Термостат системы охлаждения двигателя
В системе охлаждения двигателя предусмотрено два круга циркуляции охлаждающей жидкости, которые включаются в работу при разной температуре мотора. Функция управления кругами возложена на простое устройство — термостат. О том, что такое термостат, как он устроен и работает, читайте в этой статье.
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:
- 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;
- 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;
- 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 термостата — 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.
Типы и виды термостатов
Существует четыре типа термостатов:
- Одноклапанный;
- Двухступенчатый;
- Двухклапанный;
- С электронным управлением.
Основное отличие между разными типами термостатов заключается в количестве клапанов и схеме их открытия.
Одноклапанный термостат. Самый простой и распространенный вариант (особенно на машинах иностранного производства). Термостат содержит всего один клапан, который при открытии включает в работу большой круг циркуляции воды, но не отключает малый.
Двухступенчатый термостат. На самом деле это тот же одноклапанный термостат, но предназначенный для работы в системах охлаждения с высоким давлением охлаждающей жидкости. Клапан такого термостата состоит из малой и большой тарелки, сначала открывается малая тарелка, которой из-за меньшей площади проще преодолеть давление жидкости, а следом за ней — большая, которая включает в работу большой круг.
Двухклапанный термостат. Еще одна распространенная конструкция, которая особенно широко применяется отечественным автопромом. Термостат содержит два клапана — для большого (основной клапан) и малого (перепускной клапан) круга. Клапаны имеют один привод, поэтому при открытии клапана большого круга закрывается клапан малого, и наоборот.
Термостат с электронным управлением. Принципиально это все тот же термостат, однако его термоэлемент может нагреваться не только охлаждающей жидкостью, но и встроенным нагревательным элементом. Этот элемент подключен к электронному блоку управления, который автоматически, в зависимости от режима работы двигателя, может управлять термостатом и всей системой охлаждения.
Устройство и принцип работы термостата
Большинство современных термостатов, независимо от типа, имеют одинаковое устройство. В основу термостата положен простой принцип увеличения объема тел при их нагреве, а в качестве рабочего тела используется вещество с высоким коэффициентом объемного расширения — обычно это воск в смеси с медным порошком (а иногда с алюминиевым и графитовым). При нагревании такая смесь плавится и увеличивается в объеме — это расширение и используется для открытия и закрытия клапана.
Основу термостата составляет рамка, внутри которой зафиксирован термоэлемент и клапан (или клапаны). Термоэлемент представляет собой капсулу с воском, помещенную в корпусе клапана (это небольшой цилиндрик), в который через направляющее устройство (еще один цилиндр или конус с проделанным в оси каналом) помещен шток, жестко закрепленный в рамке. К корпусу клапана присоединена тарелка (или две с разных сторон в двухклапанном термостате), она удерживается в закрытом положении возвратной пружиной.
Работает термостат очень просто. При нагревании термоэлемента воск плавится, увеличивается в объеме и толкает корпус клапана, который движется вдоль штока, преодолевает сопротивление возвратной пружины и открывает клапан. При охлаждении термоэлемента воск снова кристаллизуется и уменьшается в объеме, и возвратная пружина закрывает клапан.
Обычно термостат выполняется в виде отдельного компактного узла, который монтируется в патрубки и может быть легко извлечен для осмотра или замены.
В завершение скажем, что термостат — устройство очень простое, но важное для работы двигателя. Поэтому термостат необходимо менять сразу же при обнаружении его неисправности (что выражается перегревом двигателя) — только так можно обеспечить качественное функционирование двигателя и продлить его ресурс.
