Termostat – zadania termostatów i celowość ich stosowania

Silnik spalinowy, zwany też cieplnym, jak sama nazwa na to wskazuje wytwarza ciepło, ale też potrzebuje ciepła do pracy. Jest to pewien paradoks, ponieważ z jednej strony maksymalną wydajność osiąga przy dość wysokiej temperaturze ok. 110 stopni Celsjusza, ale jej nieznaczne przekroczenie w górę powoduje problemy. Przekłada się to na stałą potrzebę chłodzenia i tu pojawia się konflikt. Polega on na tym, że chłodzenie nie może być zbyt duże, ponieważ schłodzony silnik nie pracuje wydajnie. A zatem istnieje potrzeba nie tyle chłodzenia, co utrzymania stałej temperatury cieczy chłodzącej w określonym zakresie.

Optymalna temperatura cieczy chłodzącej to blisko 110 stopni Celsjusza, ale termostaty projektuje się tak, by nigdy nie dopuszczały do takiej temperatury. Są to na tyle proste urządzenia, że pracują z dużym opóźnieniem i nie można dopuścić do przekroczenia temperatury cieczy w przypadku, gdyby nagle kierowca zdecyduje się na długotrwałą jazdę z dużym obciążeniem. Dlatego konwencjonalny termostat stara się nie dopuszczać do przekroczenia temperatury 90-95 stopni Celsjusza, a z drugiej strony stale dba o to, by temperatura nie spadła poniżej 80-85 stopni Celsjusza. Termostat jest więc podstawowym urządzeniem regulującym temperaturę cieczy chłodzącej, a pośrednio również silnika. W rzeczywistości jednak, nie tyle reguluje, co zapobiega przegrzaniu i niedogrzaniu cieczy, bo działa jako środek zapobiegawczy na podstawie tylko jednej informacji - temperatury cieczy. Ma także wpływ na wydajność układu ogrzewania, co przekłada się na komfort podróżowania samochodem. A więc podsumowując, przed tym prostym urządzeniem stoją trzy najważniejsze zadania:

• Rozgrzewanie silnika – termostat nie dopuszcza do schładzania cieczy chłodzącej, zamykając jej obieg przez chłodnicę. Jego zadaniem jest doprowadzenie do jak najszybszego rozgrzania cieczy.

• Utrzymanie optymalnej temperatury silnika – poprzez otwieranie i zamykanie obiegów cieczy chłodzącej, termostat utrzymuje jej temperaturę w wąskim zakresie od ok. 80 do ok. 95 stopni Celsjusza.

• Efektywne chłodzenie silnika – przy dużych obciążeniach termicznych termostat ma za zadanie otwarcie obiegu cieczy chłodzącej przez chłodnicę i utrzymanie takiego stanu do schłodzenia silnika do bezpiecznej temperatury.

Często w przypadku termostatów mówi się o małym i dużym obiegu, ale w rzeczywistości można rozróżnić przynajmniej cztery rożne obiegi cieczy chłodzącej, sterowane termostatem.

Mały obieg, to generalnie obieg cieczy chłodzącej tylko przez silnik, pompę wody i termostat. Powoduje to sytuację, w której ciecz nie jest w żaden sposób chłodzona i o to chodzi, bowiem zadaniem małego obiegu jest możliwie szybkie rozgrzanie silnika.

Duży obieg uruchamiany jest wtedy, gdy ciecz osiągnie górną graniczną temperaturę i koniecznie trzeba ją schłodzić w jak najkrótszym czasie. Wówczas ciecz płynie z silnika do termostatu, który zamyka mały obieg i pozwala na jej dalszy przepływ przez chłodnicę, gdzie cała ciecz jest schładzana i wraca przez pompę wody do silnika. W rzeczywistości, w nowoczesnych silnikach duży obieg włącza się bardzo rzadko, tylko przy wysokich temperaturach i niewielkiej prędkości lub przy dużym obciążeniu, np. podczas jazdy pod długie wzniesienie.

Najczęściej układ chłodzenia pracuje w obu obiegach cieczy na raz. Poprzez częściowe otwarcie termostatu, część cieczy płynie przez chłodnicę, a część tylko przez silnik. Dzięki temu, łatwiej jest utrzymać optymalną, stałą, niezależną od chwilowego obciążenia temperaturę cieczy i jednocześnie gotowość na otwarcie dużego obiegu.

Przy niskich temperaturach otoczenia układ chłodzenia pracuje jeszcze inaczej. Niezależnie od tego, z którego z powyższych obiegów korzysta silnik, do układu włącza się również nagrzewnica, przez którą płynie ogrzana ciecz. W nagrzewnicy część ciepła z cieczy jest oddawana i kierowana do kabiny, co nazywamy ogrzewaniem. Na dobrą sprawę, obieg przez nagrzewnicę również można podzielić na trzy rodzaje, ale nie ma sensu się powtarzać.

Termostat jest na tyle prostym urządzeniem, że teoretycznie nie powinien się psuć, ale w rzeczywistości jego awaria jest najczęstszą przyczyną problemów z układem chłodzenia. Wpływ na jego żywotność ma ciecz chłodząca (jej skład i wiek) oraz elementy współpracujące, takie jak wentylator chłodnicy czy termowłącznik. Jeśli są one uszkodzone, termostat bywa narażony na pracę w zbyt wysokich temperaturach, co przekłada się na jego żywotność. To samo można powiedzieć o zabrudzonym płynie chłodniczym lub jego niewłaściwym składzie. Na szczęście, termostat psuje się najczęściej w pozycji otwartej, co w pewnym zakresie zabezpiecza silnik przed przegrzaniem, ale utrudnia osiągnięcie optymalnej temperatury pracy, a ogrzewanie kabiny działa późno lub mało wydajnie. Jazda zimą z otwartym termostatem może być koszmarem, zwłaszcza z silnikiem Diesla.

Jedynym sposobem naprawy jest wymiana termostatu na nowy, co akurat nie jest drogie. Średnio termostat kosztuje od kilkudziesięciu do 200 zł. Profilaktyczna wymiana jest też wskazana podczas większych prac przy układzie chłodzenia, takich jak wymiana pompy wody lub chłodnicy, a także wymiana uszczelki pod głowicą. Po zakończonych pracach przy termostacie bywa konieczne odpowietrzenie układu chłodzenia. Najlepiej przy okazji wymienić płyn chłodzący, którego trwałość zwykle nie przekracza 2-3 lat, w zależności od rodzaju płynu.

O opinię na temat awarii termostatów zapytaliśmy również eksperta ze sklepu iParts.pl:

*Termostaty projektowane są jako urządzenia całkowicie bezobsługowe, a czas ich życia powinien wystarczyć na cały okres eksploatacji pojazdu. W układzie chłodzenia nieustannie krąży płyn chłodniczy, który z czasem traci swoje właściwości, wytrącając różne substancje, które nie są obojętne dla pełnej sprawności układu chłodzenia. Do zanieczyszczenia płynu chłodniczego może dojść także podczas prac naprawczych np. wymiany pompy czy przewodów. Wszystko to wpływa na poprawność pracy termostatu, który na skutek ww. czynników może się zablokować.

W zdecydowanej większości przypadków termostaty blokują się w pozycji otwartej, przez co układ chłodzenia silnika cały czas korzysta z dużego obiegu chłodzenia. Silnik pojazdu osiąga wtedy wymaganą temperaturę zdecydowanie dłużej, trudno jest nagrzać wnętrze kabiny, a sam proces spalania paliwa przebiega nieefektywnie.

W starszych autach termostaty to bardzo proste urządzenia, a ich cena nie przekracza kilkudziesięciu złotych. Dlatego zaleca się ich wymianę przy każdej czynności związanej z ingerencją w układ chłodzenia. W nowszych, nieco bardziej zaawansowanych konstrukcjach element termorozszerzalny termostatu zintegrowano z sterowaną elektronicznie grzałką, która pozwala szybciej i sprawniej regulować obieg chłodzenia. Producenci nazwali takie urządzenia termostatami fazowymi.

Naszym klientom polecamy termostatów firm: Wahler, Gates, Calorstat by Vernet, Meyle czy Febi Bilstein. Są to produkty wysokiej jakości, które trafiają na pierwszy montaż w fabrykach samochodów.

*

Jak już wspomniał nasz ekspert z iParts.pl, w nowszych silnikach stosuje się termostaty fazowe. Ich zasadę działania oraz celowość stosowania omówię w kolejnym artykule.