Принцип работы термостата. Установка термостата на ...

Термостат, определяет ("стат" - положение), степень своего открытия (положения) в зависимости от температуры окружающего его пространства.

Принцип работы термостата вопреки с расхожим мнением автомобилистов, основан на расширении (сжатии) рабочего тела внутри латунного цилиндра. В качестве рабочего тела различные производители применяют свои собственные разработки и компоненты. Мне удалось лишь выяснить, что классическим рабочем телом является смесь воска и пыли графита меди и алюминия. Нагреваясь, рабочее тело значительно расширяется, выталкивая штырь, который, упираясь в коромысло, открывает фланец, обеспечивая проход охлаждающей жидкости (ОЖ). Стальная пружина, по мере остывания рабочего тела возвращает фланец в закрытое состояние.

Т.о. в зависимости от температуры среды вокруг термостата (ОЖ), его состояние меняется от закрытого в открытое. Причём, чем выше температура, тем больше открыт термостат, обеспечивая больший проход ОЖ.

Пожалуй, единственной характеристикой термостата является температура его открытия. Это температура, при которой фланец термостата начинает открываться, преодолевая усилия возвратной пружины.

Ниже на видео отображён процесс открытия клапана. К сожалению термометра под рукой не нашлось, чтобы проконтролировать температуру, но поверим разработчикам на слово.

Рассмотрим последствия неисправного термостата.

1. Заклинивший термостат в открытом состоянии приводит к тому, что ОЖ всегда циркулирует через радиатор охлаждения (по «большому кругу»). Это вызывает большой расход топлива (двигатель значительное время работает на пониженной температуре); значительный износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и других элементов двигателя; длительный прогрев салона в холодный период времени.
2. Заклинивший термостат в закрытом состоянии представляет бОльшую опасность для двигателя, а именно его перегрев. Любой двигатель, в любое время года перегреется уже после (максимум) часа-полутора работы, а возможно и раньше. Перегрев может вызвать заклинивание двигателя, и другие печальные последствия. Конечно, в любом автомобиле предусмотрена аварийная система на такой случай - это клапанная крышка радиатора. Она не позволит «закипеть» ОЖ, и при давлении превышающем критическое, она открывается и сбрасывает лишнюю ОЖ (вместе с давлением, а как следствие и понижение температуры) в расширительный бачёк. Но при дальнейшей эксплуатации двигателя в таком состоянии (с меньшим кол-вом ОЖ) он всё же у вас перегреется и заклинит.

На практике, конечно же, такое мы можем наблюдать на автомобилях отечественного производства значительно чаще. Чаще всего это бывает в пробках, когда нагрузка на двигатель высокая, а обдувающего встречного потока практически нет. Почему отечественного? Потому, что в большей части таких автомобилей устанавливается отечественный термостат, не надлежащего качества и технического контроля.

1. Изношенный термостат. Такой термостат подтравливает ОЖ в двух местах. Первым местом является подвижный фланец, в резиновой обойме, которые в закрытом состоянии, при изношенной резиновой обойме может подтравливать ОЖ. Вторым местом подтравливания ОЖ является внешнее резиновое кольцо на коромысле. Это кольцо зачастую не идёт в комплекте с новым термостатом, поэтому многие автолюбители устанавливают старое кольцо, на новый термостат. Важно при этом оценить его состояние. Оно не должно быть потрескавшимся и задубевшим.

Следствием подтравливающего термостата будут: повышенный износ двигателя; повышенный расход; бОльшее время прогревания салона в холодное время года.

Во время написания статьи, я заметил две значительных разницы, между существующими термостатами: одни из них выполнены в без нижней (маленькой) пружины и «чашечки», другие с её присутствием:

 

В цикле между открытием и закрытие термостата эта подпружиненная чашечка не принимает участия. Значит можно сделать вывод о том, что, она закрывает в открытом состоянии термостата, проход в блоке где установлен термостат. Говорить о герметичности нет смысла, т.к. чашечка металлическая и на ответной, посадочной части, так же нет резиновых уплотнений.

Поэтому пока для меня это не известный механизм.

Важным конструктивным элементом большинства термостатов является отверстие с конической бусинкой. Причём при установке термостата бусинка должна занять самое верхнее положение. Исходя из этого, можно смело предположить, что этот элемент выполнен для удаления присутствующего воздуха с системе охлаждения. При этом может возникнуть резонный вопрос: почему бы не выполнить просто отверстие, без бусинки. Ответ прост: коническая бусинка выполняет роль клапана, который при давлении возникающем в направлении из нижнего патрубка радиатора охлаждения в сторону двигателя, закрывается и не позволяет проходу случайного воздуха в систему охлаждения.

Второй важной, на мой взгляд, причиной наличия этого отверстия является аварийное стравливание избыточного давления (напр. в случае закипания ОЖ, а клапан заклинило, либо, что наиболее вероятно, - это прорыв газов в систему охлаждения).

С теорией покончим, и попробуем понять, зачем же устанавливать термостат на бОльшую температуру?

Термостат с большей температурой открывания отличается от термостата с меньшей температурой открывания лишь тем, что температура открывания первого будет несколько выше, чем температура открывания второго. Прошу прощения за тавтологию, но это важно понять. Давайте проследим весь цикл работы в первом и во втором случае.

При пуске двигателя, температура ОЖ, положим, равна температуре окружающей среды, т.е. 20 градусов. При этом, термостат крепко заперт. Двигатель прогревается, а ОЖ проходит в этот период по малому кругу, через ЦПГ, радиатор отопления салона, в некоторых случаях ещё и через КХХ. Если отопитель салона включен, то некоторое количество теплоты, что вырабатывает двигатель, будет уходить на прогрев салона. Причём важным является то, что у двигателей с высоким КПД, это количество теплоты является значительным (на заметку тем, кто зимой прогревает мотор ночью). Далее, температура ОЖ достигает порога открывания температуры термостата. В этот момент он приоткрывается и ОЖ начинает проходить по большему кругу, т.е. через радиатор охлаждения. И если температура будет и дальше повышаться, то термостат продолжит открываться, увеличивая суммарную площадь сечения прохода, обеспечивая больший проход ОЖ. Обратный цикл (цикл закрытия термостата) имеет обратную зависимость, т.е. с понижением температуры ОЖ, термостат закрывается, и при достижении температуры меньшей, чем температура его открытия, он полностью закрывается.

Т.о. установив термостат на бОльшую температуру открытия, скажем 88 градусов по Цельсию, мы увеличиваем в конечном итоге лишь температуру отопителя салона.

Постараюсь объяснить: рабочей температурой двигателя (на моём Sylphy) была 99-100 градусов Ц (в этот момент включались вентиляторы радиатора охлаждения, температура падала до 93-94 градусов, и цикл повторялся) Т.о. любая температура ОЖ между температурой окружающей среды и рабочей температурой двигателя (прогрев двигателя), лишь временное явление. А, следовательно, не всегда позитивное, потому что, идеальным принято считать работу двигателя в условиях рабочей температуры. Судя по периоду включения вентиляторов радиатора охлаждения, идеальной температурой работы двигателя Nissan японцы определили диапазон 94-100 градусов Ц.

Важно понимать, что именно в этом диапазоне у ДВС наименьший износ двигателя и наименьший расход топлива.

Зачем же тогда разница между идеальной температурой работы двигателя, и температурой открытия термостата? Почему бы не открывать его при 94 градусах, обеспечивая тем самым меньший износ? А если ещё и учесть, что в условиях Сибирских морозов, зачастую, термостат вообще не открывается!!!, и двигатель работает в диапазоне температур меньшей чем температура открывания термостат (а это зачастую и 76 градусов), то становиться понятным повышенный расход топлива в холодный период.

Ответ я думаю кроется в инертности системы. Если бы автолюбитель, не дождавшись полного прогрева двигателя (а зачастую так и бывает), начинает движение, а что ещё хуже усиленную нагрузку на ДВС, то ОЖ, находясь всё ещё в «малом кругу» очень быстро нагревается. Скорость её нагрева будет зависеть от степени нагрузки мотора и интенсивности отбора теплоты из радиатора отопления салона. Температура ОЖ в таком режиме может на считанные секунды преодолеть порог температуры открывания термостата и выйти за границы оптимальной температуры работы двигателя. Т.о. при повышении температуры открывания термостата мы приближает вероятность перегрева двигателя в условиях интенсивного прогрева двигателя.

Подведя некоторый итог, хочется отметить: повышая температуру открытия термостата мы:

1.      увеличим максимально возможную температуру отопителя салона.

2.      обеспечиваем в период прогрева двигателя и в период эксплуатации в холодное время года более приближенную температуру работы ДВС к оптимальной.

3.      подвергаем большему риску перегрев двигателя при условии интенсивного прогрева двигателя (идеальным было бы дождаться полного открытия термостата и уже потом нагружать мотор)

И в конце небольшой отчёт о том, как поменять термостат.

Перед заменой необходимо слить антифриз со сливного отверстия расположенного в левой нижней части радиатора охлаждения.

Затем следует открутить винт, стравливающий воздух, и открыть клапанную крышку радиатора охлаждения.

Установка термостата отверстием строго вертикально вверх.

На фотографиях всё доступно. Время на замену порядка 30 минут.