תרמוסטט הוא שסתום השולט בנתיב זרימת נוזל הקירור. זהו מכשיר אוטומטי לכיוון טמפרטורה, המכיל בדרך כלל רכיב חישת טמפרטורה, אשר מפעיל ומכבה את זרימת האוויר, הגז או הנוזל באמצעות התפשטות תרמית או התכווצות קרה.
התרמוסטט מתאים אוטומטית את כמות המים הנכנסת לרדיאטור בהתאם לטמפרטורת מי הקירור, ומשנה את טווח זרימת המים כדי להתאים את קיבולת פיזור החום של מערכת הקירור ולהבטיח שהמנוע פועל בטווח טמפרטורות מתאים. יש לשמור על התרמוסטט במצב טכני תקין, אחרת הדבר יפגע קשות בפעולה התקינה של המנוע. פתיחת השסתום הראשי של התרמוסטט מאוחרת מדי תגרום להתחממות יתר של המנוע; פתיחת השסתום הראשי מוקדם מדי, זמן חימום המנוע יתארך וטמפרטורת המנוע תהיה נמוכה מדי.
בסך הכל, תפקידו של התרמוסטט הוא למנוע מהמנוע להתקרר יתר על המידה. לדוגמה, לאחר שהמנוע פועל כרגיל, טמפרטורת המנוע עלולה להיות נמוכה מדי אם אין תרמוסטט בעת נהיגה בחורף. בשלב זה, המנוע צריך לעצור באופן זמני את אי-הזרימה של המים כדי להבטיח שטמפרטורת המנוע לא תהיה נמוכה מדי.
כיצד פועל תרמוסטט השעווה
התרמוסטט העיקרי בו נעשה שימוש הוא תרמוסטט מסוג שעווה. כאשר טמפרטורת הקירור נמוכה מהערך שצוין, הפרפין המזוקק בגוף חיישן הטמפרטורה של התרמוסטט מוצק, ושסתום התרמוסטט סגור בין המנוע לרדיאטור תחת פעולת הקפיץ. נוזל הקירור מוחזר למנוע דרך משאבת המים למחזור קטן במנוע. כאשר טמפרטורת נוזל הקירור מגיעה לערך שצוין, הפרפין מתחיל להינמס והופך בהדרגה לנוזל, והנפח עולה וצינור הגומי נדחס להתכווצות. כאשר צינור הגומי מתכווץ, מופעל דחיפה כלפי מעלה על מוט הדחיפה, ומוט הדחיפה מבצע דחיפה הפוכה כלפי מטה על השסתום כדי לפתוח את השסתום. בשלב זה, נוזל הקירור זורם דרך הרדיאטור ושסתום התרמוסטט, ולאחר מכן זורם חזרה למנוע דרך משאבת המים למחזור ארוך. רוב התרמוסטטים מסודרים בצינור יציאת המים של ראש הצילינדר. היתרון בכך הוא שהמבנה פשוט, וקל להסיר בועות אוויר במערכת הקירור; החיסרון הוא שהתרמוסטט נפתח ונסגר לעתים קרובות במהלך הפעולה, וכתוצאה מכך נוצר תנודה.
פסק דין המדינה
כאשר המנוע מתחיל לפעול קר, אם זורמים מי קירור מצינור הכניסה של תא המים העליון של מיכל המים, פירוש הדבר שלא ניתן לסגור את שסתום התרמוסטט הראשי; כאשר טמפרטורת מי הקירור של המנוע עולה על 70 מעלות צלזיוס, תא המים העליון של מיכל המים נכנס. אם אין זורמים מי קירור מצינור המים, פירוש הדבר שלא ניתן לפתוח את שסתום התרמוסטט הראשי כרגיל, ונדרש תיקונים בשלב זה. ניתן לבצע את בדיקת התרמוסטט ברכב באופן הבא:
בדיקה לאחר התנעת המנוע: פתחו את מכסה כניסת המים של הרדיאטור. אם רמת הקירור ברדיאטור סטטית, פירוש הדבר שהתרמוסטט פועל כרגיל; אחרת, פירוש הדבר שהתרמוסטט אינו פועל כראוי. הסיבה לכך היא שכאשר טמפרטורת המים נמוכה מ-70 מעלות צלזיוס, גליל ההתפשטות של התרמוסטט נמצא במצב מכווץ והשסתום הראשי סגור; כאשר טמפרטורת המים גבוהה מ-80 מעלות צלזיוס, גליל ההתפשטות מתרחב, השסתום הראשי נפתח בהדרגה, והמים במחזור הרדיאטור מתחילים לזרום. כאשר מד טמפרטורת המים מצביע על מתחת ל-70 מעלות צלזיוס, אם יש מים זורמים בצינור הכניסה של הרדיאטור וטמפרטורת המים חמה, פירוש הדבר שהשסתום הראשי של התרמוסטט אינו סגור היטב, מה שגורם למי הקירור להסתובב בטרם עת.
בדיקה לאחר עליית טמפרטורת המים: בשלב מוקדם של פעולת המנוע, טמפרטורת המים עולה במהירות; כאשר מד טמפרטורת המים מציין 80, קצב החימום מאט, דבר המצביע על כך שהתרמוסטט פועל כרגיל. להיפך, אם טמפרטורת המים עולה במהירות, כאשר הלחץ הפנימי מגיע לרמה מסוימת, המים הרותחים עולים על גדותיהם לפתע, מה שאומר שהברז הראשי תקוע ונפתח לפתע.
כאשר מד טמפרטורת המים מצביע על 70°C-80°C, פתחו את מכסה הרדיאטור ואת מתג ניקוז הרדיאטור, ומיששו את טמפרטורת המים ביד. אם שניהם חמים, פירוש הדבר שהתרמוסטט פועל כרגיל; אם טמפרטורת המים בכניסת הרדיאטור נמוכה והרדיאטור מלא. אם אין מים זורמים החוצה או מעט מים זורמים בצינור כניסת המים של התא, פירוש הדבר שלא ניתן לפתוח את השסתום הראשי של התרמוסטט.
יש להסיר תרמוסטט שנתקע או לא סגור היטב לצורך ניקוי או תיקון, ואין להשתמש בו באופן מיידי.
בדיקה שוטפת
מצב מתג התרמוסטט
מצב מתג התרמוסטט
על פי המידע, אורך החיים הבטוח של תרמוסטט השעווה הוא בדרך כלל 50,000 ק"מ, ולכן יש להחליפו באופן קבוע בהתאם למשך חייו הבטוח.
מיקום התרמוסטט
שיטת הבדיקה של התרמוסטט היא לבדוק את טמפרטורת הפתיחה, טמפרטורת הפתיחה המלאה והרמה של השסתום הראשי של התרמוסטט בציוד חימום טמפרטורה קבועה מתכוונן. אם אחד מהם אינו עומד בערך שצוין, יש להחליף את התרמוסטט. לדוגמה, עבור התרמוסטט של מנוע סנטנה JV, טמפרטורת הפתיחה של השסתום הראשי היא 87°C פלוס מינוס 2°C, טמפרטורת הפתיחה המלאה היא 102°C פלוס מינוס 3°C, והרמה של הפתיחה המלאה היא >7 מ"מ.
סידור התרמוסטט
באופן כללי, נוזל הקירור של מערכת קירור המים זורם פנימה מהגוף וזורם החוצה מראש הצילינדר. רוב התרמוסטטים ממוקמים בצינור היציאה של ראש הצילינדר. היתרון של סידור זה הוא שהמבנה פשוט, וקל להסיר בועות אוויר במערכת קירור המים; החיסרון הוא שמתרחשת תנודה כאשר התרמוסטט פועל.
לדוגמה, בעת התנעת מנוע קר בחורף, שסתום התרמוסטט נסגר עקב טמפרטורת נוזל קירור נמוכה. כאשר נוזל הקירור נמצא במחזור קטן, הטמפרטורה עולה במהירות ושסתום התרמוסטט נפתח. במקביל, נוזל הקירור בטמפרטורה נמוכה ברדיאטור זורם לתוך גוף המכונית, כך שנוזל הקירור מתקרר שוב, ושסתום התרמוסטט נסגר שוב. כאשר טמפרטורת נוזל הקירור עולה שוב, שסתום התרמוסטט נפתח שוב. עד שטמפרטורת כל נוזל הקירור יציבה, שסתום התרמוסטט יהפוך ליציב ולא ייפתח ונסגר שוב ושוב. התופעה שבה שסתום התרמוסטט נפתח ונסגר שוב ושוב בפרק זמן קצר נקראת תנודת תרמוסטט. כאשר תופעה זו מתרחשת, היא תגדיל את צריכת הדלק של המכונית.
ניתן למקם את התרמוסטט גם בצינור יציאת המים של הרדיאטור. סידור זה יכול להפחית או לבטל את תופעת התנודה של התרמוסטט, ויכול לשלוט במדויק בטמפרטורת נוזל הקירור, אך המבנה שלו מורכב ועלותו גבוהה, והוא משמש בעיקר במכוניות בעלות ביצועים גבוהים ובמכוניות שנוסעות לעתים קרובות במהירויות גבוהות בחורף. [2]
שיפורים בתרמוסטט השעווה
שיפורים ברכיבי הנעה מבוקרי טמפרטורה
אוניברסיטת שנגחאי להנדסה וטכנולוגיה פיתחה סוג חדש של תרמוסטט עם תרמוסטט פרפין כגוף האם וסגסוגת זיכרון צורה בצורת קפיץ גלילי מבוססת נחושת כאלמנט הנעה לבקרת טמפרטורה. התרמוסטט מפעיל את הקפיץ כאשר טמפרטורת גליל ההתנעה של המכונית נמוכה, וקפיץ סגסוגת הדחיסה גורם לשסתום הראשי להיסגר ולשסתום העזר להיפתח למחזור קצר. כאשר טמפרטורת נוזל הקירור עולה לערך מסוים, קפיץ סגסוגת הזיכרון מתרחב ודוחס את ההטיה. הקפיץ גורם לשסתום הראשי של התרמוסטט להיפתח, וככל שטמפרטורת נוזל הקירור עולה, פתיחת השסתום הראשי עולה בהדרגה, ושסתום העזר נסגר בהדרגה כדי לבצע מחזור גדול.
כיחידת בקרת טמפרטורה, סגסוגת הזיכרון גורמת לפתיחת השסתום להשתנות בצורה חלקה יחסית עם הטמפרטורה, דבר המועיל להפחתת השפעת הלחץ התרמי של מי הקירור בטמפרטורה נמוכה במיכל המים על בלוק הצילינדר כאשר מנוע הבעירה הפנימית מופעל, ובמקביל משפר את חיי השירות של התרמוסטט. עם זאת, התרמוסטט שונה על בסיס תרמוסטט השעווה, והתכנון המבני של רכיב ההנעה של בקרת הטמפרטורה מוגבל במידה מסוימת.
שיפורי שסתומים
לתרמוסטט יש אפקט ויסות על נוזל הקירור. אובדן נוזל הקירור הזורם דרך התרמוסטט מוביל לאובדן הספק של מנוע הבעירה הפנימית, דבר שלא ניתן להתעלם ממנו. השסתום מעוצב כגליל דק עם חורים בדופן הצדדית, ותעלת זרימת הנוזל נוצרת על ידי החור הצדדי והחור האמצעי, ופליזה או אלומיניום משמשים כחומר השסתום כדי להפוך את פני השסתום לחלקים, על מנת להפחית את ההתנגדות ולשפר את יעילות הטמפרטורה של המכשיר.
אופטימיזציה של מעגל זרימה של מדיום קירור
מצב העבודה התרמי האידיאלי של מנוע בעירה פנימית הוא שטמפרטורת ראש הצילינדר נמוכה יחסית וטמפרטורת בלוק הצילינדר גבוהה יחסית. מסיבה זו, מופיעה מערכת קירור מפוצלת (IAI), והמבנה ומיקום ההתקנה של התרמוסטט ממלאים תפקיד חשוב בה. מבנה ההתקנה של העבודה המשותפת של התרמוסטטים, שני תרמוסטטים מותקנים על אותו סוגר, חיישן הטמפרטורה מותקן בתרמוסטט השני, 1/3 מזרימת נוזל הקירור משמשת לקירור בלוק הצילינדר, 2/3 מזרימת נוזל הקירור משמשת לקירור ראש הצילינדר.
