Автомобильный термостат: что это такое и как он работает?

Классификация

Термостаты можно классифицировать по диапазону рабочих температур:

• Термостаты высоких температур (300—1200 °C);
• Термостаты средних температур (60—500 °C);
• Термостаты низких температур (менее −60 °C (200 К)) — криостаты.

Термостаты можно классифицировать по рабочему телу (теплоносителю):

• Воздушные;
• Жидкостные;
• Твердотельные (как правило, используются элементы Пельтье и воск).

Термостаты можно классифицировать по точности поддержания температуры:

• 5—10 градусов и хуже, как правило, достигается без перемешивания, за счёт естественной конвекции;
• 1—2 градуса (хорошая тепловая стабильность для воздушных, очень посредственная для жидкостных), как правило, с перемешиванием;
• 0,1 градуса (очень хорошая тепловая стабильность для воздушных , на уровне лучших образцов, средняя для жидкостных);
• 0,01 градуса (как правило, достигается в жидкостных термостатах специальной конструкции ), практически невозможно получить в воздушном термостате с вентилятором.

Термостаты можно классифицировать по области и способу применения:

• Промышленные термостаты; накладные термостаты;
• погружные термостаты;

Комнатные термостаты.

• Термостаты высоких температур (300—1200 °C);
• Термостаты средних температур (−60—500 °C);
• Термостаты низких температур (менее −60 °C (200 К)) — криостаты.

• Воздушные;
• Жидкостные;
• Твердотельные (как правило, используются элементы Пельтье и воск).

• 5—10 градусов и хуже, как правило, достигается без перемешивания, за счёт естественной конвекции;
• 1—2 градуса (хорошая тепловая стабильность для воздушных, очень посредственная для жидкостных), как правило, с перемешиванием;
• 0,1 градуса (очень хорошая тепловая стабильность для воздушных , на уровне лучших образцов, средняя для жидкостных);
• 0,01 градуса (как правило, достигается в жидкостных термостатах специальной конструкции ), практически невозможно получить в воздушном термостате с вентилятором.

• Промышленные термостаты; накладные термостаты;
• погружные термостаты;

Комнатные термостаты.

Как проверить термостат на работоспособность

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

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

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

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

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

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

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

Проверка термостата в автомобиле

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

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

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

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

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

Принцип работы

Принцип работы термостата в автомобиле обозначен на схематическом рисунке

Основными составляющими этого устройства являются медь и латунь. Секрет работы термостата кроется в небольшом цилиндре, который виден со стороны двигателя. В нем есть небольшой шарик: материал, из которого он изготовлен, напоминает воск, а температура его плавления составляет 82 С. Вещество подобно воску при повышении температуры меняет свои физические свойства, увеличиваясь в объеме. Когда он расширяется и начинает плавиться, создается давление, под которым посредством штыря открывается клапан, а через него тосол будет направлен в радиатор. По мере остывания двигателя, воск возвращается в свою первоначальную форму, сокращаясь в размерах, и снова твердеет. Термостат ВАЗ 2107, в частности, работает по схожему принципу. Среди немалого количества причин выхода из строя такого оборудования первое место занимает коррозия. Если нарушается его функциональность, двигателю будет неполезно работать в случае, когда клапан будет постоянно открытым, ведь тогда на разогрев понадобится значительно больше времени, а охлаждающая жидкость будет циркулировать через радиатор. В случае же, если клапан постоянно закрыт, двигатель быстро «закипит», и долго двигаться при его критической температуре станет невозможным. Придется совершать вынужденную остановку, чтоб дать двигателю остыть, и это не является нормальным. Опытные автомеханики рекомендуют производить замену термостата на новый ориентировочно раз в два года. Детальнее конструкцию устройства можно разглядеть на картинках, приведенных ниже.

Нужно отметить, что принцип работы термостата ВАЗ 2110 ничем не отличается от приведенных на рисунках моделях.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия термостата во многом зависит от типа наполнителя.

Рассмотрим каждый из вариантов:

1. Термостат с жидким наполнителем.

Таких устройств давно нет в природе (отечественных с 1983 г), но все же для ознакомления мы затроним эту тему.

Изделие, в основе которого лежит латунный цилиндр. Внутри последнего находится жидкость, которая состоит из дистиллированной воды и эфирного спирта.

Крепление цилиндра осуществляется на специальном штоке, а к второму краю, которого приварен специальный клапан.

Последний опирается на седло и фиксируется в кожухе устройства. В корпусной части есть четыре окна, которые позволяют жидкости поступать из охладительной рубашки к насосу даже при запертом клапане.

Принципа работы термостата, имеющего жидкостный наполнитель, выглядит следующим образом.

В момент пуска силового узла происходит прижатие клапана к седлу, благодаря упругой структуре гофрированного цилиндра.

Как следствие, доступ к основному радиатору блокирован, и охлаждающая жидкость не идет по большому кругу.

Через специальные окна жидкость попадает в насос, а после снова возвращается в рубашку системы.

Подобный принцип позволяет ОЖ быстрей набирать рабочую температуру.

Как только уровень последней достигает 67-70 градусов, происходит закипание жидкости в системе термостата и увеличение давления.

Гофрированный цилиндр расширяется и оказывает давление на шток. Одновременно с этим открывается клапан, и перекрываются окна, через которые жидкость поступает к насосу.

Далее охлаждающая жидкость направляется через клапан к основному баку радиатора, распределяясь по его трубкам и одновременно охлаждаясь до безопасной температуры.

После охлажденная жидкость возвращается к насосу и в общую систему. Цикл повторяется.

2. Термостат с твердым наполнителем.

Всегда устанавливается на отечественных и импортных легковых и грузовых авто.

В основе устройства — церезин (специальный воск), который смешивается с медным порошком и устанавливается в специальном баллоне (выполняется из латуни или меди).

Между крышкой и баллоном установлена мембрана, выполненная из резины. В последнюю упирается шток (также резиновый).

В верхней части баллон объединяется с клапаном, который упирается в седло. Под клапаном монтируется пружина, которая упирается в подковообразную направляющую, соединенную с корпусом (фланцем) и удерживающая клапан в закрытом положении.

В процессе работы силового узла и нагрева ОЖ происходит прогрев баллона и повышение температуры находящегося внутри воска.

Когда воск прогревается до 65-70

градусам Цельсия, начинается процесс плавления и его увеличения в объеме.

Как следствие, состав действует на мембрану, а последняя через специальный шток воздействует на клапан, открывая его. Благодаря этому, нагретая жидкость поступает в радиатор.

Открытие клапана происходит при температуре 78-82 °С. А вообще температуры начала открытия клапана для разных двигателей и условий эксплуатации лежат в диапазоне от 70 до 92 °С с допуском ±2°С.

В случае снижения температуры до уровня 65-67

градусов Цельсия происходит обратный процесс преобразования воска — он становится твердым и уменьшается в объеме.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Фаркопы для легковых автомобилей, виды и требования к ним

Как следствие, пружина разжимается и перекрывает проход в термостате (жидкость направляется по меньшему кругу). Далее ОЖ идет к насосу и снова в систему охлаждения.

Какие существуют разновидности термостатических головок

Изделия можно условно разделить на 3 группы:

• ручного типа;
• механические;
• электрические.

Варианты представлены от более доступного к дорогому. Необходимо знать, чем они отличаются, чтобы сделать выбор.

Ручные

Самый простой способ регулировки температуры радиаторов термостатический клапан и ручка

По принципу действия напоминают шаровой кран. Внутри головки предусмотрено увеличенное отверстие, которое перекрывается или, наоборот, открывается путем поворота ручки терморегулятора. Как результат, приводится в движение рабочий шток. Конусообразный наконечник опускается, перекрывая отверстие. Благодаря надежности, такой вариант клапанов можно использовать вместо вентилей при подключении батарей (ставится запорная арматура). Главным недостатком является необходимость участия человека для регулировки подачи теплоносителя.

Механические

Устройство механического терморегулятора для радиаторов

Элемент системы отопления поддерживает температуру благодаря физическим процессам. Участие человека при этом нужно, но не постоянно. Внутри механической термостатической головки находится сильфон с рабочей средой. Вещество внутри капсулы расширяется и возвращается к прежним параметрам, за счет чего происходит регулировка температуры окружающей среды, т. к. увеличивается или уменьшается отверстие внутри клапана – теплоноситель течет более/менее интенсивно (шток опускается или поднимается). Принцип действия основан на свойствах рабочей среды внутри капсулы – она отличается высоким коэффициентом расширения.

С газообразной или жидкой средой внутри сильфона

Это яркий пример описанного выше терморегулятора механического типа. Он позволяет поддерживать заданную температуру с точностью до 1°С. Параметры окружающей среды напрямую зависят от свойств рабочей среды. Чем она более инертна, тем меньше подвергается стороннему воздействию. Наиболее распространены изделия, внутри которых находятся сильфоны с жидкостью. Такая среда расширяется медленнее, чем газ, однако она более доступна.

С выносным датчиком

Терморегулятор для радиаторов с выносным датчиком

Термодатчик находится дальше от терморегулятора, что позволяет точнее измерять параметры окружающей среды – на расстоянии от батареи. Соединяются элементы устройства капиллярной трубкой. Преимуществом такого варианта является возможность расположения датчика в любой точке, где необходимо произвести измерения. Это повышает точность полученного значения. Однако стоимость изделия выше, чем других механических аналогов.

Электронные термостатические головки

Электронные термоголовки для радиаторов

Чтобы такое устройство функционировало, предусматриваются батарейки. Это позволит термодатчику выполнять основные функции и запоминать результат. Отличает электронные элементы системы отопления более крупный размер. Принцип действия основан на передвижении штока под воздействием электрического импульса. За управление ответственен микропроцессор.

У датчика этого вида есть ряд преимуществ:

• высокая точность измерений;
• дополнительные функции, например, менять температуру воздуха в помещении по заданному времени;
• человеку не нужно участвовать в настройке работы радиатора: температура меняется автоматически, в помещении всегда комфортно находиться.

Электронные терморегуляторы для радиаторов с управлением со смартфона

Но есть и минусы, хоть и не столь существенные:

• более высокая цена;
• постепенное снижение емкости батареек, их нужно менять время от времени;
• большой размер.

Виды и их характеристика

Отметим, что принцип применения и строение различных термических регуляторов могут серьезно различаться. Существует две категории термостатов:

электронные;

В случае с механикой – это небольшая коробка из пластика, имеющая переключатель. Обычно он имеет круглую форму, что дает возможность плавно менять его положение. Значение одного деления может отличаться – от 1 градуса до различных значений. Также на коробке обычно размещается клавиша включения и светоиндикатор, сигнализирующий об активности прибора в определенный момент. Бывают и более совершенные механические решения, оснащенные дисплеем. Несмотря на это, в них отображается не столько информации, как хотелось бы, да и управлять температурой можно всего лишь с помощью пары клавиш.

Кроме того, существуют и электромеханические устройства. Это штатные приборы, что монтируются на корпус обогревательного устройства либо внутрь и реагируют на температуру поверхности обогревателя либо жидкости, находящейся в радиаторе. Они подразделяются на регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые управляют воздухонагревом в помещении благодаря циклу включений-отключений устройства, что осуществляются после выхода отопителя в рабочий режим по определенному процессу. Обычно сначала устройство нагревается, после чего регулятор отключает нагревательный элемент. Потом оно остывает, и регулятор снова активирует его. Получается, что обогревом комнаты можно управлять благодаря предварительному выбору определенной степени нагревания устройства.

Необходимо добавить, что конструкция управляемых устройств может быть двух типов:

• капиллярная;
• с биметаллической пластинкой.

В первом случае присутствует спецреле, похожее на небольшой узкий цилиндр, где имеется цилиндрическая капсула с жидкостью, обладающей большим коэффициентом теплорасширения. Когда температура меняется, то цепь может замыкать и размыкать контакты с использованием особого привода. Во втором случае речь идет об элементе, что скомбинирован из двух различных металлов, имеющих серьезную разницу в коэффициентах теплорасширения – половины пластин при нагреве удлиняются так сильно, что выгибаются в посадочном гнезде и просто осуществляют размыкание электроцепи, а после остывания снова становятся такого же размера и осуществляют замыкание контактов.

Основные признаки неисправности термостата

Иногда термостатное устройство не работает качественно.

Основные признаки того, что терморегулятор вышел из строя:

• Если устройство охлаждает больше нужной температуры (в холодильнике начинает морозить);
• Устройство перегревается (двигатель в автомобиле начинает кипеть);
• Нижний патрубок очень быстро нагревается (при исправной работе он греется долго);
• При работе двигателя, отображаемая температура резко снижается, а потом при выключении обратно поднимается;
• Нижний патрубок не нагревается и остаётся холодным. Такое происходит, если устройство долго находится в закрытом состоянии, что приводит к заклиниванию конструкции

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. Чтобы определить, 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.

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.

Какие бывают неисправности термостата, их признаки и причины

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

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

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

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

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

Причины неисправностей термостата:

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

Перечислю признаки неисправностей термостата:

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

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

Как узнать, сломан ли термостат: признаки

Для того чтобы проверить работу термостата на автомобиле, нужно для начала его найти. То есть, необходимо точно знать, где данная деталь располагается. Сделать это довольно легко.

Прежде всего, в подкапотном пространстве следует отыскать самый толстый патрубок – верхний шланг радиатора, который идет от радиатора (он всегда перед мотором) к двигателю. Этот патрубок неизбежно своим вторым концом будет прикреплен к термостату, а точнее, к его корпусу. Такая схема используется на большинстве отечественных машин и на многих авто иностранного производства.

При этом следует помнить, что у некоторых автомобилей местоположение этой детали системы охлаждения может меняться. Как правило, это касается иномарок. В таком случае нелишним будет заглянуть в техническое руководство для конкретной модели транспортного средства.

Несмотря на то что неисправный термостат будет не единственной причиной аналогичных неисправностей как в самом двигателе, так и проблем с печкой и отоплением салона авто, будьте уверены, что в 60-70% случаев при схожих неисправностях это будет именно он.

Обычно при тех или иных обстоятельствах говорят, что клапан термостата закис, либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении, хотя, как правило, встречается некоторый компромисс: скажем, клапан термостата закрыт/открыт не до конца или открытие и закрытие происходит раньше положенного времени или с задержкой, протекает уплотнитель и так далее.

Будет интересно Холодильник не выключается

Таким образом, помимо очевидных признаков, есть еще пара, говорящих о том, что термостат на вашем автомобиле вышел из строя:

• Датчик температуры показывает очень высокий нагрев мотора уже в течение первых 15 минут после запуска;
• Наоборот, двигатель греется слишком долго;
• Температура скачет, или ее набор происходит слишком медленно, даже в теплую погоду;
• Утечка охлаждающей жидкости (наблюдается розлив жидкости в виде капель под автомобилем или в моторном отсеке) из-под корпуса термостата.

Внимание!В связи с тем, что отказ термостата может привести к повреждению двигателя (из-за перегрева мотора, нередко нарушается геометрия головки блока цилиндров), стоит внимательно относиться к нестандартному поведению автомобиля и не игнорировать предупреждения

Ремонт и замена агрегата

Зная, почему не работает термостат и какие признаки свидетельствуют о его повреждении, можно приступать к ремонту. Если поломка серьёзная, устройство заменяют на новое. Новая деталь должна полностью соответствовать вышедшей из строя конструкции. Замену лучше производить тогда, когда двигатель полностью остынет. В этом деле не обойтись без специальных ключей, герметика и крестообразной отвёртки.

Понадобится 3-литровая ёмкость. В неё будет сливаться охлаждённая жидкость. Работы по установке нового термостата происходят в два этапа: снятия испорченной конструкции и монтаж исправного устройства. Весь процесс займёт не менее 2 часов.

Извлечение старой детали включает в себя следующие шаги:

1. Сливание охлаждённой жидкости в приготовленную ёмкость.
2. Демонтаж воздушного фильтра.
3. От внутренней части моторного отсека откручивают гайку и 2 болта. После отсоединения эти маленькие детали лучше положить на видное место. Так они не потеряются.
4. Разъем снимается с корпуса клапана рециркуляции, вместе с трубками извлекают сам клапан.
5. Снимается разъём с датчика по расходу воздуха. Отключается подводящий воздушный шар.
6. Затем извлекают фильтр.
7. С помощью имеющихся ключей откручивают гайки с нижней и верхней части термостата. Конструкцию аккуратно вытаскивают из гнезда.