Fantasma

"Верхний" и "Нижний" термостат - разница. Основы

6 сообщений в этой теме

С благодарностью заимствовано с другого сайта :)

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Термостат. Исполнительным механизмом, непосредственно осуществляющим регулировку температуры двигателя, является термостат (подчеркиваю - термостат, а не вентилятор радиатора, как иногда приходится слышать!).

Термостат совместно с радиатором охлаждения двигателя в системе охлаждения образует замкнутый контур в системе авторегулирования (САР). Существуют два основных варианта расположения термостата - система с так называемым верхним термостатом и система с нижним термостатом. Названия происходят не от места расположения самого термостата, а от того места в системе, в котором происходит регулирование. В системе с нижним термостатом термостат устанавливается перед водяным насосом, в термостат поступает охлажденная в радиаторе охлаждающая жидкость, а также неохлажденная жидкость непосредственно из водяной рубашки двигателя. В этом случае термостат обеспечивает поддержание постоянной температуры охлаждающей жидкости на входе в двигатель, смешивая в нужных пропорциях охлажденную и неохлажденную охлаждающую жидкость. В системе с верхним термостатом термостат устанавливается на выходе двигателя и на основании измеренной температуры охлаждающей жидкости на выходе двигателя термостат устанавливает требуемое соотношение потоков охлаждающей жидкости в радиатор для ее охлаждения и в обход радиатора для подачи ее непосредственно в водяной насос, стабилизируя, таким образом, температуру на выходе двигателя.

Рассмотрим преимущества и недостатки обеих систем. В первую очередь определим основные дестабилизирующие воздействия, влияющие на температуру охлаждающей жидкости. Дестабилизирующие воздействия на систему охлаждения двигателя в основном сводятся к следующим:

- изменение нагрузки на двигатель и связанное с этим изменение количества рассеиваемого двигателем тепла;

- изменение нагрузки на двигатель и температуры в подкапотном пространстве при работе дополнительных агрегатов (кондиционер, ГУР и т.д.);

- изменение температуры окружающей среды и связанное с этим изменение степени охлаждения рабочей жидкости в радиаторе охлаждения;

- изменение режима работы радиатора охлаждения двигателя вследствие изменения скорости потока воздуха через радиатор при изменении скорости автомобиля;

- изменение поглощения тепла дополнительными системами автомобиля, работающими в контуре системы охлаждения вследствие изменения режимов их работы, включения/выключения и т.д. (радиатор отопителя, газовые испарители в системах питания сжиженным газом и т.д.).

И система с нижним, и система с верхним термостатом обеспечивает поддержание температуры двигателя в заданных пределах, но работают при этом они несколько по-разному. В системе с нижним термостатом параметром регулирования является температура охлаждающей жидкости на входе в двигатель, а в системе с верхним термостатом параметром регулирования является температура охлаждающей жидкости на выходе двигателя, т.е. непосредственно температура двигателя. Однако в данном случае речь идет лишь о первичном (непосредственном) параметре регулирования. В системе с нижним термостатом первичный параметр регулирования обеспечивает компенсацию дестабилизирующих воздействий параметров внешней среды, а в системе с верхним термостатом первичный параметр регулирования обеспечивает компенсацию дестабилизирующих воздействий, возникающих от изменения нагрузки на двигатель. Однако необходимо учитывать, что в обоих случаях они обеспечивают и компенсацию других дестабилизирующих воздействий, однако уже в качестве вторичного параметра регулирования. Так, в системе с нижним термостатом изменение нагрузки на двигатель вызывает изменение температуры рабочей жидкости на выходе двигателя, что в свою очередь вызывает изменение температуры рабочей жидкости после ее охлаждения в радиаторе и это соответствующим образом учитывает термостат при смешении охлажденной и неохлажденной рабочей жидкости. В системе же с верхним термостатом изменение степени охлаждения рабочей жидкости в радиаторе охлаждения при изменении параметров внешней среды в свою очередь приводит к изменению температуры двигателя, что также соответствующим образом учитывает термостат при распределении потоков. Таким образом, различие обеих систем достаточно условно, а сами различия определяют, какие дестабилизирующие параметры компенсируются при регулировании первично, т.е. наиболее быстро, а какие - вторично, т.е. с некоторой задержкой.

Более подробно работа систем в различных режимах описано во второй части.

Ответ на вопрос, какая из этих систем более предпочтительна, зависит от того, какие дестабилизирующие воздействия в большей мере влияют на изменение температуры - параметры внешней среды или изменение тепловыделения двигателя. Параметры внешней среды и степень охлаждения рабочей жидкости в радиаторе охлаждения изменяются в очень широких пределах - так, температура наружного воздуха в практических условиях эксплуатации изменяется от -35 до +40 град., при этом скорость потока воздуха через радиатор также варьируется в очень широких пределах в зависимости от скорости автомобиля. В какой-то степени изменение скорости потока воздуха через радиатор компенсируется своевременным включением и выключением вентилятора радиатора охлаждения, однако это происходит ступенчато. Степень влияния изменения нагрузки на двигатель на температуру рабочей жидкости зависит в первую очередь от параметров двигателя, назначения использования автомобиля, соответствия тяговых характеристик двигателя параметрам автомобиля, манеры езды. Очевидно, что чем мощнее двигатель для одного и того же автомобиля при прочих равных условиях, тем в меньших пределах изменение нагрузки на него сказывается на его рабочей температуре, и наоборот, чем мощность двигателя меньше, тем в больших пределах будет изменяться нагрузка на него. Поэтому для автомобилей с достаточно мощными двигателями в условиях повседневного применения более целесообразно использование системы охлаждения с нижним термостатом, так как в данном случае изменение параметров внешней среды является определяющим и является первичным параметром регулирования. Для автомобилей, мощность двигателей которых соответственно условиям эксплуатации невелика, при их эксплуатации в сложных дорожных условиях, на бездорожье, на горных дорогах, участии в ралли более целесообразно использование системы охлаждения с верхним термостатом, при этом первичным параметром регулирования является компенсация изменения нагрузки на двигатель.

Первоначально на двигателе УЗАМ рабочим объемом 1.5 л автомобиля Москвич-412 устанавливался верхний термостат. Как и было показано ранее, применение верхнего термостата вызывало значительную зависимость температуры охлаждающей жидкости от параметров внешней среды. Для компенсации влияния этих параметров на автомобиле Москвич-412 устанавливались дополнительные элементы ручного регулирования температуры. Так, перед радиатором охлаждения двигателя устанавливались специальные жалюзи, посредством которых регулировался воздушный поток через радиатор. Жалюзи управлялись специальной ручкой из салона автомобиля, посредством которой изменялся угол наклона сегментов жалюзи. В холодное время года такой регулировки оказывалось недостаточно, поэтому применялось дополнительное утепление передней части автомобиля специальными щитками. Естественно, что все это снижало удобство управления автомобилем. Позднее при переходе на выпуск модели Москвич-2140 на том же двигателе УЗАМ-412 рабочим объемом 1.5 л, устанавливаемом на этом автомобиле, был применен нижний термостат, что позволило отказаться от жалюзи и дополнительного утепления.

Практическое сравнение систем охлаждения автомобилей Моcквич с двигателями УЗАМ различного рабочего объема с нижним и с верхним термостатом показало, что в системе с верхним термостатом наблюдается большие по сравнению с системой с нижним термостатом колебания температуры охлаждающей жидкости, а также недогрев двигателя в зимний период, особенно при значительных низких температурах, худшая работа отопителя вследствие более низкой температуры рабочей жидкости. В то же время в летний период при работе двигателя в режимах значительных нагрузок наблюдается меньшая склонность к перегреву.

Таким образом, целесообразность применения верхнего термостата в системе охлаждения автомобиля Москвич является спорной. Однако в случае необходимости и наличии показаний для подобной переделки она может быть достаточно легко осуществлена.

Немалое влияние на работы системы охлаждения также оказывает радиатор отопителя. В штатной схеме его включения в системе охлаждения с нижним термостатом циркуляция охлаждающей жидкости через радиатор отопителя осуществляется минуя термостат, что выводит радиатор отопителя из контура регулирования температуры рабочей жидкости. Для устранения данного недостатка целесообразно шланг отбора охлаждающей жидкости от радиатора отопителя подключать не к водяному насосу непосредственно, а к специально врезанному в среднюю часть нижнего термостата дополнительного штуцера; тогда рабочая жидкость из отопителя совместно со всей охлажденной жидкостью будет проходить через термосиловой элемент термостата и влиять на процесс регулировки температуры. Для реализации такой доработки в средней части термостата напротив отводящего патрубка большого сечения необходимо проделать отверстие под штуцер диаметром 15мм, изготовить такой штуцер и закрепить его пайкой, сваркой или посредством резьбового соединения. Такая модификация была проведена на значительном количестве автомобилей и показала хорошие результаты, в частности, обеспечило более стабильную температуру охлаждающей жидкости, а также повысило эффективность работы радиатора отопителя. В последнее время появилась возможность установки термостата от Шевроле-Нивы, имеющего такой патрубок изначально. Неудобное по отношению к УЗАМ расположение патрубков этого термостата не является препятствием для осуществления переделки.

Радиатор. Радиатор обеспечивает отдачу тепла, поглощенного охлаждающей жидкостью при ее протекании через водяную рубашку двигателя, в окружающую среду.

Вентилятор охлаждения двигателя. Для обеспечения необходимой скорости потока воздуха через радиатор во время стоянки автомобиля, движении на небольших скоростях, движении с высокими нагрузками, буксовании автомобиля и других режимах, требующих повышенной отдачи от системы охлаждения при недостаточной скорости обтекания радиатора встречным потоком воздуха используется вентилятор охлаждения двигателя.

Управление включением вентилятора охлаждения двигателя. Включение вентилятора охлаждения двигателя на автомобилях осуществляется специальными датчиками, контакты которых замыкаются при достижении определенной температуры. Датчик включения вентилятора устанавливается в нижней части радиатора охлаждения двигателя; таким образом, включение вентилятора охлаждения происходит только тогда, когда встречный поток воздуха, продувающий радиатор, перестает обеспечивать достаточного теплообмена в радиаторе и требуется дополнительный поток воздуха. Такое расположение датчика позволяет избежать излишних включений вентилятора охлаждения на режимах, на которых система охлаждения в состоянии обеспечить нормальный теплообмен без включения вентилятора, что обеспечивает снижение расхода топлива за счет снижения энергетических затрат на привод вентилятора.

Существует достаточно большой ассортимент биметаллических датчиков включения вентилятора отечественного и зарубежного производства. Датчики маркируются двумя цифрами, разделенными дефисом. Первая цифра означает температуру включения датчика в градусах Цельсия, а вторая - температуру его выключения. Серийно на автомобилях с двигателями УЗАМ применяется датчик ТМ-108, имеющий характеристики срабатывания 87-82 (в отличие от заднеприводных ВАЗ, где используется датчик, имеющий характеристики срабатывания 87-92).

Не следует удивляться тому, что температура срабатывания датчиков выбирается ниже рабочей температуры охлаждающей жидкости, так как, во-первых, датчик находится близко к отводному штуцеру радиатора, где циркулирует уже охлажденная жидкость, а во-вторых, циркуляция охлаждающей жидкости в области расположения датчика происходит только при наличии циркуляции через радиатор при полном открывании термостата. При частично открытом термостате циркуляция охлаждающей жидкости через радиатор невелика, поэтому его охлаждения даже слабым встречным потоком достаточно для снижения температуре на его выходе до требуемых значений. Применение датчика срабатывания с пониженной температурой позволяет раньше включить вентилятор охлаждения в момент открывания термостата, обеспечить запас заданного объема более холодной жидкости для охлаждения и тем самым повысить стабильность температуры охлаждающей жидкости.

Кроме биметаллических датчиков включения вентилятора используются электронные устройства, использующие показатели значений датчика температуры охлаждающей жидкости - как датчика для индикации температуры, так и специально устанавливаемых дополнительных датчиков. Эти датчики устанавливаются в зоне циркуляции охлаждающей жидкости, а не в радиаторе, однако в случае недостаточности потока встречного воздуха для охлаждения вентилятора температура охлаждающей жидкости поднимается достаточно быстро и устройство, реагирующее на повышение этой температуры, включает вентилятор охлаждения двигателя. Многие такие устройства дополнительно снабжены элементами световой и звуковой индикации перегрева, а также имеют электронные регулировки порогов срабатывания температуры включения.

Улучшение равномерности распределения охлаждающей жидкости по цилиндрам. При модернизации системы охлаждения двигателя также целесообразно сделать байпасный канал для отвода тепла от нижней части блока цилиндров под выпускной трубой в районе четвертого цилиндра, заменив имеющуюся там заглушку для слива охлаждающей жидкости на штуцер и соединив его шлангом внутренним диаметром 5-6 мм с водяным насосом. Малое проходное сечение байпасного канала не влияет сколь-нибудь заметным образом на работу отопителя. Указанные меры необходимы для предотвращения перегрева четвертого цилиндра, плохо обдуваемого напором встречного воздуха и имеющему ограниченную циркуляцию теплоносителя.

Обеспечение необходимого избыточного давления в системе охлаждения двигателя. В двигателях автомобилей Москвич (начиная примерно с середины 70-х годов 20 в.) применяется система охлаждения закрытого типа, т.е. компоненты системы охлаждения герметичны, что обеспечивает отсутствие ее потерь вследствие вытекания и испарения, а также повышенное рабочее давление, что обеспечивает повышение температуры кипения охлаждающей жидкости, которая напрямую зависит от давления. Компенсация увеличения объема охлаждающей жидкости при ее нагревания осуществляется посредством расширительного бачка. Для поддержания требуемого давления в системе охлаждения используются специальные клапаны. Один из клапанов (перепускной) обеспечивает поддержание в системе избыточного давления, т.е. открывается при превышении значения давления в системе охлаждения свыше заданного, что необходимо при расширении охлаждающей жидкости при ее нагревании. Второй клапан обеспечивает сброс разрежения при остывании охлаждающей жидкости во избежание появления чрезмерного разрежения в системе.

Наличие в системе охлаждения избыточного давления позволяет повысить температуру кипения охлаждающей жидкости. Однако повышенное рабочее давление в системе охлаждения в ряде случаев неблагоприятно сказывается на других ее компонентах, в частности, на герметичности радиатора отопителя. В ряде случаев также наблюдалось разрушение хомутов крепления шлангов системы охлаждения с их последующим срывом. По этим причинам не следует применять перепускные клапаны зарубежного производства, рассчитанных на повышенное избыточное давление, на автомобилях с двигателями УЗАМ, т.к. рабочая температура этих двигателей существенно ниже и охлаждающая жидкость имеет достаточный запас по температуре кипения при заданном избыточном давлении, кроме того, применяемые радиаторы охлаждения двигателя для этих автомобилей не рассчитаны на повышенное избыточное давление, что может вызвать их разрушение.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

И собственно к чему сей опус?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

И собственно к чему сей опус?

:) Собсна к обсуждению в теме "Всем кому холодно зимой в Леганзе!". Дабы там тему не засорять теоритическими выкладками.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Неа ... Сие повествование вкратце можно резюмировать : хоть двигло 2.0 (2.2) достаточно мощный, но и Лега - машинка не маленькая, а стало быть можно смело говорить, что это двигло для нашей машины маломощное ;) ..., и констатируя вышесказанное есть предпосылки переделывать наш верхний термостат на нижний, как у нас на Москвичах догадались сделать еще в далеких 70-х годах чтоб не играться с жалюзями на радиаторе (либо же картонками) ;)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Неа ... Сие повествование вкратце можно резюмировать : хоть двигло 2.0 (2.2) достаточно мощный, но и Лега - машинка не маленькая, а стало быть можно смело говорить, что это двигло для нашей машины маломощное ;) ...

Странное утверждение:

Форд на котором я сейчас езжу и больше и тяжелее, но движок у меня меньше чем был на леге - 2.0(145 лс), а есть 1.8(125лс).

Ни в той ни в другой машине нет проблем с теплом в салоне, термостат также верхний.

У меня даже когда машина прогревалась только до 80гр проблем как в леге не наблюдалось.

Так что скорее это особенность леги - где-то просчет был изначально.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

ну так норм, прочитать интересно)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!


Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас