ترموستات الکتریکی چیست؟ و نحوه عملکرد آن

ترموستات الکتریکی یکی از اجزای اساسی وحیاتی درخودروهای امروزی است که برای کنترل دما و حفظ عملکرد بهینه موتور استفاده می‌شود. اسم دقیق این قطعه ترموستات الکترومکانیکی می‌باشد. (ترکیبی ازعملکرد الکتریکی و مکانیکی) وبه‌ نام‌ ترموستات‌های برقی EAT نامیده می شوند، که مخفف آن‌ (Electrically Assisted Thermostat) می باشد. ترموستات الکتریکی به مفهوم خیلی ساده به معنی کنترل عملکرد ترموستات (باز و بسته شدن) با دستور مستقیم سیستم مدیریت موتور ECM انجام می شود.

سیستم مدیریت موتور ECM با توجه به اطلاعات سنسورها و پارامترهای محاسباتی خود ازجمله دمای موتور، دورموتور، سرعت خودرو، بار موتور دستور لازم جهت بازشدن ترموستات برقی را صادر می کند و‌ دائما ترموستات الکتریکی را با توجه به شرایط مختلف کنترل می کند.

در خودروها، ترموستات‌ها معمولاً به دو نوع مکانیکی و الکتریکی تقسیم می‌شوند. هر کدام از این مدل‌ها دارای ویژگی‌ها وعملکردهای خاص خود هستند:

۱. ترموستات مکانیکی

در اکثر خودروهای تولیدی عملکرد ترموستات براساس حساسیت به دما کار می‌کند این نوع ترموستات‌ها براساس انبساط و انقباض ماده‌ای مانند بی‌متال عمل می‌کنند. وقتی دما افزایش می‌یابد، بی‌متال در ترموستات انبساط می‌کند و فنر ترموستات فشرده می‌شود و دریچه را بازمی‌کند تا جریان آب گرم وارد رادیاتورخنک کننده شود.

۲. ترموستات الکتریکی

از این نوع ترموستات‌ها از مدارالکتریکی خود برای کنترل دمای مایع خنک کنند استفاده می‌کنند. سیستم مدیریت موتور ECM با اندازه‌گیری دمای موتور‌توسط سنسوردمای مایع خنک کننده وتحلیل داده‌ها توسط سنسورهای الکترونیکی و محاسبه‌های لازم ترموستات الکترومکانیکی را کنترل می‌کند. این نوع ترموستات معمولاً دقیق‌تر‌ و‌ قابل تنظیم‌ است و‌می‌تواند ویژگی‌های پیشرفته‌تری مانند کنترل PID (نسبت به زمان، میزان و تغییردما) را داشته باشد. هر یک از این انواع ترموستات‌ها دارای مزایا و محدودیت‌های خود‌هستند وبسته به نیازها واستفاده‌های مختلف در خودروها مورد استفاده قرارمی‌گیرند.

وظیفه ترموستات الکتریکی

ترموستات قطعه‌ای می‌باشد که وظیفه کنترل دمای موتور و حفظ آن در محدوده استاندارد و مطلوب را بر عهده دارد. و دائما با کنترل گردش آب بین موتور و رادیاتور دمای موتور‌‌‌ را درحد نرمال ثابت نگه می‌دارد. با کنترل دمای موتور، ترموستات از بالارفتن دمای موتور یا خنک شدن زیاد آن جلوگیری می‌کند، که باعث بهبود عملکرد، بهره‌‌ وری سوخت و بالارفتن عمر موتور می‌شود. ترموستات الکتریکی در خودروهای پیشرفته به دلیل دقت بالا، قابلیت تنظیم ،عملکرد مستقل وامکانات پیشرفته، به بهبود کارایی و کاربری خودرو کمک می‌کند و باعث ارتقاء سطح تکنولوژی و کارایی خودرو می‌شود.

این ترموستات‌ها با دستورمستقیم ECU، در زمان های لازم با توجه به شرایط مختلف خودرو و همچنین در شرایط بحرانی موتورعمل می کند و این عملکرد باعث عمر طولانی تر موتور و بهبود کارکرد موتور می‌شود. دقت داشته باشید ساختمان این قطعه و عملکرد آن دقیقا شبیه به ترموستات مکانیکی می باشد و فقط در ترموستات های برقی از یک بخش الکتریکی مجزا در ساختمان ترموستات استفاده شده است که این بخش الکتریکی یک گرمکن الکتریکی (Heater) می‌باشد.

ECU درمواقع لازم با دستور لازم هیتر را فعال کرده و باعث بالارفتن دمای داخلی ترموستات می شود. بی متال داخل ترموستات براساس این حرارت گرم شده و براثر منبسط شدن دریچه ترموستات باز شده و باعث عملکرد آن می‌شود. درزمان تشخیص ECU جهت غیرفعال شدن ترموستات جریان خود را ازهیتر قطع کرده و به علت قطع شدن جریان هیتر دمای بی متال کاهش یافته و براثر انقباض دریچه را بسته و باعث عدم گردش مایع خنک کاری موتورمی شود.

نحوه عملکرد ترموستات الکتریکی در خودرو

در خودروهای پیشرفته نسل جدید ترموستات الکتریکی عضو جدیدی از عملگرهای سیستم مدیریت کنترل موتور (ECU یا ECM) می باشد. کنترل این سیستم دقیقا همانند بقیه عملگرها با دستور مستقیم ECU انجام می شود، ECU از ورودی های خود که سنسورهای خود می باشد اطلاعات لازم را دریافت کرده وبا توجه به MAP لیست برنامه ریزی شده توسط کمپانی سازنده برروی ایسیو، محاسبه و مقایسه لازم را انجام داده و در زمان لازم دستور فعالسازی ترموستات برقی را صادرمی کند.

نکته مهم

مدار برقی ترموستات الکتریکی دارای دو پایه است که از طریق سوکت و سیم کشی مربوطه به قسمت‌های مورد نظرمتصل می‌شوند. به دلیل استفاده ازهیتر درمدار ترموستات الکتریکی، برای فعالسازی آن نیاز به یک جریان مثبت و یک جریان منفی می‌باشد. طبق الگوریتم طراحی سیستم مدیریت موتور دستور مستقیم برای فعالسازی هیتر ترموستات برقی توسط ECU صادر می شود.

منبع جریان مثبت

با توجه به دستور مستقیم از ECU به رله اصلی در جعبه فیوز موتور، جریان مثبت از سمت رله اصلی ارسال می‌شود. از زمان روشن شدن خودرو، این جریان مثبت به صورت دائم بر روی پایه مربوطه ترموستات برقرار می‌ماند.

دستورجریان منفی

دستور اصلی که عمل فعالسازی و غیرفعالسازی ترموستات برقی را کنترل می‌کند، از سمت ECU صادر می‌شود و این دستوربه صورت منفی است. این جریان تا زمانی که برقرار باشد، عملکرد ترموستات را تنظیم می‌کند. هیتر داخل ترموستات برقی برای فعال شدن نیاز به آمپرمصرفی بالایی دارد، بنابراین جریان منفی از سمت ECU از طریق یک ترانزیستور صادر می‌شود. سیستم مدیریت موتور به وسیلهٔ این جریان منفی، عملکرد ترموستات الکتریکی را کنترل می‌کند تا تصمیم بگیرد که آیا ترموستات باید فعال شود و موتور را بسیار گرم کند یا غیرفعال باشد و اجازه دهد که موتور به دمای عادی خود برسد.

توجه داشته باشید که ترموستات برقی تنها در یک حالت خاص از سوی ECU فعال نمی‌شود؛ بلکه در شرایط مختلف کارکرد خودرو، این فعالسازی ممکن است متفاوت باشد. با توجه به شرایط زیر، ترموستات فعال می‌شود:

۱.در شرایطی که خودرو در حالت بارکم و سرعت کم حرکت می‌کند، ترموستات برقی زمانی که دمای مایع خنک‌کننده موتور به ۱۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، از سوی واحد کنترل الکترونیکی (ECU) دستور فعالسازی دریافت می‌کند و ترموستات باز می‌شود. باز شدن ترموستات دراین شرایط باعث بهبود مصرف سوخت وعملکرد بهتر موتور می شود.

۲. در شرایطی که خودرو تحت بار زیاد و با سرعت بالا حرکت می کند، ترموستات برقی زمانی که دمای مایع خنک‌کننده موتور به ۸۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، از سوی واحد کنترل الکترونیکی (ECU) دستور فعالسازی دریافت می‌کند و ترموستات باز می‌شود. باز شدن ترموستات در این شرایط باعث می‌شود که موتور در دماهای مناسبی کار کند و از افزایش دما و گرم شدن بیش از حد جلوگیری شود. این اقدام به معنای محافظت از موتور است و می‌تواند به افزایش طول عمر موتور کمک کند.

شرایط اضطراری در خودرو زمان ایراد در مدار ترموستات الکتریکی

در صورت بروز ایرادهای احتمالی در مدار ترموستات الکتریکی و مدارات الکتریکی مرتبط با آن که ممکن است به خسارت‌های جدی برای موتور و سیستم‌های وابسته منجر شود، در این شرایط، بی‌متال داخلی ترموستات به دلیل دمای پیش‌فرضی که برای آن تعیین شده است، به صورت مکانیکی فعال می‌شود. دمایی که بی متال ترموستات با توجه به آن به صورت مکانیکی در شرایط اضطراری عمل می کند و دریچه ترموستات به صورت کامل باز می شود. دمای  ۲±۱۰۵ درجه سانتی گراد می باشد. همچنین میزان سیکل باز شدن ترموستات ۸ میلی مترمی باشد.

نحوه عیب یابی ترموستات برقی

خودروی MVMX22 مجهزبه سیستم ترموستات الکتریکی می باشد که با دستورمستقیم سیستم مدیریت موتور در شرایط کاری مختلف خودرو فعال می شود. با توجه به اینکه این قطعه یکی از عملگرهای ECU است، به طور معمول توسط این یونیت به طور مداوم تست مقاومتی می‌شود. در صورت بروز هر گونه مشکل در مدار الکتریکی این قطعه، فوراً چراغ چک موتور در بخش پشت آمپر روشن می‌شود تا راننده مطلع شود و بتواند خودرو را سریعاً بررسی کند.

نکته مهم در طراحی این مدل خودرو این می باشد که، در صورت خرابی در مدار ترموستات الکتریکی همزمان با روشن شدن چراغ چک در پشت آمپر چراغ سبز رنگ کروز‌کنترل نیز در پشت آمپر به صورت دائم شروع به چشمک زدن می کند،که یکی ازنشانه های خرابی ترموستات الکتریکی می باشد.

ترموستات الکتریکی در خودروهای پیشرفته به دلیل دقت بالا، قابلیت تنظیم، عملکرد مستقل و امکانات پیشرفته که باعث ارتقاء سطح تکنولوژی و کارایی خودرو می‌شود نصب می شود. یکی از بالاترین آمارهای خودروهای وارداتی به ایران، خودروهایی هستند که از کشور چین وارد می‌شوند و توسط شرکت مدیران خودرو  نیز در داخل کشور مونتاژ می‌شوند. از جمله این خودروها، مدل MVM X22 می‌باشد.

سخن پایانی

توجه داشته باشید که تکنسین‌های فنی آموزش‌دیده به راحتی می‌توانند توسط دستگاه عیب‌یاب دیاگ، به یونیت سیستم مدیریت خودرو متصل شده و از طریق قسمت خواندن کدهای خطا به دقت خرابی این قطعه را شناسایی کنند. همچنین، با مشاهده وضعیت پارامتر دمای آب، به راحتی می‌توانند وضعیت کارکرد ترموستات الکتریکی را تست و بررسی نمایند.