منظم الحرارة هو صمام يتحكم في مسار تدفق سائل التبريد. وهو جهاز ضبط درجة الحرارة التلقائي، ويحتوي عادةً على مكون استشعار درجة الحرارة، والذي يقوم بتشغيل وإيقاف تدفق الهواء أو الغاز أو السائل عن طريق التمدد الحراري أو الانكماش البارد.
يقوم منظم الحرارة تلقائيًا بضبط كمية الماء الداخلة إلى المبرد وفقًا لدرجة حرارة ماء التبريد، ويغير نطاق دوران الماء لضبط قدرة نظام التبريد على تبديد الحرارة وضمان عمل المحرك ضمن نطاق درجة حرارة مناسب. يجب الحفاظ على منظم الحرارة في حالة فنية جيدة، وإلا سيؤثر ذلك سلبًا على التشغيل الطبيعي للمحرك. إذا فُتح الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة متأخرًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك؛ أما إذا فُتح مبكرًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى إطالة وقت تسخين المحرك وانخفاض درجة حرارته بشكل كبير.
باختصار، تتمثل وظيفة منظم الحرارة في منع انخفاض درجة حرارة المحرك بشكل مفرط. فعلى سبيل المثال، بعد أن يعمل المحرك بشكل طبيعي، قد تنخفض درجة حرارته بشكل كبير في حال عدم وجود منظم حرارة أثناء القيادة في فصل الشتاء. في هذه الحالة، يحتاج المحرك إلى إيقاف دوران الماء مؤقتًا لضمان عدم انخفاض درجة حرارته بشكل كبير.
كيف يعمل منظم حرارة الشمع
يُستخدم في هذا النوع من منظمات الحرارة منظم حرارة شمعي. عندما تكون درجة حرارة التبريد أقل من القيمة المحددة، يتجمد البارافين المكرر الموجود في جسم استشعار درجة الحرارة، ويُغلق صمام منظم الحرارة بين المحرك والمبرد بفعل الزنبرك. يعود سائل التبريد إلى المحرك عبر مضخة الماء في دورة قصيرة. عندما تصل درجة حرارة سائل التبريد إلى القيمة المحددة، يبدأ البارافين بالذوبان ويتحول تدريجيًا إلى سائل، مما يزيد من حجمه ويضغط الأنبوب المطاطي. عند انكماش الأنبوب المطاطي، يُطبَّق دفع لأعلى على قضيب الدفع، الذي بدوره يُطبِّق دفعًا عكسيًا لأسفل على الصمام لفتحه. في هذه الحالة، يتدفق سائل التبريد عبر المبرد وصمام منظم الحرارة، ثم يعود إلى المحرك عبر مضخة الماء في دورة طويلة. تُركَّب معظم منظمات الحرارة في أنبوب مخرج الماء لرأس الأسطوانة. تتميز هذه الطريقة ببساطة التركيب وسهولة إزالة فقاعات الهواء من نظام التبريد. أما العيب فهو أن منظم الحرارة غالباً ما يتم فتحه وإغلاقه أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى التذبذب.
حكم الدولة
عندما يبدأ المحرك بالعمل باردًا، إذا كان هناك تدفق لماء التبريد من أنبوب مدخل حجرة الماء العلوية لخزان الماء، فهذا يعني أن الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة لا يمكن إغلاقه. وعندما تتجاوز درجة حرارة ماء التبريد في المحرك 70 درجة مئوية، إذا لم يكن هناك تدفق لماء التبريد من أنبوب المدخل، فهذا يعني أن الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة لا يمكن فتحه بشكل طبيعي، ويتطلب الأمر إجراء إصلاحات. يمكن فحص منظم الحرارة في السيارة كما يلي:
الفحص بعد تشغيل المحرك: افتح غطاء مدخل ماء الرادياتير. إذا كان مستوى التبريد في الرادياتير ثابتًا، فهذا يعني أن منظم الحرارة يعمل بشكل طبيعي؛ وإلا، فهذا يعني أنه لا يعمل بشكل صحيح. وذلك لأنه عندما تكون درجة حرارة الماء أقل من 70 درجة مئوية، يكون صمام التمدد في منظم الحرارة في حالة انقباض ويكون الصمام الرئيسي مغلقًا؛ وعندما تكون درجة حرارة الماء أعلى من 80 درجة مئوية، يتمدد صمام التمدد، ويفتح الصمام الرئيسي تدريجيًا، ويبدأ الماء بالدوران في الرادياتير. إذا كان مقياس درجة حرارة الماء يشير إلى أقل من 70 درجة مئوية، وكان هناك ماء يتدفق عند أنبوب مدخل الرادياتير وكانت درجة حرارة الماء دافئة، فهذا يعني أن الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة غير مغلق بإحكام، مما يتسبب في دوران ماء التبريد قبل الأوان.
تحقق بعد ارتفاع درجة حرارة الماء: في المراحل الأولى من تشغيل المحرك، ترتفع درجة حرارة الماء بسرعة؛ وعندما يشير مقياس درجة حرارة الماء إلى 80، يتباطأ معدل التسخين، مما يدل على أن منظم الحرارة يعمل بشكل طبيعي. على النقيض من ذلك، إذا كانت درجة حرارة الماء ترتفع بسرعة، وعندما يصل الضغط الداخلي إلى مستوى معين، يفيض الماء المغلي فجأة، مما يعني أن الصمام الرئيسي عالق ومفتوح فجأة.
عندما يشير مقياس درجة حرارة الماء إلى 70-80 درجة مئوية، افتح غطاء الرادياتير وصمام تصريف الرادياتير، وتحسس درجة حرارة الماء بيدك. إذا كان كلاهما ساخنًا، فهذا يعني أن منظم الحرارة يعمل بشكل طبيعي. أما إذا كانت درجة حرارة الماء عند مدخل الرادياتير منخفضة، وكان الرادياتير ممتلئًا، ولم يكن هناك تدفق للماء أو كان التدفق ضعيفًا جدًا عند أنبوب مدخل الماء، فهذا يعني أن الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة لا يمكن فتحه.
يجب إزالة منظم الحرارة العالق أو غير المغلق بإحكام لتنظيفه أو إصلاحه، ويجب عدم استخدامه على الفور.
فحص دوري
حالة مفتاح منظم الحرارة
حالة مفتاح منظم الحرارة
بحسب المعلومات، فإن العمر الافتراضي الآمن لمنظم الحرارة الشمعي يبلغ عموماً 50000 كيلومتر، لذا يجب استبداله بانتظام وفقاً لعمره الافتراضي الآمن.
موقع منظم الحرارة
تتمثل طريقة فحص منظم الحرارة في التحقق من درجة حرارة الفتح، ودرجة حرارة الفتح الكامل، وارتفاع الصمام الرئيسي في جهاز التسخين ذي درجة الحرارة الثابتة القابلة للتعديل. إذا لم تتوافق أي من هذه القيم مع القيم المحددة، فيجب استبدال منظم الحرارة. على سبيل المثال، بالنسبة لمنظم حرارة محرك Santana JV، تبلغ درجة حرارة فتح الصمام الرئيسي 87 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية، ودرجة حرارة الفتح الكامل 102 درجة مئوية ± 3 درجات مئوية، وارتفاع الصمام عند الفتح الكامل أكبر من 7 مم.
ترتيب منظم الحرارة
عادةً، يتدفق سائل التبريد في نظام التبريد المائي من جسم المحرك ويخرج من رأس الأسطوانة. وتقع معظم منظمات الحرارة في خط مخرج رأس الأسطوانة. تتميز هذه الطريقة ببساطة التركيب وسهولة إزالة فقاعات الهواء من نظام التبريد المائي، بينما يعيبها حدوث تذبذب في درجة الحرارة أثناء عمل منظم الحرارة.
على سبيل المثال، عند تشغيل محرك بارد في الشتاء، يكون صمام منظم الحرارة مغلقًا بسبب انخفاض درجة حرارة سائل التبريد. وعندما يمر سائل التبريد بدورة قصيرة، ترتفع درجة حرارته بسرعة، فيفتح صمام منظم الحرارة. في الوقت نفسه، يتدفق سائل التبريد البارد من المبرد إلى هيكل السيارة، مما يؤدي إلى تبريده مرة أخرى، فيُغلق صمام منظم الحرارة مجددًا. وعندما ترتفع درجة حرارة سائل التبريد مرة أخرى، يفتح صمام منظم الحرارة مجددًا. إلى أن تستقر درجة حرارة سائل التبريد بالكامل، يستقر صمام منظم الحرارة ولا يفتح ويغلق بشكل متكرر. تُسمى هذه الظاهرة، أي فتح وإغلاق صمام منظم الحرارة بشكل متكرر خلال فترة زمنية قصيرة، بتذبذب منظم الحرارة. وعند حدوث هذه الظاهرة، يزداد استهلاك الوقود في السيارة.
يمكن أيضًا تركيب منظم الحرارة في أنبوب مخرج الماء للمبرد. يقلل هذا الترتيب من ظاهرة تذبذب منظم الحرارة أو يمنعها تمامًا، ويتيح التحكم بدقة في درجة حرارة سائل التبريد، إلا أن تركيبه معقد وتكلفته مرتفعة، ولذا يُستخدم غالبًا في السيارات عالية الأداء والسيارات التي تسير بسرعات عالية في فصل الشتاء. [2]
تحسينات على منظم حرارة الشمع
تحسينات في مكونات محركات الأقراص التي يتم التحكم في درجة حرارتها
طوّرت جامعة شنغهاي للهندسة والتكنولوجيا نوعًا جديدًا من منظمات الحرارة، حيث يُستخدم البارافين كجسم أساسي، بينما يُستخدم سبيكة نحاسية ذات ذاكرة شكلية على شكل زنبرك أسطواني كعنصر تحكم في درجة الحرارة. يقوم منظم الحرارة بتحريك الزنبرك عندما تكون درجة حرارة أسطوانة بدء تشغيل السيارة منخفضة، مما يؤدي إلى إغلاق الصمام الرئيسي وفتح الصمام المساعد لدورة قصيرة. وعندما ترتفع درجة حرارة سائل التبريد إلى قيمة معينة، يتمدد الزنبرك ويضغط، مما يؤدي إلى فتح الصمام الرئيسي لمنظم الحرارة. ومع ارتفاع درجة حرارة سائل التبريد، يزداد فتح الصمام الرئيسي تدريجيًا، بينما يُغلق الصمام المساعد تدريجيًا، مما يُكمل دورة طويلة.
باعتبارها وحدة للتحكم في درجة الحرارة، تُسهّل سبيكة الذاكرة تغيير حركة فتح الصمام بسلاسة نسبية مع تغير درجة الحرارة، مما يُسهم في تقليل تأثير الإجهاد الحراري الناتج عن مياه التبريد منخفضة الحرارة في خزان الماء على كتلة الأسطوانات عند بدء تشغيل محرك الاحتراق الداخلي، ويُحسّن في الوقت نفسه من عمر منظم الحرارة. مع ذلك، فإن منظم الحرارة مُعدّل بناءً على منظم حرارة شمعي، ويظل التصميم الهيكلي لعنصر قيادة التحكم في درجة الحرارة محدودًا إلى حد ما.
تحسينات الصمامات
يُؤثر منظم الحرارة على تدفق سائل التبريد. ويؤدي انخفاض كمية سائل التبريد المتدفق عبر منظم الحرارة إلى انخفاض في قدرة محرك الاحتراق الداخلي، وهو أمر لا يُمكن تجاهله. صُمم الصمام على شكل أسطوانة رفيعة بها ثقوب على جدارها الجانبي، وتتكون قناة تدفق السائل من الثقوب الجانبية والفتحة الوسطى. يُستخدم النحاس أو الألومنيوم كمادة للصمام لجعل سطحه أملسًا، وذلك لتقليل المقاومة وتحسين كفاءة الجهاز من حيث درجة الحرارة.
تحسين دائرة تدفق وسيط التبريد
تتمثل حالة التشغيل الحراري المثالية لمحرك الاحتراق الداخلي في انخفاض درجة حرارة رأس الأسطوانة وارتفاع درجة حرارة كتلة الأسطوانات. ولذلك، ظهر نظام التبريد ذو التدفق المنفصل (iai)، حيث يلعب تصميم وموقع تركيب منظم الحرارة دورًا هامًا في ذلك. في هذا النظام، يعمل منظمان للحرارة معًا، حيث يُركّب كل منهما على حامل واحد، ويُثبّت حساس درجة الحرارة عند منظم الحرارة الثاني. يُستخدم ثلث تدفق سائل التبريد لتبريد كتلة الأسطوانات، بينما يُستخدم الثلثان المتبقيان لتبريد رأس الأسطوانات.
