Термостат: управление температурным режимом двигателя

В системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания присутствует элемент, регулирующий потоки жидкости на разных режимах работы двигателя — термостат. Все об автомобильных термостатах, их типах, конструкции и принципах работы, а также о верном выборе и замене этой детали — читайте в данной статье.

Что такое автомобильный термостат?

Термостат — регулирующий элемент системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; прибор с термочувствительным элементом, осуществляющий автоматическое регулирование потоков охлаждающей жидкости по системе в зависимости от текущей температуры двигателя.

Схема системы охлаждения двигателя и место термостата в ней

Жидкостная система охлаждения любого мотора разделена на два круга — большой, в который включена водяная рубашка двигателя, основной радиатор и радиатор отопителя, и малый, включающий в себя только водяную рубашку и радиатор отопителя. Такое разделение необходимо для улучшения теплового режима работы силового агрегата, особенно при низких температурах окружающей среды. При пуске холодного мотора охлаждающая жидкость (ОЖ) циркулирует только по малому кругу, что обеспечивает меньший отвод тепла и лучший прогрев агрегата. После прогрева агрегата до рабочей температуры жидкость начинает циркулировать по большому кругу, что обеспечивает эффективный отвод излишнего тепла. Переключение потоков жидкости между малым и большим кругами осуществляется автоматически с помощью специального прибора — термостата.

Термостат выполняет ключевые регулирующие функции в системе охлаждения двигателя:

• Перекрытие большого круга охлаждения и направление жидкости по малому кругу при холодном двигателе (примерно до 80-85°С);
• Открывание большого круга охлаждения при прогретом двигателе (примерно от 85-90°С);
• Регулирование потоков между большим и малыми кругами при изменениях температуры двигателя в ту или иную сторону.

Автомобильный термостат играет ключевую роль в нормальной циркуляции ОЖ по системе, его выход из строя может привести к ухудшению температурного режима и нарушению функционирования силового агрегата. Потому неисправный термостат нуждается в скорейшей замене, а для верного подбора нового устройства следует разобраться в существующих типах, конструкциях и принципе работы термостатов.

Типы, конструкция и принцип работы термостата

В настоящее время в автотракторной технике используются твердотельные термостаты с чувствительным элементом на основе церезина — воскоподобного вещества, получаемого из нефтяного сырья, с дополнением медной крошки для повышения теплопроводности. Церезин обладает высоким коэффициентом теплового расширения — при изменении температуры его объем значительно изменяется, что и используется для управления клапанами термостата.

Все термостаты можно разделить на три группы:

• Одноклапанные механические — имеют только один управляющий клапан (также бывают двухступенчатые устройства с клапаном, состоящим из двух тарелок разного диаметра);
• Двухклапанные механические — имеют клапаны большого и малого круга, расположенные на одном штоке;
• Одно- и двухклапанные с электронным управлением — термостаты со встроенным нагревательным элементом, который позволяет более точно регулировать моменты открытия и закрытия клапанов.

Конструктивно все термостаты одинаковы (за исключением некоторых деталей). Основу конструкции составляет термочувствительный элемент — металлический баллон, заполненный церезином, и с одной стороны закрытый резиновой мембраной или пробкой. Баллон изготовлен из металлов с высокой теплопроводностью — меди или латуни, такая конструкция обеспечивает быстрый прогрев церезина с целью снижения инерционности термочувствительного элемента и всего термостата в целом. С мембраной либо непосредственно с корпусом соединен шток, несущий на себе тарелку клапана, в случае двухклапанного устройства тарелки разного диаметра располагаются с обоих торцов баллона. Эта конструкция помещена в рамку из коррозионностойкого металла (меди, латуни), посредством которой устройство монтируется в металлический или пластиковый корпус с подводящими и отводящими патрубками, а также с седлами клапанов.

Автомобильный термостат с электронным управлением

В термостатах с электронным управлением внутри баллона располагается проволочный нагревательный элемент, соединенный с блоком управления двигателем (контроллером). Нагревательный элемент позволяет доводить церезин до необходимой температуры в зависимости от текущих условий и режима работы двигателя. Термостат помещен в корпус, на стенку которого выведен стандартный разъем для подключения нагревательного элемента к электросистеме автомобиля.

Работает термостат довольно просто. При малом нагреве церезин занимает минимальный объем, поэтому тарелки клапанов располагаются в корпусе (патрубке) таким образом, что охлаждающая жидкость циркулирует только по малому кругу. При прогреве двигателя церезин также нагревается и начинает расширяться. При температуре 80-85°С расширение церезина достигает такой величины, что клапаны сдвигаются — так постепенно малый круг закрывается, а большой открывается. При достижении температуры 90°С и более термостат полностью открыт, обеспечивая циркуляцию жидкости по большому кругу. При снижении температуры все процессы повторяются в обратной последовательности.

Устройство и работа двухклапанного термостата

В двухступенчатых одноклапанных термостатах клапан включает в себя две тарелок разного диаметра, что обеспечивает более эффективную работу при высоком давлении охлаждающей жидкости. При повышении температуры сначала открывается малая тарелка, которая легко преодолевает давление жидкости. Затем открывается большая тарелка, обеспечивая полную циркуляцию жидкости по большому кругу.

Термостат монтируется в наиболее нагретой точке системы охлаждения двигателя — на выпуске ОЖ из блока цилиндров или из головки. Для интеграции в систему охлаждения на корпусе термостата выполнено несколько патрубков. В стандартном варианте патрубка только три:

• Для подключения к двигателю — впускной патрубок;
• Для подключения к основному радиатору — выпускной патрубок большого круга;
• Для подключения к водяному насосу — выпускной патрубок малого круга (иногда его называют патрубком перепускного шланга).

Однако в ряде случаев на термостате предусмотрены дополнительные патрубки: для подключения радиатора отопителя (или сразу двух радиаторов) и для присоединения к расширительному бачку системы охлаждения. Все патрубки соединяются с соответствующими деталями системы охлаждения с помощью резиновых шлангов (в том числе и имеющих специальную форму), зафиксированных металлическими хомутами.

Также в корпусе термостата может монтироваться датчик температуры охлаждающей жидкости — такое расположение датчика позволяет наиболее точно измерять температуру силового агрегата.

Как правильно выбрать и заменить термостат

Неисправность термостата проявляется некорректной работой системы охлаждения двигателя, что в некоторых случаях делает эксплуатацию транспортного средства затруднительной или вовсе невозможной. Неполадки данной детали проявляются длительным прогревом двигателя (в этом случае не закрывается большой круг) либо его перегревом даже на щадящих режимах работы (что говорит о перекрытом большом круге). Для диагностики достаточно запустить двигатель и пощупать отводящие патрубки — если термостат не открывается, то даже после прогрева двигателя патрубок радиатора будет холодными, а если термостат не закрывается, то патрубок радиатора начнет нагреваться уже в первые минуты работы мотора. Такой термостат подлежит замене.

На замену следует выбирать термостат того же типа и модели, что был установлен на автомобиль ранее, особенно, если машина еще на гарантии. Однако во многих отечественных и зарубежных автомобилях используются одинаковые термостаты, поэтому при необходимости без труда можно подобрать аналог. Также вполне допустима установка и другой модели термостата, главное, чтобы он срабатывал при тех же температурах, что и старый, имел нужное количество патрубков и совместимые с двигателем установочные размеры.

Покупать термостат можно в разных комплектациях: только термостат без корпуса — это отличный вариант сэкономить при нормальной сохранности корпуса с патрубками от старого устройства; термостат в сборе с корпусом — к такому варианту следует прибегать при неисправности старого корпуса, либо в тех случаях, когда невозможно поменять термостат без корпуса. При этом может потребоваться покупка новых патрубков и хомутов — перед ремонтом следует проверить эти детали и при наличии трещин или повреждений купить новые.

Замена термостата должна выполняться строго по инструкции по ремонту транспортного средства. Обычно данная операция сводится к следующему:

1. На остановленном двигателе слить антифриз;
2. Снять с термостата все патрубки и электрические разъемы (при наличии датчика температуры или в случае прибора с электронным управлением);
3. Установить новый термостат, предварительно прочистив место его монтажа на головку/блок и не забыв о прокладке;
4. Залить новую охлаждающую жидкость.

При верном подборе и замене термостата вся система охлаждения не требует регулировок, исправный термостат будет надежно управлять потоками жидкости, обеспечивая необходимый температурный режим силового агрегата.