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節溫器

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節溫器(thermostat)是根據冷卻水溫度的高低自動調節進入散熱器的水量,改變水的循環范圍,以調節冷卻系的散熱能力,保證發動機在合適的溫度范圍內工作。節溫器必須保持良好的技術狀態,否則會嚴重影響發動機的正常工作。如節溫器主閥門開啟過遲,就會引起發動機過熱;主閥門開啟過早,則使發動機預熱時間延長,使發動機溫度過低。

總而言之,節溫器的作用是使發動機不至于過冷。比如說,在發動機正常工作以后,在冬天開速時,如果沒有節溫器,發動機的溫度可能會太低。這時候,發動機需要暫時終止水不循環來保證發動機溫度不至于過低。

節溫器是控制冷卻液流動路徑的閥門。是一種自動調溫裝置,通常含有感溫組件,借著熱脹或冷縮來開啟、關掉空氣、氣體或液體的流動。

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節溫器工作原理

主要使用的節溫器為蠟式節溫器,當冷卻溫度低于規定值時,節溫器感溫體內的精致石蠟呈固態,節溫器閥在彈簧的作用下關閉發動機與散熱器之間的通道,冷卻液經水泵返回發動機,進行發動機內小循環。當冷卻液溫度達到規定值后,石蠟開始融化逐漸變為液體,體積隨之增大并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時對推桿作用以向上的推力,推桿對閥門有向下的反推力使閥門開啟。這時冷卻液經由散熱器和節溫器閥,再經水泵流回發動機,進行大循環。

節溫器大多數布置氣缸蓋出水管路中,這樣的優點是結構簡單,容易排除冷卻系統中的氣泡;缺點是節溫器在工作時經常開閉,產生振蕩現象。


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節溫器的布置

一般水冷系統的冷卻液都是由機體流進,從氣缸蓋流出。大多數節溫器布置在氣缸蓋出水管路中。這種布置方式的優點是結構簡單,容易排除水冷系統中的氣泡;其缺點是在節溫器工作時會產生振蕩現象。

例如,在冬季起動冷態發動機時,由于冷卻液溫度低,節溫器閥關閉。冷卻液在進行小循環時,溫度很快升高,節溫器閥開啟。與此同時,散熱器內的低溫冷卻液流入機體,使冷卻液又冷了下來,節溫器閥重新關閉。等到冷卻液溫度再度升高,節溫器閥又再次打開。直到全部冷卻液的溫度穩定之后,節溫器閥才趨于穩定不再反復開閉。節溫器閥在短時間內反復開閉的現象,稱為節溫器振蕩。當出現這種現象時,將增加汽車的燃油消耗量。

節溫器也可以布置在散熱器的出水管路中。這種布置方式可以減輕或消除節溫器振蕩現象,并能精確地控制冷卻液溫度,但其結構復雜,成本較高,多用于高性能的汽車及在冬季經常高速行駛的汽車上。


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對蠟式節溫器的改進

溫控驅動元件的改進

上海工程技術大學以石蠟節溫器為母體,以一根圓柱卷簧狀銅基形狀記憶合金為溫控驅動元件開發出一種新型節溫器。該節溫器在汽車啟動缸體溫度較低時偏置彈簧,壓縮合金彈簧使主閥關閉副閥打開,進行小循環,當冷卻液溫升到一定值時,記憶合金彈簧膨脹,壓縮偏置彈簧使節溫器主閥打開,且隨著冷卻液溫度的升高主閥開度逐漸增加,副閥逐漸關閉,進行大循環。

記憶合金作為溫控單元,使得閥門開啟動作隨溫度的變化比較平緩,有利于減少內燃機啟動時水箱內的低溫冷卻水對缸體造成的熱應力沖擊,同時提高了節溫器的使用壽命。但是該節溫器是在蠟式節溫器的基礎上改造而來的,溫控驅動原件的結構設計受到一定程度的限制。

閥門的改進

節溫器對冷卻液具有節流作用,冷卻液流經節溫器的沿程損失導致內燃機的功率損失是不可忽視的,2001年,山東農業大學衰麗艷、郭新民等人將節溫器的閥門設計成側壁帶孔的薄型圓筒,由側孔和中孔形成液流通道,并選用黃銅或者鋁做閥門的材料,使閥門表面光滑,從而達到降低阻力的效果,提高節溫器的工作效率。

冷卻介質的流動回路優化

理想的內燃機熱工作狀態是氣缸蓋溫度較低而氣缸體溫度相對較高為此,出現了分流式冷卻系統iai,而節溫器的結構及安裝位置在其中扮演著重要角色如廣泛采用的雙節溫器聯合工作的安裝結構,兩個節溫器安裝在同一個支架上,溫度傳感器安裝在第二個節溫器處,冷卻液液流量的1/3用來冷卻氣缸體,2/3冷卻液流量用來冷卻氣缸蓋。

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