ترموستات ماشین؛ کاربرد و انواع آن

ترموستات (Thermostat) یک قطعه مصرفی کوچک و بسیار ساده اما بسیار حیاتی در کارکرد پیشرانه‌های احتراق داخلی در صنعت خودرو است. زمانی که نام ترموستات ماشین به میان می‌آید تصورات زمینه‌ای، ذهن انسان را به سمت و سوی استفاده از بخاری در فصل زمستان سوق می‌هد.

اما وظیفه ترموستات خودرو با وجود سادگی و کوچکی به مراتب مهم‌تر از تولید گرما در ساختار فنی پیشرانه است و خرابی آن می‌تواند با بروز مشکلات ریز و درشت و بعضا دردسرهای پرهزینه همراه باشد.

ترموستات ماشین چیست؟

ترموستات یک قطعه مصرفی (معمولا مکانیکی) کوچک با طراحی فنی بسیار ساده است که وظیفه آن حفظ دمای پیشرانه در یک بازه مشخص است. این قطعه در حقیقت یک شیر مکانیکی یک‌طرفه است که با تجهیز به فلز حساس به حرارت، در بازه دمایی بخصوص دچار انبساط می‌شود و مسیر عبور مایع خنک کننده پیشرانه (کولانت/coolant) را به سمت رادیاتور باز می‌کند تا کولانت با عبور از پره‌های رادیاتور خنک شود و به کمک فشار پمپ آب، دوباره به داخل سیستم خنک کننده پیشرانه بازگردد. این فرایند تکرار می‌شود تا پیشرانه خودرو در بازه دمایی مشخص به عملکرد خود ادامه دهد.

بازه دمای موتور خودرو

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که چرا پیشرانه‌های احتراق داخلی نیازمند کارکرد در بازه دمایی مشخص هستند؟ بیشتر پیشرانه‌های احتراق داخلی نیازمند کارکرد در دمای بالاتر از ۸۵ درجه سانتیگراد (بیش از ۱۰۰ درجه در پیشرانه‌های انژکتوری جدیدتر بعد از سال‌های ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰) هستند. این بازه دما صرفا برای بازده بیشتر سیستم گرمایشی (بخاری) خودرو نیست، بلکه وظیفه‌ای که انجام می‌دهد به مراتب مهم‌تر و هدفمندتر از تولید هوای گرم است.

به صورت کلی دو دلیل برای کارکرد پیشرانه احتراق داخلی در دمای بالا وجود دارد:

هم دماسازی قطعات

اختلاف دمای محفظه احتراق (فضای داخلی سیلندر و محفظه احتراق) و بوش سیلندر با سایر قسمت‌های پیشرانه بسیار قابل توجه و زیاد است. در نتیجه پیشرانه‌های نوین با افزایش دمای کولانت موجود در بلوک و سرسیلندر پیشرانه تلاش می‌کنند تا هسته داخلی و مجموعه قطعات پیشرانه را در اختلاف دمایی کمتر با دمای محفظه احتراق نگه دارند.

این کاهش در اختلاف دمای قطعات هسته درونی پیشرانه موجب انبساط و انقباض کمتر قطعات و تغییرات دمایی یک‌دست‌تر در این مجموعه می‌شود که تغییرات در تلورانس‌های مکانیکی را به حداقل می‌رساند و طول عمر مفید موتور خودرو را افزایش می‌دهد.

همچنین باید در نظر داشت که روغن موتور توصیه‌شده برای استفاده در پیشرانه‌ها دقیقا بر اساس این بازه دمایی تعیین می‌شود. از این رو تخطی از این بازه دمایی مشخص موجب بروز رفتار غیر عادی از روغن موتور خودرو می‌شود که بر سلامت قطعات پیشرانه در درازمدت تاثیر قابل توجه دارد.

کاهش آلایندگی و مصرف سوخت

در پیشرانه‌های احتراق داخلی موضوعی بسیار مهم تحت عنوان دمای احتراق یا دمای عملکرد ایدئال (Operating Temprature) وجود دارد. این واژه در توصیف دمای ایدئال محفظه احتراق بیان می‌شود، یعنی زمانی که دمای محفظه احتراق به دمای مهندسی از پیش تعیین‌شده و طراحی‌شده برای موتور ماشین برسد. دستیابی پیشرانه به این دمای ایدئال که در کیلومترهای ابتداییِ استفاده از خودرو در هسته درونی پیشرانه حاصل می‌شود، ازاین‌رو مهم است که شرایط مورد نیاز برای احتراق کامل سوخت را ممکن می‌سازد و از میزان آلاینده‌های پیشرانه به شکل چشم‌گیری می‌کاهد. همچنین این مهم معمولا تاثیر محسوسی در میزان مصرف سوخت موتور خودرو دارد.

عملکرد ترموستات ماشین

همان‌طور که بیان شد، ترموستات یک شیر مکانیکی حساس به حرارت است که تغییرات حرارتی پیشرانه موجب باز و بسته شدن آن می‌شود. زمانی که موتور خنک است (دمای پیشرانه با دمای محیط یکسان است و به دمای از پیش تعیین‌شده ترموستات نرسیده است)، ترموستات بسته است. در نتیجه با روشن شدن پیشرانه و کارکرد پمپ آب، کولانت تنها در هسته درونی پیشرانه (بلوک و سرسیلندر) و مدار بخاری گردش می‌کند تا موتور ماشین در سریع‌ترین زمان ممکن به دمای ایدئال برسد. با رسیدن دمای کولانت به دمای ترموستات، این قطعه باز می‌شود و اجازه گردش کولانت در مدار رادیاتور خودرو را نیز می‌دهد. با ورود کولانت به مدار رادیاتور و عبور از پره‌های خنک‌کننده و کمک مضاعف فن رادیاتور، کولانت خنک می‌شود و دوباره به هسته درونی پیشرانه بازمی‌گردد.

با توجه به طراحی پیشرانه و سیستم ترموستات خودرو، ممکن است این قطعه همواره در حال باز و بسته شدن نباشد. در حقیقت در سناریوهای مختلف، ترموستات ممکن است پس از رسیدن به دمای ایدئال کاری در حالت نیمه باز، یا کاملا باز قرار بگیرد تا از افزایش و کاهش بیش از حد دمای کولانت جلوگیری کند.

باید به خاطر داشته باشید که فرایند بیان‌شده، ساده‌ترین نوع سیستم خنک‌کاری و ترموستات در خودرو است. در بسیاری دیگر از خودروهای جدید سیستم کولانت پیشرانه وظیفه حفظ دمای بخش‌های دیگر نظیر دمای دینام (از نوع آب‌خنک) و روغن هیدرولیک فرمان را نیز برعهده دارد و ممکن است مدار نهایی آن با داشتن بیش از یک ترموستات، اندکی پیچیده‌تر از نمونه بیان‌شده باشد اما کارکرد آن در عمل تفاوت چندانی با آنچه مطرح شد، ندارد.

خرابی ترموستات علائم و آسیب های آن

تقریبا در تمامی خودروها، زمانی که دمای موتور به حد ایدئال می‌رسد، عقربه آنالوگ نشانگر دما معمولا در جای خود ثابت می‌ماند. اگر نشانگر دما از نوع دیجیتال با دقت بالا باشد، راننده می‌تواند تغییرات دمایی در حد دهم درجه را نیز شاهد باشد. طبیعی است که با تغییر در سناریو رانندگی نظیر شتاب‌گیری سریع و ممتد، حرکت در ترافیک، عبور از سربالایی طولانی، حمل وزن سنگین و… دمای پیشرانه دچار تغییرات بیشتر می‌شود و معمولا به حد بالاتر از نرمال نیز می‌رسد. اما این تغییرات به عنوان علائم خرابی ترموستات برداشت نمی‌شود. در ادامه به رایج‌ترین علائم نشانگر خرابی ترموستات می پردازیم.

شیطنت عقربه دما

عقربه نشانگر دما می‌تواند در یک بازه بسیار کوچک و محدود جابه‌جا شود، اما اگر در سناریو رانندگی عادی و روزمره شاهد تغییرات محسوس و بیش از حد عقربه نشانگر دما بودید، باید به سلامت ترموستات خود شک کنید، چرا که بازی بیش از حد عقربه نشانگر دما (افزایش بازه عملکرد ترموستات) می‌تواند علائم ابتدایی خراب شدن ترموستات ماشین باشد.

افزایش ناگهانی و شدید دما

در استفاده از خودرو در سناریو کاملا عادی و روزمره، اگر دمای پیشرانه بدون دلیل و کاملا ناگهانی افزایش یابد یا خودرو به مرحله جوش آوردن برسد، احتمال بسیار قوی وجود دارد که ترموستات ماشین کاملا خراب شده و قفل کرده باشد. این مهم می‌تواند به افزایش غیر استاندارد دمای پیشرانه منجر شود که تاب برداشتن سرسیلندر و سوختن واشر سرسیلندر از ساده‌ترین پیامدهای آن است. یکی از مهم‌ترین علائم خرابی ترموستات، واکنش به حرارت بسیار بالاتر از حد استاندارد تعیین‌شده برای آن است. یعنی ترموستات ۸۵ درجه که خراب باشد ممکن است در دمای ۱۰۰ درجه باز شود. این اختلاف ۱۵ درجه‌ای در واکنش ترموستات می‌تواند خرابی‌های بسیار زیادی به بار آورد.

گرم نشدن پیشرانه

ممکن است ناگهان دمای پیشرانه افت کند و به حد استاندارد خود نرسد. معمولا ترموستات‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که در صورت خرابی در حالت باز قفل کنند. در نتیجه کولانت در مدار رادیاتور دائما گردش می‌کند و پیشرانه نمی‌تواند این حجم از کولانت را به دمای ایدئال برساند و پیشرانه همواره خنک کار می‌کند. این حالت آسیب کوتاه‌مدتی به همراه ندارد، اما می‌تواند موجب روشن شدن چراغ چک شود، لرزه پیشرانه را به همراه داشته باشد، بوی خروجی اگزوز خودرو را تغییر دهد و همچنین با افزایش اندک در میزان مصرف سوخت همراه شود.

به یاد داشته باشید که ترموستات در وضعیت عادی در حالت بسته است. دریچه مکانیکی ترموستات که با یک فنر در حالت بسته نگه داشته شده است باید با فشار انگشتان باز شود و پس از رها کردن دوباره به نرمی و سادگی در جای خود بسته شود. اگر ترموستات تحت فشار انگشتان باز بماند و دوباره بسته نشود (یا نیمه باز بماند) یعنی خراب است. اگر باز و بسته شدن ترموستات به نرمی انجام نگیرد و بسته شدن آن هم نیازمند ترغیب کردن با فشار انگشتان باشد، به معنای خرابی مکانیزم داخلی ترموستات است.

سرویس دوره‌ای و جایگزینی ترموستات

زمانی که پای ترموستات ماشین به میان می‌آید، حرف و حدیث‌های علمی و غیر علمی بسیاری مطرح می‌شود که تایید یا رد کردن آنها نیازمند دانش فنی است. در ادامه به مهم‌ترین اصول رفتاری در مواجه با ترموستات در سناریوهای مختلف می‌پردازیم.

جایگزینی ترموستات

همان‌طور که پیشتر بیان شد، ترموستات ماشین یک قطعه مکانیکی دارای عمر مفید مشخص است. بر اساس نوع طراحی و برند، ترموستات باید حداکثر هر ۵ سال یک بار با نمونه نو جایگزین شود. هیچ‌گاه به سلامت ترموستات خودرو اکتفا نکنید. این قطعه مکانیکی و نسبتا ارزان‌قیمت بهتر است پیش از بروز ایراد با نمونه نو جایگزین شود تا از آسیب‌های هزینه‌بردار جلوگیری به عمل آید. با درنظر داشتن افت چشمگیر کیفیت قطعات تولید داخل و وارداتی چینی، توصیه می‌شود ترموستات خودرو خود را بدون در نظر گرفتن سلامت ظاهری آن، حداقل هر ۲ سال یک بار تعویض کنید.

جابجایی فصلی ترموستات

مکانیک‌های ایرانی در بسیاری از موارد توصیه می‌کنند که ترموستات موتور خودرو را بر اساس شرایط فصلی (فصل سرد و گرم) با نمونه مناسب فصل جایگزین کنید. به این ترتیب هم در فصل سرد سال بخاری گرم‌تری خواهدی داشت و هم در فصل گرم پیشرانه در دمای کمتر کار می‌کند. اگرچه این حرف از دیدگاه منطقی توجیه بسیار خوبی دارد، اما توصیه می‌شود پیش از انجام، صلاحیت این کار را به کمک دفترچه راهنمای خودرو یا نمایندگی معتبر بررسی کنید. معمولا بیشتر خودروهای عرضه‌شده در جهان تنها با یک ترموستات واحد طراحی شده‌اند و جابه‌جایی ترموستات در آن‌ها مورد نیاز نیست. تنها در صورت زندگی پیوسته در شرایط اقلیمی و جغرافیایی شدید (مانند زندگی در ارتفاعات سرد اردبیل یا منطقه گرمسیری جنوب کشور) می‌توان به تکنیک جابجایی ترموستات تکیه کرد.

استفاده از ترموستات دما پایین

بسیاری از مکانیک‌ها عنوان می‌کنند که دمای کاری بسیار بالای برخی پیشرانه‌ها (معمولا دمای بالاتر از ۱۰۵ درجه سانتی گراد) برای پیشرانه بسیار مضر است و بهتر است ترموستات خودرو با نمونه خنک‌تر (مثلا ۹۵ یا ۸۵ درجه سانتیگراد) جایگزین شود تا پیشرانه از خطرات احتمالی جوش آوردن در امان بماند. شاید انجام این کار را بتوان در شرایط اقلیمی گرمسیری توجیه کرد، اما به خاطر داشته باشید که کاهش دمای عملکرد پیشرانه به معنای برهم زدن شرایط کاری استاندارد و مهندسی‌شده آن پیشرانه است که می‌تواند در دراز مدت با افزایش مصرف سوخت، افزایش سطح آلایندگی، اشباع سریع‌تر مبدل کاتالیزور، افت نسبی راندمان پیشرانه، لرزش پیشرانه، دوده گرفتن شمع‌ها و کارکرد بد پیشرانه (ریپ زدن موتور خودرو)، تغییر در ماهیت رفتاری روغن موتور همراه شود که آسیب‌های آن در کوتاه‌مدت مشهود نخواهد بود.

استفاده از ترموستات با دمای پایین‌تر معمولا در خودروهای قدیمی توصیه می‌شود که عمر مفید خود را سپری کرده‌اند و افزایش شدید دما در آن‌ها می‌تواند آسیب‌هایی چون ترک خوردن سرسیلندر یا سوختن واشر را به همراه داشته باشد.

حذف ترموستات ماشین

در بسیاری از مواقع، مالک خودروها مخصوصا در هوای گرمسیری یا در صورت نیاز برای پیشگیری از بروز آسیب‌های دیگر به پیشرانه، ترموستات خودرو را به‌طور کلی حذف می‌کنند و ازاین‌رو پیشرانه در دمایی بسیار پایین‌تر از آنچه که باید کار می‌کند. اگرچه کاهش دمای پیشرانه همواره بهتر از افزایش آن است، اما خروج از بازه دمایی کاری پیشرانه بر اثر حذف کامل ترموستات می‌تواند بروز برخی مشکلات را در مدت زمان بسیار کوتاه تشدید کند.

به عنوان مثال، با حذف کامل ترموستات افزایش مصرف سوخت و آلایندگی به مراتب محسوس‌تر خواهد بود. پیشرانه زودتر با تجمع کربن و دوده گرفتگی شمع‌ها مواجه شده و به ریپ می‌افتد. استارت خودرو در هوای سرد دشوارتر و کاهش شدید دمای روغن موتور باعث فرسایش بسیار سریع‌تر قطعات می‌شود. حذف کامل ترموستات معمولا به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود.

تعویض ترموستات

تعویض ترموستات کاری بسیار ساده است که در مدت زمان کوتاه اجرا می‌شود و اگر قصد دارید ترموستات خودرو خود را شخصا تعویض کنید، بهتر است نکات زیر را به خاطر بسپارید.

خرید ترموستات مناسب

ترموستات خودرو خود را بر اساس استاندارد از پیش تعیین‌شده در دفترچه راهنما و از برند معتبر خریداری کنید. از خرید ترموستات متفرقه با بازه دمایی غیر استاندارد و از برندهای ناشناس بپرهیزید. ترموستات‌های اصلی و معتبر دارای یک عدد حک‌شده بر روی خود هستند. این عدد معمولا به سانتیگراد یا فارنهایت است که با دو حرف انگلیسی C یا F در کنار عدد تعیین می‌شود.

برای تبدیل دمای فارنهایت به سانتیگراد، عدد ۳۲ را از عدد فارنهایت کم کنید، سپس نتیجه را بر ۲ تقسیم کنید تا معادل حدودی آن عدد در واحد سانتیگراد به دست آید. (به عنوان مثال ۲۰۰ فارنهایت پس از تفریق ۳۲ معادل ۱۶۸ است که پس از تقسیم بر ۲ برابر با حدود ۸۴ درجه سانتی گراد خواهد بود).

تست ترموستات

در صورت در اختیار داشتن دماسنج (نظیر دماسنج‌های خانگی مخصوص آشپزی)، بهتر است پیش از نصب ترموستات، آن را در آب داغ در بازه دمای استاندارد ترموستات تست کنید. به عنوان مثال، ترموستات ۸۵ درجه باید در حدود دمای ۸۰ درجه به آرامی شروع به باز شدن کند. اگر این ترموستات تا دمای ۹۰ درجه فرایند باز شدن خود را آغاز نکرد، از نصب آن خودداری کنید.

نصب در حالت کاملا سرد

تنها زمانی اقدام به بازکردن هوزینگ (محفظه) ترموستات کنید که موتور خودرو کاملا سرد است. همچنین به خاطر داشته باشید که این فرایند با بیرون ریختن کولانت همراه است. در نتیجه بهتر است پیش از انجام کار بخشی از کولانت را از رادیاتور خالی کنید تا بتوانید پس از نصب دوباره از آن استفاده کنید.

تعویض هوزینگ

در صورتی که خودرو شما به هوزینگ پلاستیکی ترموستات مجهز است، توصیه می‌شود که این مدل هوزینگ نیز هر دو سال به همراه خود ترموستات تعویض شود. هوزینگ‌های پلاستیکی در تغییرات دمایی پیوسته مستعد ترک خوردن و شکستن هستند و تعویض آن به موازات ترموستات کاری اصولی و منطقی است.

نصب صحیح ترموستات

توجه داشته باشید که بخش برنجی رنگ ترموستات (بخش حساس به حرارت) باید به سمت مسیر گردش آب (به سمت بلوک پیشرانه) نصب شود. نصب برعکس ترموستات بلافاصله موجب افزایش دما و جوش آوردن پیشرانه خواهد شد.

استفاده از واشر نو

پس از باز کردن هوزینگ و پیش از نصب ترموستات، محل سوار شدن ترموستات و هوزینگ را از آلودگی، رسوب، چسب آب‌بندی و واشر قدیمی پاک کنید و سپس هوزینگ ترموستات را تنها با واشر نو نصب کنید. در صورت نیاز می‌توانید میزان بسیار اندک چسب آب‌بندی (یک لایه بسیار نازک در دو سمت واشر) کمک بگیرید. پیش از سفت کردن پیچ‌های هوزینگ، به مدت ۵ دقیقه به چسب آب‌بندی زمان دهید تا کمی خود را بگیرد و خاصیت فنری پیدا کند.

هوزینگ را به اندازه کافی سفت کنید

هرگز پیچ‌های هوزینگ را با زور سفت نکنید. آب‌بندی محل نصب ترموستات وظیفه واشر و چسب آب‌بندی است. سفت کردن بیش از حد هوزینگ ترموستات مجب بروز ترک در تنه هوزینگ و تاب برداشتن آن به هنگام تغییرات دمایی می‌شود.

نویسنده: شهاب انیسی