Термостат. устройство, принцип работы

Монтаж терморегулятора теплого пола

Установка проводится соответственно его типу – накладные они или встраиваемые. Для скрытого варианта необходимо подготовить отверстие в стене. Монтаж прибора выполняют на стене на расстоянии 1,2–5 м от плоскости пола. Зона монтажа должна быть свободна от мебели. Для термостатов с датчиками рекомендованная высота значительно меньше – порядка 30 см. Подключение к сети выполняют либо через стандартную розетку, либо к электрощитку через отдельный кабель.

Как правило, схема бывает изображена на корпусе прибора, поэтому монтажные работы можно выполнять самостоятельно.

Инструкция к установке

Работа термостата основана на сигналах датчика. В зависимости от зафиксированной термодатчиком температуры термостат отключает или включает подачу электроэнергии

Установка датчика

Датчик и подводящие к регулятору провода любом случае укладываются в гофротрубку, которую заводят между нагревательными элементами – трубами, кабельными нитями и т. д. на расстоянии до 1 м от регулятора и подводят к стене, где он будет расположен. Для этого предварительно на полу и по стене пробивают шторбу вплоть до распаечной коробки. При таком способе монтажа датчик в случае неисправности можно легко извлечь и заменить даже из-под стяжки.

Внимание Как правило, из-за резкого перехода в месте соприкосновения датчика с кабелем он цепляется за гофру, что создает определенные трудности при его замене. Поэтому рекомендуется обматывать эти места изоляционной лентой

Как подключить терморегулятор

Термостат устанавливают после окончания работ по укладке полов.

• В месте монтажа делают углубление в соответствии с габаритами его корпуса. Если это накладная модель, то выполняют разметку стены, снимают переднюю панель и закрепляют устройство.
• Затем подключают провода датчика к термостату. Чаще всего его выходы подсоединяют к двум контактам, маркированными литерой «С». Обычно способ соединения цепи датчика с клеммами бывает описан в паспорте.

• К регулятору, как правило, кроме двух проводов датчика подключаются еще фазу и ноль, заземление к клеммам, обозначенным соответственно L или F и N, заземление и холодные концы кабелей нагревательных контуров.
• Устанавливают термостат на стену.

Внимание В условиях повышенной влажности термостат рекомендуется устанавливать в соседнем помещении

Назначение

Он нужен для контроля температуры охлаждающей жидкости, циркулирующей через него. Как он это делает? – Он открывается, пуская тосол по большому контуру охлаждающей системы и, при понижении температуры до определенной величины, закрывается.

В закрытом положении охлаждайка движется по малому кругу, минуя радиатор. Поэтому она начинает нагреваться. Достигнув значения, например, ВАЗ 2101 температура открытия термостата 80 градусов – он открывается. Жидкость в таком случае протекает через основной радиатор и охлаждается. Затем он закрывается. Этот процесс происходит многократно в течение всей работы двигателя. Так поддерживается оптимальный температурный режим ДВС автомобиля.

Диагностика термостата

Нормально работающий термостат не требует внимания автовладельца. Вмешательство в работу системы охлаждения потребуется при появлении признаков перегрева или слишком длительного прогрева мотора. В таком случае в первую очередь необходимо начинать с диагностики терморегулятора. Рекомендуется придерживаться следующего плана:

1. Оценить работу термостата без снятия с автомобиля. Необходимо визуально оценить температуру патрубков. таким образом можно вычислить заклинивший в открытом или закрытом положении терморегулятор;
2. Снять терморегулятор. Поместив его в емкость с водой, начать нагревание, контролируя выдвижение штока. Если клапан не открывается в кипящей воде, то и в случае перегрева термостат не перенаправит охлаждающую жидкость в радиатор.

Проверка термостата

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо постоянно следить за его температурным режимом. Обнаружив неисправность термостата, необходимо в кратчайшие сроки произвести диагностику и ремонт системы охлаждения. В противном случае возможно закипание двигателя и последующий дорогостоящий ремонт.

Основные виды термостатов

Автомобильные термостаты

В современном автомобилестроении используется несколько видов термостатов:

• Одноклапанный — классическая конструкция.
• Двухступенчатый — это разновидность одноклапанного термостата, отличающаяся наличием двух тарелок (малой и большой). При срабатывании устройства, первой начинает движение малая тарелка, оказывая воздействие на большую. Это позволяет обеспечить корректное срабатывание термостата в системах с высоким уровнем давления охлаждающей жидкости.
• Двухклапанный — в таком устройстве также использованы две тарелки, но одна запирает большой контур, а вторая — малый. При этом работа клапанов синхронизирована, и когда один круг закрыт, второй открывается.
• Электронный (с электронным управлением) — представляет собой классический одноклапанный термостат, оснащенный нагревательным сопротивлением. Управление нагревом последнего реализуется электронным блоком управления двигателем. Таким образом, становится возможным достичь температуры 95-110°С на частичной мощности мотора и 85-95°С на максимальной мощности. В итоге это делает более экономичным расход топлива и повышает мощность благодаря дополнительному охлаждению всасываемого в цилиндры воздуха.

Схема работы термостатов ВАЗ 2107, 2114, 2115

Термостат ВАЗ 2107

1 — входной патрубок (от двигателя); 2 — перепускной клапан; 3 — пружина перепускного клапана; 4 — стакан; 5 — резиновая вставка; 6 — выходной патрубок; 7 — пружина основного клапана; 8 — седло основного клапана; 9 — основной клапан; 10 — держатель; 11 — регулировочная гайка; 12 — поршень; 13 — входной патрубок от радиатора; 14 — наполнитель; 15 — обойма; Д — вход жидкости от двигателя; Р — вход жидкости от радиатора; Н — выход жидкости к насосу

Термостат ВАЗ 2114, 2115

1 – входной патрубок (от радиатора); 2 – резиновая вставка; 3 – твердый термочувствительный наполнитель; 4 – пружина перепускного клапана; 5 – входной патрубок (от двигателя); 6 – перепускной клапан; 7 – выходной патрубок (к насосу); 8 – пружина основного клапана; 9 – основной клапан; 10 – патрубок (от расширительного бачка); 11 – поршень

Устройство и принцип работы

Классический термостат изготовлен из двух видов металлов:

• медь;
• латунь.

Этот элемент работает за счёт цилиндра, расположенного со стороны двигателя. В нём находится шарик, изготовленный из воска. При нагреве он начинает плавиться, тем самым раскрывается клапан.

Штырь вставлен в цилиндр с воском и соединён с клапаном. По мере того как воск начинает нагреваться и плавиться, то он расширяется и выдавливает штырь, который и открывает клапан. После того как клапан открылся, через радиатор начинает поступать антифриз. Когда вы выключаете двигатель, то он начинает остывать, и, соответственно, воск начинает застывать и постепенно становится твёрдым.

Виды термостатов

К вариантам конструктивного исполнения термостатов относят:

• одноклапанное техническое решение;
• двухступенчатая реализация;
• двухклапанное устройство;
• электронное управление.

Наибольшую популярность получила одноклапанная технология. Она отличается простотой и надежностью. Автомобили прошлых лет преимущественно имели именно такой вид термостата. Двухступенчатая конструкция стала вынужденной мерой, вызванной высоким давлением антифриза. Клапан терморегулятора не был в состоянии преодолеть усилие, в результате чего в конструкции появились малая и большая тарелки. Меньшая открывается первой, так как на нее действует незначительное давление охлаждающей жидкости. Во время второго этапа добавляется основная тарелка и весь антифриз направляется в большой круг.

Термостат с электронным управлением

Максимальной точности в работе автопроизводителям удалось достичь, снабдив терморегулятор электронным управлением. Конструктивным различием с классической моделью является наличие нагревательного сопротивления. Термостат поддерживает температуру двигателя 85-95°С при высоких нагрузках и 95-110°С в остальных режимах работы мотора. Это позволяет снизить расход топлива и получить небольшой прирост мощности. Управляющий сигнал терморегулятор получает с ЭБУ инжектора. В случае с дизельным двигателем температурные диапазоны могут быть другими.

Устройство и принцип работы автомобильного термостата

Из чего сделано это устройство? Автомобильные термостаты производят из цветных металлов. Чаще всего используется латунь или медь. Первый вариант считают более предпочтительным. Принцип устройства прибора прост, он включает такие элементы:

• корпус;
• клапан малого и большого круга охлаждения;
• выходной патрубок, сообщённый с насосом;
• восковой шар;
• входной патрубок, присоединённый к радиатору;
• пружины;
• поршень.

Все устройства автомобильного термостата представлено в форме цилиндра, возвратного штыря, воскового шарика и запорного клапана большого и малого круга. Именно эта простота и обеспечивает надёжность работы конструкции.

В автомобилях отдельных марок подобное устройство можно настроить для срабатывания при достижении двигателем определённых температур. Обычно пометка о данных возможностях есть в инструкции к прибору. Это своеобразный плюс, позволяющий сократить расход бензина при прогреве мотора.

Схемы циркуляции

Обычный механический термостат выполняет свою работу без постороннего вмешательства. Чтобы понять, за счёт чего обеспечивается функционирование, нужно рассмотреть принципиальную схему:

1. Когда двигатель только запустился, но ещё не прогрелся до необходимой температуры, основной запорный клапан перекрывает поток охлаждающей жидкости на радиатор. Малый круг остаётся открытым и пропускает антифриз, чтобы предупредить его охлаждение и позволить мотору прогреться полностью.
2. После повышения температурных отметок происходит нагревание воска внутри цилиндра. Этот компонент планомерно расширяется, что обеспечивает выталкивание штока наружу. Он поднимается и открывает доступ антифриза ко второму кругу. От силы нагрева жидкости зависит высота подъёма клапана и величина охлаждающего потока.
3. Если антифриз горячий, доступ к малому кругу охлаждения перекрывается и весь поток поступает на радиатор — на большой круг охлаждения.
4. После того как жидкость остывает, вещество охлаждается и сжимается. Шток опускается при помощи пружины, а клапан уменьшает проток на радиатор охлаждения.

Следовательно, работоспособность системы заключается в контроле и восстановлении нормальной температуры двигателя. Если рассмотреть схему детально, то можно сделать вывод об автономности процесса. Восприимчивость к температурным колебаниям зависит от состава наполнителя.

Наполнитель термостата

Термостат может иметь различные виды наполнителя в основе своей конструкции. Мы уже упоминали, что выделяют жидкостной наполнитель и твердотельный. Принцип работы и устройство этих решений практически одинаково. Отличия заключаются только в повышенной герметизации жидкостной конструкции, а также в индивидуальных физических свойствах самого наполнителя и его чувствительности к температурным колебаниям зависимо от состава.

Современные двигатели получили такой тип устройства, который имеет в основе твердый наполнитель. Под таким наполнителем стоит понимать основной термоэлемент, который внутри термостата находится изначально в твердом физическом состоянии.

Признаки неисправности термостата

Неполадки в работе системы охлаждения проявляются в отклонениях показателей температуры от нормальных на датчике, расположенном в приборной панели. При наружной температуре около 0оС, двигатель после запуска выходит на рабочую температуру при нагрузке за 5-10 мин. Если уровень жидкости в расширительном бачке в норме, герметичность и работоспособность других элементов системы охлаждения не нарушена, значит отклонения температуры обусловлены работой термостата, что выражается в следующих признаках:

1. Длительный прогрев двигателя и его быстрый перегрев.
2. Не удается выйти на рабочую температуру при нагрузке, но при остановке она быстро подымается.
3. Не прогревается воздух в отопителе.
4. Постоянный перегрев двигателя при любой наружной температуре, при этом нижний патрубок остается холодным.
5. Периодическое проявление и исчезновение указанных признаков.

Все вышеназванные признаки свидетельствуют о заклинивании клапана термостата в верхнем или нижнем положении, а также его неполном закрытии или открытии. При подобных неисправностях производят замену вышедшей из строя запчасти. В некоторых случаях можно устранить неполадки в работе термостата без замены, удалив мешающий работе мусор или отложения с подвижных частей устройства. Описанные признаки позволяет диагностировать неисправность термостата всех моделей ВАЗ: 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107, 2108, 2109, 21099, 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, Нива, Приора, Калина, Гранта, Веста и большинства иномарок.

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.

Поломки термостата

В основном термостат ломается из-за внутренней коррозии. Внутренняя коррозия может возникнуть по причине не качественной охлаждающей жидкости. Сейчас на рынке автомобильной химии очень много предложений по охлаждающей жидкости, но мы бы рекомендовали прислушиваться производителя Вашей марки автомобиля и покупать только оригинальную охлаждающую жидкость. На современных автомобиля, по регламенту очень редко меняется охлаждающая жидкость. Например на некоторых автомобилях марки Honda охлаждающая жидкость меняется раз в 200 тысяч километров — это чрезвычайно много. В наших условиях, охлаждающую жидкость нужно менять как минимум в два раза чаще положенного регламента. Если соблюдать эти простые правила, то все элементы системы охлаждения будут чувствовать себя хорошо, и проработают долго.

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 приведенныхна рисунках моделях.

Износ термостата

Наиболее часто неполадки в системе связаны именно с клапаном переключающим круги циркуляции, он же термостат. Если деталь заклинивает в одном положении или клапан перекрывает каналы кругов циркуляции неплотно, прогрев двигателя может занять значительно больше времени или наоборот, агрегат начнёт сильно перегреваться без достаточного охлаждения.

Принцип работы термостата

Как правило, поломка термостата связана с нарушением его целостности. Основой клапана является термический воск, который при нагревании расширяется и сдавливает мембрану, открывающую большой круг циркуляции. Если воск по какой-либо причине вытек из детали, то клапан перестанет функционировать и антифриз не сможет полноценно охлаждаться. Также причиной износа может стать несвоевременная замена охлаждающей жидкости или её низкое качество. Коррозия пружины термостата вызывает заклинивание детали в открытом или реже закрытом положении. В обоих случаях двигатель не сможет работать в нормальном температурном диапазоне — жидкость будет либо постоянно охлаждаться, даже когда в этом нет необходимости, либо наоборот, всё время будет горячей.

Пружина термостата подверглась коррозии

Определить износ довольно просто и это можно сделать двумя способами. Проще всего проверку произвести несъёмным методом. Для этого сразу после запуска двигателя следует потрогать входной патрубок радиатора. Если он стал тёплым почти сразу после пуска ДВС, это говорит о том, что термостат заклинило в открытом положении. И наоборот, когда патрубок остаётся холодным, даже если показатель температуры находится в пиковом положении, это свидетельствует о неспособности термостата открываться.

Более точно удостовериться в том, что причина некорректной работы системы охлаждения заключается именно в неисправности термостата можно путём его демонтажа. Снятый клапан кладётся в ёмкость с водой и подвергается нагреву. Когда температура воды достигнет 90оС, исправный клапан обязательно должен сработать — шток термостата сместится. Если этого не происходит, можно с уверенностью считать деталь неисправной.

Вышедший из строя термостат не подлежит ремонту, а требует обязательной замены. Его стоимость для большинства автомобилей редко превышает 1000 рублей. Клапан вполне можно заменить самостоятельно, без посещения автосервиса.

Устройство и принцип работы термостата

Принцип работы автомобильного термостата основан на способности специального термочувствительного элемента переключать поток охлаждающей жидкости в зависимости от её температуры:

1. Пока мотор холодный, термостат находится в закрытом состоянии и жидкость в системе охлаждения движется по малому кругу (только вокруг цилиндров и головки блока).
2. После того, как двигатель нагревается до определенной температуры (обычно в пределах 75 – 95 °C), термостат открывается и охлаждающая жидкость выходит на большой круг (радиатор, помпу и рубашку охлаждения двигателя), тем самым предотвращая перегрев мотора.

Устройство автомобильного термостата не очень сложное, его основными частями являются:

• корпус;
• два входных патрубка (малого и большого круга);
• выходной патрубок;
• термочувствительный элемент;
• основной клапан;
• байпасный (перепускной) клапан малого круга.

Большинство автомобильных термостатов производят из латуни, меди или пластика. Рабочий материал термочувствительного элемента в термостате – технический воск. При нужной температуре он расширяется, давит на основной клапан и открывает его. Так быстро таять воску помогают входящие в его состав порошки меди, графита и алюминия.

Переходя из твердого состояния в жидкое, воск расширяется и своим давлением выталкивает головку, которая открывает клапан, пропуская поток охладителя от термостата к радиатору системы охлаждения двигателя.

Кстати, вы можете самостоятельно провести небольшой эксперимент, который наглядно продемонстрирует работу термостата. Для этого достаточно погрузить термостат в кастрюлю с водой и поставить ее на огонь. По мере нагревания воды клапан термостата откроется приблизительно на 2-3 см.

Виды и типы

Термостаты можно разделить в зависимости от диапазона рабочих температур:

• Устройства, работающие при высоких температурных показателях от +300 до 1200 °С.
• Термостаты среднего уровня: от -60 до 500 °С.
• С самым низким диапазоном температур (криостаты): менее -60 °С. Они работают вместе с дополнительными источниками холода.

Также термостаты классифицируются в зависимости от стабильности и точности срабатывания. Их характеризирует отклонение от заданной температуры:

• 5 – 10 °С – наихудший показатель термостата.
• 1 — 2 °С – для воздушного термостата это хороший показатель, но для жидкостного – посредственный.
• 0,1 °С – отлично для воздушного, средне – для жидкостного.
• 0,01 °С – не достижимо для воздушного, хорошо для жидкостного термостата специальной конструкции.
• 0,001 °С – такой показатель может быть достигнут только в метрологических жидкостных термостатах.

Строение термостата двигателя:

а — жидкостного, б — с твердым наполните­лем,1 — корпус жидкостного насека; 2 – гофрированный баллон; 3 — шток; 4 — прокладка; 5 — клапан термостата, 6 — патрубок для отвода горячей жидкости; 7 — корпус термостата; 8 — кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; 11 — резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 13 — возвратная пружина, 14 — коромысло клапана: 15 — буфер; 16 — впускной трубопровод.

Термостаты двигателей бывают жидкостные и с твердым наполните­лем, а также одно клапанные, которые ограничивают только поток жидко­сти, и двух клапанные, распределяющие поток жидкости между радиато­ром и малым кругом циркуляции жидкости. Устанавливают термостат либо на пути движения жидкости к радиатору (верхний патрубок), либо перед насосом.

Жидкостной термостат двигателя состоит из корпуса с окнами, гофрированного баллона, заполненного легко испаряющейся жидкостью — смесью дистиллированной воды и 1/3 этилового спирта и клапана. Нижняя часть бал­лона жестко соединена с кронштейном корпуса. К верхней части баллона припаян шток с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Если жидкость в системе охлаждения не прогрета, то давление в сильфоне понижено и жидкость находится в сжатом состоянии (клапан закрыт). По мере прогрева системы охлаждения жидкость в сильфоне испа­ряется, давление повышается, сильфон расширяется, открывается клапан. С этого момента жидкость начинает циркулировать через радиатор. Клапан начинает открываться при температуре жидкости 70—80 градусов С не полностью открывается при температуре 85—95 градусов С.

Термостаты двигателя жидкостного типа вследствие образования микроскопиче­ских трещин в стенках сильфона и потери герметичности имеют ограни­ченный срок службы.

В настоящее время применяют термостаты двигателя с твердым наполнителем.

Они состоят из капсулы, заполненной активной массой (кристаллическим воском с медными опилками и церезином). Капсула закрыта резиновым буфером-мембраной, соединенным со штоком. Шток упирается в регули­ровочный винт, расположенный в верхней рамке термостата, кольцо кото­рой образует седло для основного клапана. Клапан и вместе с ним капсула поджимаются пружиной, которая вторым своим концом упирается в ниж­нюю рамку. При расширении активной массы шток, упирающийся в регу­лировочный винт, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном и открывает проход жидкости к радиатору.