فاعل، موضوع:
- مقدمه
- فن با کوپلینگ ویسکوز
- کنترل برقی فن با استفاده از کلید حرارتی
- کنترل برقی فن با استفاده از دستگاه کنترل
- کنترل برقی فن با استفاده از دستگاه کنترل (کنترل رله)
- کنترل برقی فن با استفاده از واحد کنترل (کنترل PWM)
- خطاهای احتمالی باعث می شود که فن خنک کننده به کار خود ادامه دهد
معرفی:
ما انواع مختلفی از فن های خنک کننده را در خودرو پیدا می کنیم: در محفظه موتور، در یک رادیو چند منظوره، که در بسته های باتری خودروهای هیبریدی و الکتریکی استفاده می شود، ببینید: درایو جایگزین این صفحه بر روی فن خنک کننده موتور تمرکز دارد.
فن خنک کننده خودرو با موتور احتراق داخلی از سیستم خنک کننده در برابر گرمای بیش از حد محافظت می کند. فن خنک کننده طرح های مختلفی دارد (به بخش های مختلف این صفحه مراجعه کنید) اما همه آنها یک ویژگی مشترک دارند: تیغه های فن پلاستیکی در جلو، نزدیک به رادیاتور (گاهی در جلو، معمولاً در عقب). وقتی مایع خنک‌کننده گرم شد یا وقتی تهویه مطبوع روشن است، فن شروع به کار می‌کند.
در تصویر بالا یک فن خنک کننده الکتریکی از یک BMW را در یک کت پلاستیکی می بینیم. فن خنک کننده توسط تکنسین با کشیدن آن از روی راهنماهای خود از محفظه موتور خارج می شود.
پاراگراف های زیر روش های مختلف کنترل فن خنک کننده را مورد بحث قرار می دهند.
فن با کوپلینگ ویسکوز:
علاوه بر فن با کنترل الکترونیکی، یک فن خوداندیش / تنظیم کننده نیز وجود دارد، یعنی نسخه با جفت چسبناک. دیگر هیچ الکترونیکی در کار نیست. آ دو فلزی نوار و مایع سیلیکونی مایع با اتصال دو محفظه ذخیره سازی (محفظه ذخیره سازی و محفظه کار) اطمینان حاصل می کنند که هنگام تغییر دما، فن روشن و خاموش می شود.
کوپلینگ چسبناک با فلنج متصل می شود پمپ خنک کننده تایید شده. در تصویر بخشی از فلنج را می بینیم. کوپلینگ ویسکوز مورد نظر با چهار پیچ به پمپ خنک کننده پیچ می شود. همچنین نسخه هایی با یک مهره نصب مرکزی وجود دارد.
کوپلینگ چسبناک در پشت است رادیاتور. جریان هوا از طریق رادیاتور کوپلینگ ویسکوز را گرم می کند. یک نوار دو فلزی نیز گرم می شود و بنابراین تاب می یابد. هنگامی که تاب می یابد، نوار دو فلزی یک دریچه فنر برگ را باز می کند و مایع سیلیکونی می تواند از محفظه ذخیره به محفظه کار جریان یابد. سیال اجازه می دهد تا حرکت چرخشی دیسک درایو (سمت موتور) به محفظه فن (سمت فن) منتقل شود. سیال سیلیکونی می تواند از طریق کانال برگشت به محفظه ذخیره برگردد.
- وقتی موتور سرد است، فن خاموش می شود. فلنج پمپ مایع خنک کننده می چرخد، اما محفظه فن ثابت است. در این وضعیت، هیچ محفظه ای در کوپلینگ چسبناک به یکدیگر متصل نمی شوند.
- وقتی موتور گرم است، فن روشن می شود. سیال سیلیکونی در محفظه کار تضمین می کند که محفظه فن به داخل و چرخش می رسد.
میزان تاب خوردگی نوار دو فلزی (که باز هم به دمای هوا بستگی دارد) تعیین می کند که چه مقدار مایع می تواند به محفظه کار جریان یابد. سیال بیشتر در محفظه کار باعث لغزش کمتر و در نتیجه سرعت بالاتر فن می شود. همیشه لغزش کمتری در کوپلینگ ویسکوز وجود دارد.
هنگام رانندگی، باد کوپلینگ چسبناک را خنک می کند. بنابراین، فن خنک کننده عمدتاً هنگام ایستادن یا رانندگی آهسته شروع به کار می کند.
ما می توانیم از طریق صدا تشخیص دهیم که آیا یک ماشین دارای فن خنک کننده است که توسط یک موتور الکتریکی حرکت می کند یا توسط یک کوپلینگ چسبناک. کوپلینگ چسبناک توسط میل لنگ از طریق تسمه چندگانه هدایت می شود. سرعت بیشتر میل لنگ باعث افزایش سرعت فن می شود. اگر در هنگام افزایش دور موتور، فن با شدت بیشتری می وزد و پس از چند ثانیه به دلیل خنک شدن خاموش می شود، خودرو مجهز به کوپلینگ ویسکوز است. یک فن برقی در زمانی که موتور در حالت دور آرام است نسبت به هنگام شتاب گیری سریع تر یا نرم تر کار نمی کند.
شکل زیر عملیات جداسازی کوپلینگ ویسکوز با اتصال پیچ مرکزی را نشان می دهد. اتصال پیچ - و بنابراین کوپلینگ چسبناک از جمله فن - را می توان با دو آچار بزرگ با انتهای باز شل کرد. با جدا کردن آچارهای انتهای باز در حرکات مخالف، می توان کوپلینگ پمپ خنک کننده را از بین برد. گزینه جداسازی قطعات بستگی به نوع خودرو دارد. در همه موارد نمی توان فن را با دو آچار باز باز کرد:
- فقط یک مهره روی کوپلینگ چسبناک وجود دارد و یک گزینه مسدود کننده وجود ندارد. با قرار دادن آچار روی مهره و ضربه زدن به آن با چکش، مهره برای اولین بار از پمپ خنک کننده شل می شود. لطفا توجه داشته باشید: این می تواند به یاتاقان ها و مهر و موم پمپ خنک کننده آسیب برساند!
- فن را می توان با تعدادی شکاف با استفاده از ابزارهای ویژه مسدود کرد.
کنترل برقی فن با استفاده از کلید حرارتی:
در این سیستم فن خنک کننده الکتریکی با یک کلید وابسته به دما یا همان کلید حرارتی روشن و خاموش می شود. این قطعه در رادیاتور قرار دارد.
سوئیچ حرارتی در بالای شیلنگ قرار دارد که به عنوان شلنگ برگشتی عمل می کند. مایع خنک کننده خنک شده در رادیاتور از طریق این شیلنگ به موتور باز می گردد. هنگام رانندگی، باد عمدتاً خنک کننده کافی را فراهم می کند. هنگامی که مایع خنک کننده در سمت خروجی رادیاتور خیلی داغ شود، کنتاکت های کلید حرارتی بسته می شوند. این یک اتصال الکتریکی در سمت کنترل مدار رله ایجاد می کند و رله فن خنک کننده را روشن می کند. فن فعال شده و شروع به کار می کند.
در حالی که فن کار می کند، مایع خنک کننده در رادیاتور دوباره خنک می شود. هنگامی که دما به اندازه کافی پایین است، کلید حرارتی اتصال الکتریکی را قطع می کند. رله و در نتیجه فن خنک کننده نیز خاموش می شود.
نمودار الکتریکی زیر روش کنترل فن خنک کننده را نشان می دهد. در نمودار می بینیم:
- که یک نمودار آبشار است، با ترمینال 30 در بالا (مثبت باتری)، ترمینال 15 در پایین (خروجی سوئیچ احتراق) و ترمینال 31 در پایین (زمین باتری).
- رله با اتصالات 86 و 85 (ورودی و خروجی جریان کنترل) در سمت چپ و 30 و 87 (ورودی و خروجی جریان اصلی) در سمت راست.
- سوئیچ حرارتی بین ترمینال 85 و زمین باتری
- فن خنک کننده بین 87 و زمین باتری.
سوئیچ حرارتی سمت جریان کنترل رله فن را کار می کند. هنگامی که درجه حرارت در رادیاتور تهدید به افزایش بیش از حد می شود، سوئیچ بسته می شود. مدار در سمت جریان کنترل رله بسته است. جریان از سیم پیچ بین پایانه های 86 و 85 عبور می کند. سیم پیچ مغناطیسی می شود و سوئیچ بین پایانه های 30 و 87 را می بندد. این باعث می شود که یک جریان اصلی از سمت مثبت باتری از طریق موتور الکتریکی به زمین برسد. فن تا زمانی که تماس با رله قطع نشود کار خواهد کرد.
کنترل برقی فن با استفاده از دستگاه کنترل:
امروزه به طور فزاینده ای شاهد فن های خنک کننده هستیم که توسط یک دستگاه کنترلی کنترل می شوند. در این نسخه دیگر نیازی به کلید حرارتی نیست: واحد کنترل مقادیر یک یا چند سنسور دمای مایع خنک کننده را می خواند و از آن برای تعیین کنترل فن خنک کننده استفاده می کند. مزایای کنترل ECU عبارتند از:
- کنترل (لحظه های روشن و خاموش کردن) را می توان بسیار دقیق تر از نسخه دارای سوئیچ حرارتی کنترل کرد.
- یک فن خنک کننده می تواند عملکرد دو فن قبلی مجزا (اغلب بزرگ و کوچک) را بر عهده بگیرد.
واحد کنترل تعیین می کند که فن چه زمانی روشن یا خاموش شود و با چه سرعتی کار کند. جریان فن از دستگاه کنترل عبور نمی کند: شدت جریان آنقدر زیاد است که گرمای زیادی در دستگاه کنترل ایجاد می شود. سیستم های فن با کنترل ECU را می توان به دو صورت طراحی کرد:
- کنترل رله؛
- کنترل PWM
این دو سیستم در پاراگراف های زیر توضیح داده شده اند.
کنترل الکترونیکی فن با استفاده از واحد کنترل (کنترل رله):
همانطور که در پاراگراف قبل توضیح داده شد، کنترل ECU سیستم کنترل را با کلید حرارتی جایگزین می کند. به شرح زیر طرح مدار یک مدار فن خنک کننده فیات گراند پونتو 199 را نشان می دهد. در این نمودار اجزای اصلی زیر را مشاهده می کنیم:
- R02: مقاومت فن؛
- M05: فن رادیاتور؛
- K07: رله با سرعت بالا؛
- K07L: رله کم سرعت؛
واحد کنترل موتور، بر اساس دمای مایع خنک کننده و مقدار سنسور فشار بالا در سیستم تهویه مطبوع، تعیین می کند که آیا فن خنک کننده باید شروع به کار کند و با چه سرعتی. هنگامی که تهویه مطبوع روشن است، سرعت 1 به طور استاندارد و سرعت 2 هنگامی که موتور (بیش از حد) گرم است روشن می شود. فن (M05) را می توان در دو سرعت کنترل کرد:
- برای سرعت کم، ECU موتور سیم پیچ رله K07L را به زمین تغییر می دهد. رله جریان اصلی را روشن می کند که از طریق مقاومت سری R02 به موتور الکتریکی فن می رسد.
- برای سرعت بالا، سوئیچ ECU رله K07L را خاموش و K07 را روشن می کند: موتور الکتریکی اکنون با ولتاژ و جریان بدون مقاومت سری تامین می شود. فن با حداکثر سرعت کار می کند. این اتفاق می‌افتد، از جمله، اگر موتور در هنگام گیرکردن در ترافیک یا در هنگام نقص در مدار دما بسیار داغ باشد: برای ایمنی، ECU فن خنک‌کننده را با بالاترین سرعت ممکن کنترل می‌کند.
دو تصویر زیر مقاومت سری R02 (سمت چپ) و محل مقاومت سری در روکش فن خنک کننده (راست) را نشان می دهد. قسمت پلاستیکی سفید و سبز مقاومت سری در داخل توخالی است: فن خنک کننده هوا را از طریق آن می دمد. نوارهای فلزی گرما را از مقاومت به هوای جاری منتقل می کنند. این عنصر از گرم شدن بیش از حد مقاومت سری جلوگیری می کند.
Het سود مدار رله و مقاومت سری این است که یک سیستم نسبتا ساده است. در صورت بروز خطا، ولتاژهای ورودی و خروجی رله به راحتی قابل اندازه گیری است. برای روش عیب یابی، صفحه مربوط به آن را ببینید رله.
Het عیب این است که از مقاومت سری در موقعیت 1 استفاده کنید. یک مقاومت انرژی را جذب می کند که در نهایت منجر به اتلاف انرژی می شود. علاوه بر این، مقاومت به نقص حساس است. اگر مقاومت بسوزد، فن دیگر با تنظیم 1 کار نخواهد کرد. اگر مشکوک به معیوب بودن مقاومت سری باشد، می توان مقاومت را اندازه گرفت. دوشاخه را جدا کرده و مقاومت پین های قطعه را اندازه گیری کنید. با نتیجه "OL" یا "1". یک مقاومت به اصطلاح بی نهایت بالا وجود دارد و نشان دهنده معیوب بودن آن است. مقاومت چند اهم مشکلی ندارد.
هنگامی که یک خودرو به یک رله فن مجهز است و هنگام روشن شدن فن با سرعت بالایی کار می کند، این به قیمت آسایش تمام می شود. صدای روشن و خاموش شدن فن می تواند آزاردهنده باشد. علاوه بر این، در هنگام روشن کردن، اوج تقاضای انرژی وجود خواهد داشت: مصرف‌کنندگانی مانند روشنایی پس از روشن کردن رله و راه‌اندازی فن برای مدت کوتاهی کم‌نور می‌شوند.
کنترل الکترونیکی فن با استفاده از واحد کنترل (کنترل PWM):
با فن خنک کننده با کنترل PWM می توان سرعت چرخش فن را بی نهایت افزایش یا کاهش داد. در جایی که یک کلید حرارتی باعث می شود که فن پس از روشن شدن با حداکثر سرعت کار کند، یا می تواند با یک مقاومت سری با سرعت کم یا زیاد کار کند، یک کنترل PWM به فن خنک کننده اجازه می دهد تا با هر سرعت دلخواه کار کند. مزایا در مقایسه با سیستم سرعت ثابت عبارتند از:
- راحتی بیشتر: فن در کمترین سرعت ممکن بسیار ساکت تر از زمانی است که با سرعت (خیلی) بالا با کنترل روشن و خاموش کار می کند. سرعت ثابت یا کم نیز تأثیری بر روشنایی نخواهد داشت، که به طور خلاصه در سیستمی که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، کم نور می شود.
- صرفه جویی در مصرف انرژی: در صورت نیاز به خنک کننده کمی، فن نیازی به خنک شدن زیاد ندارد. یک فن که به آرامی می چرخد انرژی کمتری (از جمله سوخت) مصرف می کند.
به شرح زیر طرح از سیستم خنک کننده مرسدس C-180 می باشد. در این نمودار از جمله اجزای زیر را می بینیم:
- P05: جعبه فیوز اصلی؛
- K04: رله اصلی.
- A10: ماژول الکترونیکی محفظه موتور؛
- A11: ECU موتور؛
- M05: فن رادیاتور؛
- B13: سنسور دمای مایع خنک کننده.
در این نمودار می بینیم که فن خنک کننده از طریق جعبه فیوز یک پلاس ثابت روی پایه 2 دریافت می کند، هنگامی که رله K3 توسط ECU روشن می شود یک علامت مثبت روی پایه 04 و یک سیگنال کنترلی از ECU موتور روی پایه 4 دریافت می کند.
ECU موتور فن خنک کننده را با سیگنال PWM کنترل می کند. کنترل از جمله به دمای موتور بستگی دارد.
در صورت خرابی در فن خنک کننده، می توانیم بررسی کنیم که آیا موتور یک پلاس ثابت و سوئیچ شده (پایه 2 و 3) نسبت به زمین (پایه 1) دریافت می کند یا خیر. اگر این ولتاژها درست باشند (حداقل 12 ولت با موتور روشن)، اندازه گیری می کنیم که آیا سیگنال کنترل (PWM) از پایه 16 روی ECU به پایه 4 فن می رسد.
در محفظه فن خنک کننده M05 نیز شاهد یک ECU هستیم: این واحد کنترل فن خنک کننده است. ECU موتور همیشه سیگنال کنترلی را به ECU فن خنک کننده ارسال می کند. حتی اگر قرار نباشد اجرا شود. به این ترتیب، ECU فن خنک کننده تشخیص می دهد که ارتباط خوب است و فن باید خاموش شود. اگر این سیگنال وجود نداشته باشد یا نادرست باشد، ECU دیگر نمی تواند تشخیص دهد که آیا فن باید خاموش بماند یا با چه سرعتی باید بچرخد. به دلایل ایمنی، ECU موتور فن خنک کننده را با سرعت کامل کنترل می کند. راننده خودرو متوجه می شود که وقتی جرقه را روشن می کند، فن با صدای بسیار بلند شروع به وزش می کند.
ممکن است فن با روشن یا خاموش بودن (بسته به نوع خودرو) به شدت به کار خود ادامه دهد. اگر سیگنال کنترل از ECU موتور صحیح باشد، ECU فن خنک کننده ممکن است معیوب باشد.
البته یک عیب دیگر می تواند این باشد که فرد مشکوک است که فن اصلا کار نمی کند. برای راه‌اندازی فن در حین تشخیص، می‌توانیم آن را با استفاده از تجهیزات عیب‌یابی از طریق تست محرک کنترل کنیم و همزمان ولتاژ تغذیه و کنترل را اندازه‌گیری کنیم.
صفحه بعدی تست محرک فن خنک کننده (Coolant Fan Control Cruit 1) را در برنامه VCDS نشان می دهد.
پس از کلیک بر روی "شروع"، برنامه VCDS به ECU موتور فرمان کنترل فن خنک کننده را می دهد. سپس کنترل انجام می شود: هر پنج ثانیه فن با حداکثر سرعت کار می کند و دوباره خاموش می شود.
تصاویر محدوده زیر سیگنال های کنترل PWM را با فن خاموش (چپ) و با سرعت کامل (راست) نشان می دهد.
فن می تواند با بلندتر یا کوتاه کردن قسمت فعال سیگنال با هر سرعت دلخواه کار کند.
خطاهای احتمالی که باعث می شود فن خنک کننده همچنان کار کند:
ممکن است اتفاق بیفتد که یک فن خنک کننده با سرعت بالا به کار خود ادامه دهد، حتی زمانی که موتور خاموش است. در زیر لیستی از رایج‌ترین خرابی‌هایی که باعث می‌شوند فن خنک‌کننده به اصطلاح «روش کار اضطراری» وارد شود، آمده است.
- یک یا چند کد خطا: کدهای خطا را از سیستم مدیریت موتور یا تهویه مطبوع بخوانید. ممکن است یک کد خطایی مربوط به سنسور دمای مایع خنک کننده، سنسور فشار بالا یا سیم کشی آن وجود داشته باشد.
- سنسور دمای مایع خنک کننده مقدار غیر منطقی را نشان می دهد. دمای فعلی را در حین خواندن با استفاده از داده های زنده بررسی کنید.
- رادیاتور گرفتگی دارد. این می تواند یک کانال خنک کننده باشد که از گردش صحیح مایع خنک کننده جلوگیری می کند یا جریان هوا را مسدود می کند. بررسی دومی آسان است: رادیاتور را برای آسیب قابل مشاهده بررسی کنید.
- رله می‌چسبد: این اساساً فقط برای نسخه‌ای با مقاومت سری اعمال می‌شود.
- هیچ ارتباط مناسبی بین ECU موتور و ECU فن خنک کننده وجود ندارد: این امر در مورد ECU فن کنترل شده PWM صدق می کند. سیگنال های هر دو ECU را می توان با اسیلوسکوپ اندازه گیری کرد. در اینجا نباید هیچ تفاوتی وجود داشته باشد. آیا اختلاف ولتاژ را اندازه می گیرید؟ سپس ممکن است با سیم قطع شده، مقاومت انتقال یا اتصال کوتاه سروکار داشته باشید.
