Bộ điều nhiệt là một van điều khiển đường dẫn dòng chất làm mát. Nó là một thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tự động, thường chứa một bộ phận cảm biến nhiệt độ, bật và tắt dòng khí, khí hoặc chất lỏng bằng sự giãn nở nhiệt hoặc co lại do lạnh.
Bộ điều nhiệt tự động điều chỉnh lượng nước đi vào bộ tản nhiệt theo nhiệt độ nước làm mát, và thay đổi phạm vi tuần hoàn của nước để điều chỉnh khả năng tản nhiệt của hệ thống làm mát và đảm bảo động cơ hoạt động trong phạm vi nhiệt độ thích hợp. Bộ điều nhiệt phải được giữ trong tình trạng kỹ thuật tốt, nếu không sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động bình thường của động cơ. Nếu van chính của bộ điều nhiệt mở quá muộn, sẽ gây ra hiện tượng động cơ quá nóng; nếu van chính mở quá sớm, thời gian khởi động động cơ sẽ kéo dài và nhiệt độ động cơ sẽ quá thấp.
Tóm lại, vai trò của bộ điều nhiệt là giữ cho động cơ không bị quá lạnh. Ví dụ, sau khi động cơ hoạt động bình thường, nhiệt độ động cơ có thể quá thấp nếu không có bộ điều nhiệt khi lái xe vào mùa đông. Lúc này, động cơ cần tạm thời ngừng tuần hoàn nước để đảm bảo nhiệt độ động cơ không quá thấp.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều nhiệt bằng sáp
Bộ điều nhiệt chính được sử dụng là loại điều nhiệt bằng sáp. Khi nhiệt độ làm mát thấp hơn giá trị quy định, sáp paraffin tinh chế trong thân cảm biến nhiệt độ của bộ điều nhiệt sẽ đông đặc lại, và van điều nhiệt sẽ đóng lại giữa động cơ và bộ tản nhiệt dưới tác dụng của lò xo. Nước làm mát được đưa trở lại động cơ thông qua bơm nước để tuần hoàn một phần nhỏ trong động cơ. Khi nhiệt độ nước làm mát đạt đến giá trị quy định, sáp paraffin bắt đầu tan chảy và dần dần chuyển thành dạng lỏng, thể tích tăng lên và ống cao su bị nén lại. Khi ống cao su co lại, một lực đẩy hướng lên được tác dụng lên cần đẩy, và cần đẩy tạo ra một lực đẩy ngược hướng xuống tác động lên van để mở van. Lúc này, nước làm mát chảy qua bộ tản nhiệt và van điều nhiệt, sau đó chảy trở lại động cơ thông qua bơm nước để tuần hoàn một chu trình lớn. Hầu hết các bộ điều nhiệt được bố trí trong đường ống dẫn nước ra của đầu xi lanh. Ưu điểm của cách bố trí này là cấu trúc đơn giản và dễ dàng loại bỏ bọt khí trong hệ thống làm mát; nhược điểm là bộ điều nhiệt thường xuyên đóng mở trong quá trình hoạt động, dẫn đến dao động.
Phán quyết của tiểu bang
Khi động cơ bắt đầu hoạt động ở nhiệt độ thấp, nếu có nước làm mát chảy ra từ ống dẫn nước vào buồng nước phía trên của bình chứa nước, điều đó có nghĩa là van chính của bộ điều nhiệt không thể đóng; khi nhiệt độ nước làm mát của động cơ vượt quá 70 ℃, nếu không có nước làm mát chảy ra từ ống dẫn nước vào buồng nước phía trên của bình chứa nước, điều đó có nghĩa là van chính của bộ điều nhiệt không thể mở bình thường và cần phải sửa chữa. Việc kiểm tra bộ điều nhiệt có thể được thực hiện trên xe như sau:
Kiểm tra sau khi khởi động động cơ: Mở nắp ống dẫn nước làm mát vào bộ tản nhiệt, nếu mực nước làm mát trong bộ tản nhiệt ổn định, điều đó có nghĩa là van điều nhiệt hoạt động bình thường; ngược lại, điều đó có nghĩa là van điều nhiệt không hoạt động đúng cách. Điều này là do khi nhiệt độ nước thấp hơn 70°C, xi lanh giãn nở của van điều nhiệt ở trạng thái co lại và van chính đóng; khi nhiệt độ nước cao hơn 80°C, xi lanh giãn nở, van chính dần dần mở ra và nước tuần hoàn trong bộ tản nhiệt bắt đầu chảy. Khi kim chỉ nhiệt độ nước dưới 70°C, nếu có nước chảy ở ống dẫn vào bộ tản nhiệt và nhiệt độ nước ấm, điều đó có nghĩa là van chính của van điều nhiệt không đóng kín, khiến nước làm mát tuần hoàn sớm.
Kiểm tra sau khi nhiệt độ nước tăng: Ở giai đoạn đầu hoạt động của động cơ, nhiệt độ nước tăng nhanh; khi kim chỉ nhiệt độ nước hiển thị 80 độ, tốc độ gia nhiệt chậm lại, cho thấy bộ điều nhiệt hoạt động bình thường. Ngược lại, nếu nhiệt độ nước tăng nhanh, khi áp suất bên trong đạt đến một mức nhất định, nước sôi đột ngột tràn ra ngoài, điều đó có nghĩa là van chính bị kẹt và đột ngột mở ra.
Khi kim chỉ nhiệt độ nước ở mức 70°C-80°C, hãy mở nắp két nước và van xả nước, rồi dùng tay kiểm tra nhiệt độ nước. Nếu cả hai đều nóng, điều đó có nghĩa là bộ điều nhiệt hoạt động bình thường; nếu nhiệt độ nước ở đầu vào két nước thấp, và két nước đã được đổ đầy mà không có nước chảy ra hoặc chỉ có rất ít nước chảy ra ở ống dẫn nước vào của bình, điều đó có nghĩa là van chính của bộ điều nhiệt không thể mở được.
Cần phải tháo bộ điều nhiệt bị kẹt hoặc không đóng kín để vệ sinh hoặc sửa chữa, và không nên sử dụng ngay lập tức.
Kiểm tra định kỳ
Trạng thái công tắc điều nhiệt
Trạng thái công tắc điều nhiệt
Theo thông tin, tuổi thọ an toàn của bộ điều nhiệt bằng sáp thường là 50.000km, vì vậy cần phải thay thế định kỳ theo tuổi thọ an toàn của nó.
Vị trí của bộ điều nhiệt
Phương pháp kiểm tra bộ điều nhiệt là kiểm tra nhiệt độ mở, nhiệt độ mở hoàn toàn và độ nâng của van chính của bộ điều nhiệt trong thiết bị gia nhiệt có thể điều chỉnh nhiệt độ. Nếu một trong các thông số này không đạt giá trị quy định, cần phải thay thế bộ điều nhiệt. Ví dụ, đối với bộ điều nhiệt của động cơ Santana JV, nhiệt độ mở của van chính là 87°C ± 2°C, nhiệt độ mở hoàn toàn là 102°C ± 3°C, và độ nâng khi mở hoàn toàn là >7mm.
Bố trí bộ điều nhiệt
Nhìn chung, chất làm mát của hệ thống làm mát bằng nước chảy vào từ thân máy và chảy ra từ đầu xi-lanh. Hầu hết các bộ điều nhiệt được đặt ở đường ống thoát nước của đầu xi-lanh. Ưu điểm của cách bố trí này là cấu trúc đơn giản và dễ dàng loại bỏ bọt khí trong hệ thống làm mát bằng nước; nhược điểm là xảy ra hiện tượng dao động khi bộ điều nhiệt hoạt động.
Ví dụ, khi khởi động động cơ nguội vào mùa đông, van điều nhiệt đóng lại do nhiệt độ nước làm mát thấp. Khi nước làm mát tuần hoàn trong thời gian ngắn, nhiệt độ tăng nhanh và van điều nhiệt mở ra. Đồng thời, nước làm mát có nhiệt độ thấp trong bộ tản nhiệt chảy vào thân xe, làm cho nước làm mát nguội đi và van điều nhiệt lại đóng lại. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, van điều nhiệt lại mở ra. Cho đến khi nhiệt độ của toàn bộ nước làm mát ổn định, van điều nhiệt sẽ hoạt động ổn định và không đóng mở liên tục nữa. Hiện tượng van điều nhiệt liên tục đóng mở trong thời gian ngắn được gọi là dao động điều nhiệt. Khi hiện tượng này xảy ra, nó sẽ làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu của xe.
Bộ điều nhiệt cũng có thể được bố trí trong ống dẫn nước ra của bộ tản nhiệt. Cách bố trí này có thể giảm hoặc loại bỏ hiện tượng dao động của bộ điều nhiệt và có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ của chất làm mát, nhưng cấu trúc của nó phức tạp và chi phí cao, và nó chủ yếu được sử dụng trong các xe hiệu suất cao và xe thường xuyên chạy ở tốc độ cao vào mùa đông. [2]
Những cải tiến đối với bộ điều nhiệt sáp.
Những cải tiến trong các thành phần truyền động được kiểm soát nhiệt độ
Đại học Kỹ thuật Thượng Hải đã phát triển một loại bộ điều nhiệt mới với thân chính là bộ điều nhiệt paraffin và phần tử điều khiển nhiệt độ là hợp kim nhớ hình trụ làm từ đồng. Bộ điều nhiệt sẽ tác động lên lò xo khi nhiệt độ xi lanh khởi động của xe thấp, và lò xo hợp kim nén sẽ làm cho van chính đóng lại và van phụ mở ra trong một chu kỳ nhỏ. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên đến một giá trị nhất định, lò xo hợp kim nhớ sẽ giãn nở và nén lại. Lò xo làm cho van chính của bộ điều nhiệt mở ra, và khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, độ mở của van chính tăng dần, và van phụ đóng dần để thực hiện một chu kỳ lớn hơn.
Với vai trò là bộ điều khiển nhiệt độ, hợp kim nhớ hình dạng giúp cho hoạt động mở van thay đổi tương đối mượt mà theo nhiệt độ, điều này có lợi trong việc giảm tác động ứng suất nhiệt của nước làm mát nhiệt độ thấp trong bình chứa nước lên khối xi lanh khi động cơ đốt trong khởi động, đồng thời cải thiện tuổi thọ của bộ điều nhiệt. Tuy nhiên, bộ điều nhiệt được cải tiến dựa trên bộ điều nhiệt bằng sáp, và thiết kế cấu trúc của bộ phận truyền động điều khiển nhiệt độ bị hạn chế ở một mức độ nhất định.
Cải tiến van
Bộ điều nhiệt có tác dụng điều tiết lưu lượng chất làm mát. Sự thất thoát chất làm mát chảy qua bộ điều nhiệt dẫn đến tổn thất công suất của động cơ đốt trong, điều này không thể bỏ qua. Van được thiết kế dạng hình trụ mỏng có các lỗ trên thành bên, kênh dẫn chất lỏng được tạo thành bởi lỗ bên và lỗ giữa, và vật liệu van được làm bằng đồng thau hoặc nhôm để làm cho bề mặt van nhẵn, nhằm giảm sức cản và cải thiện hiệu suất nhiệt của thiết bị.
Tối ưu hóa mạch dẫn môi chất làm mát
Trạng thái hoạt động nhiệt lý tưởng của động cơ đốt trong là nhiệt độ đầu xi-lanh tương đối thấp và nhiệt độ thân xi-lanh tương đối cao. Vì lý do này, hệ thống làm mát phân dòng (split-flow cooling system) ra đời, và cấu trúc cũng như vị trí lắp đặt của bộ điều nhiệt đóng vai trò quan trọng trong đó. Cấu trúc lắp đặt của hệ thống làm mát phối hợp hai bộ điều nhiệt như sau: hai bộ điều nhiệt được lắp đặt trên cùng một giá đỡ, cảm biến nhiệt độ được lắp đặt ở bộ điều nhiệt thứ hai; 1/3 lưu lượng chất làm mát được sử dụng để làm mát thân xi-lanh, 2/3 lưu lượng chất làm mát được sử dụng để làm mát đầu xi-lanh.
