Di fatto, i termostati sono i guardiani del sistema di raffreddamento del motore, poiché (i) monitorano costantemente la temperatura del refrigerante e (ii) regolano con precisione il flusso del refrigerante nel radiatore così da ottenere e mantenere la temperatura di esercizio ottimale per il motore.
Ciò garantisce un processo di combustione efficiente, che si traduce in minori emissioni di gas serra. Ci focalizzeremo su un particolare tipo di termostati: i termostati a controllo elettronico. Elenchiamo i componenti del termostato, spieghiamo come funzionano e come affrontare i guasti elettrici o meccanici.
Elementi del termostato
Prima di analizzare il funzionamento dei termostati a controllo elettronico, è opportuno conoscere la posizione dei loro quattro componenti principali:
- Connettore elettrico
- Riscaldamento elettrico nell'elemento in cera
- Elemento in cera
- Elemento di espansione
Termostati a controllo elettronico: due intervalli di temperatura
I termostati a controllo elettronico generalmente funzionano entro due intervalli di temperatura di lavoro, a seconda dei requisiti di carico del motore: carico da basso a medio oppure carico elevato o alta velocità. Il termostato non si attiva fino a quando non viene superata una soglia di temperatura e la temperatura del refrigerante non si trova appena al di sotto del setpoint.
- Con un carico basso o medio sul motore, i termostati a controllo elettronico funzionano esattamente come i termostati tradizionali, immersi nel refrigerante all'interno dell'alloggiamento del termostato, ma iniziano ad aprirsi a un intervallo di temperatura più elevato (tra 100 °C e 110 °C, a seconda dell'intervallo di esercizio esatto del termostato). Tale meccanismo consente un processo di combustione più efficiente e garantisce che siano rilasciati nell'atmosfera livelli più bassi di monossido di carbonio e idrocarburi.
- Quando l'unità di gestione del motore rileva un aumento del carico del motore o – su alcuni veicoli – quando è attivata la modalità sport, viene applicata energia all'elemento riscaldante. Quest'ultimo è a contatto con l'elemento in cera e fa sì che il termostato si apra prima, al fine di mantenere una temperatura più bassa nel circuito del refrigerante (tra 85 °C e 95 °C, sempre a seconda dell'intervallo di esercizio del termostato in questione). Questo calo di temperatura migliora la densità dell'aria che entra nelle camere di combustione del motore, migliorando così le prestazioni del motore e impedendone il surriscaldamento durante i cicli operativi ad alte prestazioni.
È opportuno notare che il conducente non è consapevole delle variazioni di temperatura: i veicoli moderni mantengono stabile la lancetta dell'indicatore di temperatura sul quadro strumenti purché la temperatura sia entro l'intervallo di esercizio. La temperatura di esercizio ottimale di un veicolo è memorizzata sulle mappe dell'unità di gestione del motore e si basa sul carico sul sistema di aspirazione, sulla velocità e sulla temperatura del veicolo.
La centralina elettronica confronta costantemente la temperatura memorizzata sulla mappa con la temperatura effettiva del motore. Sulla base di queste informazioni, invia un determinato segnale di modulazione dell'ampiezza di impulso (o segnale PWM) all'elemento riscaldante del termostato, controllandolo e facendo in modo che rimanga aperto fino al raggiungimento della temperatura richiesta. Un PWM basso (senza tensione) corrisponde a un'alta temperatura del refrigerante, e un PWM alto (con tensione) corrisponde a una bassa temperatura del refrigerante. Il segnale PWM – noto anche come segnale a onda quadra – è molto preciso nel fornire l'esatta quantità di energia all'elemento riscaldante in funzione dei suoi cicli di lavoro (intervalli controllati di accensione e spegnimento).
Se la temperatura del motore è elevata, potrebbero essere necessarie azioni ulteriori per abbassare rapidamente la temperatura del refrigerante. La centralina può, ad esempio, avviare le ventole elettriche. I veicoli con pompa dell'acqua elettrica come la pompa 41504E di Gates (utilizzata come pompa dell'acqua principale nei veicoli BMW, ad esempio) possono, inoltre, aumentare automaticamente il flusso di refrigerante.
Guasti elettrici e meccanici ai termostati
I guasti elettrici ai termostati vengono rilevati dalla centralina che genera un codice di guasto nella sua memoria. Prima di eseguire una sostituzione del termostato a causa di un codice guasto, è meglio controllare il cablaggio elettrico tra l'unità di gestione del motore, il termostato e il cavo di alimentazione, per evitare di sostituire un componente che funziona correttamente. Utilizzare un multimetro per misurare la resistenza e controllare il cablaggio con l'aiuto dello schema elettrico o del diagramma del veicolo. In questo modo sarà possibile capire da dove proviene la corrente per l'elemento riscaldante del termostato e su quali cavi è necessario concentrarsi.
Inoltre, quando un componente relativo al sistema di gestione termica si guasta, la centralina può rilevare un valore di sostituzione, ad esempio attivando la ventola o la resistenza del termostato per sicurezza. Quindi, ancora una volta, prima di effettuare eventuali riparazioni, è opportuno controllare se il resto dei componenti coinvolti, come i sensori di temperatura, funzionano come dovrebbero.
Infine, i guasti meccanici su questi termostati sono gli stessi di quelli che si verificano sui termostati tradizionali. È possibile consultarli nella Guida ai segnali di guasto del termostato.