เทอร์โมสตัทเป็นวาล์วที่ควบคุมการไหลของสารหล่อเย็น เป็นอุปกรณ์ปรับอุณหภูมิอัตโนมัติ โดยปกติจะมีส่วนประกอบตรวจจับอุณหภูมิอยู่ภายใน ซึ่งจะเปิดและปิดการไหลของอากาศ ก๊าซ หรือของเหลวโดยอาศัยการขยายตัวเนื่องจากความร้อนหรือการหดตัวเนื่องจากความเย็น
เทอร์โมสตัทจะปรับปริมาณน้ำที่ไหลเข้าหม้อน้ำโดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็น และเปลี่ยนช่วงการไหลเวียนของน้ำเพื่อปรับความสามารถในการระบายความร้อนของระบบระบายความร้อนและเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องยนต์ทำงานอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม เทอร์โมสตัทต้องอยู่ในสภาพทางเทคนิคที่ดี มิฉะนั้นจะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการทำงานปกติของเครื่องยนต์ หากวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทเปิดช้าเกินไป จะทำให้เครื่องยนต์ร้อนจัด หากวาล์วหลักเปิดเร็วเกินไป เวลาในการอุ่นเครื่องยนต์จะนานขึ้นและอุณหภูมิเครื่องยนต์จะต่ำเกินไป
โดยสรุปแล้ว หน้าที่ของเทอร์โมสตัทคือการป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์เย็นเกินไป ตัวอย่างเช่น หลังจากเครื่องยนต์ทำงานตามปกติแล้ว อุณหภูมิของเครื่องยนต์อาจต่ำเกินไปหากไม่มีเทอร์โมสตัทขณะขับรถในฤดูหนาว ในเวลานั้น เครื่องยนต์จำเป็นต้องหยุดการหมุนเวียนน้ำชั่วคราวเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของเครื่องยนต์ไม่ต่ำเกินไป
วิธีการทำงานของเทอร์โมสตัทแบบแว็กซ์
เทอร์โมสตัทหลักที่ใช้คือเทอร์โมสตัทแบบใช้ขี้ผึ้ง เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นต่ำกว่าค่าที่กำหนด พาราฟินบริสุทธิ์ในตัวตรวจจับอุณหภูมิของเทอร์โมสตัทจะแข็งตัว และวาล์วเทอร์โมสตัทจะปิดระหว่างเครื่องยนต์และหม้อน้ำภายใต้การทำงานของสปริง น้ำหล่อเย็นจะไหลกลับไปยังเครื่องยนต์ผ่านปั๊มน้ำเป็นวงจรเล็กๆ ในเครื่องยนต์ เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นถึงค่าที่กำหนด พาราฟินจะเริ่มละลายและค่อยๆ กลายเป็นของเหลว ปริมาตรจะเพิ่มขึ้นและท่อยางจะถูกบีบอัด เมื่อท่อยางหดตัว แรงดันขึ้นจะถูกส่งไปยังก้านดัน และก้านดันจะมีแรงดันย้อนกลับลงที่วาล์วเพื่อเปิดวาล์ว ในขณะนี้ น้ำหล่อเย็นจะไหลผ่านหม้อน้ำและวาล์วเทอร์โมสตัท จากนั้นไหลกลับไปยังเครื่องยนต์ผ่านปั๊มน้ำเป็นวงจรใหญ่ เทอร์โมสตัทส่วนใหญ่จะติดตั้งอยู่ในท่อน้ำออกของฝาสูบ ข้อดีของวิธีนี้คือโครงสร้างเรียบง่ายและง่ายต่อการกำจัดฟองอากาศในระบบระบายความร้อน ข้อเสียคือเทอร์โมสตัทมักจะเปิดและปิดอยู่บ่อยครั้งระหว่างการใช้งาน ส่งผลให้เกิดการแกว่งไปมา
คำพิพากษาของรัฐ
เมื่อเครื่องยนต์เริ่มทำงานขณะเย็น หากมีน้ำหล่อเย็นไหลออกมาจากท่อทางเข้าของห้องน้ำด้านบนของถังน้ำ แสดงว่าวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทไม่สามารถปิดได้ เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นเครื่องยนต์สูงเกิน 70 องศาเซลเซียส หากไม่มีน้ำหล่อเย็นไหลออกมาจากท่อทางเข้าของห้องน้ำด้านบนของถังน้ำ แสดงว่าวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทไม่สามารถเปิดได้ตามปกติ และจำเป็นต้องทำการซ่อมแซม การตรวจสอบเทอร์โมสตัทในรถยนต์สามารถดำเนินการได้ดังนี้:
การตรวจสอบหลังสตาร์ทเครื่องยนต์: เปิดฝาครอบท่อน้ำเข้าหม้อน้ำ หากระดับน้ำหล่อเย็นในหม้อน้ำคงที่ แสดงว่าเทอร์โมสตัททำงานปกติ มิเช่นนั้น แสดงว่าเทอร์โมสตัททำงานผิดปกติ เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิน้ำต่ำกว่า 70°C กระบอกสูบขยายตัวของเทอร์โมสตัทจะหดตัวและวาล์วหลักจะปิด เมื่ออุณหภูมิน้ำสูงกว่า 80°C กระบอกสูบขยายตัวจะขยายตัว วาล์วหลักจะค่อยๆ เปิด และน้ำหล่อเย็นในหม้อน้ำจะเริ่มไหลเวียน เมื่อเข็มวัดอุณหภูมิน้ำแสดงค่าต่ำกว่า 70°C หากมีน้ำไหลออกมาจากท่อน้ำเข้าหม้อน้ำและอุณหภูมิน้ำอุ่น แสดงว่าวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทปิดไม่สนิท ทำให้การไหลเวียนของน้ำหล่อเย็นเกิดขึ้นก่อนกำหนด
ตรวจสอบหลังจากอุณหภูมิน้ำสูงขึ้น: ในช่วงแรกของการทำงานของเครื่องยนต์ อุณหภูมิน้ำจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อมาตรวัดอุณหภูมิน้ำแสดงค่า 80 องศา อัตราการทำความร้อนจะช้าลง ซึ่งแสดงว่าเทอร์โมสตัททำงานปกติ ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิน้ำสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อความดันภายในถึงระดับหนึ่ง น้ำเดือดจะล้นออกมาอย่างกะทันหัน แสดงว่าวาล์วหลักติดขัดและเปิดออกอย่างกะทันหัน
เมื่อเข็มวัดอุณหภูมิน้ำแสดงค่า 70-80°C ให้เปิดฝาครอบหม้อน้ำและสวิตช์ระบายน้ำของหม้อน้ำ แล้วใช้มือสัมผัสอุณหภูมิน้ำ หากทั้งสองอย่างร้อน แสดงว่าเทอร์โมสตัททำงานปกติ หากอุณหภูมิน้ำที่ท่อน้ำเข้าหม้อน้ำต่ำ และหม้อน้ำเต็มแล้ว แต่ไม่มีน้ำไหลออกมาหรือมีน้ำไหลออกมาน้อยมากที่ท่อน้ำเข้าของหม้อน้ำ แสดงว่าวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทไม่สามารถเปิดได้
หากเทอร์โมสตัทติดขัดหรือปิดไม่สนิท ควรนำออกมาทำความสะอาดหรือซ่อมแซม และไม่ควรนำกลับมาใช้งานทันที
การตรวจสอบเป็นประจำ
สถานะสวิตช์เทอร์โมสตัท
สถานะสวิตช์เทอร์โมสตัท
จากข้อมูลที่ได้รับ อายุการใช้งานที่ปลอดภัยของเทอร์โมสตัทแบบใช้ขี้ผึ้งโดยทั่วไปคือ 50,000 กิโลเมตร ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนตามอายุการใช้งานที่ปลอดภัยอย่างสม่ำเสมอ
ตำแหน่งเทอร์โมสตัท
วิธีการตรวจสอบเทอร์โมสตัทคือ การตรวจสอบอุณหภูมิการเปิด อุณหภูมิการเปิดเต็มที่ และระยะยกของวาล์วหลักของเทอร์โมสตัทในอุปกรณ์ทำความร้อนแบบปรับอุณหภูมิได้ หากค่าใดค่าหนึ่งไม่ตรงตามค่าที่กำหนด ควรเปลี่ยนเทอร์โมสตัท ตัวอย่างเช่น สำหรับเทอร์โมสตัทของเครื่องยนต์ Santana JV อุณหภูมิการเปิดของวาล์วหลักคือ 87°C บวกหรือลบ 2°C อุณหภูมิการเปิดเต็มที่คือ 102°C บวกหรือลบ 3°C และระยะยกของการเปิดเต็มที่คือ >7 มม.
การจัดเรียงเทอร์โมสตัท
โดยทั่วไป น้ำหล่อเย็นของระบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะไหลเข้าจากตัวถังและไหลออกทางฝาสูบ เทอร์โมสตัทส่วนใหญ่จะติดตั้งอยู่ในท่อทางออกของฝาสูบ ข้อดีของการจัดวางแบบนี้คือโครงสร้างไม่ซับซ้อนและง่ายต่อการกำจัดฟองอากาศในระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ข้อเสียคือจะเกิดการแกว่งตัวเมื่อเทอร์โมสตัททำงาน
ตัวอย่างเช่น เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์เย็นในฤดูหนาว วาล์วเทอร์โมสตัทจะปิดเนื่องจากอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นต่ำ เมื่อน้ำหล่อเย็นไหลเวียนเป็นรอบสั้นๆ อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและวาล์วเทอร์โมสตัทจะเปิด ในขณะเดียวกัน น้ำหล่อเย็นอุณหภูมิต่ำในหม้อน้ำจะไหลเข้าสู่ตัวถัง ทำให้อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นลดลงอีกครั้ง และวาล์วเทอร์โมสตัทจะปิดอีกครั้ง เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นสูงขึ้นอีกครั้ง วาล์วเทอร์โมสตัทก็จะเปิดอีกครั้ง จนกว่าอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นทั้งหมดจะคงที่ วาล์วเทอร์โมสตัทก็จะทำงานอย่างคงที่และจะไม่เปิดและปิดซ้ำๆ ปรากฏการณ์ที่วาล์วเทอร์โมสตัทเปิดและปิดซ้ำๆ ในช่วงเวลาสั้นๆ เรียกว่า การแกว่งของเทอร์โมสตัท เมื่อเกิดปรากฏการณ์นี้ขึ้น จะทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น
เทอร์โมสตัทยังสามารถจัดวางไว้ในท่อส่งน้ำของหม้อน้ำได้อีกด้วย การจัดวางแบบนี้สามารถลดหรือขจัดปรากฏการณ์การแกว่งของเทอร์โมสตัทได้ และสามารถควบคุมอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นได้อย่างแม่นยำ แต่โครงสร้างมีความซับซ้อนและมีราคาสูง และส่วนใหญ่จะใช้ในรถยนต์สมรรถนะสูงและรถยนต์ที่มักขับด้วยความเร็วสูงในฤดูหนาว [2]
การปรับปรุงเทอร์โมสตัทแวกซ์
การปรับปรุงส่วนประกอบไดรฟ์ควบคุมอุณหภูมิ
มหาวิทยาลัยวิศวกรรมและเทคโนโลยีเซี่ยงไฮ้ได้พัฒนาเทอร์โมสตัทชนิดใหม่ โดยใช้เทอร์โมสตัทแบบพาราฟินเป็นตัวเรือนหลัก และใช้โลหะผสมทองแดงแบบหน่วยความจำรูปร่างรูปทรงสปริงขดทรงกระบอกเป็นองค์ประกอบขับเคลื่อนควบคุมอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของกระบอกสูบสตาร์ทเครื่องยนต์ต่ำ เทอร์โมสตัทจะดันสปริงขึ้น และสปริงโลหะผสมที่ถูกอัดจะทำให้วาล์วหลักปิดและวาล์วเสริมเปิดเป็นรอบเล็กๆ เมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นสูงขึ้นถึงค่าที่กำหนด สปริงโลหะผสมแบบหน่วยความจำจะขยายตัวและหดตัวตามแรงดัน สปริงจะทำให้วาล์วหลักของเทอร์โมสตัทเปิด และเมื่ออุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นสูงขึ้น การเปิดของวาล์วหลักจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และวาล์วเสริมจะค่อยๆ ปิดลงเป็นรอบใหญ่
ในฐานะที่เป็นหน่วยควบคุมอุณหภูมิ โลหะผสมหน่วยความจำทำให้การเปิดปิดวาล์วเปลี่ยนแปลงไปอย่างราบรื่นตามอุณหภูมิ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดผลกระทบจากความเครียดทางความร้อนของน้ำหล่อเย็นอุณหภูมิต่ำในถังน้ำต่อบล็อกกระบอกสูบเมื่อเครื่องยนต์สันดาปภายในเริ่มทำงาน และในขณะเดียวกันก็ช่วยยืดอายุการใช้งานของเทอร์โมสตัท อย่างไรก็ตาม เทอร์โมสตัทนี้ได้รับการดัดแปลงมาจากเทอร์โมสตัทแบบขี้ผึ้ง และการออกแบบโครงสร้างขององค์ประกอบขับเคลื่อนควบคุมอุณหภูมิจึงมีข้อจำกัดอยู่บ้าง
การปรับปรุงวาล์ว
เทอร์โมสตัทมีผลในการควบคุมการไหลของของเหลวหล่อเย็น การสูญเสียการไหลของของเหลวหล่อเย็นผ่านเทอร์โมสตัทนำไปสู่การสูญเสียกำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งเป็นสิ่งที่มองข้ามไม่ได้ วาล์วถูกออกแบบให้เป็นทรงกระบอกบางๆ ที่มีรูอยู่ด้านข้าง และช่องทางการไหลของของเหลวเกิดจากรูด้านข้างและรูตรงกลาง โดยใช้วัสดุทองเหลืองหรืออลูมิเนียมในการทำพื้นผิววาล์วให้เรียบ เพื่อลดความต้านทานและเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมอุณหภูมิของอุปกรณ์
การเพิ่มประสิทธิภาพวงจรการไหลของสารหล่อเย็น
สภาวะการทำงานทางความร้อนที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือ อุณหภูมิของฝาสูบค่อนข้างต่ำ และอุณหภูมิของเสื้อสูบค่อนข้างสูง ด้วยเหตุนี้ ระบบระบายความร้อนแบบแยกส่วนจึงเกิดขึ้น และโครงสร้างและตำแหน่งการติดตั้งของเทอร์โมสตัทมีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้ โครงสร้างการติดตั้งแบบทำงานร่วมกันของเทอร์โมสตัทนั้น เทอร์โมสตัทสองตัวติดตั้งอยู่บนขายึดเดียวกัน เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิติดตั้งอยู่ที่เทอร์โมสตัทตัวที่สอง โดย 1/3 ของปริมาณน้ำหล่อเย็นใช้ในการระบายความร้อนเสื้อสูบ และ 2/3 ของปริมาณน้ำหล่อเย็นใช้ในการระบายความร้อนฝาสูบ
