Что такое системы охлаждения двигателя с электронным регулированием

Термостат: управление температурным режимом двигателя

В системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания присутствует элемент, регулирующий потоки жидкости на разных режимах работы двигателя — термостат. Все об автомобильных термостатах, их типах, конструкции и принципах работы, а также о верном выборе и замене этой детали — читайте в данной статье.

Что такое автомобильный термостат?

Термостат — регулирующий элемент системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания; прибор с термочувствительным элементом, осуществляющий автоматическое регулирование потоков охлаждающей жидкости по системе в зависимости от текущей температуры двигателя.

Жидкостная система охлаждения любого мотора разделена на два круга — большой, в который включена водяная рубашка двигателя, основной радиатор и радиатор отопителя, и малый, включающий в себя только водяную рубашку и радиатор отопителя. Такое разделение необходимо для улучшения теплового режима работы силового агрегата, особенно при низких температурах окружающей среды. При пуске холодного мотора охлаждающая жидкость (ОЖ) циркулирует только по малому кругу, что обеспечивает меньший отвод тепла и лучший прогрев агрегата. После прогрева агрегата до рабочей температуры жидкость начинает циркулировать по большому кругу, что обеспечивает эффективный отвод излишнего тепла. Переключение потоков жидкости между малым и большим кругами осуществляется автоматически с помощью специального прибора — термостата.

Термостат выполняет ключевые регулирующие функции в системе охлаждения двигателя:

• Перекрытие большого круга охлаждения и направление жидкости по малому кругу при холодном двигателе (примерно до 80-85°С);
• Открывание большого круга охлаждения при прогретом двигателе (примерно от 85-90°С);
• Регулирование потоков между большим и малыми кругами при изменениях температуры двигателя в ту или иную сторону.

Автомобильный термостат играет ключевую роль в нормальной циркуляции ОЖ по системе, его выход из строя может привести к ухудшению температурного режима и нарушению функционирования силового агрегата. Потому неисправный термостат нуждается в скорейшей замене, а для верного подбора нового устройства следует разобраться в существующих типах, конструкциях и принципе работы термостатов.

Типы, конструкция и принцип работы термостата

В настоящее время в автотракторной технике используются твердотельные термостаты с чувствительным элементом на основе церезина — воскоподобного вещества, получаемого из нефтяного сырья, с дополнением медной крошки для повышения теплопроводности. Церезин обладает высоким коэффициентом теплового расширения — при изменении температуры его объем значительно изменяется, что и используется для управления клапанами термостата.

Все термостаты можно разделить на три группы:

• Одноклапанные механические — имеют только один управляющий клапан (также бывают двухступенчатые устройства с клапаном, состоящим из двух тарелок разного диаметра);
• Двухклапанные механические — имеют клапаны большого и малого круга, расположенные на одном штоке;
• Одно- и двухклапанные с электронным управлением — термостаты со встроенным нагревательным элементом, который позволяет более точно регулировать моменты открытия и закрытия клапанов.

Конструктивно все термостаты одинаковы (за исключением некоторых деталей). Основу конструкции составляет термочувствительный элемент — металлический баллон, заполненный церезином, и с одной стороны закрытый резиновой мембраной или пробкой. Баллон изготовлен из металлов с высокой теплопроводностью — меди или латуни, такая конструкция обеспечивает быстрый прогрев церезина с целью снижения инерционности термочувствительного элемента и всего термостата в целом. С мембраной либо непосредственно с корпусом соединен шток, несущий на себе тарелку клапана, в случае двухклапанного устройства тарелки разного диаметра располагаются с обоих торцов баллона. Эта конструкция помещена в рамку из коррозионностойкого металла (меди, латуни), посредством которой устройство монтируется в металлический или пластиковый корпус с подводящими и отводящими патрубками, а также с седлами клапанов.

В термостатах с электронным управлением внутри баллона располагается проволочный нагревательный элемент, соединенный с блоком управления двигателем (контроллером). Нагревательный элемент позволяет доводить церезин до необходимой температуры в зависимости от текущих условий и режима работы двигателя. Термостат помещен в корпус, на стенку которого выведен стандартный разъем для подключения нагревательного элемента к электросистеме автомобиля.

Работает термостат довольно просто. При малом нагреве церезин занимает минимальный объем, поэтому тарелки клапанов располагаются в корпусе (патрубке) таким образом, что охлаждающая жидкость циркулирует только по малому кругу. При прогреве двигателя церезин также нагревается и начинает расширяться. При температуре 80-85°С расширение церезина достигает такой величины, что клапаны сдвигаются — так постепенно малый круг закрывается, а большой открывается. При достижении температуры 90°С и более термостат полностью открыт, обеспечивая циркуляцию жидкости по большому кругу. При снижении температуры все процессы повторяются в обратной последовательности.

В двухступенчатых одноклапанных термостатах клапан включает в себя две тарелок разного диаметра, что обеспечивает более эффективную работу при высоком давлении охлаждающей жидкости. При повышении температуры сначала открывается малая тарелка, которая легко преодолевает давление жидкости. Затем открывается большая тарелка, обеспечивая полную циркуляцию жидкости по большому кругу.

Термостат монтируется в наиболее нагретой точке системы охлаждения двигателя — на выпуске ОЖ из блока цилиндров или из головки. Для интеграции в систему охлаждения на корпусе термостата выполнено несколько патрубков. В стандартном варианте патрубка только три:

• Для подключения к двигателю — впускной патрубок;
• Для подключения к основному радиатору — выпускной патрубок большого круга;
• Для подключения к водяному насосу — выпускной патрубок малого круга (иногда его называют патрубком перепускного шланга).

Однако в ряде случаев на термостате предусмотрены дополнительные патрубки: для подключения радиатора отопителя (или сразу двух радиаторов) и для присоединения к расширительному бачку системы охлаждения. Все патрубки соединяются с соответствующими деталями системы охлаждения с помощью резиновых шлангов (в том числе и имеющих специальную форму), зафиксированных металлическими хомутами.

Также в корпусе термостата может монтироваться датчик температуры охлаждающей жидкости — такое расположение датчика позволяет наиболее точно измерять температуру силового агрегата.

Как правильно выбрать и заменить термостат

Неисправность термостата проявляется некорректной работой системы охлаждения двигателя, что в некоторых случаях делает эксплуатацию транспортного средства затруднительной или вовсе невозможной. Неполадки данной детали проявляются длительным прогревом двигателя (в этом случае не закрывается большой круг) либо его перегревом даже на щадящих режимах работы (что говорит о перекрытом большом круге). Для диагностики достаточно запустить двигатель и пощупать отводящие патрубки — если термостат не открывается, то даже после прогрева двигателя патрубок радиатора будет холодными, а если термостат не закрывается, то патрубок радиатора начнет нагреваться уже в первые минуты работы мотора. Такой термостат подлежит замене.

На замену следует выбирать термостат того же типа и модели, что был установлен на автомобиль ранее, особенно, если машина еще на гарантии. Однако во многих отечественных и зарубежных автомобилях используются одинаковые термостаты, поэтому при необходимости без труда можно подобрать аналог. Также вполне допустима установка и другой модели термостата, главное, чтобы он срабатывал при тех же температурах, что и старый, имел нужное количество патрубков и совместимые с двигателем установочные размеры.

Покупать термостат можно в разных комплектациях: только термостат без корпуса — это отличный вариант сэкономить при нормальной сохранности корпуса с патрубками от старого устройства; термостат в сборе с корпусом — к такому варианту следует прибегать при неисправности старого корпуса, либо в тех случаях, когда невозможно поменять термостат без корпуса. При этом может потребоваться покупка новых патрубков и хомутов — перед ремонтом следует проверить эти детали и при наличии трещин или повреждений купить новые.

Замена термостата должна выполняться строго по инструкции по ремонту транспортного средства. Обычно данная операция сводится к следующему:

1. На остановленном двигателе слить антифриз;
2. Снять с термостата все патрубки и электрические разъемы (при наличии датчика температуры или в случае прибора с электронным управлением);
3. Установить новый термостат, предварительно прочистив место его монтажа на головку/блок и не забыв о прокладке;
4. Залить новую охлаждающую жидкость.

При верном подборе и замене термостата вся система охлаждения не требует регулировок, исправный термостат будет надежно управлять потоками жидкости, обеспечивая необходимый температурный режим силового агрегата.

Система охлаждения двигателя с электронным регулированием

На параметры работы двигателя, среди прочего, существенно влияет оптимальный температурный режим охлаждающей жидкости. Повышенная температура охлаждающей жидкости при частичной нагрузке обеспечивает благоприятные условия для работы двигателя, что положительно влияет на расход топлива и токсичность отработавших газов. Благодаря пониженной температуре охлаждающей жидкости при полной нагрузке мощность двигателя увеличивается, вследствие охлаждения всасываемого воздуха и тем самым увеличения его количества, поступающего в двигатель.

Применение системы охлаждения с электронным регулированием температуры позволяет регулировать температуру жидкости при частичной нагрузке двигателя в пределах от 95 до 110°C и при полной нагрузке – от 85 до 95°C.

Система охлаждения двигателя с электронным регулированием оптимизирует температуру охлаждающей жидкости в соответствии с нагрузкой двигателя. Согласно программе оптимизации, заложенной в память блока управления двигателем, посредством действия термостата и вентиляторов достигается требуемая рабочая температура двигателя. Таким образом, температура охлаждающей жидкости приведена в соответствие с нагрузкой двигателя.

Схематично система охлаждения с электронным управлением показана на рисунке.

Рис. Система охлаждения с электронным управлением:
1 – расширительный бачок; 2 – радиатор системы отопления; 3 – клапан отключения радиатора системы отопления; 4 – распределитель охлаждающей жидкости с электронным термостатом; 5 – масляный радиатор коробки передач; 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из двигателя); 7 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе жидкости из радиатора); 8 – масляный радиатор; 9 – вентиляторы; 10 – основной радиатор системы охлаждения; 11 – жидкостный насос

Основными отличительными составляющими системы охлаждения с электронным регулированием от обычной является наличие распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом. В связи с введением электронного регулирования системы охлаждения в блок управления двигателем поступает следующая дополнительная информация:

• электропитание термостата (выходной сигнал)
• температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора (входной сигнал)
• управление вентиляторами радиатора (2 выходных сигнала)
• положение потенциометра у регулятора системы отопления (входной сигнал)

Распределитель представляет собой устройство для направления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг.

Рис. Принципиальная схема работы распределителя охлаждающей жидкости с электронным термостатом:
1 – поток жидкости от основного радиатора; 2 – зона отстоя охлаждающей жидкости при закрытой клапанной тарелке; 3 – большая клапанная тарелка; 4 – поток жидкости от двигателя; 5 – поток жидкости от системы отопления; 6 – поток жидкости от масляного радиатора; 7 – поток жидкости от жидкостного насоса; 8 – малая клапанная тарелка; 9 – электронный термостат; а – циркуляция жидкости по малому кругу; б – циркуляция жидкости по большому кругу

В термостате в отличие от обычных систем охлаждения установлен дополнительное нагревательное сопротивление 3.

Рис. Электронный термостат:
1 – штифт; 2 – наполнитель; 3 – дополнительное сопротивление

При нагревании охлаждающей жидкости наполнитель 2 разжижается и расширяется, что ведет к подъему штифта 1. Когда к нагревательному сопротивлению не поступает ток, термостат действует как традиционный, однако температура его срабатывания повышена и составляет 110°C (температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя). В наполнитель встроено нагревательное сопротивление 3. Когда на него подается ток, оно нагревает наполнитель 2, который при этом расширяется, в результате чего штифт выдвигается на определенную величину «x» в зависимости от степени нагрева наполнителя. Штифт 1 теперь перемещается не только под действием нагретой охлаждающей жидкости, но и под действием нагревания сопротивления, а степень его нагревания определяет блок управления двигателем в соответствии с заложенной в него программой оптимизации температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от характера импульса и времени его подачи изменяется степень нагревания наполнителя.

Распределитель размещен вместо подсоединительных штуцеров у головки блока цилиндров и представляет собой устройство для направления потока охлаждающей жидкости в малый или большой круг.

Малый круг служит для быстрого прогрева двигателя после запуска холодного двигателя. Система оптимизации температуры охлаждающей жидкости при этом не работает. Термостат в распределительной коробке препятствует выходу охлаждающей жидкости из двигателя и открывает кратчайший путь к насосу. Радиатор не включен в круг циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу. Положение клапанных тарелок таково, что возможно движение охлаждающей жидкости только к насосу. Охлаждающая жидкость нагревается очень быстро, чему способствует циркуляция ее только по малому кругу.

Теплообменник системы отопления и масляный радиатор включены в малый круг.

Ход охлаждающей жидкости в большой круг открывается или посредством термостата в регуляторе по достижению температуры примерно 110°C, или в соответствии с нагрузкой двигателя по программе оптимизации температуры охлаждающей жидкости, заложенной в блок управления двигателем.

При полной нагрузке двигателя требуется интенсивное охлаждение охлаждающей жидкости. На термостат в распределителе поступает ток, и открывается путь для жидкости из радиатора. Одновременно посредством механической связи малая клапанная тарелка перекрывает путь к насосу в малом круге.

Насос подает охлаждающую жидкость, выходящую из головки блока непосредственно к радиатору. Охлажденная жидкость из радиатора поступает в нижнюю часть блока двигателя и оттуда засасывается насосом.

Возможна также комбинированная циркуляция охлаждающей жидкости. Одна часть жидкости проходит по малому кругу, другая – по большому.

Управление термостатом в оптимизированной системе охлаждения двигателя (движение охлаждающей жидкости по малому или большому кругу) осуществляется в соответствии с трехмерными графиками зависимости оптимальной температуры охлаждающей жидкости от ряда факторов, основными из которых являются нагрузка двигателя, частота вращения коленчатого вала, скорость движения автомобиля и температура всасываемого воздуха. По этим графикам определяется величина номинальной температуры охлаждающей жидкости.

Термостат срабатывает лишь тогда, когда фактическая величина температуры охлаждающей жидкости выходит за пределы поля допуска номинальной величины температуры, что и обеспечивает постоянство нахождения фактической температуры в поле допуска номинальной температуры.

Фактические значения температуры охлаждающей жидкости снимаются с двух различных мест контура системы охлаждения и передаются в блок управления двигателем в виде сигналов по напряжению. Датчики температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и на выходе охлаждающей жидкости из двигателя в распределителе работают как датчики с отрицательным температурным коэффициентом. Номинальные величины температуры охлаждающей жидкости заложены в память блока управления двигателем в качестве графических зависимостей.

При эксплуатации двигателя в странах с суровым климатом может применяться дополнительный электроподогрев для повышения температуры охлаждающей жидкости. Дополнительный подогрев состоит из трех свечей накаливания. Они встроены в месте подсоединения магистрали охлаждающей жидкости к головке блока. По сигналу от блока управления реле включает малый или большой подогрев. В зависимости от резерва по току генератора включаются одна, две или три свечи накаливания для подогрева охлаждающей жидкости.

Мир автомобилей Volkswagen

• Магнитола RCD 310
• Датчик частоты вращения выходного вала G195
• Переключатель Tiptronic F189
• Магнитола RCD 210
• Клапан управления фазами газораспределения N205
• Аккамулятор Crafter VW
• Бензиновый двигатель модели AQY
• Датчики температуры охлаждающей жидкости
• Датчик температуры масла G93
• Освещение Volkswagen Crafter
• Бензиновый двигатель (V6, 3.2 л)
• Система отопления и вентиляции VW Crafter
• Системы шин данных CAN, применяемые на автомобилях концерна VW
• Охлаждение топлива в двигателе 1.9 л TDI Volkswagen
• Замена батареи

Термостат F265 системы охлаждения двигателя

Термостат F265 системы охлаждения двигателя с электронным регулированием.
В наполнитель термостата встроено нагревательное сопротивление. Оно дополнительно нагревает наполнитель, который при этом расширяется, в результате чего штифт выдвигается на определенную величину “x” в зависимости от степени нагрева наполнителя. Посредством величины выдвижения штифта регулируется степень открытия термостата.

Управление нагреванием наполнителя осуществляется по исходящему от блока управления двигателем сигналу PWM (PWM — широтно-импульсная модуляция, ШИМ).

Качественная кровля в магазине «Кровельный Мир». Здесь же вы получите полный комплекс качественных строительных услуг.

В зависимости от характера импульса и времени его подачи изменяется степень нагревания наполнителя. При выключенном двигателе и во время его пуска на нагревательное сопротивление напряжение не подается. Правило: напряжение не подается — высокая температура охлаждающей жидкости напряжение подается — низкая температура охлаждающей жидкости

Отсутствие напряжения: Регулирование происходит только посредством изменения объема твердого наполнителя под воздействием температуры охлаждающей жидкости. Постоянно включена ступень 1 вентиляторов.
Подогрев термостата служит не для подогрева охлаждающей жидкости. Термостат подогревают с целью регулирования открывания большого круга циркуляции охлаждающей жидкости.

При обесточенном нагревательном сопротивлении термостат действует как обычный термостат, и регулирование
осуществляется, исходя из конструктивно заложенной температуры охлаждающей жидкости (1100C на выходе из двигателя).

При электронном регулировании степень открывания термостата определяется ее зависимостью от номинальной температуры охлаждающей жидкости и режимом работы двигателя.

Такое регулирование позволяет получить номинальную температуру охлаждающей жидкости. Информационная база для осуществления такого регулирования создается путем сравнения фактической и номинальной температуры охлаждающей жидкости при каждом значении частоты вращения двигателя.

В зависимости от нагрузки температура охлаждающей жидкости может непрерывно изменяться в пределах от 85 до 1100C.

TATRA T 815. Проверка электронного регулирования системы охлаждения двигателя T3C-928.90/572

Причины проверки

Каждый выезд автомобиля.

Быстрое мигание контрольной лампы функционирования регулирования системы охлаждения во время работы двигателя.

б) Технические условия

Датчики температуры и давления масла функционируют.

Не нарушена проводка от датчиков к лампочкам контрольных ламп.

Лампочки контрольных ламп функционируют.

Порядок проверки

Повернуть ключ в замке зажигания в положение „1“.

Рис. 1.171 Замок зажигания

Рис. 1.172 Контрольная лампа подогрева воздуха

Следить за функционированием контрольных ламп:

Если температура головок цилиндров выше 20 °С, контрольная лампа накала 1 медленно мигает, если температура ниже 20 °С, то контрольная лампа накала 1 постоянно горит в течение 10 секунд (подогрев всасываемого воздуха), после чего контрольная лампа накала 1 начнет медленно мигать.

Контрольные лампы неисправности ERCH (Электронное регулирование охлаждения) 3 и перегрева двигателя 2 на панели приборов мигнут, что сигнализирует о правильном функционировании всех трех контрольных ламп.

Примечание:

Сигнализация длится макс. 20 секунд при напряжении больше 20 В или 30 секунд при напряжении меньше 20 В. При запуске двигателя сигнализация прекращается.

В случае размыкания цепи или короткого замыкания в цепи одного из трех датчиков неисправность будет сигнализироваться быстрым миганием контрольной лампы неисправности 3 и произойдет отключение электроклапана для регулирования охлаждения.

В результате этого в положении „PORUCHA“ („НЕИСПРАВНОСТЬ“) двигатель всегда охлаждается, несмотря на фактическую температуру головок цилиндров или масла.

В случае короткого замыкания одного из силовых выходов на корпус автомобиля, отключатся все силовые выходы из регулятора и одновременно неисправность будет сигнализироваться быстрым миганием контрольной лампы неисправности 3.

В случае отклонений от правильного функционирования, необходимо найти неисправность. Возможная неисправность может проявиться в том, что после поворачивания ключа в замке зажигания в положение „1“:

„Не мигнет“ контрольная лампа неисправности системы ERCH 3. Возможной причиной является неисправная лампочка в контрольной лампе или сгоревший соответствующий предохранитель в коробке предохранителей, или же неисправный электронный регулятор охлаждения ERCH.

Контрольная лампа 3 постоянно горит – охлаждение работает и при холодном двигателе. Возможной причиной является короткое замыкание на электромагнитном клапане управления подачей масла или неисправный электронный регулятор охлаждения, или же оборванные провода у датчиков температуры головок цилиндров или температуры масла.

Если загорится контрольная лампочка неисправности ERCH 3 во время езды, то:

Быстрое мигание сигнализирует короткое замыкание или размыкание цепи термисторных датчиков температуры двигателя или короткое замыкание одного из силовых выходов регулятора на корпус автомобиля.

Постоянное свечение сигнализирует отсоединение или повреждение электрических проводов от датчиков температуры головок цилиндров или датчика температуры масла, или же возможное короткое замыкание в электромагнитном клапане управления подачей масла.

TATRA T 815. Снятие и установка электромагнитного выключателя ERCH двигателя T3C-928.90/572