию имеющихся.

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.

Биметаллические пластины

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.

Газонаполненные датчики

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.

Восковые терморегуляторы

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.

Электронные термостаты

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. Они бывают с закрытой и открытой логикой. Гибкость настроек и расширенные возможности управления присущи только второму типу, такие изделия выпускаются с кнопочным или сенсорным управлением. 

Двухзонные термостаты

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.

Проверка термостата и распространенные неисправности

Неисправности термостата чаще всего связаны с износом или коррозионными образованиями. Это может спровоцировать заклинивание клапана в открытом, закрытом или частично открытом положениях. Признаки постоянно открытого термостата, а также ситуации заклинивания в промежуточном положении, проявляются только при низких температурах (холодной погоде), когда прогрев двигателя становится слишком долгим. Постоянно закрытое положение – более серьезная проблема, которая вызывает перегрев двигателя, что может привести к необратимым поломкам.

Как проверить исправность термостата

Также термостат может быть изначально некачественным, что нередко проявляется как несвоевременное открытие. При более раннем срабатывании увеличивается расход топлива, поскольку для выхода на рабочую температуру двигателю потребуется больше времени. Когда же клапан на большом контуре срабатывает позже, повышается износ мотора.

Основной способ проверки термостата предполагает его снятие с двигателя:

• Термостат демонтируется и помещается вначале в емкость с горячей (кипящей) водой. Если при этом клапан не раскрывается или происходит слишком медленное раскрытие, он потребует замены. Если клапан сработал, выполняют обратную проверку, поместив его в холодную воду и отследив процесс закрытия.

Автомобильные термостаты не подлежат ремонту и при обнаружении неисправностей требуют замены. Также следует знать, что разные марки имеют отличные температурные характеристики открытия и закрытия. Поэтому для обеспечения оптимального режима работы двигателя необходимо устанавливать модели, рекомендуемые производителем автомобиля.

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.

Диагностика поломки, как проверить не снимая

Существует несколько способов проверки неисправности терморегулятора устройства. Этот способ отличается тем, что позволяет обнаружить поломку, не разбирая устройство на части. Чтобыопределить, работает ли термостат исправно, нужно запустить двигатель автомобиля на минут пять-десять. За это время шланг, идущий из радиатора в термостат, должен остаться холодным, если он нагрелся за такое короткое время — в конструкции есть неполадки.

При обнаружении неполадок лучше всего обратиться в ремонтный центр, где вам помогут решить возникшую проблему. Самостоятельно чинить устройство можно только если вы точно знаете, как оно устроено.

Теперь вы знаете, что такое термостат, для чего служит термостат, какие функции он выполняет. Устройства используют во многих сферах в жизни: для автоматического поддержания температуры воды в душе, для нагревания духовки или обогревателя до заданной температуры. После прочтения статьи вы знаете, что делать, чтобы обнаружить поломку терморегулятора, не разбирая устройство. В зависимости от того, зачем нужен в устройстве термостат, выбирают разные виды.

Возможные неисправности термостата

При своем большом значении этот элемент характеризуется относительно небольшим сроком службы – в среднем менять термостат приходится каждые 2-3 года. Поэтому следует заранее разобраться, какие неисправности могут возникнуть в нем. Как правило, автомобилисты сталкиваются с 3 основными проблемами в его работе:

• 
  Клапан термостата не закрывается. При этой поломке охлаждающая жидкость сразу после запуска двигателя будет поступать в большой круг циркуляции. В результате этого вам потребуется значительно больше времени, чтобы качественно прогреть двигатель и салон. Кроме того, возрастет и расход топлива. Если поломка случилась летом, то ее можно даже не заметить, зимой же, в особенности при сильных морозах, двигателю будет очень сложно, а иногда даже невозможно достичь рабочих температур.
• Термостат не открывается. Поломка противоположного характера, при которой антифриз всегда будет циркулировать по малому кругу. Эффективность охлаждения при этом снижается в разы, в результате двигатель перегревается и может заклинить. При выявлении такой поломки крайне не рекомендуется ехать даже до автосервиса. Если же других вариантов нет, то включите салонный отопитель на максимальный режим – это хотя бы частично поможет отвести от двигателя избыточную теплоту. При движении постоянно контролируйте положение датчика температуры – не допускайте его перехода в красный сектор.
• Клапан термостата открывается рано. В некоторых ситуациях основной клапан открывается, пока двигатель не разогрелся до рабочих температур. Это часто случается с не оригинальными термостатами. Также такая ситуация может возникнуть, если на автомобиль установлено оборудование с неподходящими рабочими параметрами. В результате двигатель прогревается дольше обычного, повышается расход топлива.

Таким образом, наиболее опасной поломкой термостата является постоянно закрытый клапан. Эксплуатация автомобиля в этом случае может обернуться серьезными поломками вплоть до полного выхода двигателя из строя. Однако и рано открывающийся либо постоянно открытый клапан не следует игнорировать.

Как избежать повреждения оборудования

Терморегулятор имеет максимальную частоту переключения или включает и выключает нагрев и охлаждение при температурах с обеих сторон заданного значения. Это уменьшает риск повреждения оборудования с частым переключение. Следует знать, что нельзя устанавливать температуру больше, чем температурный диапазон терморегулятора. Производитель проводит калибровку контроллеров температуры таким образом, чтобы в испытательной лаборатории значения соответствовали действительной комнатной температуре. Это означает, что температура в комнате будет оставаться вокруг терморегулятора, но также может быть в любое время примерно на 5 градусов выше или ниже.

Производители рекомендуют устанавливать терморегуляторы в гостиных. Установка в кухонных помещениях, коридоре, котельной ведет к дезориентации прибора и ложных тревог. Желательно устанавливать в самом холодном помещении или в комнате, где находится больше всего людей.

Вблизи с терморегулятором не должно быть источников тепла, к примеру, батареи и обогревателей.  Подвергать устройство прямым солнечным лучам, также крайне не рекомендуется. Нежелательна установка с близкими электрическими устройствами, которые излучают тепловые помехи.

Прежде чем включать механический контроллер температуры, важно прочитать инструкции на информационном письме устройства. В техпаспорте есть отдельный раздел о подключения устройства

Итоги

Термостат — один из ключевых узлов, отвечающих за качественный прогрев и охлаждение силового узла.

Выход устройства из строя неизбежно влечет к проблемам с мотором и необходимостью дорогостоящего ремонта.

Знание принципа его работы позволяет вовремя диагностировать проблему и устранить ее еще на раннем этапе. При этом сделать это несложно.