Водителю, самостоятельно обслуживающему силовой агрегат машины, необходимо иметь представление о работе термостата в автомобиле. Распределительный элемент, установленный в моторном отсеке, обеспечивает распределение потоков антифриза и поддерживает степень нагрева двигателя. При заклинивании клапана мотор работает в аварийном режиме, что приводит к поломкам или увеличенному расходу топлива.
Функции в системе кондиционирования
Жидкостная система охлаждения (или кондиционирования) состоит из рубашки, расположенной в блоке цилиндров и головке блока, помпы, радиатора и соединительных патрубков. Часть жидкости подается в отдельный теплообменник для отопления салона. Интенсивность нагрева воздуха регулируется краном (например, на классических легковых машинах ВАЗ) или отдельной заслонкой в воздушном канале.
Термостат предназначен для распределения потоков хладагента между рубашкой и радиатором, обеспечения рабочей температуры двигателя и прогрева салона.
Разновидности термостатов
В силовых установках автомобилей используется несколько типов термостатов:
- С 2 клапанами, что обеспечивает управление потоками хладагента, идущими к радиатору и по малому кругу охлаждения (через рубашку силового агрегата и блок отопления салона).
- С 1 подвижным элементом, корректирующим подачу жидкости к радиатору.
- С 1 клапаном и двухступенчатым открытием. При прогреве мотора открывается протока малого диаметра, затем антифриз подается в теплообменник через отверстие увеличенного сечения.
- Электронный термостат, оснащенный датчиком, измеряющим температуру антифриза. Блок управления фиксирует положение заслонки при помощи шагового электродвигателя. Регулятор корректирует подачу антифриза в дополнительные контуры охлаждения, что снижает расход топлива.
Устройство и принцип работы
После пуска силового агрегата часть тепла, образующегося при сгорании топлива, идет на нагрев картера и головки блока. Для обеспечения нормальной смазки и улучшения смесеобразования мотор должен прогреться до 85-105°С (зависит от модели ДВС). Установленный в контуре охлаждения терморегулятор не позволяет хладагенту циркулировать через радиатор. Антифриз ходит по внутреннему кругу, позволяя мотору прогреваться до рабочей температуры за 5-10 минут. По мере прогрева термостат пропускает хладагент в теплообменник машины, охлаждаемый вентилятором.
Принцип работы регулятора основан на температурном расширении жидкого или твердого наполнителя.
Увеличивающийся в объеме материал смещает штангу с клапаном, который распределяет потоки антифриза. В схеме предусмотрены пружины, возвращающие заслонки в исходное положение при снижении температуры жидкости. Элементы конструкции закреплены в корпусе, изготовленном из силумина или термостойкого пластика. На некоторых автомобилях монтируются термостаты без внешней оболочки, установленные в блок цилиндров силовой установки.
Термостаты с твердым наполнителем
Регуляторы с твердым рабочим веществом оснащаются герметичной камерой, заполненной синтетическим воском (церезином). Принцип действия основан на переходе воска при прогреве из твердой фазы в жидкую. Раствор воздействует на эластичную манжету и связанный с ней толкатель. Подвижная штанга связана с тарельчатым клапаном, позволяющим антифризу циркулировать по малому (или внутреннему) кругу или пропускать жидкость в теплообменник для охлаждения.
Для повышения чувствительности к изменению степени нагрева в воск вводят присадки на основе металлической пудры.
Полученный материал отличается стабильным коэффициентом расширения при переходе из твердой фазы в жидкую и обратно. За счет стабилизации параметра температура хладагента поддерживается в допустимом диапазоне.
Термостат с жидкостью
Регулятор с жидким рабочим веществом устроен аналогично конструкции с твердым заполнителем, но раствор находится в герметичном сильфоне. Жидкость состоит из смеси дистиллированной воды и этилового спирта. При температурном расширении в сильфоне возникает избыточное давление. Элемент распрямляется и через связанный с ним шток открывает канал отвода антифриза в бачок теплообменника. Количество жидкости, перекачиваемой в радиатор, зависит от температуры антифриза в блоке цилиндров.
Что такое термостат?
Наверняка вы где-либо уже видели терморегулятор, размещенный на стене или бытовой технике для управления системой отопления . И хотя на самом устройстве указывается температура, это не термометр . Это называется термостатом , современным словом на основе два древних греческих: термо- (значение тепла ) и Статос (что означает стоячие и связанный с такими словами , как стаз, статус — кво, и статическим электричеством, означающим оставаться таким же). Уже по названию мы можем сказать, что термостат — это то, что «сохраняет тепло одинаково»: когда температура контролируемого отопления или технологического процесса слишком низкая, термостат включает отопление, поэтому температура быстро повышается; как только температура достигает установленного нами уровня, термостат отключает нагрев. Для контроля охлаждения термостат работает аналогично: пока температура больше установленной, охладители работают, как только достигается граничное значение, они отключаются.
Давайте просто проясним разницу: термометр — это то, что измеряет температуру; термостат — это то, что пытается поддерживать температуру (поддерживать ее примерно такой же).
На фото: электронный термостат STC-1000 с цифровым показанием температуры. Этот работает немного иначе, чем механический на верхнем фото. Дисплей является частью программатора. Данные о температуре поступают с термопары, которая постоянно измеряет температуру в контролируемой среде, а затем терморегулятор включает и выключает нагрев или охлаждение, чтобы поддерживать его в пределах 1 ° C от установленной вами температуры.
Неисправности: причины и «симптомы»
Признаки неисправности регулятора:
- длительный прогрев силового агрегата;
- прогревание отводного шланга одновременно с мотором;
- повышение температуры мотора до критической отметки во время стоянки;
- переохлаждение силового агрегата в режиме движения по трассе;
- холодное состояние патрубка подачи антифриза к теплообменнику при перегреве.
Причиной поломки регулятора является заедание штока с клапаном в открытой или закрытой позиции. При открытом большом круге жидкость подается в радиатор, увеличивая время прогрева. Неисправность становится наглядной при эксплуатации автомобиля в зимнее время. Например, дизельный мотор при температуре воздуха -10°С не удается прогреть до 40°С даже после пробега в 40-50 км.
Заклинивание штока происходит из-за негативного воздействия антифриза на металлические элементы конструкции. Производители автомобилей рекомендуют периодически заменять охлаждающую жидкость. При использовании старого антифриза на поверхности штока появляются отложения, ограничивающие подвижность детали. Дополнительной причиной дефекта является заправка системы охлаждения водопроводной водой (например, при утечке антифриза). Растворенные в жидкости соли вызывают коррозию стального штока.
Повышение степени нагрева мотора негативно влияет на рабочие характеристики моторного масла. При перегреве двигателя происходит заклинивание поршневой группы. На поверхностях зеркал цилиндров и опорах коленчатого и распределительного валов появляются задиры. Повреждения можно устранить только во время капитального ремонта мотора.
Дополнительной неисправностью термостата становятся трещины в корпусе, через которые уходит антифриз. Поврежденные детали подлежат замене: запаять или заклеить щели невозможно.
Как проверить
Не снимая термостат с автомобиля, проверить его работу можно приблизительно условно. Исключения составляют случаи, когда он заклинил в полностью открытом или закрытом положении. В таком случае по температуре патрубков, времени прогрева и датчику температуры можно сделать вывод о возможной неисправности термостата.
В горячей воде термостат должен открыться
Можно проверить термостат и своими силами, сняв его с автомобиля. Для этого его или поливают кипятком, визуально наблюдая открытие, или греют в емкости с водой на электроплитке, контролируют температуру градусником и замеряют длину выдвижения штока. Оба эти метода дают весьма неточный результат, не позволяя отобразить петлю гистерезиса работы термостата и сравнить ее с образцовой, полученной в лаборатории завода-изготовителя.
Профессионально проверить термостат можно только в специализированных точках диагностирования, так как неправильная его работа бывает связана с другими неполадками двигателя, которые нужно уметь различать. Если у вас нет нареканий на работу двигателя, который зимой «удерживает» стрелку термометра в нормальной зоне, а летом не перегревается, то с вашим термостатом все в порядке. Точная диагностика работы прибора подразумевает участие опытного специалиста и специального оборудования.
Видео: Термостат- проверка и принцип работы.
Как определить наличие поломки?
Первичная диагностика термостата проводится на автомобиле. После запуска двигателя проверяется температура патрубков, идущих к радиатору (рукой или датчиком, установленным на цифровом мультиметре). После прогрева мотора необходимо проконтролировать степень нагрева рукавов, идущих к радиатору. При исправном термостате шланги должны нагреваться равномерно. Методика позволяет определить заклинивание штока и тарелки клапана. Проверяется также отсутствие трещин в корпусных деталях регулятора.
Дополнительное тестирование предусматривает снятие регулятора с машины. Из системы охлаждения сливается антифриз, резиновые патрубки удерживаются на корпусе термостата винтовыми или пружинными хомутами (зависит от производителя автомобиля). Демонтированный элемент нужен для погружения в емкость с водой, которая устанавливается на газовую или электрическую плиту. Для проверки степени нагрева жидкости применяется градусник или электронный термометр.
При прогреве воды до 90°С и выше в исправном термостате клапан должен открываться. Процесс открытия контролируется визуально: если тарелка остается неподвижной, то регулятор необходимо заменить на устройство с идентичными рабочими характеристиками. Методика визуальной проверки не отличается высокой точностью, поскольку невозможно отследить связь между положением клапана и степенью нагрева. От данного параметра зависят корректность прогрева силового агрегата и поддержание заданной температуры.
Термостаты для холодильника
Устройство
Термостат состоит из:
- Гофрированного баллона (сильфона), заправленного фреоном, из которого выходит капиллярная (сильфонная) трубка, являющаяся чувствительным элементом.
- Рычага, который меняет своё положение в зависимости от давления внутри сильфона.
- Контактов, размыкающихся и замыкающихся рычагом.
Принцип работы термостата
Сильфонная трубка крепится на поверхности испарителя, и при понижении температуры в испарителе, давление в сильфонной трубке и самом сильфоне падает, сильфон сжимается, и рычаг размыкает контакт цепи питания мотор-компрессора.
Холодильник отключается, температура на поверхности испарителя начинает повышаться, давление в сильфонной трубке и сильфоне возрастает, и сильфон, расширяясь, давит на рычаг, замыкая таким образом контакты.
Принципиальная схема работы термостата
Здесь мы рассмотрим три основных типа термостатов. Внешне они выглядят одинаково, различия состоят в температуре размыкания и замыкания контактов.
1. На однокамерные холодильники устанавливались термостаты следующих обозначений:
Т-110; Т-111; Т-112. Термостат Т-112 может иметь обозначение ТАМ-112, или ТАМ-112-1М. По температурным параметрам все эти термостаты одинаковы. Различаются они внешним видом — диаметром стержня ручки и сильфонной трубки, наличием поперечной планки для крепления термостата. Конец сильфонной трубки термостата обычно крепится прямо к испарителю через пластиковую прокладку. Длина сильфонной трубки указывается на корпусе термостата и имеет вид двух цифр, разделённых запятой. Пример: а) 0,6 — длина трубки — 60 см.; б)1.3 — длина трубки — 1 метр 30 см.
На торце корпуса термостата три клеммы. Сдвоенная — это «земля», т.е. корпус термостата. Два других под номерами 3 и 4 являются контактами, через которые запитан мотор-компрессор.
Температура включения — 12°С
Температура выключения −14°С
Для установки термостатов новой ТАМ-112 вместо Т-110 предусмотрен установочный комплект, состоящий из планки-перекладины, гайки и капронового переходника, увеличивающего диаметр регулировочного стержня.
2. На двухкамерные холодильники и холодильные камеры двухмоторных двухкамерных холодильников устанавливались термостатыследующих обозначений: Т-130; Т-132; Т-133; ТАМ-133 и ТАМ-133-1М.
Температурные параметры одинаковы. Различаются внешним видом, диаметром стержня ручки и сильфонной трубки, наличием поперечной планки для крепления термостата.
Температура включения +4°С
Температура выключения −14°С
3. На морозильные шкафы, в основном, устанавливались термостаты Т-144 и Т-145.
На термостате Т-144 нет стержня для регулирования температуры, это значение выставляется на заводе-изготовителе.
Температура включения −20°С
Температура выключения −24°С
На торце корпуса термостата четыре клеммы. Сдвоенная — это «земля», т.е. корпус термостата. Два других под номерами 3 и 4 являются контактами, через которые запитан мотор-компрессор. Через контакт 6 запитана красная аварийная лампа, означающая повышенную температуру в морозильном шкафу. Температура размыкания этого контакта −15°С.
4. Отдельно мы рассмотрим термостаты для холодильников «Стинол»:
Это могут быть термостаты К-57 и К-59 компании RANCO, а также отечественные термостаты ТАМ-133-1М и ТАМ-145-1М. Они отличаются от других термостатов сильфонной трубкой, которая покрыта виниловой оболочкой. К тому же они снабжены третьим контактом под номером 6, с которого запитывается мотор-компрессор.
ВНИМАНИЕ! Температура включения-отключения термостатов дана усреднённо для каждой модели термостата и не может быть руководством для диагностики или ремонта.
Приводим внешний вид термостатов производства различных фирм:
Термостат производства RANCO
- Регулировочный винт диапазона температур;
- Регулировочный винт перепада срабатываний.
Термостат производства DANFOSS
- Регулировочный винт перепада срабатываний;
- Регулировочный винт диапазона температур.
Вид с торца термостата
Вид при снятой группе контактов.
Отечественный
- Нижний винт регулирует диапазон температур
устройство терморегулятора
Терморегулятор предназначен для поддержания в холодильнике, заданной температуры путем автоматических выключений и включений электродвигателя компрессора (в компрессионных холодильниках) или нагревателя в (в абсорбционных холодильниках).
При регулировании холодопроизводительности путем периодических остановок и пусков агрегата температура в холодильнике будет несколько колебаться, что в определенной мере зависит от чувствительности терморегулятора.ustroystvo termoregulyatora.jpg
По принципу действия терморегуляторы бытовых холодильников относятся к приборам манометрического типа, работа которых основана на изменении давления рабочего наполнителя при изменении его температуры (в настоящее время в отдельных моделях холодильников зарубежного производства применяют электронные терморегуляторы).
Терморегулятор бытового холодильника представляет собой рычажный механизм с силовым рычагом и контактной системой, в электрическую цепь холодильника. На силовой рычаг воздействует упругий элемент (сильфон) термочувствительной системы и основная пружина, регулируемая винтом. Электроизоляционная прокладка изолирует электрическую цепь прибора от его механических частей. Термочувствительная система манометрического типа состоит из упругого элемента – сильфона (металлический баллон с гофрированными стенками) или мембраны с припаянной к ним трубкой. Система наполнена небольшим количеством фреона или хлорметила и тщательно герметизирована.
В рабочих условиях фреон находится в состоянии насыщенного пара, давление которого, как известно, изменяется в определенной зависимости (для данного пара) от его температуры. Жидкая фаза фреона находится в конечной части трубки. Эта часть трубки, особенно в месте раздела жидкости и пара фреона, реагирует на изменение температуры, и ее помещают контролируемую среду охлаждаемого объекта.
Работа терморегулятора.
При понижении температуры трубки понизится давление насыщенных паров в термосистеме. Под воздействием основной пружины гофры сильфона будут сжиматься и силовой рычаг повернется на своей оси, в результате чего контакты разомкнутся. При повышении температуры давление насыщенных паров соответственно возрастет. Преодолевая сопротивление пружины, гофры сильфона расширятся, и рычаг повернется в противоположную сторону, а контакты при этом замкнутся.
Из этого следует, что задаваемая температура, при которой будут размыкаться контакты, зависит от усилия пружины. Так, при меньшем усилии основной пружины контакты будут размыкаться при соответственно меньшем давлении паров в термочувствительной системе и, следовательно, при более низкой температуре.
Наоборот, для получения более высокой температуры, усилие пружины должно быть большим. В этом случае пружина должна преодолеть относительно большее сопротивление сильфона, так как при более высокой температуре будет большее давление паров фреона в термочувствительной системе. Таким образом, для изменения задаваемой температуры, необходимо изменять усилие основной пружины. Практически это осуществляют ручкой терморегулятора, при повороте которой изменяется натяжение пружины.
Основные элементы терморегулятора.
В бытовых холодильниках применяют терморегуляторы различных конструкций, однако отдельные их элементы выполняют вполне определенные функции, одинаковые для всех конструкций.
Узел резкого размыкания
контактов предохраняет контакты терморегулятора от обгорания при размыканиях. В приведенной выше принципиальной схеме терморегулятора с целью упрощения подвижный контакт помещен на силовом рычаге, на который непосредственно действуют сильфон и основная пружина. При таком расположении подвижного контакта неизбежно сильное обгорание контактов и быстрый выход их из строя. Объясняется это тем, что разрыв электроцепи при размыкании контактов будет происходить медленно в соответствии с перемещением рычага, что, в свою очередь, определяется, медленным изменением температуры и, соответственно, давления паров фреона в термочувствительной системе. Кроме того, при подобном расположении подвижного контакта, незначительный поворот силового рычага будет сразу же размыкать или замыкать контакты, т.е. часто разрывать цепь. Узел резкого размыкания контактов ликвидирует эти недостатки. В этом случае подвижный контакт расположен на другом рычаге (пластинке), соединенным с силовым рычагом специальной перекидной пружиной. При поворотах силового рычага до определенных положений рычаг с контактом будет оставаться неподвижным, а затем перекидная пружина резко изменит его положение и контакты резко разомкнутся (или замкнутся).
Узел изменения температуры
представляет собой устройство, при помощи которого изменяют натяжение основной пружины. В одних терморегуляторах натяжение пружины изменяют вращением винта, который перемещает гайку, упирающуюся в торец пружины, в других – вращением валика с напрессованным на него профильным кулачком, действующим на пружину. Винт (валик) вращают ручкой, имеющей указатель для установки ее в определенное положение на шкале прибора.
Термочувствительная система является датчиком, реагирующим на изменение температуры в контролируемом объекте и действующем на контактную систему прибора.
Конечная часть трубки, чувствительная к изменению температуры, у разных терморегуляторов, может несколько отличаться, что зависит, в основном, от уровня жидкой фазы фреона в ней. При малом внутреннем диаметре трубки или относительно большом количестве фреона в трубке, когда уровень его жидкой фазы превышает 80….100 мм, обеспечить на такой длине плотное прилегание трубки к стенке испарителя трудно. В этих случаях конец трубки завивают в спираль, изгибают в колено или припаивают баллончик с большим, чем у трубки, внутренним диаметром.
Узел настройки дифференциала
служит для регулирования величины дифференциала. Дифференциалом терморегулятора называют разность между температурой размыкания и замыкания контактов (при определенном натяжении основной пружины). Чем меньше величина дифференциала прибора, тем более в узких пределах будет поддерживаться заданная температура. В терморегуляторах бытовых холодильников этот узел используют только для заводской установки прибора. Во многих конструкциях он отсутствует.
Дифференциал изменяют при помощи винта, который, являясь ограничителем для перемещения силового рычага, приближает или удаляет момент перебрасывания перекидной пружиной рычага с подвижным контактом.
Узел полуавтоматического оттаивания испарителя создает удобства при удалении снежного покрова. Узел применяется в отдельных конструкциях терморегуляторов. Принцип его действия и устройство зависит от способа удаления снежного покрова, принятого в том или ином холодильнике.
ТАМ 133
1 – термочувствительная система ; 2, 7 – рычаги, 3-корпус, 4,5 – пружины, 5-ползун, 6- гайка, 7,10,14- винт настройки, 8-колодка, 9-дополнительные контакты, 11- основные контакты, 12 рычаг, 13-пружина, 16-ось, 17-рычаг
