Termostat układu chłodzenia silnika

Zmianie ustawienia zaworów regulacyjnych towarzyszą wahania temperatury płynu chłodzącego w układzie chłodzenia. To, czy te wahania są większe lub mniejsze, czy trwają krócej lub dłużej, czy mogą być niebezpieczne czy nie, zależy również od miejsca montażu termostatu w układzie chłodzenia. Termostat jest montowany na „wyjściu” z silnika, ale może być również montowany na „wejściu” do silnika. Każde z obu miejsc montażu, ma swoje zalety i wady.

Termostat zamontowany na „wyjściu” z silnika

Termostat, przez który płynie wypływający z silnika strumień płynu chłodzącego, o temperaturze Tpcw ma za zadanie utrzymanie tej temperatury w prawidłowym zakresie. Pożądana wartość temperatury Tpcw, jest uzyskiwana w ten sposób, że zawory regulacyjne termostatu dzielą strumień płynu przepływającego przez termostat na dwa strumienie:

• płynący przez obieg „krótki”;

• płynący przez obieg „długi”.

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

Temperatura płynu chłodzącego płynącego obiegiem „długim” obniża się po przepłynięciu przez chłodnicę, a temperatura Tpcw płynu chłodzącego płynącego obiegiem „krótkim” nie zmienia się (występujący niewielki spadek temperatury można pominąć). Strumienie wypływające z obu obiegów mieszają się w komorze mieszania, w następstwie czego ustala się wartość temperatury Tpcd płynu chłodzącego dopływającego do silnika. Jej wartość zależy od temperatur i natężeń strumieni płynu chłodzącego wypływających z obu obiegów układu chłodzenia. Płyn chłodzący o temperaturze Tpcd, wpływa do płaszcza chłodzącego silnik, w którym ogrzewa się do temperatury Tpcw.

Co jest zaletą montażu termostatu na „wyjściu” z silnika?

Zaletą montażu termostatu na „wyjściu” z silnika jest lepsza kontrola temperatury części silnika i szybsza reakcja na zmiany temperatury płynu chłodzącego wypływającego z silnika. Niestety, aby po każdej zmianie ustawienia zaworów regulacyjnych termostatu, mógł on sprawdzić o ile zmieniła się temperatura Tpcw płynu chłodzącego wypływającego z silnika, płyn chłodzący musi przepłynąć ponownie przez cały układ chłodzenia.

Powoduje to wahania temperatur płynu chłodzącego:

• po zakończeniu nagrzewania się silnika, przed ich ustaleniem

• po zmianie temperatury Tpcw płynu chłodzącego, spowodowanej działaniem zakłóceń 

Przykładowo, zakłóceniem dla układu chłodzenia silnika - Z3 na zdj. 2, jest wzrost obciążenia silnika. Powoduje on chwilowy wzrost temperatury Tpcw płynu chłodzącego wypływającego z silnika. Zanim, w wyniku działania układu regulacji, temperatura ta ustali się na wartości przyjętej za prawidłową, wartości temperatur płynu chodzącego: Tpcw - wypływającego z silnika i Tpcd - dopływającego do silnika okresowo wahają się.

Termostat regulujący temperaturę Tpcw płynu chłodzącego wypływającego z silnika, nie ma więc kontroli nad temperaturą Tpcd płynu chłodzącego dopływającego do silnika. Przy wahaniach temperatury towarzyszących pracy układu regulacji, szczególnie przy niskiej temperaturze zewnętrznej Tz (na zdj. 2 wynosi ona ok. -20OC), gdy chłodnica silniej schładza płyn chłodzący może się zdarzyć, że do silnika wpłynie strumień płynu chłodzącego o za niskiej temperaturze, co w skrajnym przypadku może spowodować pęknięcie bloku silnika.

Termostat zamontowany na „wejściu” do silnika

Termostat, opływany strumieniem płynu chłodzącego dopływającego do silnika, o temperaturze Tpcd ma za zadanie utrzymanie tej temperatury w prawidłowym zakresie. Pożądana wartość temperatury Tpcd, jest uzyskiwana w ten sposób, że strumień płynu wypływający z silnika, o temperaturze Tpcw, rozdziela się w trójniku na dwa strumienie: płynący przez obieg „krótki” i płynący przez obieg „długi”. W trójniku nie ma żadnego zaworu, ale jest tu wykorzystana cecha strumienia płynu, polegającą na tym, że strumień o większym natężeniu popłynie przez obwód o mniejszym oporze przepływu. Opór przepływu w obiegu „krótkim” i „długim” jest ustalany przez zawory regulacyjne termostatu. Strumień płynu wypływający z obiegu „krótkiego” o temperaturze Tpcw (pomijamy niewielki spadek temperatury) i strumień płynu wypływający z obiegu „długiego” o niższej temperaturze, schłodzony w chłodnicy, mieszają się w komorze termostatu tworząc strumień płynu chłodzącego dopływającego do silnika o temperaturze Tpcd. Wartość tej temperatury zależy od temperatur i natężeń strumieni płynu chłodzącego wypływających z obu obiegów układu chłodzenia, a od niej zależy ustawienie zaworów regulacyjnych termostatu. Po przepłynięciu przez płaszcz chłodzący silnika, temperatura płynu chłodzącego rośnie od temperatury Tpcd do Tpcw.

Zaletą montażu termostatu na „wejściu” do silnika jest:

• praktycznie brak wahań temperatur płynu chłodzącego po zakończeniu nagrzewania się silnika;

• niewielkie wahania temperatur płynu chłodzącego po zmianie temperatury Tpcd, spowodowane działaniem zakłóceń.

Wynika to z tego, że termostat jest opływany strumieniem płynu chłodzącego, którego temperatura Tpcd zmienia się z niewielką zwłoką, mierzoną od momentu zmiany ustawienia zaworów regulacyjnych termostatu do momentu, w którym termostat może „stwierdzić” o ile stopni zmieniła się wartość regulowanej temperatury. Zwłoka ta jest krótsza w układach chłodzenia z termostatem zamontowanym na „wejściu” do silnika, od zwłoki w układach z termostatem zamontowanym na „wyjściu” z silnika.

Przykładowo, zakłóceniem dla układu chłodzenia silnika - Z1 na zdj. 4, jest zmniejszenie ilości ciepła odbieranego przez chłodnicę. W konsekwencji następuje chwilowy wzrost temperatury Tpcd płynu chłodzącego dopływającego do silnika. Zanim, w wyniku działania układu regulacji, temperatura ta ustali się na wartości przyjętej za prawidłową, wartości temperatur płynu chodzącego: Tpcw - wypływającego z silnika i Tpcd - dopływającego do silnika okresowo wahają się, ale mniejszym zakresie, niż w przypadku montażu termostatu na „wyjściu” z silnika (należy porównać z wykresem na zdj. 2).

Ponadto, zaletą montażu termostatu na „wejściu” do silnika, jest kontrola temperatury Tpcd płynu chłodzącego dopływającego do bloku silnika, co pozwala uniknąć wpłynięcia płynu chłodzącego o za niskiej temperaturze, niebezpiecznej dla silnika. Wadą montażu termostatu na „wejściu” do silnika jest jednak gorsza kontrola temperatury płynu chłodzącego wypływającego z silnika, a więc kontrola temperatury części silnika.

Przeczytaj jakie można wyróżnić charakterystyki elementów rozszerzalnych oraz jak zbudowany jest element rozszerzalny termostatu.

Dowiedz się czym jest „standardowy” termostat płynu chłodzącego silnik.