در مقاله‌های قبلی، بارها به این موضوع اشاره شده است که فرآیند تولید نیرو در موتورهای احتراقی با گرمای بسیاری همراه است. در صورت کنترل نشدن این گرما، دمای موتور بالا رفته، در عملکرد سیستم آن و اجزا و قطعات مختلفش ایجاد مشکل می‌کند. حتی ممکن است این دمای بالا به برخی از قطعات موتور آسیب وارد کرده و موجب توقف کار آن شود. نگه داشتن این دما در شرایط بهینه برای موتور، وظیفه سیستم خنک کننده خودرو است. این سیستم علاوه بر جلوگیری از بالا رفتن دمای موتور، موظف است مانع از کاهش این دما تا حدی که فعالیت برای موتور غیر ممکن گردد، شود. بنابراین سیستم خنک کننده خودرو از اجزای مهم و بسیار حیاتی آن است که عملکرد صحیح و بی‌نقص آن تاثیر زیادی در راندمان و عملکرد خودرو دارد.
حتما بخوانید: مقایسه توسان جدید، اسپورتیج ۲۰۱۵ و میتسوبیشی asx
ترموستات یکی از قطعات این سیستم است که اکنون قصد داریم درباره آن بیشتر صحبت کرده و ضمن شرح وظایفش، اهمیت این قطعه (ترموستات ماشین) را در سیستم خنک کننده بررسی نماییم.
ترموستات چیست و چه وظیفه‌ای در خودرو دارد؟
ترموستات وسیله‌ای است که در سیستم‌های مختلف سرد یا گرم‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از سیستم‌هایی که حضور ترموستات در آن‌ها حیاتی است، خنک کننده خودروهای با سوخت فسیلی یا بنزینی است. در واقع دمای بالا یا پایین یک موتور احتراقی از طریق تاثیر بر روغن سیستم روانکار این موتورها بر راندمان عملکردی آن‌ها تاثیر نامطلوبی دارد. به این ترتیب که بالا رفتن دما، موجب رقیق شدن روغن و پایین بودن دما نیز باعث غلظت بیش از حد آن می‌شود. در هر دو حالت، روغن خاصیت روانکاری خود را از دست داده و عملکرد این سیستم را مختل می‌سازد. با این اختلال قطعات موتور قادر به عملکرد بهینه نیستند و راندمان سیستم موتور کاهش می‌یابد. در این بین، قطعه کوچکی به نام ترموستات که روی موتور قرار دارد، وظیفه کنترل مداوم دمای موتور را برعهده دارد.
این قطعه کوچک موظف است مانع از بالا رفتن یا پایین آمدن دمای موتور شده و حرارت این سیستم را در حالت بهینه حفظ کند. دمای بهینه موتور، بهترین دما برای مفیدترین فعالیتش و در نتیجه ارائه بیشترین رادمان از سوی آن است. این دما نباید خیلی بالا و یا خیلی پایین باشد. دمای بهینه برای موتورهای احتراقی خودروهای بنزینی حدود ۸۵ درجه است و ترموستات موظف است دمای این سیستم را به صورت دائم در این حد تنظیم نماید.
اجزای ترموستات ماشین و چگونگی عملکرد آن
ترموستات ماشین وظیفه کنترل دمای موتور را از طریق تعیین زمان ورود سیستم خنک کننده به مدار و تنظیم شدت جریان مایع خنک کننده (آب) درون مدار انجام می‌دهد. این قطعه حدودا ۵ سانتی‌متری شامل اجزای زیر می‌شود:
- بدنه ترموستات
- مجرای کنار گذر
- پیستون فولادی
- دیافراگم لاستیکی
- فنر برگشت دهنده
- ساچمه مومی
- شیر ترموستات
این قطعه با اجزای خود نوعی شیر مکانیکی هوشمند محسوب می‌شود که با تشخیص تغییر دمای موتور در مواقع لازم راه آب را به مدار سیستم خنک کننده درون موتور باز یا بسته می‌کند. بنابراین ترموستات در مسیر مدار سیستم خنک کننده مانند یک سوپاپ عمل کرده و از این طریق دمای بهینه موتور را کنترل می‌نماید. باز و بسته شدن این شیر تحت تاثیر حساسیت ساچمه مومی به تغییرات دمایی است. به این ترتیب که درون بدنه ترموستات یک محفظه مهر و موم شده حاوی پودر مومی است. این بخش که ساچمه مومی نامیده می‌شود و درون دیافراگم لاستیکی قرار دارد، در اثر تغییرات دمایی منبسط شده و به پیستون فولادی نیرو وارد می‌کند. این فشار پیستون را به سمت پایین هدایت کرده و شیر یا درچه ترموستات باز می‌شود. آب سرد وارد مدار شده و از مجرای کنار گذر به سمت موتور هدایت می‌شود. با کاهش دما، ساچمه مومی ترموستات به حالت قبل بازگشته و فنر برگشت دنده نیز پیستون را به بالا هدایت می‌کند. به این ترتیب شیر ترموستات مجددا بسته می‌شود. همین فرایند در زمان بالا رفتن دمای مایع خنک کننده نیز رخ داده و با باز شدن سوپاپ ترموستات راه مایع خنک کننده که بیش از حد داغ شده به سمت رادیاتور باز می‌شود.
حتما بخوانید: با ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلیون تومان چه خودرویی بخریم؟
البته در مواقعی که بخاری خودرو روشن باشد، ترموستات جریان آب گرم را به سمت بخاری هدایت می‌کند تا از گرمای آن برای بالا بردن دمای هوای سیستم تهویه مطبوع استفاده شود. حساسیت دمایی ساچه مومی توسط کارخانه تولید کننده و براساس دمای مطلوب فعالیت موتور تعیین می‌شود و بنابراین تنظیم دمایی ترموستات قابل تغییر و تنظیم مجدد نیست. درجه این حساسیت معمولا بین ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد است. همچنین ترموستات تا زمانی که موتور پس از شروع به کار به حد کافی گرم نشده باشد، مسیر ورود آب را به مدار بسته نگه می‌دارد.
ترموستات‌ها انواع مختلفی دارند که در خودروهای مختلف با توجه به حساسیت موتور، اهمیت کنترل دمایی و میزان دقت مورد نیاز برای تنظیم این دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترموستات الکترومکانیکی
این نوع ترموستات که دارای عمر بالایی است، دارای دو نوع حسگر دما بوده و باز و بسته شدن سوپاپ در آن‌ها توسط یک رابط مکانیکی انجام می‌شود. به این ترتیب که سیگنال‌های این حسگرها به میکروسوئیچ مدار الکتریکی ترموستات فرستاده می‌شود و این سوئیچ رابط مکانیکی را به حالت فعال یا غیر فعال درآورده سوپاپ را باز یا بسته می‌کند. حسگرها در این نوع ترموستات از جنس مایع یا فلز هستند. بر اساس جنس حسگر به این ترموستات‌ها مویین یا بایماتال گفته می‌شود.
ترموستات الکترونیکی
در این نوع ترموستات، حسگرهای دمایی، سیگنال‌های تغییرات دما را به صورت جریان الکتریکی به یک رله مینیاتوری ارسال می‌کنند. این رله کنترل سوپاپ را در اختیار دارد و براساس سیگنال‌های دریافتی باز و بسته شدن آن را تنظیم می‌کند.
ترموستات فانوسی
این ترموستات مکانیکی که در گذشته بیشتر مورد استفاده قرار می‌گرفت، در محفظه خود دارای الکل بود و انبساط و انقباض الکل در آن، منجر به واکنش پیستون و تغییر حالت سوپاپ می‌شد. عدم دقت کافی در الکل و امکان تنظیم دقیق حساسیت دمایی آن، همچنین واکنش نه چندان سریعش منجر به کنار گذاشته شدن این نوع ترموستات شد. علاوه بر اینکه الکل موجود در این نوع ترموستات در کنار موتور، خطراتی را نیز به همراه داشت.
ترموستات مومی
این نوع نیز در محفظه خود موم مخصوص حساس به دما دارد که منبسط و منقبض شده و باز و بسته شدن سوپاپ ترموستات را کنترل می‌کند. حساسیت دمایی موم این نوع ترموستات توسط تولید کننده خودرو و با توجه به دمای بهینه موتور تنظیم می‌شود.