Termostat samochodowy w układzie chłodzenia cieczowego ICE: urządzenie i zasada działania

Termostat jest jednym z najważniejszych elementów zainstalowanych w układzie chłodzenia cieczą jednostki benzynowej lub wysokoprężnej. W wersji standardowej to małe urządzenie ma średnicę około pięciu centymetrów i znajduje się pomiędzy silnikiem a chłodnicą. Głównym zadaniem termostatu jest kontrolowanie przepływu chłodziwa, który krąży w płaszczu silnika i chłodnicy. Wynikiem tego urządzenia jest możliwość szybkiego i skutecznego podgrzania ICE podczas zimnego rozruchu i dalszego utrzymywania optymalnej równowagi temperatur we wszystkich trybach pracy i przy dowolnym obciążeniu silnika.

Wygląd i aktualizacja urządzenia

Jednym z pierwszych termostatów jest pojawienie się urządzenia rtęciowego w celu utrzymania optymalnej równowagi temperatur w inkubatorze kurcząt wymyślonym w 1620 roku przez pana Cornelię Drebbel z Wielkiej Brytanii.

Termostat jest aktywnie wykorzystywany w systemie chłodzenia cieczą silników spalinowych od 1922 roku, kiedy to podczas pracy pojawiły się pierwsze i stosunkowo potężne rośliny o dużym wydzielaniu ciepła.Na wczesnym etapie kilka nieudanych prób użycia urządzenia w układzie chłodzenia. Następnie projekt został udoskonalony, inżynierowie wybrali optymalne materiały do ​​produkcji i osiągnęli takie cechy i niezawodność, że termostat stał się powszechnie stosowanym elementem w układzie chłodzenia cieczą silnika spalinowego.

Zalecamy również przeczytanie artykułu na temat urządzenia pompy odśrodkowej układu chłodzenia cieczą silnika spalinowego. Z tego artykułu można zapoznać się z funkcjami pompy, jej funkcjami w układzie chłodzenia, funkcjami obsługi i naprawą pompy.

W systemach chłodzenia samochodów stosuj dwa rodzaje termostatów. Istnieją rozwiązania z wypełniaczem stałym lub płynnym. Termostat żelowy dla układu chłodzenia silnika płynu samochodowego został wynaleziony przez Francuza o nazwisku Serge Vernier w 1963 roku. Vernet specjalizuje się w produkcji termostatów, a produkty tej marki cieszą się zasłużoną renomą na rynku części samochodowych dla różnych marek samochodów na całym świecie.

Termostat do napełniania

Termostat może mieć różne typy wypełniacza w zależności od jego konstrukcji. Wspomnieliśmy już, że ciekły wypełniacz i ciało stałe są izolowane. Zasada działania i rozmieszczenie tych rozwiązań są niemal identyczne. Różnice dotyczą tylko zwiększonego uszczelnienia struktury ciekłej, a także indywidualnych właściwości fizycznych samego wypełniacza i jego wrażliwości na wahania temperatury, w zależności od składu.

Nowoczesne silniki otrzymały taki typ urządzenia, które na bazie ma mocny wypełniacz. Pod takim wypełniaczem jest zrozumienie głównego termoelementu, który wewnątrz termostatu jest początkowo w stałym stanie fizycznym.

Funkcje i lokalizacja

Po osiągnięciu przez silnik optymalnej temperatury roboczej konieczne jest utrzymywanie tej wartości w ściśle określonych granicach do momentu wyłączenia silnika, aw niektórych przypadkach i przez jakiś czas po zakończeniu działania LODU. Głównym zadaniem urządzenia jest monitorowanie i rozprowadzanie przepływu podgrzanej cieczy chłodzącej wewnątrz układu w celu odprowadzenia ciepła z silnika.

Termostat może być umieszczony w różnych miejscach, w zależności od układu silnika w komorze silnika, a lokalizacja jego instalacji zależy bezpośrednio od modelu jednostki napędowej. Również na miejscu instalacji urządzenia wpływają również cechy konstrukcyjne samego układu chłodzenia. W większości przypadków termostat znajduje się w punkcie wyjścia chłodziwa z głowicy cylindrów. Drugim najczęściej stosowanym miejscem instalacji jest wlot odśrodkowej pompy chłodziwa (pompy).

Rodzaje urządzeń termoregulacyjnych w samochodzie

Porozmawiajmy bardziej szczegółowo o różnych typach automatycznych termostatów, biorąc pod uwagę cechy ich projektu. Silnik może być wyposażony w różne wersje termostatu, między innymi:

  • termostat z jednym zaworem (pojedynczy zawór);
  • dwustopniowy termostat;
  • urządzenie z dwoma zaworami (termostat dwuzaworowy);
  • termostat ze sterowaniem elektronicznym;

Termostat jednozaworowy, dwustanowy i dwustopniowy

Jedno zaworowe rozwiązanie jest proste w konstrukcji i zapewnia niezawodność.Producenci samochodów na całym świecie preferują ten rodzaj konstrukcji i wyposażają większość swoich samochodów w takie właśnie urządzenie.

Oddzielny rodzaj termostatu z jednym zaworem to konstrukcja dwustopniowa. Instalacja tego rozwiązania wynika z faktu, że niektóre układy chłodzenia w procesie obróbki wytwarzają bardzo wysokie ciśnienie cieczy chłodzącej. Zawór termostatu trudno jest przezwyciężyć temu ciśnieniu. Z tego powodu konstrukcja dwustopniowego termostatu otrzymała rozwiązanie, które implikuje obecność dwóch płyt zaworowych, które nazywane są małymi i dużymi. Pierwszy w termostacie otwiera małą płytkę, która wymaga znacznie mniej wysiłku, aby pokonać ciśnienie wytwarzane w systemie. Mała płytka otwiera się łatwiej, a nawet po otwarciu wchodzi w interakcję z dużą płytką i po prostu ciągnie ją za sobą. Otwieranie dużej (głównej) płytki termostatu do końca otwiera kanał chłodzący.

Jeśli w pierwszym przypadku termostat ma jeden zawór z dwiema płytkami, regulator z dwoma zaworami otrzymał dwa oddzielne zawory, które znajdują się w pojedynczej obudowie.Pierwszy zawór jest głównym i służy do odcięcia dużego koła, gdy chłodziwo porusza się w układzie. Drugi zawór jest obejściowy i odpowiada za cyrkulację cieczy wzdłuż małego okręgu. Działanie zaworów jest zsynchronizowane. Gdy jeden z nich zachodzi na kanał chłodziwa, drugi otwiera żądany kontur. Ta konstrukcja termostatu znalazła szerokie zastosowanie w konstrukcji samochodów osobowych i ciężarowych, które są produktami przemysłu motoryzacyjnego z krajów WNP.

Sterowane elektronicznie urządzenie

Najdoskonalszym i stosunkowo złożonym konstruktywnie, ale najdokładniejszym i najskuteczniejszym jest termostat wyposażony w sterowanie elektroniczne. Główną zaletą tego urządzenia jest zapewnienie różnych wskaźników temperatury w celu osiągnięcia optymalnej temperatury w stosunku do dynamicznie zmieniających się trybów pracy silnika podczas jego pracy.

Konstrukcja urządzenia przypomina konwencjonalny termostat z jednym zaworem, ale dodatkowa rezystancja grzejna jest dodawana do termopary. Steruje nagrzewaniem tego elektronicznego sterownika rezystancjisilnik (ECU). Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe staje się wdrożenie elastycznego reżimu temperaturowego. Wskaźnik jest utrzymywany na poziomie 95-110 ° C przy niskich obciążeniach silnika i 85-95 ° C przy maksymalnym obciążeniu. Głównym osiągnięciem zastosowania urządzenia elektronicznego jest znaczne zmniejszenie zużycia paliwa i niewielki wzrost mocy na „dnie” z powodu lepszego chłodzenia powietrza wlotowego.

Istnieją również silniki, które mają tylko dwa termostaty w układzie chłodzenia cieczą. Takie systemy nazywane są układami dwuprzewodowymi. Jeden termostat w takim systemie monitoruje temperaturę w konturze głowicy cylindrów i jest odpowiedzialny za utrzymanie wskaźnika w temperaturze 87 ° C. Drugi termostat znajduje się w konturze bloku cylindrów.

Próg temperatury w obszarze BC jest wyższy i wynosi 105 ° C. Taka realizacja w regulacji temperatury w układzie chłodzenia zastosowano w konstrukcji wysokiej wydajności silnika turbinowego i stanowi końcowy wzrost wydajności na jednostkę energii ze względu na poprawę chłodzenia.

Konstrukcja termostatu ze stałym wypełniaczem

Nowoczesne systemy chłodzenia cieczą ICE otrzymały najbardziej popularną wersję z jednym zaworem, a także w większości z 2-zaworowym termostatem ze stałym wypełniaczem. Ten element układu chłodzenia ICE jest zaworem wrażliwym na temperaturę, który jest zamknięty w ramie z mosiądzu. Zawór ma również płytkę przymocowaną do obudowy. Ciało samo w sobie jest rodzajem walca. Do tego cylindra wstawiony jest specjalny pręt. Wspomniany pręt jest skierowany na jednym końcu do górnej części ramy termostatu, a drugi koniec jest podtrzymywany przez gumową wnękę w korpusie urządzenia. Korpus i gumowe wgłębienie są oddzielone elementem termoczułym.

Mówiąc prościej, wspólny dwustanowy termostat ma obudowę, dwie rury wlotowe, rurę wylotową, główny i dodatkowy zawór oraz element wrażliwy na temperaturę płynu chłodzącego. Urządzenie często jest instalowane przed wlotem płynu roboczego w obudowie pompy odśrodkowej i połączone z nim specjalną dyszą wylotową. Jedno połączenie wlotowe łączy termostat z głowicą cylindrów, a drugie łączy się z dolnym zbiornikiem chłodnicy.

Elementem wrażliwym na ogrzewanie jest miedziana butla, gumowa membrana i pręt. Stały wypełniacz znajduje się między membraną a ścianą cylindra. Element jest mieszaniną miedzi i granulowanego wosku.

Głównym wymaganiem dla materiału jest wysoki współczynnik jego objętościowej ekspansji. Drobnoziarnisty wosk lub mieszanka proszku miedzi i cerezyny doskonale nadaje się do wykonywania wymaganych funkcji.

Wosk został użyty w konstrukcji ze względu na jego właściwość znacznego rozszerzenia pod wpływem ciepła i przejścia ze stanu stałego do ciekłego iz powrotem. Określony wosk lub parafina, który jest stosowany w konstrukcji termostatów samochodowych, jest sztuczny i różni się od zwykłego materiału. Taki wosk otrzymał wiele specyficznych właściwości, które nabył po przejściu procesu destylacji.

Zasada działania

Po uruchomieniu silnika termostat w tym momencie znajduje się w stanie zamkniętym i blokuje dostęp chłodziwa do dużego koła. Chłodziwo krąży wzdłuż trasy, która powoduje, że opuszcza ona blok cylindrów i natychmiast powraca.Ta cecha układu chłodzenia zapewnia maksymalne skuteczne ogrzewanie jednostki napędowej i jej następnej wydajności do optymalnego reżimu temperatury dla jej pracy pod obciążeniem, w możliwie najkrótszym czasie.

Gdy ogrzewanie płynu chłodzącego osiągnie próg temperatury 80-90 ° C, termostat zacznie się otwierać. Wynika to z faktu, że element półprzewodnikowy w ciele urządzenia zaczyna się topić w tej temperaturze. Występuje naturalny wzrost termoelementu w objętości. Zwiększenie objętości inicjuje ruch obudowy termostatu wzdłuż pręta. Sam pręt nie może się poruszać, ponieważ jest sztywno przymocowany konstrukcyjnie do górnej ramy. Płyta zaworu pokonuje siłę sprężyny powrotnej i zaczyna się otwierać. Chłodziwo ma więc możliwość przejścia przez całkowicie lub częściowo otwarty zawór i zaczyna krążyć w chłodnicy. Wydajność chłodzenia chłodziwa w grzejniku jest znacznie zwiększona.

Przy maksymalnym dopuszczalnym wzroście temperatury chłodziwa termostat jest całkowicie otwarty, umożliwiając przepływ płynu chłodzącego przez cały grzejnik.Termostat otwiera się całkowicie w temperaturze około 95-105 ° C. Gdy silnik samochodu pracuje w różnych trybach, które stale się zmieniają, termostat otwiera się w sposób ciągły.

Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę termostatu Dwa zaworu w oparciu o bardziej znanych koncepcji przepływu chłodziwa „dużego” i „małego” zasięgu, wtedy otrzymujemy następujące. Wyobraź sobie, że temperatura chłodziwa w układzie przekroczyła 80 stopni Celsjusza. Stały wypełniacz termostatu zaczyna się topić i zwiększa objętość, a następnie naciska na pręt wychodzący z balonu. Cylinder zaczyna przesuwać się w górę, zamykając w ten sposób dodatkowy zawór urządzenia. Dostęp do małego koła chłodziwa uzyskuje się w stanie zamkniętym.

Kiedy chłodziwo osiąga temperaturę około 94 stopni, dodatkowy zawór zamyka się całkowicie. Główny zawór jest nadal otwarty, a płyn chłodzący krąży swobodnie w dużym kole, co oznacza jego ruch przez kanały chłodnicy.

W przypadku, gdy obserwuje się spadek temperatury płynu chłodzącego poniżej 80 stopni, ilość wypełniacza jest ograniczona, główny zawór termostat stopniowo zamykany. Przepływ płynu w chłodnicy jest zredukowany.W tym samym czasie dodatkowy zawór zaczyna otwierać się równolegle, co otwiera płyn chłodzący do krążenia przez małe kółko.

Możliwość otwarcia całkowicie lub częściowo pozwala na najbardziej wydajne i elastyczne wsparcie dla optymalnych wskaźników temperatury dla działania ICE w różnych trybach obciążenia. Ponadto termostat pozwala zmniejszyć fizyczne zużycie części i komponentów jednostki napędowej, a także zmniejszyć stopień toksyczności spalin. Najczęstszymi i jakościowymi producentami termostatów są Gates, Wahler i Vernet.

Częste awarie

Główną i najczęstszą przyczyną nieprawidłowego działania urządzenia jest nieprawidłowe działanie zaworów termostatycznych. Powody są różne, ale w większości przypadków zjawisko to jest wynikiem zanieczyszczenia termostatu szumowiną, a także powstawania korozji.

Szczególnie szybko termostat się psuje, ponieważ wielu kierowców zaniedbuje regularną wymianę płynu chłodzącego w układzie i chłodziwo działa znacznie dłużej niż wymagany czas.Wielu używa niskiej jakości i najtańszych produktów od nieznanych producentów, rozcieńczając koncentrat chłodziwa zwykłą wodą zamiast wody destylowanej, pomiń najważniejszy etap mycia układu chłodzenia przed kolejną rutynową wymianą chłodziwa itp.

Miłośnicy samochodów znają wyrażenie "zacięty termostat". Skutkiem zanieczyszczenia termostatu jest to, że zawory urządzenia mogą po prostu zamarznąć w określonej pozycji. Najczęściej dzieje się to w pozycji otwartej lub lekko otwartej. Drugą częstą przyczyną awarii termostatu jest utrata wypełniacza w stanie stałym najważniejszych jego właściwości fizykochemicznych. Jeśli zmniejszy się współczynnik rozszerzalności wypełniacza stałego, będzie to oznaczać, że jego końcowa objętość zmieni się również w stanie rozszerzonym.

W konsekwencji, wypełniacz termostatu nie wywiera pożądanego nacisku na pręt. Projekt częściowo lub całkowicie nie może ustąpić, jeden lub oba zawory przestaną działać poprawnie. Ciecz chłodząca w układzie, jeśli termostat ulegnie awarii, albo się przegrzeje,lub ciągle pozostają zimne, a także możliwe są temperatury pośrednie odbiegające od normy projektowej.

Rozwiązywanie problemów

Na poważnymi problemami układu chłodzenia będą oznaczone osiągając odchylenia od normalnego odczytu czujnika temperatury cieczy chłodzącej na tablicy rozdzielczej w przedziale pasażerskim. Podczas normalnej pracy układu chłodzenia silnika spalinowego wewnętrznego spalania i za temperaturze powietrza około zero stopni Celsjusza, zespół napędowy musi być wprowadzony do temperatury roboczej pod wpływem obciążenia w ruchu w ciągu 5-10 minut.

Jedynym warunkiem jest przydatność samego czujnika temperatury, wskaźnika do tablicy rozdzielczej i układu chłodzenia. Jeśli szczelność układu i funkcjonalności pozostałych elementów nie są złamane, poziom płynu chłodzącego w zbiorniku jest w żądanym znakiem, wówczas oczywistych oznak awarii termostatu to:

  • długie rozgrzewanie silnika;
  • niezdolność silnika do osiągnięcia temperatury roboczej pod obciążeniem;
  • brak ciepłego powietrza z grzejnika;
  • stałe przegrzewanie się silnika, niezależnie od temperatury otoczenia;
  • okresowe występowanie tych objawów i ich późniejsze zniknięcie;

Bardzo łatwo jest wykryć awarię termostatu. Po uruchomieniu zimnego silnika górna rura chłodnicy musi być zimna i pozostawać przez pewien czas. Jeśli wszystko jest w porządku, chłodziwo krąży tylko przez "płaszcz chłodzący" silnika (małe kółko) i dostęp w trybie rozgrzewania w chłodnicy, ponieważ jest zablokowany przez zawór termostatu.

Gdy górna rura rozgrzeje się prawie natychmiast, wówczas występuje zaburzony krążenie. Oznacza to, że główny zawór urządzenia jest otwarty, a płyn chłodzący natychmiast przechodzi przez duże koło. W rezultacie silnik nie może ogrzać się do optymalnej temperatury roboczej. Zjawisko to oznacza przyspieszone zużycie części elektrowni. Pary tarcia jednostki nie otrzymują właściwego smaru, ponieważ nieogrzany silnik ma różne przerwy termiczne. Olej również pozostaje zbyt gruby i traci swoje właściwości, co prowadzi do zwiększonego zużycia paliwa i przedwczesnego zużycia ICE.

Jeżeli zawór termostatyczny znajduje się stale w pozycji zamkniętej, naturalnie występuje przegrzanie i następujące po nim wrzenie cieczy chłodzącej.Kierowcy twierdzą, że silnik "gotował się". Zagraża to nie tylko silnemu wzrostowi ciśnienia w układzie chłodzenia i rozkładowi poszczególnych elementów funkcjonalnych, ale także awarii samego silnika.

Dzieje się tak również wtedy, gdy zawory termostatyczne są klinowane tylko okresowo. Usterka sama w sobie znika, a następnie objawia się ponownie. W takich przypadkach mówi się, że termostat "przykleja się". Ten podział jest bardziej podstępny, ponieważ nieprawidłowe wykrywanie takich symptomów jest trudniejsze. Sprawdź stan systemu chłodzenia i dokonaj prewencyjnej wymiany termostatu. Nie czekaj na pogorszenie sytuacji.

Istnieje inny sposób na sprawdzenie wydajności termostatu, ale to rozwiązanie jest bardzo rzadko poszukiwane. Jest to kwestia demontażu i późniejszej kontroli termostatu w warunkach zbliżonych do rzeczywistego działania. Aby to zrobić, umieść termostat w pojemniku z wodą i zacznij go podgrzewać. Gdy temperatura wody osiągnie wartość progową dla otwarcia zaworu termostatycznego, to serwisowalne urządzenie zareaguje prawidłowo. Wypełniacz rozszerzy się i otworzy zawór o około 20 mm.Jeśli tak się nie stało, zawór tylko częściowo się otworzył lub nie powrócił po ochłodzeniu do pierwotnego stanu, wtedy możesz mówić o usterce urządzenia.

Konserwacja, zapobieganie i naprawa

Ważnym kryterium wyboru nowego termostatu jest temperatura jego działania i początek otwierania zaworu. Należy wziąć to pod uwagę i wybrać termostat w odniesieniu do konkretnego silnika. Faktem jest, że urządzenia różnych producentów mają swój własny próg temperatury. Jeśli termostat zostanie ustawiony inaczej niż zalecany próg po wyższej stronie, wówczas silnik spalinowy może się przegrzać. Wczesne uruchomienie oznacza niezdolność silnika do osiągnięcia temperatury roboczej.

Najczęstszą rekomendacją większości specjalistów i mechaników samochodowych jest okresowa wymiana termostatu na okres od 2 do 5 lat (przebieg od 50 do 100 000 km). W takim przypadku nie trzeba czekać na awarię urządzenia, a sama wymiana jest połączona z rutynową wymianą pompy i / lub chłodziwa.

Koszt części

Liczne typy termostatów mają wiele indywidualnych zalet i wad.Cena różnych urządzeń może się znacznie różnić. Termostat domowy jest często znacznie tańszy w porównaniu do importowanych analogów. Najbardziej jakościowe i drogie są niemieckie urządzenia. Są to zarówno uniwersalne termostaty, które mogą być zainstalowane na większości różnych silników i modeli, które zostały zaprojektowane specjalnie dla danego silnika spalania wewnętrznego lub wąskiej grupy jednostek napędowych.

Często termostat nie jest drogim elementem, łatwo go wymienić. Ostateczny koszt wymiany będzie zależeć od cech konstrukcyjnych silnika spalinowego i lokalizacji urządzenia, a także marki i modelu samochodu. Termostat zazwyczaj nie jest naprawiany. Cena termostatu do samochodów z rodziny VAZ może zaczynać się od 3 cu. W przypadku najnowszych modeli AvtoVAZ i większości zagranicznych samochodów minimalna cena urządzenia zaczyna się od przybliżonej wartości 9 USD lub więcej.