اجزا الکتریکی سیستم خنک‌کننده موتور

در مقاله سیستم خنک‌کننده موتور دلایل نیاز به خنک کاری موتور اشاره شد.که اجزا سیستم به دو بخش اجزا مکانیکی و الکتریکی دسته بندی شد . اجزا مکانیکی و اجزا الکتریکی به کمک یکدیگر، هدف تعادل ترمودینامیکی موتور ( کنترل دما موتور) را بر عهده دارند. در این مقاله به اجزا الکتریکی سیستم خنک‌کننده موتور پرداخته خواهد شد .

آنچه در این مقاله خواهید خواند…
وظیفه
اجزا اصلی
انواع سیستم‌های الکتریکی خنک‌کننده موتور
فن الکتریکی و تعداد آن
روش کنترل دور فن

وظیفه

یکی از اجزا مکانیکی سیستم خنک‌کننده موتور رادیاتور است. مایع خنک‌کننده موتور وارد رادیاتور شده و بخشی از حرارت خود را از طریق ساختار رادیاتور و عبور هوا از پره های از به بدنه رادیاتور و محیط می‌دهد و مایع خنک‌کننده موتور با دمای پایین تر از رادیتور خارج شده و به موتور بر میگردد و این سیکل مرتبا انجام می‌شود. در خودروهای قدیمی یا موتور سیکلت ها همین سیکل سبب کاهش دمای مایع خنک‌کننده موتور در حد مورد نیاز می‌شود اما در تمامی خودرو امروزی باتوجه‌به راندمان حرارتی موتور این امکان وجود ندارد. بنابراین ضروری است که یک سیستم کمکی برای سرعت بخشیدن به عبور هوا از پره های رادیاتور در نظر گرفته شود تا با سرعت بیشتری مایع خنک کنده موتور انتقال حرارت داشته باشد و دمای از به نقطه بحرانی (جوش) نرسد. هدف کلی اجزا الکتریکی سیستم خنک‌کننده موتور کمک به انتقال حرارت مناسب در رادیاتور از طریق عبور هوا از پره های رادیاتور است.

اجزا اصلی

شکل 1 اجزا اصلی سیستم الکتریکی خنک‌کننده موتور را نشان می‌دهد.

اجزا اصلی سیستم الکتریکی خنک‌کننده موتور شکل 1- اجزا اصلی سیستم الکتریکی خنک‌کننده موتور

همانطور که در شکل 1 ملاحظه می‌شود اجزا اصلی این سیستم عبارت‌اند از فن الکتریکی، سنسور دمای مایع خنک‌کننده موتور، دسته سیم و رله‌های راه‌انداز برخی از مدارها دارای مقاومت کنترل‌کننده فن نیز هستند که در بخش دسته‌بندی انواع سیستم‌ها بیشتر توضیح داده خواهد شد.

انواع سیستم‌های الکتریکی خنک‌کننده موتور

با اینکه هدف اصلی سیستم الکتریکی خنک‌کننده موتور کنترل حجم هوای عبوری از رادیاتور است اما خودروها به روش‌های مختلف این کار را انجام می‌دهند. شکل زیر روش‌های دسته‌بندی این سیستم را از دیدگاه‌های مختلف نشان می‌دهد.

روش‌های دسته‌بندی سیستم الکتریکی شکل 2- روش‌های دسته‌بندی سیستم الکتریکی خنک‌کننده فن

فن الکتریکی و تعداد آن در سیستم خنک‌کننده موتور

فن خنک‌کننده موتور معمولاً یک موتور الکتریکی ساده است. شکل 3 نمونه‌ای از فن الکتریکی را نشان می‌دهد.

نمونه‌ای از موتور فن خنک کنندشکل 3- نمونه‌ای از موتور فن خنک کننده

همانطور که در نمودار شکل 2 نشان‌داده‌شده است دو روش متداول در خودروها استفاده از یک یا دو فن است. به‌عنوان‌مثال خودرویی مانند 206 از یک فن استفاده می‌کند (شکل 4) اما مانند سمند یا پژو 405 از دو فن استفاده می‌کند استفاده می‌کند (شکل 5).

موتور با یک فن خنک‌کننده در جلوشکل 4- موتور با یک فن خنک‌کننده در جلو

موتور با یک فن خنک‌کننده در جلوشکل 5- موتور با 2 فن خنک‌کننده در جلو

نکته: در برخی خودروها ممکن است به‌ظاهر دو فن در خودرو مشاهده شود اما یک در واقع فن دوم در زمان فعال‌کردن سیستم تهویه (کولر) فعال می‌شود. مثلاً در خانواده پراید اگر در محفظه موتور بالا زده شود. فنی که در جلو خودرو مشاهده می‌شود فن سیستم تهویه مطبوع یا همان کولر است. شکل 6 نمونه‌ای از این فن را نشان می‌دهد.

فن کولر تیباشکل 6- فن کولر تیبا

در این نوع خودروها فن اصلی خنک‌کننده موتور به سمت داخل موتور روی رادیاتور اصلی نصب می‌شود.

توجه: اگرچه اسم ظاهری فن تهویه مطبوع است و برای کولر استفاده می‌شود اما باتوجه‌به اینکه رادیاتور کولر (اسم صحیح از کندانسور) جلوی رادیاتور خنک‌کننده موتور قرار می گیرد بنابراین عملکرد فن کولر باعث پایین آمدند دمای کاری موتور نیز خواهد شد.

نکته کاری: در خودروهایی که یک فن برای سیستم خنک‌کننده و یک فن برای کولر وجود دارد در صورت خرابی فن اصلی روشن‌کردن می‌توان جلو افزایش بیش از حد دمای مایع خنک‌کننده موتور را گرفت.

معمولاً موتورهای الکتریکی مورداستفاده در خودروها برای فن خنک‌کننده موتور از نوع تک دور ساده هستند البته گاهی از موتورهای چند دور یا دور متغیر نیز استفاده می‌شود.

این مطلب را حتما بخوانید  نقش خازن در سیستم برق خودرو

روش کنترل دور فن (فن‌ها)

بیشتر خودروها حداقل دو دور برای عملکرد فن خنک‌کننده موتور در نظر می‌گیرند که اصطلاحاً به‌دور کند و دور تند شناخته می‌شوند. متناسب با نوع طراحی موتور معمولاً دور کند در محدوده 90 الی 97 درجه سانتی‌گراد و دور تند در محدوده دمای 93 الی 105 درجه سانتی‌گراد فعال می‌شود

نکته: امروزه با کمک ریمپ کردن و یا روش‌های سنتی تر بازه عملکرد فن را تغییر می‌دهند اما باید توجه شود که عدد دمای مایع خنک‌کننده موتور ارتباط مستقیم با راندمان حرارتی موتور و شرایط محیطی خودرو دارد، اعمال تغییرات بیش از حد باعث کاهش طول عمر سیستم شده و تغییرات مصرف و آلایندگی موتور را به همراه خواهد داشت.

  • ایجاد حالت دور تند و دور کند در سیستم با یک فن خنک‌کننده

خودروهایی مانند پژو 206 یا خانواده پراید از یک فن در سیستم خنک‌کننده موتور استفاده می‌کنند. برای اینکه حالت دور تند یا کند را در این نوع ایجاد کنند از مقاومت استفاده می‌کنند. شکل 7 این مقاومت را نشان می‌دهد.

نوعی مقاومت فن خنک‌کننده موتور شکل 7- نوعی مقاومت فن خنک‌کننده موتور

عملکرد مدار بسیار ساده است. در واقع اگر مقاومت در مسیر فن قرار بگیرید به دلیل ایجاد افت ولت سبب می‌شود موتور فن با دور کمتری (دور کند) بچرخد و اگر مقاومت از مسیر فن خارج شود برق با ولتاژ عادی (محدود 12 الی 14 ولت) به فن رسیده در نتیجه فن با دور طبیعی می‌چرخد و حالت دور تند را ایجاد می‌کند. شکل 8 این مدار را به ساده‌ترین حالت ممکن نشان می‌دهد.

مدار ساده فن با مقاومت 1- موتور فن 2- مقاومت فن 3- رله دور کند 4- رله دور تند
شکل 8- مدار ساده فن با مقاومت

در خودروهای امروزی معمولاً رله‌های دور کند و تند توسط ECM یا کنترل یونیت موتور مدیریت می‌شوند. در واقع کنترل یونیت تصمیم می‌گیرد که کدام رله فعال شود و در نتیجه جریان برق با عبور از مقاومت (دور کند) و یا بدون عبور از مقاومت (دور تند) به موتور فن برسد.

 

  • ایجاد حالت دور تند و دور کند در سیستم با دو فن

همانطور که گفته شد برخی خودروها مانند سمند از دو فن برای سیستم خنک کنده موتور استفاده می‌کنند. در این نوع سیستم‌ها از روش سری و موازی کردن فن‌ها برای ایجاد حالت دور تند و دور کند استفاده می‌کنند. شکل 9 این روش را نشان می‌دهد.

روش سری - موازی برای کنترل دور فن 1-اتصال بدنه (کنترل توسط ECM) 2- برق تغذیه بوبین رله 3- باتری 4- فیوز 5- رله دور کند
6- رله موازی کن 7- رله دو تند 8- فن‌ها
شکل 9- روش سری – موازی برای کنترل دور فن

به‌صورت عمومی همانطور که در شکل 9 نیز نشان‌داده‌شده است 3 رله نیاز است. با کمک این سه رله دو وضعیت دور کند و دور تند ایجاد می‌شود. اگر به شکل 9 مجدداً توجه کنید ملاحظه می‌شود یکی از فن‌ها دارای اتصال مستقیم بدنه است اما فن دیگر اتصال مستقیم به بدنه ندارد. در حالت دور کند با فعال شده رله دور کند جریان برق از مسیر زیر را طی می‌کند

رله دور کند ……. فن اول ……….رله موازی کن ……… فن دوم ……….. بدنه

در این حالت به دلیل سری شدن دو فن ولتاژ بین آنها تقسیم می‌شود و هر دو با ولتاژی حدود 6 الی 7 ولت فعال می‌شوند که دور کند را ایجاد می‌کند. در حالت دور تند هر سه رله فعال می‌شوند و دو مسیر به‌صورت زیر وجود خواهد داشت

رله دور کند ……… فن اول …………رله موازی کن …………… بدنه
رله دور تند ……..فن دوم ……….. بدنه

در این حالت با دلیل موازی بودن مدار دو فن با یکدیگر به هر دو فن 12 الی 14 ولت جریان برق می‌رسد و وضعیت دور تند را ایجاد می‌کند. باتوجه‌به اینکه سیستم فن خنک‌کن موتور 405 و سمند از همین نوع است برای اطلاع بهتر و دقیق‌تر از عملکرد این نوع به مقاله تست و بررسی رله فن 405 مراجعه کنید.

  • فن با دور متغیر
    هرچقدر سرعت دوران فن بیشتر باشد، حجم هوای بیشتری به پره‌های رادیاتور برخورد کرده و بیشتر می‌تواند دمای مایع خنک‌کننده موتور را پایین بیاورد. اما یک نکته در این میان وجود دارد. همانطور که در بخش بالاتر اشاره شد فن‌های با دو دور محدوده دمایی کمی را کنترل می‌کنند اگر بتوانیم سرعت دوران فن را بیشتر تغییر دهیم محدوده دمایی را می‌توان در حد مطلوب‌تری ثابت نگه داشت. برخی خودروهای امروزی با استفاده از یک کنترلر دور فن را متناسب با دمای موتور تغییر می‌دهند به این‌گونه دور فن بین حداقل صفر دور و حداکثر دور می‌تواند متغیر باشد. شکل 10 کنترلر فن خنک‌کننده در یک خودرو را نشان می‌دهد.
این مطلب را حتما بخوانید  نحوه عملکرد و عیب یابی رله

کنترلر (ماژول) فن خنک‌کننده شکل 10- کنترلر (ماژول) فن خنک‌کننده رادیاتور سانتافه

نکته: توجه کنید ماژول فن خنک‌کننده موتور، ابزار کنترلی علاوه بر ECM (یونیت موتور) است. سنسور دمای مایع خنک‌کننده موتور همچنان به ECM متصل است و فرمان اولیه را از یونیت موتور دریافت می‌کند و باتوجه‌به فرمان دریافتی از ECM که معمولاً پیامی از نوع PWM است. میزان ولتاژ مناسب فن را انتخاب کرده و به فن ارسال می‌کند. شکل 11 ارتباط این کنترلر را با فن و ECM نشان می‌دهد.

ارتباط کنترلر با ECM1-ECM 2- کنترلر فن 3- موتور فن 4- سنسور دمای مایع خنک‌کننده
شکل 11- ارتباط کنترلر با ECM در مدار سانتافه

نکته: عبارت کنترلر یا ماژول یا یونیت یک واژه عمومی است که به اجزا الکترونیکی که فرایند کنترل را انجام می‌دهند اطلاق می‌شود. اما ممکن است عملکرد مشابه ای نداشته باشند مثلاً در سیستم‌های قدیمی پژو کنترل یونیت به نام کنترل یونیت فن وجود داشت که وظیفه آن را اندازه رله‌های دور تند و کند و موازی کن بود. نباید این یونیت با یونیت فن شکل 10 اشتباه گرفته شود.

بررسی از نظر نوع راه‌انداز

همانطور که در بخش‌های قبلی توضیح داده شد راه‌اندازی مدار الکتریکی خنک‌کننده موتور عموماً از طریق یونیت موتور و یا در برخی موارد خاص از طریق ماژول فن انجام می‌شود

نکته: در سیستم‌های قدیمی (مثلاً پراید کاربراتوری) که دارای فن خنک‌کننده الکتریکی بودند از یک کلید دمایی و یک رله برای کنترل فن استفاده می‌شد. شکل 12 این نوع مدار را نشان می‌دهد.

راه‌انداز فن با کلید دمایی (حالت موتور سرد)1-باتری 2- فیوز 3- رله NC 4- فن 5- کلید دمایی 6- کلید اصلی موتور
شکل 12- راه‌انداز فن با کلید دمایی (حالت موتور سرد)

همانطور که در شکل 12 مشاهده می‌شود از یک کلید دمایی (به‌جای سنسور دما) استفاده شده است. این کلید معمولاً یک کلید بی متالی است که با گرم‌شدن اتصال بدنه از قطع می‌شود. زمانی که موتور سرد است این اتصال وصل بوده و بوبین رله به بدنه متصل شده و پلاتین را به پایین می‌کشد. با کشیده شدن پلاتین برق مثبت فن قطع خواهد بود. اما زمانی که دما موتور بالا می‌رود اتصال بدنه کلید بی متالی قطع شده و مدار بوبین رله نیز قطع می‌گردد در این حالت پلاتین به‌جای اول خود برگشته و مدار برق فن متصل شده و فن کار می‌کند. شکل 13 وضعیت مدار در حالت گرم بودن موتور و روشن شدن فن را نشان می‌دهد.

راه‌انداز فن با کلید دمایی (حالت موتور گرم)1-باتری 2- فیوز 3- رله NC 4- فن 5- کلید دمایی 6- کلید اصلی موتور
شکل 13- راه‌انداز فن با کلید دمایی (حالت موتور گرم)

نوع سنسور مایع خنک‌کننده

سنسورهای دمایی در دو نوع NTC و PTC وجود دارند. امروزه تمامی سنسورهای مایع خنک‌کننده از نوع NTC هستند. البته درگذشته برخی خودروها به‌صورت محدود و از سنسورهای PTC نیز برای این مدار استفاده می‌کنند. نوع سنسور در عملکرد فن تأثیری ندارد اما دانستن نوع سنسور در روش عیب‌یابی بسیار مؤثر خواهد بود. عملکرد و ساختار سنسور مایع خنک‌کننده در مقاله سنسور مایع خنک‌کننده آمده است.

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.
فهرست