„Standardowy” termostat płynu chłodzącego silnik

Konstrukcję typowego termostatu płynu chłodzącego, zamontowanego na „wyjściu” z silnika, pokazuje zdj. 1 Podstawową częścią termostatu jest element rozszerzalny, omywany płynem chłodzącym wypływającym z głowicy silnika. Trzpień roboczy elementu rozszerzalnego jest zamocowany do stelaża, natomiast jego obudowa może przesuwać się w prowadnicy.

Do obudowy elementu rozszerzalnego są zamocowane talerzyki zaworów, które regulują przepływ płynu chłodzącego:

• z głowicy silnika do dolnej części bloku silnika - zawór obiegu „krótkiego”

• z głowicy silnika do chłodnicy - zawór obiegu „długiego” 

Po przekroczeniu przez płyn chłodzący temperatury, w której trzpień roboczy zaczyna się wysuwać z obudowy:

• zawór obiegu „długiego” zaczyna się otwierać, co umożliwia płynowi chłodzącemu przepływ przez chłodnicę

• zawór obiegu „krótkiego” zaczyna się zamykać, a więc mniej płynu chłodzącego powraca do dolnej części bloku silnika, z ominięciem chłodnicy

• wysuwający się trzpień roboczy wymusza ściskanie sprężyny 

Temperatura płynu chłodzącego płynącego obiegiem „długim” i „krótkim”

Osiągnięcie przez płyn chłodzący górnej granicy regulowanego zakresu temperatur powoduje, że płytki obu zaworów przesuwają się o wartość skoku regulacyjnego hr. Jeśli temperatura płynu chłodzącego przekroczy górną granicę regulowanego zakresu temperatur, to zawór obiegu „długiego” zwiększa jeszcze swoje otwarcie, maksymalnie o wartość skoku dodatkowego hd (wielkość nie jest zaznaczona na zdj. 1), co tylko zmniejsza opór przepływu płynu chłodzącego do chłodnicy. Zawór obiegu „krótkiego” pozostaje zamknięty. W tym zakresie skoku trzpienia roboczego elementu rozszerzalnego, ściskane są obie sprężyny.

Jeśli temperatura elementu rozszerzalnego obniża się od wartości wyższej niż górna temperatura regulowanego zakresu temperatur, to pod wpływem sił obu sprężyn tłok roboczy wsuwa się do obudowy elementu rozszerzalnego. Jeśli natomiast temperatura elementu rozszerzalnego obniża się od wartości leżącej w zakresie temperatur regulowanych przez termostat, to tłok roboczy wsuwa się do obudowy elementu rozszerzalnego, ale tylko pod wpływem działania siły sprężyny.

Ciekawym jest moment pracy termostatu, w którym zawór obiegu „długiego” jest zamknięty, a zawór obiegu „krótkiego” całkowicie otwarty, natomiast temperatura płynu chłodzącego omywającego element rozszerzalny rośnie, a następnie przekracza temperaturę początku otwarcia zaworu obiegu „długiego”.

Jeśli zawór obiegu „długiego” jest zamknięty, to temperatura elementu rozszerzalnego jest wypadkową dwóch procesów:

• procesu ogrzewania przez płyn chłodzący o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia, wypływający z głowicy silnika i płynący do dolnej części bloku silnika;

• procesu chłodzenia przez płyn chłodzący, o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia, który wypełnia przewód łączący obudowę termostatu z górnym zbiornikiem chłodnicy i chłodnicę.

Temperatura elementu rozszerzalnego

Wypadkowa temperatura elementu rozszerzalnego zależy więc od stosunku pola powierzchni elementu rozszerzalnego, za pośrednictwem której jest on ogrzewany, do pola powierzchni elementu rozszerzalnego, za pośrednictwem której jest on chłodzony. Im temperatura otoczenia jest niższa, tym wyższa jest temperatura płynu chłodzącego wypływającego z głowicy silnika, przy której nastąpi otwarcie zaworu obiegu „długiego”. Jest to zjawisko korzystne, bowiem łagodzi spadek i następujące po nim chwilowe wahania temperatury płynu chłodzącego w układzie chłodzenia, występujące po otwarciu zaworu „długiego” obiegu, a spowodowane wpłynięciem do układu chłodzenia objętości płynu chłodzącego, o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia, która wypełniała chłodnicę i część połączonych z nią przewodów. Rzeczywiste temperatury otwarcia zaworu obiegu „długiego” termostatu, przy różnych temperaturach otoczenia, można w pewnym zakresie zmieniać, przez dobór proporcji powierzchni ogrzewanej do chłodzonej elementu rozszerzalnego, przy zamkniętym zaworze obiegu „długiego”.

Charakterystyka elementu rozszerzalnego, wyznaczana na stanowisku badawczym, różni się od charakterystyki termostatu zamontowanego w obudowie, pracującego w rzeczywistym układzie, np. chłodzenia silnika.

Tekst i zdjęcia pochodzą z artykułu „Termostat układu chłodzenia silnika - „Standardowy” termostat płynu chłodzącego silnik” w dodatku technicznym Termostatyczna technika regulacyjna Kompendium praktycznej wiedzy 38/Kwiecień 2011