Назначение и принцип работы термостата системы охлаждения

Двигатель внутреннего сгорания, особенно современный и высокотехнологичный, представляет собой механизм, выполненный с высокой точностью. Вся его работа оптимизирована под определённую температуру всех деталей. Отклонения от теплового режима ведут к ухудшению характеристик мотора, снижению его ресурса или даже к поломкам. Поэтому температуру приходится точно регулировать, для чего в систему охлаждения вводится термочувствительный прибор – термостат.

Типовая конструкция и принцип регулирования

Охлаждающая жидкость (ОЖ) в системе непрерывно прокачивается водяным насосом – помпой. На её вход поступает нагревшийся антифриз, прошедший через каналы охлаждения в блоке и головке мотора. Именно в этой точке лучше всего разместить устройство для поддержания общего температурного режима.

В самом распространённом автомобильном термостате имеется несколько деталей, обеспечивающих его функционирование:

• управляющий цилиндр, содержащий наполнитель из вещества, подобранного по соображениям максимального изменения объёма после нагревания;
• подпружиненные клапаны, закрывающие и открывающие два основных контура протекания жидкости – малый и большой;
• два входных патрубка, по которым поступает антифриз соответственно из малого и большого контуров;
• выходной патрубок, отправляющий жидкость на вход помпы;
• металлический или пластиковый корпус с уплотнениями.

Когда температура жидкости недостаточна, например, при пуске и прогреве холодного двигателя, термостат закрыт, то есть весь поток, выходящий из двигателя, отправляется обратно на крыльчатку помпы и оттуда вновь в охлаждающие рубашки. Идёт циркуляция по малому кругу, минуя радиатор охлаждения. Антифриз быстро набирает температуру, не препятствуя выходу двигателя на рабочий режим, при этом прогрев происходит равномерно, избегаются тепловые деформации крупных деталей.

При достижении нижнего порога срабатывания наполнитель в исполнительном цилиндре термостата, омываемый теплоносителем, расширяется настолько, что через шток начинает перемещать клапаны. Отверстие большого контура приоткрывается, часть ОЖ начинает поступать в радиатор, где её температура понижается. Чтобы антифриз не пошёл по кратчайшему пути через патрубок малого контура, его клапан начинает прикрываться под воздействием того же термочувствительного элемента.

Соотношение между сечениями контуров малого и большого потока в термостате меняется в зависимости от температуры заходящей в корпус жидкости, так осуществляется регулирование. Это штатный режим, обеспечивающий поддержание оптимальной работы. В крайней точке весь поток будет направлен по большому контуру, малый полностью закрывается, возможности термостата исчерпаны. Дальнейшее спасение мотора от перегрева возлагается на аварийные системы.

Разновидности термостатов

Простейшие приборы с одним клапаном уже нигде не применяются. Мощные современные двигатели выделяют много тепла, при этом требовательны к точности поддержания режима. Поэтому разрабатываются и внедряются даже более сложные конструкции, чем описанная двухклапанная.

Часто можно встретить упоминание об электронном термостате. Никакой особенной интеллектуальной начинки в нём нет, просто добавлена возможность электроподогрева рабочего элемента. Он как бы подвергается обману, реагируя не только на омывающий антифриз, но и на энергию, выделяемую токовой спиралью. В режиме частичных нагрузок будет выгоднее повысить температуру ОЖ до максимального значения порядка 110 градусов, а на максимальных наоборот, снизить примерно до 90. Это решение принимается программой блока управления двигателем, которая и подаёт в нагревательный элемент нужную электрическую мощность. Так можно и повысить экономичность автомобиля, и предотвратить быстрый переход температуры за опасный порог при пиковых нагрузках.

Существуют и двойные термостаты. Сделано это для раздельного регулирования температуры блока и головки цилиндров. Так обеспечивается улучшение наполнения, а значит и мощности, с одной стороны, и быстрый прогрев с минимизацией потерь на трение с другой. Температура блока оказывается на десяток градусов выше, чем у головки, а значит и у камер сгорания. Помимо прочего, это ещё и снижает склонность турбомоторов и атмосферников с высокой степенью сжатия к детонации.

Проявление неисправностей и ремонт

Отказ термостата возможен в любом состоянии. Его клапаны способны замереть как в режиме циркуляции малого контура или большого, так и в промежуточном положении. Заметно это будет по изменению привычной температуры или искажению темпов её роста при прогреве. Если экономичный двигатель постоянно эксплуатировать с открытым клапаном большого круга, то он вряд ли в обычных условиях достигнет рабочей температуры вообще, а зимой это приведёт к отказу отопителя салона.

Частичное перекрытие каналов сделает работу двигателя непредсказуемой. Он одинаково плохо будет себя вести под большой нагрузкой и в режиме прогрева. Такие изменения должны стать сигналом к немедленной проверке термостата, моторы очень чувствительны к избытку и недостатку тепла.

Ремонту термостаты не подлежат, только безусловная замена. Объём работы и цена вопроса зависят от конкретной конструкции. На одних автомобилях меняется активный элемент с клапанами и термочувствительным элементом, на других – термостат с корпусом в сборе. Сложный двойной или электроуправляемый прибор имеет очень чувствительную стоимость. Но экономия тут неуместна, новая деталь должна быть оригинальной или от самых известных производителей, что иногда даже выше по цене, чем оригинал. Лучше всего узнать, приборы какой фирмы используются на конвейерную комплектацию данной модели, их и приобретать. Это избавит от переплаты за клеймо оригинала, сохранив надёжность исходной детали.

Замечено, что отказы термостатов часто происходят при регламентных работах по обслуживанию системы охлаждения. Особенно после замены антифриза, тем более если его давно не освежали.

Приборы не любят стрессов, связанных с изначальным пребыванием в уже не совсем дружественной среде состарившейся ОЖ и выработанных присадок, заменённых на продукты разложения. А также кратковременного попадания в насыщенный кислородом воздух, будучи уже на грани отказа. Поэтому, если термостат имеет сменный элемент, недорого обходящийся при покупке, есть смысл сразу заменить его на новый. Тем самым водитель будет избавлен от весьма вероятных неприятностей и повторного визита на СТО.

Если владелец обладает пытливым умом и любит собственноручно исследовать детали, то работу активной сборки термостата можно проверить наблюдением за перемещением его клапанов во время кипячения на плитке в прозрачной посуде. Но вряд ли это имеет особый смысл, новые приборы от солидного производителя всегда работают по принципу «поставил и забыл». А реанимация старого исключается по соображениям надёжности автомобиля.