Устройство и работа термостата системы охлаждения трактора, Спецтехника

Термостат служит для регулирования температуры охлаждающей жидкости путем подключения или отключения радиатора. Применяют термостаты с жидкостным (ЮМЗ) или твердым (МТЗ) наполнителями.

Рис. 1. Устройство и работа термостата с жидким наполнителем:

а — главный клапан закрыт; б — главный клапан открыт; 1 и 3 — вспомогательный и главный клапаны; 2 — корпус; 4 — гофрированный цилиндр; 5 — шток; 6 и 8 — окна в клапане и корпусе; 7 — скобка; 9 — отверстие для выхода воздуха

Жидкостный двухклапанный термостат (рис.1) состоит из гофрированного цилиндра 4, корпуса 2, главного 3 и вспомогательного 1 клапанов, штока 5. Цилиндр изготовлен из латуни и заполнен водным раствором спирта.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 65-75 °С гофрированный цилиндр сжат, главный клапан перекрывает доступ жидкости в радиатор, а через окна вспомогательного клапана и корпуса она перепускается к насосу. Нагревающаяся в рубашке охлаждения жидкость не поступает в радиатор, а циркулирует по так называемому малому кругу и интенсивно нагревается. При температуре охлаждающей жидкости в пределах 70 °С наполнитель гофрированного цилиндра начинает интенсивно испаряться, значительно увеличивая свой объем.

Цилиндр растягивается, главный клапан открывается, при этом одновременно закрывается вспомогательный клапан. Часть жидкости начинает циркулировать через радиатор, остальная перепускается к насосу. При температуре жидкости 80-90 °С главный клапан полностью открыт, а вспомогательный закрыт. Жидкость циркулирует по большому кругу и охлаждается в радиаторе. В таком состоянии система охлаждения максимально обеспечивает отвод теплоты от дизеля.

При снижении температуры охлаждающей жидкости пары спирта в цилиндре конденсируются, давление уменьшается, и главный клапан прикрывает доступ жидкости к радиатору. При этом открывается вспомогательный клапан, увеличивая поток жидкости к насосу.

Общий вид рассмотренного клапана приведен на рис. 2.

Рис. 2. Клапан термостата с жидким наполнителем (общий вид):

а — основной клапан открыт; б — основной клапан закрыт; 1 – корпус коробки термостата; 2 — стержень; 3 — основной клапан; 4 — вспомогательный клапан; 5 — сильфон; 6 — нижняя крышка коробки; 7 – окно для прохода жидкости при открытом вспомогательном клапане

Рис. 3. Устройство и работа клапана-термостата с твердым наполнителем:

1 — стержень; 2 — корпус; 3 и 5 — перепускной и основной клапаны; 4 — цилиндр; 6 — вставка; 7 и 9 — пружины; 8 — наполнитель; 10 — скоба; 11 — шток; 12 — компенсационная пружина

У термостата с твердым наполнителем на цилиндре 4 (рис. 3) находятся основной 5 и два перепускных 3 клапана, а внутри — эластичная вставка 6. Нижний конец вставки завальцован в цилиндре, пространство вокруг нее заполнено активной смесью 8.

Термосиловой элемент надет на стержень 1, который закреплен гайкой в скобе 10,припаянной к корпусу 2 термостата. Пружина 7, надавливая на опорную шайбу, надетую на термосиловой элемент, удерживает его в нижнем положении (как показано на рисунке). При этом основной клапан закрывает горловину корпуса 2 и, таким образом, перекрывает проход жидкости к радиатору.

Через боковые окна корпуса жидкость направляется к насосу. В процессе прогревания активная смесь расширяется, сдавливает вставку 6 и, когда температура охлаждающей жидкости достигнет 78…82 °С, она станет сползать вверх по конусному концу стержня, увлекая за собой термосиловой элемент вместе с клапанами. При температуре в пределах 95 °С основной клапан полностью открыт, а боковые закрыты. [Тракторы «Беларус» семейств МТЗ и ЮМЗ. Устройство, работа, техническое обслуживание. Под ред. Я. Е. Белоконя. 2003 г.]

Материалы: http://texnika.megapetroleum.ru/ustrojstvo-i-rabota-termostata/

В системе охлаждения двигателя имеется устройство - термостат, который обеспечивает работу двигателя в оптимальном для него, ограниченном температурном режиме. Проблемы в работе этого небольшого узла ведут к серьезным последствиям. Из данной публикации можно узнать про назначение и принцип действия термостата, о диагностике его неисправностей, а также о причинах выхода из строя автомобильного термостата.

Основное назначение автомобильного термостата - перекрыть путь охлаждающей жидкости в радиатор, пока система холодная. В это время жидкость, не попадая в радиатор, протекает по малому кругу. Когда двигатель прогреется и достигнет необходимой температуры, термостат открывается и горячий антифриз движется через радиатор.

Функциональной составляющей этого узла является также автоматическое поддержание температуры двигателя при изменении на него нагрузки. Это бывает, например, когда после движения в «пробке» машина с горячим двигателем вырывается на свободную трассу, или когда водитель включает отопитель салона, подсоединенный к системе охлаждения.

Устройство и принцип действия термостата

Термостат, несмотря на небольшие размеры, имеет довольно сложную конструкцию. По сути, термостат - это клапан (клапаны), размещенный в корпусе, но бывают и бескорпусные термостаты.

Закрывается или открывается клапан посредством собственного привода, в работе которого заложен принцип расширения вещества при повышении температуры. Медноцерезитовый порошок или спиртосодержащая жидкость, находящиеся в закрытой полости, меняют свой объем при изменении температуры, толкая при этом соединенный с заслонкой клапана стержень в одну или другую сторону.

От того, насколько открыт клапан, зависит количество поступающей жидкости. Когда температура охлаждающей жидкости составляет 80-95 градусов, клапан термостата находится в промежуточном положении. В этом случае в радиатор поступает только часть жидкости. Температура, при которой клапан начинает открываться, и температура, при которой клапан полностью открыт, отличаются у разных моделей двигателей и, как правило, находятся в пределах 70–95°С и 100–105°С соответственно.

В отдельных импортных автомобилях работой термостата управляет электрический привод, регулируемый блоком управления мотором. При этом в течение нескольких секунд значительно (вплоть до 117 градусов) поднимается температура двигателя, что приводит к снижению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах на холостом ходу.

Неисправности термостата, например, заклинивание клапана в одном из положений, обнаруживаются при пуске холодного двигателя. В холодное время года при исправной системе охлаждения он должен за 5–10 мин прогреться при движении до рабочей температуры. Вместе с тем, если клапан «застрял» в полуоткрытом положении, двигатель может «закипеть» при неблагоприятных условиях на дороге и при нагрузке.

Если клапан заклинило в закрытом положении, это приведет к перегреву мотора в любом режиме движения, как в теплое время года, так и в небольшой мороз. В термостате с выработавшим свой ресурс термоэлементом, клапан открывается поздно, что приводит к повышению температуры двигателя. Это чревато его заклиниваем при выкипании жидкости, а также интенсивным изнашиванием.

Проблемы в работе термостата возникают, когда ограничена подвижность клапана, например, при вырабатывании рабочего ресурса вещества-наполнителя термоэлемента или при засорении устройства частицами накипи. В таких ситуациях клапан заклинивает или в одном из двух крайних положений, или в промежуточном положении.

Иногда случаются периодические перебои в работе термостата, когда двигатель не прогревается до нужной температуры или, наоборот, перегревается, а при запуске после полного остывания работает нормально.

Выход из строя термостата сразу не приведет к отказу двигателя, но, если вовремя не заметить повышение температуры охлаждающей жидкости, то мотор перегреется.

Когда же двигатель работает, будучи не прогретым до рабочей температуры, сокращается его ресурс и происходит повышенная затрата топлива.

Тестирование термостата проводится при пуске двигателя. Верхний (подводящий) патрубок радиатора должен потеплеть, не ранее, чем при достижении стрелкой термометра на приборном щитке отметки 60–70°С.

Наглядную диагностику термостатов, в том числе и новых, можно провести и дома на кухне: устройство вместе с термометром помещают в сосуд (лучше стеклянный) с водой, которую подогревают.

По мере нагревания воды клапан начинает движение и затем открывается полностью. Обычно полный ход стержня клапана составляет около 5-8 мм. В инструкции по ремонту автомобиля или в справочной литературе можно уточнить данные для конкретной модели двигателя о температурных режимах момента срабатывания и завершения движения клапана.

Работоспособность термостатов, управляемых при помощи электроники, проверяют диагностическим сканером, подключаемым к электронному блоку управления двигателем.

Материалы: http://www.autoshcool.ru/1515-naznachenie-i-princip-dejstviya-termostata.html

После выхода на оптимальную температуру необходимо поддерживать ее до момента остановки двигателя. Термостат устанавливается в «ключевой точке» тракта системы охлаждения, и контролирует распределение потока разогретой жидкости, отводящей тепло от двигателя. В системах жидкостного охлаждения используются два вида термостатов: с твердым или жидкостным наполнителем.

Термостат с жидкостным наполнителем состоит из корпуса, латунного гофрированного цилиндра, штока и двойного клапана. Гофрированный цилиндр заполнен специальной жидкостью с температурой кипения 70-75 градусов Цельсия. Температура открытия главного клапана термостата указывается на его корпусе и может быть разной. К примеру, на двигатели автомобилей, поставляющихся в страны с жарким климатом, устанавливают термостаты с минимальной температурой открытия клапана.

Ртутный термостат для поддержания температуры в инкубаторе для кур изобрел англичанин Корнелий Дреббел в 1620 году

Пока температура охлаждающей жидкости в двигателе ниже точки кипения наполнителя термостата, главный клапан закрыт. Циркуляция охлаждающей жидкости в это время проходит по малому кругу, то есть по самому двигателю, не попадая в радиатор охлаждения.

При нагреве охлаждающей жидкости до 70-75 градусов, жидкость, содержащаяся в цилиндре термостата, начинает закипать и испаряться. Давление в цилиндре возрастает, «разжимая» его. Шток перемещается и открывает клапан. Образуется путь для движения охлаждающей жидкости по большому кругу через радиатор.

Автомобильный гелевый термостат изобрел француз Серж Вернье в 1936 году. Фирма Vernet продолжает производить термостаты для самых разных автомобилей и в наши дни

Когда температура рабочей жидкости в системе охлаждения достигает 90 градусов, происходит полное открытие клапана термостата. При это, его скошенная кромка перекрывает доступ жидкости к малому кругу.

В современных системах охлаждения получил наибольшее распространение неразборные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Такой термостат состоит из корпуса, двух входных патрубков, выходного патрубка, основного и дополнительного клапанов, чувствительного элемента.

Термостат устанавливается перед входом рабочей жидкости в центробежный насос и соединяется с ним выходным патрубком. При этом одним входным патрубком термостат подсоединяется к головке БЦ, а другим – к нижнему бачку радиатора.

Чувствительный элемент состоит из медного баллона, резиновой диафрагмы и штока. Между диафрагмой и стенкой баллона и расположен твердый наполнитель из материала с высоким коэффициентом объемного расширения - смесь медного порошка с церезином или мелкокристаллический воск.

Воск или парафин, используемый в автомобильных термостатах, отличается от обычного. Специфические свойства появляются у воска в результате дистилляции

Когда температура охлаждающей жидкости превышает 80-ти градусную отметку, твердый наполнитель чувствительного элемента начинает плавиться и увеличиваться в объеме. Он надавливает на шток и тот выходит из баллона. Баллон начинает перемещаться вверх, закрывая дополнительный клапан термостата и перекрывая доступ охлаждающей жидкости к малому кругу.

При достижении жидкостью температуры в 94 градуса, дополнительный клапан закрывается полностью. Основной клапан в этом случае остается открытым и охлаждающая жидкость активно циркулирует по большому кругу через радиатор.

Когда температура охлаждающей жидкости падает ниже 80 градусов, из-за уменьшения объема наполнителя, основной клапан термостата начинает закрываться, и поток жидкости в радиаторе постепенно иссякает. При этом начинает открываться дополнительный клапан, обеспечивая доступ охлаждающей жидкости к малому кругу циркуляции.

Таким образом, термостат с твердым наполнителем контролирует и поддерживает оптимальную рабочую температуру двигателя. Это увеличивает срок службы всех его деталей и узлов.

Основной причиной неисправности термостата является ухудшение подвижности его клапанов.

Причиной этого может стать загрязнение термостата накипью или химическая деградация твердого наполнителя.

Если коэффициент расширения твердого наполнителя снизился, это не значит, что изменился и его объем. Следовательно, расширения не будет, и шток не сдвинется с места, оставив открытым либо один, либо второй клапан. Охлаждающая жидкость при работе двигателя будет либо недостаточно нагреваться, либо сильно перегреваться.

Вследствие загрязнения термостата, его клапаны может заклинить механически - чаще всего это случается в открытом или приоткрытом положении.

Диагностировать такую неисправность термостата несложно. При запуске холодного двигателя, верхний патрубок радиатора должен оставаться холодным в течение некоторого времени. Если же он теплеет сразу, значит, основной клапан термостата открыт и охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу, а мотор не прогревается до оптимальной рабочей температуры. Это приводит к ускоренному износу его деталей и узлов. Трущиеся детали двигателя не получают достаточной смазки так как масло остается излишне густым, что приводит к увеличению расхода топлива.

Если же клапан термостата заклинило в закрытом положении, то перегрев и закипание охлаждающей жидкости неизбежны, а перегрев грозит поломкой двигателя.

Бывают ситуации, когда неисправность термостата проявляется только время от времени, когда клапан то «залипает», то снова функционирует нормально. Такая поломка термостата опасна тем, что ее тяжело диагностировать.

Если при включении двигатель долго не прогревается, если плохо обогревается салон автомобиля, если стрелка датчика, контролирующего температуру ОЖ, находится в красной зоне – следует срочно проверить исправность термостата. Любой из этих признаков может сигнализировать о его поломке.

Материалы: http://blamper.ru/auto/wiki/dvigatel/termostat-3738