Автомобильный термостат в системе жидкостного охлаждения ДВС: устройство и принцип работы

Где он располагается

Есть множество вариантов, что будет, если термостат окажется постоянно открыт на большом или малом кругу. Это приведет к перегреву, из расширительного бачка может выбрасывать тосол, изменится нормальное давление в системе охлаждения и не только.

Допускать неисправностей этого узла нельзя. При этом используется он на всех машинах:

• на Калине;
• на Приоре;
• ВАЗ 2114;
• ВАЗ Классика;
• Форд Фокус;
• ВАЗ 2110;
• Шевроле Авео;
• Газель Некст;
• ВАЗ 2107;
• Лада Гранта;
• Рено Логан и пр.

Чтобы проверить исправность этого элемента на автомобиле, а также обнаружить признаки умирающего термостата, нужно хоть примерно понимать, где он находится.

Не могу сказать, что сделать это сложно.

Объективно правильно сразу заглянуть в руководство по эксплуатации. В разделе, где описывается система охлаждения, обязательно должно быть указано расположение искомого элемента.

При этом есть достаточно универсальный метод поиска, актуальный для почти всех отечественных авто и множества иномарок.

Для поиска термостата нужно сделать следующее:

• открыть капот;
• отыскать самый толстый патрубок;
• это будет шланг радиатора;
• он идет от радиатора к мотору;
• второй конец этого патрубка соединен с термостатом;
• добраться до второго конца;
• определить нахождение корпуса термостата;
• приступить к его снятию.

Хотя все же советую сначала заглянуть в руководство, и только потом начать поиски, демонтажные и ремонтно-восстановительные работы.

Как поменять термостат: пошаговая инструкция

Если терморегулятор на
вашем авто расположен низко – не старайтесь обойтись без ямы или подъемника,
иначе работать будет неудобно, долго, и опасно.

Из-за значительных различий в конструкции и архитектуре
двигателей разных марок, это руководство – как правильно менять терморегулятор
– дано в общем и схематически. На одних автомобилях, чтобы добраться до
терморегулятора, обязательно снимать ремень навесного, у других – вынимать
помпу (как, например, в автомобилях концерна WAG, где непосредственно рабочий элемент и плата управления
терморегулятором совмещены в едином корпусе с водяным насосом), а у третьих –
все просто, поэтому смотрим только последовательность и основные моменты.

Замена термостата
Замена
термостата

Порядок работ:

1. Установите автомобиль так, чтобы передняя ось
   была горизонтальной, и находилась чуть выше задней. Зафиксируйте колеса,
   поставьте машину на ручник.
2. Если для доступа к узлу потребуется снять
   расширительный бачок – сначала откачайте из него ОЖ.
3. Открыв сливную пробку (кран) внизу радиатора, слейте
   антифриз в емкость. Верхнюю крышку (если она есть) – тоже надо открыть.
4. У автомобилей с нижним расположением термостата
   (в блоке) систему нужно осушать, полностью сливая ОЖ. Найдите в мануале самую
   нижнюю пробку, слейте антифриз с нее.
5. Освободите доступ к непосредственно детали, сняв
   патрубок системы охлаждения.
6. Извлеките термостат, замените его на новый,
   сменив заодно прокладку (в комплекте).
7. Наденьте, и хорошо закрепите патрубок, проверьте
   все видимые части – нет ли трещин или потеков. Если есть – меняйте резину тоже.
8. Смонтируйте назад все, что было снято, закройте
   сливную пробку радиатора, залейте новый (или чистый б/у антифриз) до отметки.
9. Закройте бачок, заведите мотор, прогрев
   двигатель до нормы. Проверьте уровень ОЖ. При необходимости – долейте.

Когда меняете антифриз, важно заполнить систему равномерно,
не создавая воздушных пробок в ее верхних точках. Для этого на сервисе
применяется вакуумное оборудование, полностью извлекающее жидкость, без потерь

Сливая охлаждающую
жидкость самостоятельно, собирайте ее в контейнер и не выливайте на землю, или
на асфальт. Антифриз – это яд!

Интеллектуальные системы теплового регулирования

В настоящее время имеют место тенденции к разработке оптимизированных систем ре­гулирования различных потоков веществ и тепловых потоков.

Тепловое регулирование выходит далеко за пределы систем охлаждения в том отно­шении, что оно учитывает все потоки веществ и тепловые потоки, имеющие место в автомо­биле, т.е. в дополнение к системе охлаждения двигателя учитывается, например, система кондиционирования воздуха. Цели оптими­зации включают:

• Снижение расхода топлива и содержания вредных веществ в отработавших газах;
• Повышение эффективности кондициони­рования воздуха;
• Увеличение срока службы компонентов;
• Улучшение охлаждения при частичных на­грузках двигателя.

Один из основных принципов теплового регу­лирования заключается в том, что вспомога­тельная мощность, используемая для работы системы охлаждения, всегда представляет собой потери полезной мощности двигателя, и производительность тех или иных компо­нентов не может произвольно повышаться при неизменной доступной вспомогатель­ной мощности. Поэтому для достижения целей оптимизации система охлаждения снабжается «интеллектуальной» микропро­цессорной системой управления как с из­вестными, так и с новыми исполнительными механизмами. Например, в целях снижения интенсивности подачи охлаждающего воз­духа до необходимого минимума в зависи­мости от рабочих условий (регулирование по потребности) система может быть оборудована регулируемыми шторками радиатора или регулируемым приводом вентилятора. В дополнение к снижению коэффициента сопротивления c_d, эти меры способствуют ускорению прогрева двигателя при низких наружных температурах и повышению эф­фективности системы отопления салона. Уменьшение части мощности, расходуемой на работу системы охлаждения, означает на­личие запаса мощности, который может быть использован при критических состояниях си­стемы охлаждения, с обеспечением в то же время выполнения целей оптимизации.

Другим важным принципом является под­держание, насколько возможно, постоянной температуры охлаждаемых компонентов не­зависимо от условий работы и окружающих условий. Примером применения этого прин­ципа является использование охлаждающей жидкости двигателя для регулирования тем­пературы рабочей жидкости трансмиссии. Быстрый прогрев рабочей жидкости после запуска двигателя и ее эффективное охлаж­дение, предотвращающее перегрев, снижают потери на трение в трансмиссии, увеличи­вают срок службы и позволяют увеличить интервалы технического обслуживания.

В конечном итоге, рассмотрение систем охлаждения и кондиционирования воздуха как единого целого открывает новые возмож­ности использования «тепловой интеграции». Тепловые потоки одной системы могут исполь­зоваться или рассеиваться другой системой без необходимости в каком-либо значительном увеличении вспомогательной мощности. При­мером такого подхода является использование отходящего тепла системы охлаждения отрабо­тавших газов для отопления салона автомобиля.

В целом система теплового регулирования включает:

• Выравнивание температуры рабочей жид­кости трансмиссии;
• Программируемый термостат;
• Электрически регулируемую вязкостную муфту;
•  Регулирование скорости насоса системы охлаждения;
• Регулирование потока охлаждающего воздуха при помощи, например, шторок радиатора;
• Охлаждение отработавших газов;
• Жидкостное охлаждение воздуха наддува (промежуточное охлаждение).

Потенциал снижения расхода топлива за счет применения всех этих устройств и систем со­ставляет до 5 % (для легковых автомобилей). Кроме того, имеется ряд дополнительных преимуществ, соответствующих вышеуказанным целям оптимизации. Решающее значение в реа­лизации этого потенциала имеют пределы, в ко­торых система управления двигателем исполь­зует опции управления системой охлаждения.

В настоящее время на автомобилях в раз­личной степени реализуются те или иные отдельные меры по оптимизации темпера­турных режимов узлов автомобиля. В то же время комплексная система теплового регу­лирования остается резервом для будущих поколений автомобилей.

Помпа и термостат

От состояния этих приборов зависит поддержание температуры и равномерность прогрева двигателя. Жидкость должна двигаться с большой скоростью, перенося значительные количества тепла. Поэтому крыльчатка водяного насоса тщательно просчитана и установлена в корпусе с точным зазором. Его величина поддерживается подшипником, на котором вращается вал крыльчатки, люфты в нём недопустимы.

Появление люфта ведёт к нарушению работы сальника помпы. Условия его жизни непросты, он удерживает горячую и текучую жидкость под высоким давлением. Износ сальника или нештатное перемещение рабочих кромок ведёт к утечкам, падению давления и попаданию антифриза на детали привода агрегатов.

Термостат состоит из двух клапанов, управляемых гофрированным цилиндром со специальным веществом внутри. Оно сильно расширяется при нагреве, перемещая штоки клапанов. Когда один из них открывает большой контур, то второй перекрывает малый и наоборот. Так регулируется температура двигателя.

Управлением вентилятором заведуют датчики температуры. На старых моторах один из них устанавливался в бачке радиатора и при росте температуры через реле подавал питание на реле электромотора крыльчатки. Современные двигатели содержат общий блок управления с единственным датчиком в головке блока. После превышения определённого порога блок подаёт команду на реле вентилятора. При обрыве в цепи этого аналогового датчика вентилятор работает непрерывно, а на панели высвечивается ошибка управления.

Что такое термостат

Термостат – это дискретный механический прибор, который при достижении заданной уставки по температуре, изменяет своё состояние или состояние своих электрических контактов.

Эти контакты, например, могут использоваться в релейных электросхемах, запуская или останавливая различные агрегаты или передавать информацию о достижении температуры в систему автоматизации АСУТП. Само слово происходит от двух греческих слов: «θερµο-», что означает тепло и «στατός» — стоячий, неподвижный.

В отличие от аналоговых датчиков температуры, таких как термопара или термометр сопротивления, термостат не покажет истинное значение температуры в определённый момент времени. Задача его заключается лишь в том, чтобы при выставленном заранее значении температуры «сработать», то есть изменить своё состояние. После этого в зависимости от типа термостата выполняются требуемые при регулировании действия.

Термостаты применяют в устройствах или системах, которые что-либо нагревают или охлаждают до заданных температурных значений. Например, в холодильниках, отопительных приборах, системах охлаждения автомобильных двигателей, промышленных печах и др.

Из чего состоит термостат и какой у него принцип работы

Устройство термостата и его принцип работы зависят от используемого типа чувствительного элемента. Это могут быть биметаллические пластинки или металлические капсулы с капиллярными трубками, заполненные жидкостью или газом.

Биметаллическая пластина представляет собой две разнородные металлические полоски с разными коэффициентами теплового расширения, которые сваривают вместе. Во время нагрева одна из металлических пластин расширяется больше, что приводит, при достижении заданной температуры, к её изгибанию или выпрямлению.

Механически передвигаясь таким образом, биметаллическая пластина может замкнуть или разомкнуть электрические контакты или, например, открыть клапан охлаждающей жидкости.

Ещё один из распространенных видов термостата – капиллярный. Его работа основана на первом законе термодинамики, согласно которому при изменении температуры в термодинамической системе, она должна выполнять механическую работу до тех пор, пока не придет в равновесное состояние.

Капиллярный термостат включает в себя следующие элементы:

• металлическую капсулу, содержащую рабочую жидкость (например, гликоль);
• капиллярную трубку, соединяющий датчик с регулирующим блоком термостата;
• регулирующий блок или электромеханическое реле, при помощи которого задаётся уставочное значение температуры.

При нагреве металлической капсулы изменяется объём её содержимого, которое через капиллярную трубку давит на мембрану реле и при достижении заданной температуры происходит замыкание или размыкание его контактов.

У всех типов термостатов задание температуры происходит механически, поворачивая регулировочный винт, либо жёстко задано производителем на определённую температуру.

Назначение термостата

Как было сказано выше, основной задачей термостата является контроль за температурным режимом. Сфера использования термостатов очень широкая: от утюга в маленькой квартире до огромных печей на промышленных объектах. Они применяются в различной технике, отопительных системах, кондиционерах и бытовых приборах.

Термостат делает их использование безопасным и в то же время комфортным, поскольку регулирование температуры осуществляется автоматически.

Термостаты могут быть уже встроенными или применяться дополнительно, например, в смесителях для воды, для корректировки работы газовых котлов или подогрева пола.

Автомобильный термостат – обязательный компонент для системы охлаждения двигателя. Он помогает поддерживать необходимую температуру, не допуская перегрева.

Из чего состоит термостат

Делают автомобильные термостаты из меди или латуни. Устроены они достаточно просто. Стандартный термостат состоит из таких деталей:

• корпуса;
• клапана малого круга охлаждения;
• выходного патрубка, соединенного с насосом;
• воскового шарика;
• входного патрубка, подключенного к радиатору;
• клапана основного круга охлаждения;
• двух пружин;
• поршня.

Другими словами, все устройство автомобильного термостата – это цилиндр, возвратный штырь, два клапана и шарик воска. Именно проста и надежность конструкции объясняет тот факт, что она не изменяется на протяжении многих лет, и такие термостаты ставят даже на самые современные модели автомобилей.

В различных марках машин термостаты настраивают на разный температурный режим открывания. Ее обычно указывают на самом устройстве. Бывают бескорпусные термостаты. Их ставят прямо в блок двигателя.

Описание и схемы работы на ВАЗ 2106, 2107, 2109, 2114

В автомобилях ВАЗ система охлаждения имеет ряд особенностей. В частности, перед насосом монтируется специальный 2-клапанный термостат (дополнительный и основной), имеющий твердый (восковый) наполнитель.

Пока двигатель еще не прогрелся, большая часть ОЖ будет проходить по малому кругу, то есть с охватом насоса системы, рубашки охлаждения силового узла и цилиндров, а также термостата.

Далее жидкость снова возвращается к насосу. Вместе с этим ОЖ циркулирует через рубашку трубопровода впуска и камеры для смешивания в карбюраторе.

Если же кран отопителя салона открыт, то жидкость проходит и через его радиатор.

В случае, когда мотор прогрет не до конца, то есть температура ОЖ еще не достигла нужной отметки (90 градусов Цельсия), два клапана частично открываются, и часть раскаленной жидкости идет к основному радиатору.

Это позволяет быстрей прогреться силовому узлу. Как только температура доходит до уровня 90 градусов Цельсия, открытие клапана происходит полностью, что позволяет весь поток направить через радиатор.

Основные металлы, из которых выполнены элементы термостата — медь и латунь.

Принцип работы схож с тем, что уже рассматривался выше. В основе устройства лежит небольшой цилиндр. В нем есть шарик из воска, который плавится при достижении 82 градусов Цельсия.

Благодаря нагреву, воск начинает плавиться и увеличиваться в объемах. Как следствие, создается давление, способствующее «выпадению» штыря и открытию клапана.

Как только температура мотора приходит в норму, воск снова твердеет и занимает прежний вид.

Системы охлаждения разных конструкций

Расширительный бачок необходим для компенсации изменения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве и охлаждении. Патрубки и шланги служат для соединения рубашки охлаждения двигателя с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком. Горячая охлаждающая жидкость проходит через радиатор отопителя и нагревает воздух, подающийся в салон автомобиля. Температура воздуха в салоне регулируется специальным краном, которым водитель прибавляет или уменьшает поток жидкости, проходящий через радиатор отопителя.

Иными словами надо приводить в порядок систему охлаждения своего двигателя. Когда температура в системе охлаждения поднимается выше 80 — 85О, термостат автоматически открывается и часть жидкости поступает в радиатор для охлаждения. И это вторая часть работы системы охлаждения. Термостат предназначен для поддержания постоянного оптимального теплового режима двигателя. Поддерживает в системе охлаждения определенное давление.

Часто начинающие водители задаются вопросом, что такое малый и большой круг охлаждения двигателя. Как правило, задаются таким вопросом при каких-либо проблемах, начавшихся с системой охлаждения. На самом деле, тут все одновременно сложно и просто. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в принципе работы данного элемента мотора, понять, как действует охлаждение двигателя, и зачем оно необходимо. Это знание позволит значительно быстрее выявлять причины неисправности, а также избегать ошибок в процессе ремонта. Таким образом, знать теорию автолюбителю просто необходимо.

Схема, элементы системы охлаждения и их работа

Основные элементы, из которых состоит схема системы охлаждения двигателя, встречаются и схожи у разных типов моторов: инжекторных, дизельных и карбюраторных.

Общая схема жидкостной системы охлаждения двигателя

Жидкостное охлаждение мотора дает возможность в равной мере забирать тепло со всех узлов и деталей двигателя не зависимо от степени тепловой нагрузки. Двигатель с использованием водяного охлаждения создает меньше шума, чем двигатель с воздушным охлаждением, обладает большей скоростью прогрева при пуске.

Система охлаждения двигателя содержит следующие детали и элементы:

• рубашка охлаждения (водяная рубашка);
• радиатор;
• вентилятор;
• термостат;
• жидкостный насос (помпа);
• расширительный бачок;
• соединительные патрубки и сливные краны; 
• отопитель салона.

• Рубашкой охлаждения («водяной рубашкой») принято считать сообщающиеся между двойными стенками полости в тех местах, где наиболее нужен вывод избыточного тепла.
• Радиатор. Предназначен для рассеивания тепла в окружающую атмосферу. Он конструктивно состоит из множества изогнутых трубочек с дополнительными ребрами для увеличения теплоотдачи.
• Вентилятор, включающийся электромагнитной, реже гидравлической муфтой, при срабатывании температурного датчика охлаждающей жидкости усиливает набегающий на авто воздушный поток. Вентиляторы с “классическим” (постоянно включенным) ременным приводом встречаются в наши дни редко, в основном, на старых автомобилях.
• Центробежный жидкостный насос (помпа) в системе охлаждения обеспечивает постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Привод помпы чаще всего реализован с помощью ремня или шестерней. Двигатели с турбонаддувом и с непосредственным впрыском топлива, как правило, снабжены дополнительной помпой.
• Термостат – главный узел, регулирующий потоки охлаждающей жидкости, устанавливается обычно между входным патрубком радиатора и «водяной рубашкой» двигателя, конструктивно выполнен в виде биметаллического или электронного клапана. Назначение термостата – поддержание заданного рабочего температурного диапазона охлаждающей жидкости при всех режимах работы двигателя.
• Радиатор отопителя очень похож на радиатор системы охлаждения меньших размеров и расположен в салоне авто. Принципиальное отличие состоит в том, что радиатор отопителя передает тепло в салон, а радиатор системы охлаждения – в окружающую среду.

Принцип работы

Принцип работы жидкостного охлаждения двигателя состоит в следующем: цилиндры окружены «водяной рубашкой» из охлаждающей жидкости, отбирающей лишнее тепло и переносящей его к радиатору, откуда оно передается в атмосферу. Жидкость, непрерывно циркулируя, обеспечивает оптимальную температуру двигателя.

Принцип работы системы охлаждения двигателя

Охлаждающие жидкости – антифризы, тосол и вода – в процессе эксплуатации образуют осадок и накипи, нарушающие нормальную работу всей системы.

Вода не бывает химически чистой в принципе (за исключением дистиллированной) – в ней содержатся примеси, соли и всевозможные агрессивные соединения. При повышенной температуре они выпадают в осадок и образуют накипь.

В отличие от воды антифризы не создают накипи, но в процессе эксплуатации разлагаются, а продукты распада отрицательным образом сказываются на работе механизмов: на внутренних поверхностях металлических элементов появляется коррозионный налет и наслоения органических веществ.

Кроме этого, в систему охлаждения могут попадать различные посторонние загрязняющие субстанции: масло, моющие средства или пыль. Также могут попасть и специальные герметики, используемые для аварийной заделки повреждений в радиаторах.

Все эти загрязнения оседают на внутренних поверхностях узлов и агрегатов. Они характеризуются плохой теплопроводностью и забивают тонкие трубки и соты радиатора, нарушая эффективную работу системы охлаждения, что приводит к перегреву двигателя.

Видео о том, как устроено охлаждение мотора, принцип работы и неисправности

Ещё кое-что полезное для Вас:

• Плохо греет печка в салоне, причины, что делать и профилактика
• Почему двигатель автомобиля не заводится: как найти причину
• Радиатор охлаждения двигателя: устройство и принцип работы

Устройство системы охлаждения двигателя

В настоящее время в подавляющем большинстве легковых и грузовых транспортных средств установлена жидкостная (или водяная) система охлаждения закрытого типа. Это обусловлено тем, что она позволяет добиться равномерного и достаточно быстрого охлаждения цилиндроблока, при этом не производит сильного шума. Рассмотрим устройство узла на ее примере.

Она состоит из следующих элементов:

• радиатор для хладагента;
• радиатор для масла (присутствует не на всех моделях);
• теплообменник;
• вентилятор;
• насос;
• расширительный бачок;
• термостат;
• система шлангов и патрубков.

Рубашка цилиндров также является составной частью узла.

Основная задача радиатора – понижение температуры жидкости, которая циркулирует по контуру узла. Для этого он имеет трубчатое устройство, которое существенно облегчает отдачу тепла.

Масляный радиатор используется для понижения температуры масла в автомобильной системе смазки. Дело в том, что во время работы оно тоже достаточно сильно нагревается. Это обусловлено интенсивным трением смазываемых деталей, а также поступлением тепла от цилиндров.

Теплообменник используется для нагрева воздуха, который через него проходит. Это необходимо для запуска двигателя в холодное время года.

Вентилятор при необходимости нагнетает воздушный поток на радиатор, тем самым делая его прохождение (а значит, и охлаждение) более интенсивным. Устройство приводится в движение коленвалом или сцеплением.

Насос обеспечивает стабильную циркуляцию жидкости в системе, поддерживая ее давление на одном и том же уровне. Он вращается за счет подключения к коленчатому валу.

Расширительный бачок нужен на случай, если объем жидкости существенно возрастет в результате ее нагрева. Это устройство предотвращает повышение давления в патрубках, тем самым не допуская нарушения их целостности и утечку.

Термостат определяет количество охладителя в зависимости от степени его нагрева. Его основное назначение – регулировка температуры в целях ее поддержания на одном и том же уровне. На современных моделях транспортных средств вместо термостата стоит температурный датчик, который передает информацию на ЭБУ. Он, в свою очередь, вычисляет необходимые давление и температуру и подает соответствующие команды на клапаны.

Патрубки и шланги служат для соединения между собой всех остальных составных элементов системы. Именно по ним циркулирует охладитель по пути от одной детали к другой.

Также на некоторых ДВС присутствует дополнительная система. Она помогает избежать перегрева, когда мотор длительное время работает вхолостую. Чаще всего ее устанавливают на пожарные машины, бетономешалки и другой транспорт специального назначения.