蠟式節(jié)溫器在水冷系統(tǒng)中的作用

秦小軒 徐磊

摘要：節(jié)溫器在汽車水冷系統(tǒng)中起著重要作用，它通過控制冷卻液的循環(huán)路線實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)溫度的調(diào)控。因此節(jié)溫器的選擇和使用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng)起著關(guān)鍵性作用，如果水冷系統(tǒng)帶走的熱量過多，會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低，使燃料燃燒不充分，機(jī)油粘度增大增加機(jī)件運(yùn)動(dòng)阻力等現(xiàn)象；如果水冷系統(tǒng)帶走的熱量過少，會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高，缸蓋開裂，氣門座變形等現(xiàn)象。所以，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能更好的工作，節(jié)溫器的使用很關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：蠟式節(jié)溫器；水冷系統(tǒng)；循環(huán)路線

一、節(jié)溫器的分類

汽車上常用的節(jié)溫器有蠟式節(jié)溫器和折疊式節(jié)溫器等，目前使用最多的是蠟式節(jié)溫器，蠟式節(jié)溫器根據(jù)經(jīng)過的冷卻液流通形式可分為底通型、頂通型、直通型和旁通型。

二、蠟式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)和物理特性

蠟式節(jié)溫器一般由支架、感應(yīng)體、主閥門、旁通閥、中心桿、和彈簧等組成。感應(yīng)體是由兩毫米厚的黃銅板制成，導(dǎo)熱性能良好，內(nèi)部裝有石蠟，且石蠟中有橡膠管，包裹著推桿。

節(jié)溫器感應(yīng)體內(nèi)的是精致石蠟，呈固態(tài)，為了增強(qiáng)導(dǎo)熱性能，石蠟內(nèi)還摻入了銅粉或鋁粉，石蠟是由多組分組成的物質(zhì)，主要為直鏈烷烴。石蠟隨溫度的升高而融化，隨之體積增大，在接近熔點(diǎn)時(shí)其膨脹量最大。根據(jù)這點(diǎn)，現(xiàn)在絕大部分車輛都是選用的蠟式節(jié)溫器。

三、蠟式節(jié)溫器的工作原理

冷卻液溫度在節(jié)溫器開啟溫度（78±2℃）以下時(shí)，石蠟沒有發(fā)生形變，節(jié)溫器關(guān)閉了經(jīng)過散熱器的管道，發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)出來的冷卻液經(jīng)過節(jié)溫器后由水泵重新返回機(jī)體水套內(nèi)，進(jìn)行小循環(huán)。隨著冷卻液溫度的持續(xù)升高，石蠟受熱由固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，體積隨之增大壓迫橡膠管收縮產(chǎn)生推力，從而使閥門打開，這是一個(gè)逐步進(jìn)行的過程。當(dāng)冷卻液溫度繼續(xù)升高到某一值時(shí)，石蠟受熱體積膨脹產(chǎn)生的推力使閥門完全打開，同時(shí)關(guān)閉了進(jìn)行小循環(huán)的管路通道，這時(shí)來自發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻液經(jīng)管路流經(jīng)節(jié)溫器后全部進(jìn)入散熱器的管路，然后經(jīng)過水泵流回機(jī)體水套內(nèi)進(jìn)行大循環(huán)。

四、發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)通過冷卻液的循環(huán)，將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)多余的熱量吸收并散入大氣中，主要組成部分有水泵、節(jié)溫器、散熱器和管路等。按循環(huán)方式不同可分為發(fā)動(dòng)機(jī)大、小循環(huán)。小循環(huán)：通過水泵把冷卻液泵入發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)，冷卻液吸收熱量經(jīng)過節(jié)溫器后進(jìn)入小循環(huán)管路內(nèi)然后返回水泵，這種循環(huán)在節(jié)溫器未達(dá)到開啟溫度條件下進(jìn)行。大循環(huán)：通過水泵把冷卻液泵入發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)，冷卻液吸收熱量經(jīng)過節(jié)溫器后進(jìn)入散熱器進(jìn)水管路內(nèi)，然后通過散熱從散熱器出水管流出，最后返回水泵，這種循環(huán)在閥門完全打開時(shí)進(jìn)行。節(jié)溫器閥門在打開過程中到完全打開前，冷卻系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)進(jìn)行大、小循環(huán)。

五、蠟式節(jié)溫器布置方式和特點(diǎn)

（一）節(jié)溫器的布置方式

節(jié)溫器可以在不同的位置安裝，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)出水口安裝和在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水口安裝，也可以在缸蓋內(nèi)安裝和在缸蓋外安裝。不同的安裝位置有各自的特點(diǎn)，這里重點(diǎn)討論在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水口安裝的特點(diǎn)。

（二）在發(fā)動(dòng)機(jī)出水口布置的特點(diǎn)

節(jié)溫器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)出水口位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)的冷卻液吸收熱量后經(jīng)過節(jié)溫器，然后通過管路返回水泵進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)經(jīng)過節(jié)溫器的冷卻液溫度繼續(xù)上升到內(nèi)部石蠟融化溫度時(shí)閥門開啟，一部分冷卻液流入散熱器，經(jīng)過散熱器的散熱返回水泵，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。節(jié)溫器在這種方式的動(dòng)態(tài)控制過程中，能第一時(shí)間感應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)冷卻液溫度，從而迅速調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)冷卻液溫度，能有效的防止發(fā)動(dòng)機(jī)“開鍋”。但當(dāng)車輛在低溫地區(qū)行駛時(shí)，周圍環(huán)境溫度比較低，經(jīng)過散熱器的冷卻液溫度會(huì)下降很多，返回發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度產(chǎn)生較大波動(dòng)，造成能量損耗等。下圖為節(jié)溫器在出水口位置的動(dòng)態(tài)控制。

（三）在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水口布置的特點(diǎn)

節(jié)溫器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水口位置時(shí)，首先和節(jié)溫器安裝在出水口位置時(shí)的循環(huán)方式一樣，進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)冷卻液溫度繼續(xù)上升到石蠟融化溫度時(shí)閥門開啟，一部分冷卻液流入散熱器后先經(jīng)過節(jié)溫器然后返回水泵進(jìn)行循環(huán)。在這種布置方式下節(jié)溫器在開啟后不久就會(huì)接觸到來自散熱器的低溫冷卻液，閥門就會(huì)關(guān)閉，這樣就只有一部分低溫冷卻液進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，等經(jīng)過節(jié)溫器的溫度再次上升到開啟溫度時(shí)，節(jié)溫器再次打開。在這種循環(huán)方式下可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)冷卻液溫度的波動(dòng)和冷熱沖擊的程度，但節(jié)溫器會(huì)頻繁的開啟和關(guān)閉，而且節(jié)溫器處在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水口，經(jīng)過管路后會(huì)有部分熱量的散失，無法準(zhǔn)確的探測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的溫度。下圖為節(jié)溫器在進(jìn)水口位置的動(dòng)態(tài)控制。

六、結(jié)語

蠟式節(jié)溫器在發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻系統(tǒng)中起著感應(yīng)冷卻液溫度和控制循環(huán)路線的作用，它不僅結(jié)構(gòu)簡單、壽命長，而且不受發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)冷卻系統(tǒng)的水壓影響，只與冷卻液的溫度有關(guān)。但當(dāng)節(jié)溫器出現(xiàn)再小的故障也可能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果，所以節(jié)溫器的好壞對(duì)水冷卻系統(tǒng)來說至關(guān)重要，只有持續(xù)改進(jìn)，才能使其發(fā)揮更好的作用。

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