ترموستات یکی از قطعات مهم در سیستم خنک‌کاری خودرو است که وظیفه‌ی اصلی آن کنترل جریان مایع خنک‌کننده ( آب رادیاتور ) میان موتور و رادیاتور می‌باشد. این قطعه به‌صورت یک شیر حرارتی عمل می‌کند که در دمای مشخص باز و بسته میشود.
در ادامه با بررسی کاربرد، بخش ها و همچنین نحوه عملکرد ترموستات با مجله اینترنتی خودروآموز همراه باشید.
کاربرد ترموستات در خودرو
تسریع در گرم شدن موتور: هنگام روشن شدن خودرو و سرد بودن موتور، ترموستات بسته می‌ماند تا مایع خنک‌کننده درون بلوک موتور گردش کند و موتور سریع‌تر به دمای کاری ایده‌آل برسد.
حفظ دمای بهینه موتور: وقتی دمای موتور به محدوده استاندارد ( معمولاً حدود ۸۵ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد ) رسید، ترموستات به‌تدریج باز میشود و بخشی از مایع خنک‌کننده را به سمت رادیاتور هدایت می‌کند تا از افزایش بیش از حد دما جلوگیری شود.
جلوگیری از نوسان شدید دما: ترموستات با باز و بسته شدن تدریجی، دمای موتور را در یک محدوده ثابت نگه می‌دارد و مانع از سرد یا داغ شدن ناگهانی میشود.
بنابراین کاربرد ترموستات در خودرو، تنظیم و تثبیت دمای موتور در محدوده استاندارد است؛ به‌گونه‌ای که موتور نه بیش از حد سرد کار کند ( که باعث افزایش مصرف سوخت و استهلاک میشود ) و نه بیش از حد داغ شود ( که منجر به آسیب جدی به قطعات موتور خواهد شد ).
بخش های ترموستات
ترموستات خودرو در ظاهر یک قطعه‌ی کوچک است، اما از اجزای دقیق و حساسی تشکیل شده که هماهنگ با هم وظیفه‌ی کنترل دما را انجام می‌دهند. بخش های اصلی ترموستات عبارتند از:
بدنه ( Housing )
پوسته فلزی یا برنجی که اجزای داخلی ترموستات در آن قرار می‌گیرند و معمولاً در مسیر جریان آب نصب میشود.
سوپاپ ( Valve )
قطعه‌ای شبیه دریچه که با باز و بسته شدن، مسیر جریان مایع خنک‌کننده به سمت رادیاتور را کنترل می‌کند.
واکس حرارتی یا کپسول مومی ( Wax Pellet )
مهم‌ترین بخش ترموستات است. درون آن ماده‌ی مومی وجود دارد که با افزایش دما ذوب و منبسط میشود. این انبساط باعث فشار آوردن به پیستون و باز شدن سوپاپ میشود.
پیستون یا میله فشار ( Piston/Plunger )
قطعه‌ای متحرک که انبساط موم را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند و سوپاپ را باز می‌کند.
فنر ( Spring )
وظیفه دارد در زمان سرد بودن موتور، سوپاپ را بسته نگه دارد. وقتی دما بالا میرود و فشار موم بیشتر میشود، بر نیروی فنر غلبه کرده و سوپاپ باز میشود.
واشر آب‌بندی ( Seal/Gasket )
حلقه‌ای لاستیکی یا فلزی که دور بدنه قرار می‌گیرد تا از نشت مایع خنک‌کننده جلوگیری کند.
در نتیجه ترموستات از بدنه، سوپاپ، کپسول مومی، پیستون، فنر و واشر آب‌بندی تشکیل شده است. هماهنگی این اجزا باعث میشود که ترموستات در دمای مشخص عمل کند و دمای موتور را در شرایط بهینه نگه دارد.
شیوه عملکرد ترموستات
۱. موتور سرد ( شروع به کار ):
در ابتدای روشن شدن موتور، دما پایین است. موم داخل کپسول ترموستات جامد است و فنر، سوپاپ را در حالت بسته نگه می‌دارد. در این حالت مایع خنک‌کننده فقط در بلوک موتور می‌چرخد و موتور سریع‌تر گرم میشود.
۲. افزایش دما ( حدود ۸۰–۹۰ درجه سانتی‌گراد برای اکثر خودروها ):
با بالا رفتن دما، موم جامد داخل کپسول شروع به ذوب شدن می‌کند. موم هنگام ذوب شدن انبساط حجمی شدیدی دارد. این انبساط به پیستون ترموستات فشار وارد می‌کند.
۳. غلبه بر فنر و باز شدن سوپاپ:
وقتی نیروی انبساط موم از نیروی فنر بیشتر شود، پیستون حرکت می‌کند و سوپاپ را به‌تدریج باز می‌کند. در این حالت بخشی از آب رادیاتور وارد مدار میشود و دمای موتور ثابت می‌ماند.
۴. خنک شدن موتور:
اگر دما پایین بیاید، موم دوباره منقبض میشود. فنر سوپاپ را به سمت بسته برمی‌گرداند.
فرآیند تولید موم ترموستات
مهم‌ترین بخش ترموستات همین کپسول مومی است. انتخاب و کنترل آن در کارخانه شامل مراحل زیر است:
۱. انتخاب ترکیب موم و افزودنی‌ها: موم خالص به‌تنهایی استفاده نمی‌شود. با ترکیب موم طبیعی/مصنوعی + پودرهای فلزی ( مثل مس یا گرافیت ) و افزودنی‌های خاص، نقطه ذوب و میزان انبساط دقیق تنظیم میشود.
۲. کالیبراسیون دمای عملکرد: در خط تولید، کپسول مومی در حمام آب یا روغن با دمای کنترل‌شده آزمایش میشود. دمایی که پیستون شروع به حرکت می‌کند ( مثلاً ۸۳ درجه سانتی گراد ) و دمایی که کاملاً باز میشود ( مثلاً ۹۵ درجه سانتی گراد ) دقیقاً اندازه‌گیری و ثبت میشود.
۳. اندازه‌گیری انبساط: میزان جابه‌جایی پیستون بر حسب میلی‌متر در دمای مشخص اندازه‌گیری میشود. این مقدار باید با استاندارد طراحی ( مثلاً ۶ تا ۸ میلی‌متر جابجایی در باز شدن کامل ) مطابقت داشته باشد.
۴. کنترل کیفی: هر سری تولیدی چند نمونه تست میشود تا مطمئن شوند ترموستات در همان دمای طراحی باز و بسته میشود. اگر دما یا انبساط خارج از تلورانس باشد، کل سری اصلاح یا رد میشود.
در نتیجه ترموستات با استفاده از موم خاصی که در دمای معین ذوب و منبسط میشود، جریان آب را کنترل می‌کند. کارخانه‌ها با ترکیب شیمیایی و افزودنی‌ها، نقطه ذوب دقیق موم را تنظیم می‌کنند. در تولید، کپسول‌ها در حمام دمایی تست می‌شوند تا مطمئن شوند در دمای تعریف‌شده ( مثلاً ۸۳–۹۰ درجه سانتی گراد ) باز می‌شوند.
تغییرات ترموستات در خودروهای مدرن
ترموستات در خودروهای مدرن نسبت به خودروهای قدیمی، تغییرات مهمی کرده تا هم با موتورهای پربازده امروزی سازگار شود و هم مصرف سوخت و آلایندگی کاهش یابد. این تغییرات شامل موارد زیر می شود:
۱. استفاده از ترموستات‌های الکترونیکی ( Electronically Controlled Thermostat )
در موتورهای جدید، علاوه بر موم و فنر، یک هیتر یا گرم‌کن الکتریکی داخل کپسول مومی قرار داده میشود. این هیتر توسط ECU موتور کنترل میشود و می‌تواند موم را زودتر یا دیرتر از حالت عادی گرم کند.
بنابراین ECU دمای موتور را متناسب با شرایط رانندگی (سربالایی، شتاب‌گیری، بار سنگین یا رانندگی آرام) تنظیم می‌کند.
۲. دمای کاری بالاتر
موتورهای مدرن برای بهبود راندمان حرارتی، در دماهای بالاتر ( ۹۵ تا حتی ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد ) کار می‌کنند. ترموستات‌های جدید طوری طراحی شده‌اند که این دما را پایدار نگه دارند بدون اینکه موتور داغ کند.
۳. ترموستات‌های هوشمند چندمرحله‌ای
به‌جای باز و بسته شدن ساده، برخی ترموستات‌ها به‌صورت پله‌ای یا متغیر باز می‌شوند. این کار باعث کنترل دقیق‌تر جریان آب و کاهش نوسان دمای موتور میشود.
۴. یکپارچه شدن با ماژول پمپ آب و خنک‌کننده
در بسیاری از خودروهای مدرن، ترموستات دیگر یک قطعه جداگانه نیست، بلکه به‌صورت یک ماژول کامل با پمپ آب، سنسور دما و مسیرهای خنک‌کننده طراحی میشود. این کار باعث افزایش دقت و کاهش نشتی احتمالی میشود.
۵. استفاده از مواد پیشرفته
در خودروهای قدیمی، بدنه ترموستات بیشتر فلزی بود. در خودروهای جدید، از پلاستیک‌های مهندسی‌شده مقاوم به حرارت و خوردگی استفاده میشود که سبک‌تر و بادوام‌تر هستند.
بنابراین ترموستات در خودروهای مدرن از یک قطعه‌ی مکانیکی ساده، به یک سیستم هوشمند و الکترونیکی تبدیل شده که تحت کنترل ECU دمای موتور را با دقت بالا تنظیم می‌کند. این تغییرات باعث شده:
- مصرف سوخت کاهش یابد.
- آلایندگی کمتر شود.
- راندمان موتور و عمر قطعات افزایش پیدا کند.
آیا باید ترموستات در تابستان برداشته شود؟
این پرسش خیلی مهم است چون هنوز بین رانندگان قدیمی باوری وجود دارد که در تابستان ترموستات برداشته شود تا ماشین خنک‌تر کار کند! ولی در واقع پاسخ این سوال خیر است. زیرا ترموستات چه در خودروهای قدیمی و چه جدید، جزو قطعات ضروری موتور است و نباید در هیچ فصلی حذف شود.
دلایل فنی عدم حذف ترموستات
حفظ دمای کاری موتور: موتور برای کارکرد بهینه باید در دمای مشخص ( ۸۵–۹۰ درجه ) باشد. بدون ترموستات، موتور خیلی دیر گرم میشود و در نتیجه مصرف سوخت بالا میرود و استهلاک افزایش پیدا می‌کند.
تنظیم احتراق و سوخت‌رسانی: در خودروهای کاربراتوری قدیمی، بدون رسیدن به دمای مناسب، سوخت خوب تبخیر نمی‌شود که منجر به احتراق ناقص، دود سیاه و افزایش مصرف می شود. در خودروهای انژکتوری، ECU یا کامپیوتر خودرو همواره نیاز به دمای پایدار دارد. بدون ترموستات، سنسور دما اطلاعات غلط می‌دهد و ECU مخلوط سوخت/هوا را درست تنظیم نمی‌کند.
جلوگیری از رسوب و خوردگی: وقتی موتور همیشه سرد باشد، بخار آب حاصل از احتراق به‌صورت مایع می‌ماند و درون موتور رسوب و خوردگی ایجاد می‌کند.
کنترل جریان آب: بدون ترموستات، آب خیلی سریع در سیستم می‌چرخد و زمان کافی برای تبادل حرارت در رادیاتور ندارد و می‌تواند برعکس، باعث داغی بیشتر موتور شود.
استثناهای برداشتن ترموستات
تنها زمانی که ترموستات خراب شود ( در حالت بسته گیر کند ) و دما سریع بالا رود، راننده‌ها موقتاً آن را برمی‌دارند تا به تعمیرگاه برسند. اما راه‌حل دائم نیست؛ چون موتور بدون ترموستات، عمرش کم میشود.
در نتیجه چه در خودروهای قدیمی‌تر و چه در خودروهای جدید، برداشتن ترموستات در تابستان اشتباه است. بهترین کار، استفاده از ترموستات سالم و استاندارد متناسب با موتور است.
زمان تعویض ترموستات
ترموستات مثل لنت ترمز یا تسمه تایم قطعه‌ای نیست که عدد کیلومتر مشخصی برای تعویض داشته باشد، بلکه بیشتر به عمر کاری، شرایط رانندگی و علائم خرابی بستگی دارد.
در خودروهای قدیمی‌تر معمولاً هر ۴ تا ۵ سال یک‌بار توصیه میشود تعویض شود، حتی اگر خراب نشده باشد. در خودروهای مدرن ( با ترموستات الکترونیکی )، بسته به توصیه سازنده، عمر مفید می‌تواند ۷ تا ۱۰ سال هم باشد.
علائم نیاز به تعویض ترموستات
- گیر کردن در حالت بسته: موتور خیلی سریع داغ می‌کند، آمپر آب بالا میرود، احتمال جوش آوردن زیاد می شود.
- گیر کردن در حالت باز: موتور خیلی دیر گرم میشود و مصرف سوخت بالا میرود.
- در زمستان بخاری ضعیف میشود.
- نوسان زیاد دمای موتور
- عقربه دما مدام بالا و پایین میشود.
- نشتی آب از بدنه یا اطراف ترموستات
توصیه کاربردی
اگر ماشین بالای ۱۵۰ هزار کیلومتر کار کرده و هنوز ترموستات تعویض نشده، بهتر است به‌عنوان سرویس پیشگیرانه تعویض شود. در هر بار تعویض آب رادیاتور، وضعیت ترموستات هم بررسی شود.
استفاده از ترموستات اصلی و استاندارد خیلی مهم است؛ چون دمای کاری موتور دقیقاً بر اساس آن طراحی شده است.
نتیجه گیری
ترموستات یکی از قطعات کلیدی سیستم خنک‌کاری خودرو است که وظیفه تنظیم دمای موتور و گردش مناسب مایع خنک‌کننده را بر عهده دارد. این قطعه از بدنه فلزی، سوپاپ و عنصر مومی تشکیل شده و با تغییر حجم موم در دمای مشخص باز و بسته میشود.
در خودروهای مدرن، ترموستات‌ها دقیق‌تر و حتی در برخی موارد الکترونیکی شده‌اند تا مدیریت بهتری بر دمای موتور و کاهش آلایندگی داشته باشند.
شش سوال رایج از مبحث کاربرد ترموستات در خودرو
۱. ترموستات خودرو چه وظیفه‌ای دارد؟
پاسخ: ترموستات دمای موتور را در محدوده بهینه نگه می‌دارد و با باز و بسته شدن، جریان مایع خنک‌کننده بین موتور و رادیاتور را کنترل می‌کند.
۲. ترموستات از چه اجزایی تشکیل شده است؟
پاسخ: این قطعه شامل بدنه فلزی، سوپاپ، فنر و عنصر مومی است که عامل اصلی باز و بسته شدن سوپاپ در دماهای مشخص می‌باشد.
۳. عملکرد موم در ترموستات چگونه است؟
پاسخ: موم در دمای معین منبسط میشود و باعث حرکت پیستون و باز شدن سوپاپ می‌گردد و هنگام سرد شدن، با جمع شدن موم، سوپاپ بسته میشود.
۴. آیا برداشتن ترموستات در تابستان برای خودرو مفید است؟
پاسخ: خیر، زیرا برداشتن آن باعث اختلال در رسیدن موتور به دمای کاری مناسب، افزایش مصرف سوخت، کاهش راندمان و آسیب‌های احتمالی به موتور میشود.
۵. ترموستات در خودروهای مدرن چه تفاوتی با مدل‌های قدیمی دارد؟
پاسخ: در خودروهای مدرن، ترموستات‌ها دقیق‌تر طراحی شده و گاهی به‌صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند تا مدیریت بهتری روی دمای موتور و کاهش آلایندگی صورت گیرد.
۶. چه زمانی باید ترموستات تعویض شود؟
پاسخ: به‌طور معمول در خودروهای قدیمی هر ۴ تا ۵ سال و در خودروهای جدید تا ۱۰ سال عمر می‌کند. همچنین در صورت بروز علائمی مانند دیر گرم شدن موتور، جوش آوردن یا نوسان دمای آب باید فوراً تعویض شود.
