Un termostato è una valvola che controlla il flusso del fluido refrigerante. Si tratta di un dispositivo automatico di regolazione della temperatura, solitamente contenente un sensore di temperatura, che apre e chiude il flusso di aria, gas o liquido in base alla dilatazione termica o alla contrazione dovuta al freddo.
Il termostato regola automaticamente la quantità di acqua che entra nel radiatore in base alla temperatura dell'acqua di raffreddamento e modifica il flusso dell'acqua per ottimizzare la dissipazione del calore del sistema di raffreddamento e garantire che il motore funzioni entro un intervallo di temperatura adeguato. Il termostato deve essere mantenuto in perfette condizioni tecniche, altrimenti comprometterà seriamente il normale funzionamento del motore. Se la valvola principale del termostato si apre troppo tardi, il motore si surriscalderà; se si apre troppo presto, i tempi di riscaldamento del motore si allungheranno e la temperatura del motore risulterà troppo bassa.
In definitiva, il ruolo del termostato è quello di impedire che il motore si raffreddi eccessivamente. Ad esempio, dopo che il motore ha funzionato normalmente, se non è presente un termostato durante la guida invernale, la temperatura del motore potrebbe scendere troppo. In questo caso, è necessario interrompere temporaneamente la circolazione dell'acqua per garantire che la temperatura del motore non si abbassi eccessivamente.
Come funziona il termostato a cera
Il termostato principale utilizzato è di tipo a cera. Quando la temperatura di raffreddamento è inferiore al valore specificato, la paraffina raffinata presente nel corpo sensore del termostato si solidifica e la valvola termostatica, situata tra il motore e il radiatore, si chiude grazie all'azione di una molla. Il liquido di raffreddamento ritorna al motore attraverso la pompa dell'acqua, entrando in circolo per un breve periodo. Quando la temperatura del liquido di raffreddamento raggiunge il valore specificato, la paraffina inizia a sciogliersi e si liquefa gradualmente, aumentando di volume e comprimendo il tubo di gomma. La contrazione del tubo di gomma genera una spinta verso l'alto sull'asta di spinta, che a sua volta esercita una spinta inversa verso il basso sulla valvola, aprendola. A questo punto, il liquido di raffreddamento fluisce attraverso il radiatore e la valvola termostatica, per poi ritornare al motore attraverso la pompa dell'acqua, completando un ciclo più lungo. La maggior parte dei termostati è installata nella tubazione di uscita dell'acqua della testata. Il vantaggio di questa configurazione è la semplicità strutturale e la facilità di eliminazione delle bolle d'aria nel sistema di raffreddamento; lo svantaggio è che il termostato si apre e si chiude frequentemente durante il funzionamento, causando oscillazioni.
Giudizio statale
Quando il motore inizia a funzionare a freddo, se fuoriesce acqua di raffreddamento dal tubo di ingresso della camera superiore del serbatoio dell'acqua, significa che la valvola principale del termostato non può chiudersi; quando la temperatura dell'acqua di raffreddamento del motore supera i 70 °C, se non fuoriesce acqua di raffreddamento dal tubo dell'acqua della camera superiore del serbatoio dell'acqua, significa che la valvola principale del termostato non può aprirsi normalmente e in questo caso sono necessarie riparazioni. L'ispezione del termostato può essere effettuata sul veicolo come segue:
Controllo dopo l'avviamento del motore: Aprire il coperchio di ingresso dell'acqua del radiatore. Se il livello di raffreddamento nel radiatore è stabile, significa che il termostato funziona correttamente; altrimenti, significa che il termostato non funziona correttamente. Questo perché quando la temperatura dell'acqua è inferiore a 70°C, il cilindro di espansione del termostato è in posizione contratta e la valvola principale è chiusa; quando la temperatura dell'acqua è superiore a 80°C, il cilindro di espansione si espande, la valvola principale si apre gradualmente e l'acqua di raffreddamento inizia a circolare nel radiatore. Se l'indicatore della temperatura dell'acqua segna meno di 70°C e l'acqua fuoriesce dal tubo di ingresso del radiatore ed è calda, significa che la valvola principale del termostato non è chiusa ermeticamente, causando una circolazione prematura dell'acqua di raffreddamento.
Controllo dopo l'aumento della temperatura dell'acqua: nella fase iniziale di funzionamento del motore, la temperatura dell'acqua aumenta rapidamente; quando l'indicatore della temperatura dell'acqua segna 80, la velocità di riscaldamento rallenta, indicando che il termostato funziona correttamente. Al contrario, se la temperatura dell'acqua è aumentata rapidamente e la pressione interna raggiunge un certo livello, l'acqua bollente fuoriesce improvvisamente, significa che la valvola principale è bloccata e si è aperta all'improvviso.
Quando l'indicatore della temperatura dell'acqua segna 70-80 °C, aprire il coperchio del radiatore e la valvola di scarico del radiatore e toccare la temperatura dell'acqua con la mano. Se entrambe sono calde, significa che il termostato funziona correttamente; se la temperatura dell'acqua all'ingresso del radiatore è bassa e il radiatore è pieno, ma non fuoriesce acqua o ne fuoriesce poca dal tubo di ingresso dell'acqua, significa che la valvola principale del termostato non si apre.
Il termostato bloccato o non chiuso correttamente deve essere rimosso per la pulizia o la riparazione e non deve essere utilizzato immediatamente.
Ispezione regolare
stato dell'interruttore del termostato
stato dell'interruttore del termostato
Secondo le informazioni disponibili, la durata utile del termostato a cera è generalmente di 50.000 km, pertanto è necessario sostituirlo regolarmente in base a tale durata.
Posizione del termostato
Il metodo di ispezione del termostato consiste nel verificare la temperatura di apertura, la temperatura di apertura completa e l'alzata della valvola principale del termostato nell'apparecchiatura di riscaldamento a temperatura costante regolabile. Se uno di questi valori non rientra nelle specifiche, il termostato deve essere sostituito. Ad esempio, per il termostato del motore Santana JV, la temperatura di apertura della valvola principale è di 87 °C più o meno 2 °C, la temperatura di apertura completa è di 102 °C più o meno 3 °C e l'alzata di apertura completa è >7 mm.
Disposizione del termostato
Generalmente, il liquido di raffreddamento del sistema di raffreddamento ad acqua entra dal corpo del motore ed esce dalla testata. La maggior parte dei termostati si trova sulla linea di uscita della testata. Il vantaggio di questa configurazione è la semplicità della struttura e la facilità di eliminare le bolle d'aria dal sistema di raffreddamento ad acqua; lo svantaggio è che si verificano oscillazioni durante il funzionamento del termostato.
Ad esempio, quando si avvia un motore freddo in inverno, la valvola termostatica si chiude a causa della bassa temperatura del liquido di raffreddamento. Quando il liquido di raffreddamento entra in un ciclo breve, la temperatura aumenta rapidamente e la valvola termostatica si apre. Allo stesso tempo, il liquido di raffreddamento a bassa temperatura presente nel radiatore circola nel corpo del veicolo, raffreddandosi nuovamente e richiudendo la valvola termostatica. Quando la temperatura del liquido di raffreddamento risale, la valvola termostatica si riapre. Finché la temperatura di tutto il liquido di raffreddamento non si stabilizza, la valvola termostatica si stabilizza e smette di aprirsi e chiudersi ripetutamente. Il fenomeno per cui la valvola termostatica si apre e si chiude ripetutamente in un breve lasso di tempo è chiamato oscillazione del termostato. Quando si verifica questo fenomeno, aumenta il consumo di carburante dell'auto.
Il termostato può anche essere disposto nel tubo di uscita dell'acqua del radiatore. Questa disposizione può ridurre o eliminare il fenomeno di oscillazione del termostato e può controllare con precisione la temperatura del liquido di raffreddamento, ma la sua struttura è complessa e il costo è elevato, ed è utilizzato principalmente nelle auto ad alte prestazioni e nelle auto che spesso guidano ad alte velocità in inverno. [2]
Miglioramenti al termostato della cera
Miglioramenti nei componenti di azionamento a temperatura controllata
L'Università di Ingegneria e Tecnologia di Shanghai ha sviluppato un nuovo tipo di termostato con un termostato a paraffina come corpo principale e una molla cilindrica in lega a memoria di forma a base di rame come elemento di azionamento per il controllo della temperatura. Il termostato carica la molla quando la temperatura del cilindro di avviamento dell'auto è bassa e la molla in lega compressa fa chiudere la valvola principale e aprire la valvola ausiliaria per un piccolo ciclo. Quando la temperatura del liquido di raffreddamento sale a un certo valore, la molla in lega a memoria di forma si espande e comprime la molla. La molla fa aprire la valvola principale del termostato e, con l'aumentare della temperatura del liquido di raffreddamento, l'apertura della valvola principale aumenta gradualmente e la valvola ausiliaria si chiude gradualmente per completare un ciclo più ampio.
Come unità di controllo della temperatura, la lega a memoria di forma fa sì che l'azione di apertura della valvola vari in modo relativamente graduale con la temperatura, il che è vantaggioso per ridurre l'impatto dello stress termico dell'acqua di raffreddamento a bassa temperatura nel serbatoio dell'acqua sul blocco cilindri all'avvio del motore a combustione interna e, allo stesso tempo, migliora la durata del termostato. Tuttavia, poiché il termostato è una modifica basata sul termostato a cera, la progettazione strutturale dell'elemento di azionamento del controllo della temperatura è in una certa misura limitata.
Miglioramenti delle valvole
Il termostato ha un effetto di strozzamento sul liquido di raffreddamento. La perdita di liquido di raffreddamento che attraversa il termostato comporta una perdita di potenza del motore a combustione interna, che non può essere ignorata. La valvola è progettata come un cilindro sottile con fori sulla parete laterale, e il canale di flusso del liquido è formato dal foro laterale e dal foro centrale. L'ottone o l'alluminio vengono utilizzati come materiale della valvola per rendere la superficie liscia, in modo da ridurre la resistenza e migliorare l'efficienza termica del dispositivo.
Ottimizzazione del circuito di flusso del fluido di raffreddamento
La condizione termica ideale per un motore a combustione interna prevede che la temperatura della testata sia relativamente bassa e quella del blocco cilindri relativamente alta. Per questo motivo, si ricorre al sistema di raffreddamento a flusso diviso, in cui la struttura e la posizione di installazione del termostato rivestono un ruolo fondamentale. La struttura di installazione prevede il funzionamento congiunto di due termostati, montati sullo stesso supporto; il sensore di temperatura è installato sul secondo termostato. Un terzo del flusso di liquido refrigerante viene utilizzato per raffreddare il blocco cilindri, mentre i restanti due terzi per raffreddare la testata.
