Термостат — что это?
Термостат — дискретное устройство, имеющее форму клапана. Слово произошло от греческого языка, в переводе означает «тепло» и «стоячий».
Механический прибор способен реагировать на температуру антифриза, поддерживая определенный тепловой режим двигателя автоматически.
Он не показывает настоящее значение t в данный момент времени. Его роль совершенно другая. Задача прибора состоит в том, чтобы вовремя сменить свое состояние. В момент прогревания мотора клапан закрыт, жидкость перемещается по малому кругу. Узел прогревается быстрее, но как только будет достигнута требуемая t, клапан открывается и возникает подача хладагента.
Фольксваген Пассат Б3
На VW Passat B3 термостат находится справа на двигателе, если смотреть по ходу движения, и крепиться к помпе. Смотрите на схеме.
Как правило, если меняют помпу на Фольксваген Пассат б3, то сразу же и проверяют термостат на исправность и при необходимости меняют его, так как до самого устройства не так уж и легко добраться.
Конструкция
Термостаты изготавливаются преимущественно из меди и латуни. Они обладают конструкцией, в которую входят разные элементы. К ним относят клапан малого и большого круга охлаждения, патрубки, пружины, шарик и поршни.
Стандартное устройство имеет подвижный клапан. Он начинает двигаться после изменения среды (при охлаждении или нагреве). В этом ему помогает термоэлемент, внутри которого находится вещество с добавлением различных компонентов, улучшающих теплопроводность. Как только охлаждающая жидкость достигнет определенной температуры, клапан откроется из-за расширения церезина. Остывая, двигатель заставляет клапан закрываться.
Термостат подразделяется на виды, т.е. бывает одно- или двухклапанным. Последний тип наиболее правильно позволяет антифризу циркулировать. Именно поэтому его чаще стали использовать.
Причина поломок, методы решения
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.
Принцип работы
Принцип работы термостата прост. В момент, когда водитель , происходит прогревание мотора до определенной t. Для ускорения процесса в работу вступает ОЖ.
После прогревания мотора срабатывает клапан, антифриз ходит по большому кругу, выполняя функцию охлаждения.
Получается, что работа термостата в автомобиле основывается на химических особенностях церезина, находящегося внутри. При повышенных температурах вещество плавится, тем самым расширяется и выталкивает штырь для его открытия. Охлаждаясь, воск затвердевает и тем самым провоцирует закрытие клапана. Плавление вещества происходит почти мгновенно благодаря специальным добавкам в составе.
Ланос 1.4/1.5
Термостат в Ланос 1.5 находится справа на агрегате за кожух ремня ГРМ если смотреть по ходу движения.
Чтобы провести его замену приходится снимать или отклонять этот кожух.
На Ланос 1.4 (ЗАЗ Таврия) термостат находиться слева от двигателя, если смотреть по ходу движения. Расположен он на головке блока.
Виды
Разобравшись, как работает термостат в автомобиле, рассмотрим его виды. Поскольку технический прогресс идет дальше, приборы также совершенствуются. Сегодня они подразделяются по следующим параметрам:
Конструктивные особенности клапанов. Двухступенчатые обладают клапаном, состоящим из 2-х «тарелок». Одна открывается при достижении высокой температуры, а вторая — при низкой.
В современные авто чаще ставятся электронные (электрические) устройства. Их работа не отличается от стандартного прибора. Единственное — они обладают корпусом с нагревателем.
Количество клапанов. Бывают одно- и двухклапанные устройства. Роль первых направлена на то, чтобы регулировать поток антифриза к радиатору, второй вид управляет несколькими потоками ОЖ.
Конструкция термостата. Существуют сдвоенные виды термостатов, когда в одном устройстве находятся два прибора, имеющих разную температуру открывания.
У разных видов термостата разная температура срабатывания, поскольку двигатели сами по себе отличаются рабочей температурой.
Присутствие корпуса. Существуют бескорпусные и корпусные конструкции. Если первая устанавливается при помощи прокладки, то вторая ставится в распределительный кожух.
Также в категорию разновидностей можно отнести термостаты управляемые и неуправляемые. Неуправляемые не позволяют контролировать работу прибора, в то время как управляемые дают возможность настраивать их с помощью ЭБУ автомобиля.
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.
Варианты наполнителя
Разобравшись, за что отвечает термостат в автомобиле, нужно понять принцип его действия в зависимости от варианта наполнителя. Существуют устройства с твердым и жидким наполнителем.
Прибор с твердым наполнителем обладает клапаном механическим, который считается важным конструктивным узлом системы. Его роль заключается в распределении антифризовых потоков. Управление происходит посредством термочувствительного элемента. При плавлении воск сжимает камеру, она влияет на металлический шток. Клапан открывает или закрывает поток ОЖ.
Чтобы улучшить чувствительность, вместо воска добавляют его смесь в сочетании с медными или графитовыми частичками. Термостат функционирует более слаженно, если переходы его состояния от жидкого в твердое будут осуществляться правильно.
Принцип работы устройства с сильфоном схож с предыдущим вариантом. Однако в качестве чувствительного элемента здесь выступает вода и спирт.
Если двигатель холодный, то испарения не возникает, а значит, давление отсутствует. Но во время нагрева спирт испаряется, а значит, возрастает в баллоне давление и сильфон открывает клапан.
Рекомендации по использованию
На отечественных автомобилях часто наблюдаются проблемы с поддержанием рабочей температуры двигателя. Причем, это может возникать даже на исправном термостате. Чтобы решить эту проблему, специалисты рекомендуют использовать разные термостаты посезонно. Например, в зимнее время ездить с элементом на 85 градусов, а в летнее – на 75. Так машина будет быстрее прогреваться зимой и не кипеть летом. Также вы не будете испытывать проблем с холодной печкой.
Как проверить термостат на работоспособность?
Профессиональных автолюбителей по большей степени интересует не то, для чего нужен термостат в автомобиле.
Некоторые не умеют проверять устройство на работоспособность. Существует две методики, помогающие распознать, функционирует прибор правильно или нет. Первый способ не требует снятия устройства, но для работы необходим пирометр. Второй метод проще, но водителю придется снимать деталь.
Проверка без снятия двигателя осуществляется довольно быстро. Корпус прибора соединен со шлангом радиатора, включенного в большой круг циркуляции ОЖ. Получается, что в рабочем состоянии шланг остается холодным, пока не будет выпущена ОЖ. Для проверки прибора без снятия «движка» потребуется пирометр. Некоторые советуют проводить измерения руками. Но мы не советуем так поступать.
Алгоритм проверки:
Пирометр направляют на шланг радиатора (верхний) и запускают «движок». Далее требуется изучить показатели и сделать по ним выводы.
Шланг сначала был холодный не более 3 минут, а затем нагрелся, значит, термостат работает правильно, верно переключая циркуляцию.
Шланг нагревается довольно долго, то это свидетельствует о его «зависании» в открытом положении.
Шланг вообще не стал нагреваться. Термостат сломан.
Во время проверки важно следить за t двигателя, чтобы не допустить перегревания. Иначе возникнет поломка большого количества деталей, что нежелательно для водителей.
Перед диагностикой устройство снимают и приносят в дом. Большую кастрюлю наполняют обычной водой. На корпусе прибора будет указана, при какой температуре он переключается. Стоит записать эти данные, а затем подвесить термостат над кастрюлей так, чтобы он не касался стенок, но был погружен в воду.
Следующий шаг заключается в подогревании воды, одновременно с этим нужно замерять ее температуру специальным термометром. Когда вода дойдет до значения, при котором происходит переключение термостата, нужно отследить этот момент. Если термометр показывает правильное значение, значит, устройство работает исправно.
Цена детали и ремонта
Большинство автосервисов рекомендуют заменять термостат раз в 3-5 лет, не дожидаясь возникновения проблем. Удобнее всего это делать вместе с диагностикой системы охлаждения или заменой ОЖ. Стоимость данных работ невысока, все упирается в положение детали под капотом и производителя автомобиля.
Авторынок отвечает на спрос широким ассортиментом как универсальных, рассчитанных практически на любой мотор, так и на индивидуальный, экземпляров. Отечественное производство будет на порядок дешевле импортных аналогов. Например, стоимость российского узла для ВАЗ будет составлять около 300 рублей. В то время, как зарубежный прибор имеет цену от 600 рублей и выше.
Возможные неисправности
Любые неполадки в системе автомобиля негативно отражаются на его работе в целом. Что касается термостата, то главной причиной его неисправности считается коррозия. Она покрывает штырь и цилиндр. В результате этого возникает пульсирующий поток охлаждающей жидкости.
Перечислим еще несколько признаков, указывающих на неработающий клапан:
Нижний патрубок остается теплым в течение пары минут работы двигателя.
Двигатель перенагревается слишком быстро, при этом оба патрубка имеют одинаковую t.
В момент работы прибора стрелка демонстрирует меньшую температуру. Ее показания увеличиваются лишь в момент, когда «движок» останавливает работу.
Устройство остается в закрытом положении слишком долго, его как будто «заклинивает», несмотря на то, что температура показывает закипание.
Неисправный термостат влечет за собой массу проблем. К сожалению, он неремонтопригодный агрегат. Его цена не слишком велика, но все равно не каждому хочется покупать новую деталь.
Иногда термостат ломается не из-за того, что его подвижные части подверглись износу. Это бывает, когда под клапаны попала грязь, накипь, или сломалось уплотнительное кольцо. В этой ситуации можно не прибегать к полной замене детали. Водитель сможет просто снять термостат, обработать его веществом, удаляющим отложения и установить на место. Для работы подойдет средство для ликвидации накипи на водонагревателях.
Если клапан откроется при попадании в кипяток, значит, прибор функционирует. Перед тем, как вернуть деталь на место, необходимо заменить уплотнительное кольцо и промыть систему специальным раствором.
Какие признаки поломки термостата
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.
Конструкция термостата с твердотельным наполнителем
Современные системы жидкостного охлаждения ДВС получили наиболее распространенную версию с одним клапаном, а также двухклапанный термостат с твердым наполнителем в подавляющем большинстве случаев. Данный элемент системы охлаждения ДВС является термочувствительным клапаном, который заключен в рамку из латуни. Клапан имеет также тарелку, которая крепится на корпусе. Сам корпус представляет собой своеобразный цилиндр. В этот цилиндр вставляется специальный шток. Указанный шток получил упор одним своим концом в верхнюю часть рамки термостата, а другой конец опирается на полость из резины в корпусе устройства. Корпус и резиновая полость разделены термочувствительным элементом.
Если сказать проще, то распространенный двухклапанный термостат имеет корпус, два входных патрубка, выходной патрубок, основной и дополнительный клапан, а также чувствительный к температуре ОЖ элемент. Устройство зачастую устанавливается перед местом входа рабочей жидкости в корпус центробежного насоса и соединено с ним специальным выходным патрубком. Один входной патрубок соединяет термостат с головкой блока цилиндров, а другой реализует соединение с нижним бачком радиатора.
Чувствительный к нагреву ОЖ элемент представляет собой медный баллон, резиновую диафрагму и шток. Твердый наполнитель находится между диафрагмой и стенкой баллона. Элемент представляет собой смесь меди и гранулированного воска.
Главным требованием к материалу становится высокий коэффициент его объемного расширения. Для выполнения требуемых функций отлично подходит мелкокристаллический воск или смесь медного порошка и церезина.
Воск применили в конструкции благодаря его свойству значительно расширяться под действием тепла и переходить из твердого в жидкое состояние и обратно. Указанный воск или парафин, который применяют в конструкции автомобильных термостатов, является искусственным и отличается от привычного нам материала. Такой воск получил ряд специфических свойств, которые он приобретает после прохождения процесса дистилляции.
Принцип работы
Когда осуществляется запуск двигателя, термостат в этот момент находится в закрытом состоянии и перекрывает доступ ОЖ к большому кругу. Охлаждающая жидкость циркулирует по такому маршруту, который заставляет её выходить из блока цилиндров и немедленно возвращаться обратно. Такая особенность работы системы охлаждения обеспечивает максимально эффективный прогрев силового агрегата и последующий его выход на оптимальный для его работы под нагрузкой температурный режим в кратчайшие сроки.
Когда нагрев охлаждающей жидкости достигает температурного порога в 80-90°С, тогда термостат начинает открываться. Это происходит по той причине, что твердотельный элемент в корпусе устройства при такой температуре начинает плавиться. Происходит закономерное увеличение термоэлемента в объеме. Увеличение объема инициирует перемещение корпуса термостата по штоку. Сам же шток перемещаться не способен, так как жестко закреплен конструктивно на верхней рамке. Тарелка клапана преодолевает усилие возвратной пружины и начинает открываться. Так охлаждающая жидкость получает возможность пройти через полностью или частично открытый клапан и начать циркулировать через радиатор. Эффективность охлаждения ОЖ в радиаторе существенно возрастает.
При максимально допустимом увеличении температуры охлаждающей жидкости термостат открыт полностью, позволяя охлаждающей жидкости проходить через радиатор в полном объеме. Термостат полностью открывается при температуре около 95-105°С. Когда двигатель автомашины работает в различных режимах, которые постоянно меняются, происходит постоянное изменение степени открытия термостата.
Если рассмотреть принцип работы двухклапанного термостата с учетом более привычных понятий движения ОЖ по «большому» и «малому» кругу, тогда получаем следующее. Представим, что температура охлаждающей жидкости в системе превысила отметку в 80 градусов по Цельсию. Твердый наполнитель термостата начинает плавление и увеличивается в объеме, затем надавливает на шток, который выходит из баллона. Баллон начинает смещаться вверх, тем самым закрывая дополнительный клапан устройства. Доступ охлаждающей жидкости к малому кругу получается закрытым.
Когда ОЖ достигнет температуры около 94 градусов, дополнительный клапан полностью закроется. Основной клапан все равно остается открытым и охлаждающая жидкость свободно циркулирует по большому кругу, что подразумевает её движение через каналы радиатора охлаждения.
В том случае, когда наблюдается понижение температуры ОЖ ниже отметки в 80 градусов, объем наполнителя сокращается, основной клапан термостата начинает постепенно закрываться. Поток жидкости в радиаторе уменьшается. Одновременно с этим начинает параллельно открываться дополнительный клапан, который открывает доступ охлаждающей жидкости к циркуляции по малому кругу.
Возможность открываться полностью или частично позволяет максимально эффективно и гибко поддерживать оптимальные температурные показатели для работы ДВС в различных режимах нагрузки. Дополнительно термостат позволяет снизить физический износ деталей и узлов силового агрегата, а также уменьшить степень токсичности выхлопных газов. Наиболее распространёнными и качественными производителями термостатов считаются компании Gates, Wahler и Vernet.
Как он устроен
Давайте разберемся, как это устройство выглядит на самом деле. По факту, с визуальной точки зрения термостат представляет из себя специальный клапан, который в некоторых ситуациях помещают в корпус двигателя автомобиля. По самой конструкции они бывают двух видов: безкорпусные и корпусные.
Корпусная конструкция встроена в корпус двигателя, и имеет несколько выводов (не менее двух). Однако, и из этого пункта есть исключения — некоторые двухуровневые устройства. Изготавливаются эти устройства из некоторых специальных материалов: алюминиевого, латуниевого и пластикового покрытия. Двое выводов, которые расположены максимально близко друг к другу, называют на техническом языке малым контуром. Этот контур сдерживает температуры антифриза внутри двигателя, и закрывает им доступ непосредственно в радиатор. Все вышеперечисленное позволяет автомобилю прогреваться как можно быстрее, что обеспечивает более оперативное открытие термостата. В российских автомобилях нередко встречается следующие показатели температуры, при которых раскрывается наше устройство: 81-86 градусов.
По-умолчанию возможность ручного регулирования температуры, при которой устройство будет открываться или закрываться, невозможно, однако у автолюбителя есть возможность пойти на специализированное СТО и заказать там эту услугу. В автомобиле вам эта функция пригодится.
Касательно бескорпусная конструкции: она встраивается в корпус двигателя машины в специально отведенное место. Это его главное отличие от корпусной конструкции.
Зачем нужен термостатический клапан?
Клапан решает две задачи: поддерживает температуру в помещении на комфортном уровне плюс экономит энергию.
Но чтобы он действительно справлялся с такими функциями, нужно понимать, в каких случаях прибор уместен и как его правильно устанавливать.
Если посреди зимы есть необходимость открывать окна, чтобы температура в комнате снизилась до приемлемого уровня, термостат однозначно нужен. Но он не поможет, когда батареи еле теплые, — с ним, возможно, станет еще холоднее.
Во втором случае лучше попробовать иначе отрегулировать температуру в помещении: изменить объем теплоносителя в каждом радиаторе, откорректировать работу котла (для большой площади), подобрать оптимальный циркуляционный насос или отрегулировать работу существующего.
Цена терморегулятора колеблется в диапазоне нескольких сотен рублей (200-600), поэтому переоборудование отопительной системы обойдется недорого. Но есть и дорогие модели
Как временную меру можно использовать регулировочную арматуру. А вот шаровые краны использовать для этих целей не рекомендуется.
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.
Устройство и особенности работы прибора
Рассмотрим, как устроен и по какому принципу работает термостатический клапан.
Как устроен термоклапан?
Прибор состоит из двух основных рабочих элементов — клапана и термостатической головки. Первый чаще всего изготовлен из латуни, иногда никелированной, его нижняя часть блокирует трубу, а верх продолжает нажимной шток и пружину.
Клапаны бывают и бронзовыми (никелированными или хромированными), а также из нержавейки. Последние встречаются редко и стоят дорого.
Что происходит внутри клапана? В устройстве головки присутствует чувствительный элемент. Он располагается в полости с газом или жидкостью (сильфоне).
Нагревание провоцирует расширение в этой среде, элемент выталкивается вперед, давит на шток, пружину, а позже на клапан. Сила нажима определяет степень перекрытия.
На рисунке представлено устройство с жидкостью в сильфоне. Газовые термостаты быстрее реагируют на температурные изменения (5-10 мин), но и стоят дороже. Особой разницы от этого при эксплуатации нет
Дополнительная часть термостата — заглушка или рукоятка со шкалой. На некоторых приборах есть электронные регуляторы.
Принцип действия устройства
Давайте подробно разберемся с принципом работы термостатических клапанов для батарей. Механика их действия схематично выглядит так: когда меняется температура теплоносителя или окружающей среды, на эти колебания реагирует газ или жидкость в головке.
Чувствительный элемент воздействует на нажимной шток, и тот уходит вверх или опускается вниз. При движении штока вниз клапан блокирует поток теплоносителя, что останавливает приток тепла, замедляет скорость циркуляции. В батарею не поступает тепло, поэтому температура в помещении не растет.
И здесь важно отличать термостатический клапан от регулировочного. Последним можно снижать пропускную способность клапана и так регулировать температуру батарей.
При повороте регулятора или вводе цифрового значения на панели, пользователем устанавливается исходное значение давления в термоголовке, под которое она и «подстраивается» в процессе работы
Регулировочный вентиль не имеет термоголовки. Термостат же открыт или закрыт, им управляет термоголовка, он не меняет объем теплоносителя, а только включает и выключает его подачу
Разберем принцип работы термоклапана на примере. Так, устанавливаем прибор на рекомендуемую температуру в 20 градусов. Обычно это тройка или самая большая точка на шкале регулятора.
Что происходит внутри устройства? Если окружающий воздух нагревает головку до 21 градуса, т. е. повышает установленную температуру на 1 градус, она нажимает на шток, подача теплоносителя в батарею полностью блокируется клапаном.
Радиатор не нагревается, температура в помещении начинает снижаться. Когда температура окружения снизится до 19 градусов, термоклапан откроется, батарея начнет нагреваться.
