节温器,是随水温变化能自动开闭的活门。节温器在发动机工作中,随负荷、转换和外界气温的变化,通过自动变更冷却水循环路线,调节冷却强度,改变冷却温度,以保证发动机经常在最适宜的温度下工作。节温器一般安装在内燃机冷却水出口处。
节温器通常安装在汽缸盖的出水管内,它由主阀、副阀、阀杆和波纹器等组成,波纹器内装有乙醇和蒸馏水混合而成的挥发液。当冷却液温度较低时,主阀关闭,冷却液经副阀和水泵流回内燃机机体,此循环称为小循环,可减少暖机阶段的缸套磨损。当温度上升到 70℃以上时,挥发液蒸汽压力增大,波纹器膨胀,主阀打开,冷却液流入散热器,此循环称为大循环。液体式节温器的缺点是对冷却系统压力敏感,可靠性差,逐渐被蜡式节温器取代。蜡式节温器有单阀型和双阀型,后者用于有双冷却系统的内燃机。双冷却系统采用双节温器可实现冷却液分流,具有快速加热气缸体、降低摩擦,以及良好冷却气缸盖、降低燃烧室温度等优点。电控冷却系统中的电子节温器能根据内燃机负荷控制冷却液温度、流量和风扇转速,使内燃机在部分负荷时具有更好的燃油经济性和更低的排放水平。
仪器简介
节温器(thermostat)是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量,改变水的循环范围,以调节冷却系的散热能力,保证
发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态,否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟,就会引起发动机过热;主阀门开启过早,则使发动机预热时间延长,使发动机温度过低。总而言之,节温器的作用是使发动机不至于过冷。比如说,在发动机正常工作以后,在冬天开速时,如果没有节温器,发动机的温度可能会太低。这时候,发动机需要暂时终止水不循环来保证发动机温度不至于过低。
工作原理
节温器通常基于蜡式原理工作,内部装有
石蜡感温组件。当
防冻液温度较低时,石蜡保持固态,节温器阀门关闭,冷却液在
发动机内部进行小循环,这有助于发动机迅速升温。随着冷却液温度升高,石蜡逐渐融化,体积膨胀,推动节温器阀门开启,冷却液开始流经散热器,进行大循环,以有效散热。
节温器一般安装在汽缸盖的出水管路中,这种布局简化了结构,并有助于排出系统中的气泡。然而,节温器在工作过程中可能会频繁开闭,产生振荡现象。
根据发动机的工作温度,节温器能够智能地切换冷却液的循环方式。在低温状态下(通常低于70°C),节温器关闭通向散热器的通道,开启通向
水泵的通道,实现小循环,以快速提升
发动机温度。在高温状态下(通常高于80°C),节温器则关闭通向水泵的通道,开启通向散热器的通道,实现大循环,以防止发动机
过热。在中等温度范围内(约70~80°C),大循环和小循环可能同时存在,以满足发动机的不同散热需求。
总之,节温器通过自动调节
防冻液的循环方式来控制发动机的工作温度,确保发动机在各种工况下都能保持最佳的运行状态。
状态判断
发动机起动后的检查:打开散热器加水口盖,若散热器内冷却水平静,则表明节温器工作正常,否则,则表示节温器工作失常。这是因为,在水温低于70℃时,节温器膨胀筒处于收缩状态,主阀门关闭;当水温高于80℃时,膨胀筒膨胀,主阀门渐渐打开,散热器内循环水开始流动。当水温表指示70℃以下时,散热器进水管处若有水流动,水温温热,则表时节温器主阀门关闭不严,使冷却水过早大循环。
水温升高后的检查:
发动机工作初期,水温上升很快;当水温表指示80后,升温速度减慢,则表明节温器工作正常。反之,若水温一直升高很快,当内压达到一定程度时,沸水突然溢出,则表明主阀门有卡滞,突然打开。
在水温表指示70℃-80℃时,打开散热器盖和散热器放水开关,用手感其水温,若均烫手说明节温器工作正常;若散热器加水口处水温低,且散热器上水室进水管处无水流出或流水甚微,说明节温器主阀门无法打开。
有卡滞或关闭不严的节温器应拆下清洗或修复,不可将就使用。
定期检测
据资料介绍,蜡式节温器的安全寿命一般为50000km汽车行使里程,因此要求按照其安全寿命定期更换。节温器的检查方法在温度可调试恒温加热设备检查节温器主阀门的开启温度,全开温度及升程,其中有一项不符合规范定值,则应更换节温器。例如
桑塔纳JV
发动机的节温器,其主阀门的开启温度为87℃正负2℃,全开温度是102℃正负3℃,全开升程\u003e7mm。
常见故障
第一是关闭不能打开,关闭不能打开时,发动机温度过高,会因为温度高而熄火。又因为节温器关闭而切断了水箱系统,所以,过高温度和过高压力的水不能通过水箱盖打开而压入到水罐,所以有可能会对小循环系统的水套造成损坏,比如垫,暖风机水箱,部分水管的损坏等。
第二是打开不能关闭,节温器只能打开不能关闭时,水温不能提高,特别是冬季尤其明显。水温低,水温传感器感应到的水温也低,传感器提供给电脑的电位也低,电脑发出的指令实际就是错误的。电脑给喷油嘴的脉冲加宽,喷油量加大,车就费油了。
故障原因常见的有:
1、阀门开启和全开的温度过高。
2、暖机时间延长,车在水温较低的情况下,燃烧气体与缸壁冷凝的水形成酸性物质腐蚀气缸。
3、液态的燃油和水分冲刷缸壁润滑油膜,导致缸套、活塞机件磨损。
4、机温冷热变化过大,缸体收缩、膨胀频繁,使胶补或胶黏脱落导致柴油机产生故障。
具体布置
一般水冷系统的冷却液都是由机体流进,从气缸盖流出。大多数节温器布置在气缸盖出水管路中。这种布置方式的优点是结构简单,容易排除水冷系统中的气泡;其缺点是在节温器工作时会产生振荡现象。
例如,在冬季起动冷态发动机时,由于冷却液温度低,节温器阀关闭。冷却液在进行小循环时,温度很快升高,节温器阀开启。与此同时,散热器内的低温冷却液流入机体,使冷却液又冷了下来,节温器阀重新关闭。等到冷却液温度再度升高,节温器阀又再次打开。直到全部冷却液的温度稳定之后,节温器阀才趋于稳定不再反复开闭。节温器阀在短时间内反复开闭的现象,称为节温器振荡。当出现这种现象时,将增加汽车的燃油消耗量。
节温器也可以布置在散热器的出水管路中。这种布置方式可以减轻或消除节温器振荡现象,并能精确地控制
防冻液温度,但其结构复杂,成本较高,多用于高性能的汽车及在冬季经常高速行驶的汽车上。
温控驱动元件改进
上海工程技术大学以
石蜡节温器为母体,以一根圆柱卷簧状铜基形状记忆合金为温控驱动元件开发出一种新型节温器。该节温器在汽车启动缸体温度较低时偏置弹簧,压缩合金弹簧使主阀关闭副阀打开,进行小循环,当冷却液温升到一定值时,记忆合金弹簧膨胀,压缩偏置弹簧使节温器主阀打开,且随着冷却液温度的升高主阀开度逐渐增加,副阀逐渐关闭,进行大循环。
记忆合金作为温控单元,使得阀门开启动作随温度的变化比较平缓,有利于减少内燃机启动时水箱内的低温冷却水对缸体造成的热应力冲击,同时提高了节温器的使用寿命。但是该节温器是在蜡式节温器的基础上改造而来的,温控驱动原件的结构设计受到一定程度的限制。
阀门的改进
节温器对
防冻液具有节流作用,冷却液流经节温器的沿程损失导致内燃机的功率损失是不可忽视的,2001年,
山东农业大学衰丽艳、郭新民等人将节温器的阀门设计成侧壁带孔的薄型圆筒,由侧孔和中孔形成液流通道,并选用
黄铜或者铝做阀门的材料,使阀门表面光滑,从而达到降低阻力的效果,提高节温器的工作效率。
流动回路优化
理想的内燃机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高为此,出现了分流式冷却系统iai,而节温器的结构及安装位置在其中扮演着重要角色如广泛采用的双节温器联合工作的安装结构,两个节温器安装在同一个支架上,温度传感器安装在第二个节温器处,冷却液液流量的1/3用来冷却气缸体,2/3冷却液流量用来冷却气缸盖。