Van hằng nhiệt (thermostat) là một bộ phận quan trọng trong hệ thống làm mát động cơ của ô tô. Nó có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ của động cơ, giúp đảm bảo động cơ luôn hoạt động trong phạm vi nhiệt độ tối ưu, tránh quá nóng hoặc quá lạnh, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và kéo dài tuổi thọ động cơ. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết về chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van hằng nhiệt trong ô tô.
1. Chức năng của van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt hoạt động như một “người kiểm soát nhiệt độ” của hệ thống làm mát động cơ.
Khi động cơ vừa khởi động, nhiệt độ của động cơ thường thấp, và để động cơ nhanh chóng đạt đến nhiệt độ làm việc lý tưởng, van hằng nhiệt sẽ đóng lại, ngăn cản dòng nước làm mát chảy vào bộ tản nhiệt. Điều này giúp động cơ nhanh chóng nóng lên.
Khi động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc lý tưởng (thường từ 85°C đến 95°C), van hằng nhiệt sẽ mở ra để cho phép nước làm mát lưu thông qua bộ tản nhiệt và giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ.
2. Cấu tạo của van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt chủ yếu được cấu tạo từ hai phần chính:
- Vỏ van: Là phần bên ngoài của van hằng nhiệt, được làm từ hợp kim chịu nhiệt, thường là kim loại hoặc nhựa cứng.
- Cơ chế đóng mở: Phần này là bộ phận quan trọng nhất của van hằng nhiệt, thường bao gồm một chất rắn (wax) hoặc lò xo kết hợp với một piston. Khi động cơ nóng lên, chất wax sẽ nóng chảy và làm piston mở van, cho phép nước làm mát chảy qua. Khi động cơ nguội đi, chất wax lại đóng lại van để ngừng dòng nước làm mát.
Ngoài ra, van hằng nhiệt có thể được trang bị một cơ chế điều chỉnh được để tương thích với các kiểu động cơ khác nhau, đảm bảo hiệu quả làm mát tối ưu.
3. Nguyên lý hoạt động của van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản của sự giãn nở nhiệt. Khi động cơ khởi động, nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống làm mát thấp, van hằng nhiệt sẽ giữ đóng, ngăn không cho nước làm mát đi vào bộ tản nhiệt. Điều này giúp động cơ nhanh chóng đạt được nhiệt độ làm việc lý tưởng.
Khi động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc (thường từ 85°C đến 95°C), chất wax bên trong van hằng nhiệt nóng lên và giãn nở, làm nở piston và mở van, cho phép nước làm mát lưu thông qua bộ tản nhiệt. Nước làm mát sau đó sẽ hấp thụ nhiệt từ động cơ và thải ra ngoài qua bộ tản nhiệt.
4. Phân loại
Tùy thuộc vào ứng dụng và công nghệ của động cơ đốt trong, van hằng nhiệt phải thể hiện các đặc điểm chức năng và cách thức hoạt động khác nhau. Những thiết kế sau đây được sử dụng:
- Van hằng nhiệt dạng Cartridge
Van hằng nhiệt dạng Cartridge là bộ phận riêng biệt bên trong vỏ, tên gọi của nó cho thấy rằng nó có thể thay thế một cách dễ dàng (giống như hộp mực máy in). Chúng điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác, bền bỉ, không cần bảo trì và đã chứng minh được giá trị của mình trong nhiều thập kỷ.
- Van hằng nhiệt kiểu tích hợp Housing
Van hằng nhiệt tích hợp Housing bao gồm van hằng nhiệt cartridge và vỏ. Đơn giản nó là một cụm được tích hợp đầy đủ, và bạn chỉ việc lắp vào động cơ.
- Van hằng nhiệt điều khiển điện
Khả năng làm mát trong động cơ đốt trong của ô tô hiện đại được tối ưu hóa về hiệu suất đòi hỏi van hằng nhiệt có phạm vi hoạt động rộng hơn so với van hằng nhiệt bằng sáp thông thường.
Van hằng nhiệt điều khiển điện được phát triển để đáp ứng yêu cầu này. Van hằng nhiệt điều khiển điện được đặc trưng bởi phạm vi làm việc rộng hơn. Nhờ kiểm soát bổ sung thông qua hệ thống quản lý động cơ, nhiệt độ động cơ có thể được điều chỉnh hiệu quả hơn và đáp ứng nhu cầu. Điều này cải thiện tiêu thụ nhiên liệu và giảm lượng khí thải chất độc hại.
5. Van hằng nhiệt hoạt động như thế nào
Van hằng nhiệt đóng vai trò như một van kiểm soát dòng chất làm mát và được thiết kế để đóng mở ở nhiệt độ cụ thể.
Khi động cơ nguội, van hằng nhiệt vẫn đóng, chặn dòng chất làm mát đến bộ tản nhiệt, cho phép động cơ nóng lên nhanh chóng đến nhiệt độ tối ưu.
Khi nhiệt độ của động cơ đạt đến nhiệt độ mong muốn (thường là khoảng 200 oF, 95 oC), van hằng nhiệt sẽ mở ra, cho phép dòng chất làm mát chảy đến bộ tản nhiệt và ngăn động cơ quá nóng.
Bí mật của van hằng nhiệt nằm ở xi lanh nhỏ (xilanh tích năng) nằm ở phía động cơ của thiết bị. Hình trụ này chứa đầy sáp bắt đầu tan chảy ở khoảng 180 oF (các van hằng nhiệt khác nhau mở ở nhiệt độ khác nhau, nhưng 180o F/82oC là nhiệt độ phổ biến).
Một thanh nối với van sẽ ép vào lớp sáp này. Khi sáp tan chảy, nó giãn nở đáng kể và đẩy thanh ra khỏi xi lanh, làm mở van.
6. Dấu hiệu hư hỏng
- Động cơ quá nóng: Nếu van hằng nhiệt bị kẹt ở vị trí đóng sẽ ngăn cản nước làm mát lưu thông qua két nước để làm mát, khiến nhiệt độ động cơ tăng nhanh. Quá nhiệt này có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng bao gồm biến dạng đầu xi-lanh, thổi gioăng đầu và trong trường hợp nghiêm trọng là hỏng động cơ hoàn toàn.
- Động cơ chạy quá lạnh: Nếu van hằng nhiệt bị kẹt mở, nó sẽ cho phép chất làm mát chảy tự do qua động cơ và bộ tản nhiệt, ngăn không cho hoặc làm chậm động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành tối thiểu. Động cơ chạy quá lạnh kém hiệu quả, dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu kém.
- Nhiệt độ động cơ dao động: Nhiệt độ động cơ dao động có thể là do van hằng nhiệt đóng mở không đều. Điều này có thể gây nhầm lẫn cho máy tính của động cơ, dẫn đến hiệu suất kém, giảm hiệu suất sử dụng nhiên liệu và tăng lượng khí thải.
- Chỉ số đo nhiệt độ bất thường: Đồng hồ đo nhiệt độ trên bảng điều khiển ô tô của bạn có thể là dấu hiệu đầu tiên của van hằng nhiệt ô tô bị lỗi. Khi các chỉ số bất thường hoặc dao động đáng kể thì cần phải kiểm tra van hằng nhiệt và hệ thống làm mát.
- Tăng mức tiêu hao nhiên liệu: Khi động cơ không đạt được nhiệt độ tối ưu, nó có thể hoạt động kém hiệu quả hơn, cần nhiều nhiên liệu hơn để duy trì hiệu suất.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề về van hằng nhiệt trên ô tô mà trung tâm VATC gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập hay sửa chữa thực tế trên xe ô tô.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
