Soggetti:
- Introduzione
- Ventola con giunto viscoso
- Controllo dell'elettroventilatore tramite interruttore termico
- Controllo dell'elettroventilatore tramite dispositivo di controllo
- Controllo dell'elettroventilatore tramite centralina (comando a relè)
- Controllo dell'elettroventilatore tramite dispositivo di controllo (controllo PWM)
- Possibili guasti che causano il funzionamento della ventola di raffreddamento
Introduzione:
Troviamo molti tipi di ventole di raffreddamento in un'auto: nel vano motore, in una radio multifunzionale, utilizzate nei pacchi batteria dei veicoli ibridi ed elettrici, vedi: guida alternativa. Questa pagina si concentra sulla ventola di raffreddamento del motore.
La ventola di raffreddamento di un'auto con motore a combustione interna protegge il sistema di raffreddamento dal surriscaldamento. La ventola di raffreddamento ha diversi design (vedi le diverse sezioni in questa pagina) ma tutte hanno una caratteristica comune: le pale della ventola in plastica si trovano nella parte anteriore, vicino al radiateur (a volte davanti, di solito dietro). La ventola inizia a funzionare quando il liquido di raffreddamento si è riscaldato o quando l'aria condizionata è accesa.
Nell'immagine sopra vediamo una ventola di raffreddamento elettrica di una BMW con un rivestimento di plastica. La ventola di raffreddamento viene rimossa dal vano motore da un tecnico facendola scorrere verso l'alto dalle sue guide.
I paragrafi seguenti discutono i diversi metodi di controllo della ventola di raffreddamento.
Ventola con giunto viscoso:
Oltre alla ventola a controllo elettronico è disponibile anche una ventola autoregolante e autoregolante, ovvero la versione con giunto viscoso. Non è più coinvolta l'elettronica. UN bimetallici La striscia e il fluido siliconico liquido assicurano l'accensione e lo spegnimento della ventola al variare della temperatura collegando due camere di stoccaggio (la camera di stoccaggio e la camera di lavoro).
Il giunto viscoso è fissato alla flangia pompa di raffreddamento confermato. Nell'immagine vediamo parte della flangia. Il giunto viscoso in questione è avvitato alla pompa del liquido di raffreddamento con quattro viti. Esistono anche versioni con un dado di montaggio centrale.
Dietro c'è l'accoppiamento viscoso radiateur. L'aria che scorre attraverso il radiatore riscalda il giunto viscoso. Anche una striscia bimetallica si riscalda e quindi si deforma. Quando si deforma, la striscia bimetallica apre una valvola a balestra e il fluido siliconico può fluire dalla camera di stoccaggio alla camera di lavoro. Il fluido consente la trasmissione del movimento rotatorio del disco motore (lato motore) all'alloggiamento della ventola (lato ventola). Il fluido siliconico può rifluire nella camera di stoccaggio attraverso il canale di ritorno.
- Quando il motore è freddo, la ventola è spenta. La flangia della pompa del liquido di raffreddamento gira, ma la scatola della ventola è fissa. In questa situazione nessuna camera è collegata tra loro nell'accoppiamento viscoso;
- Quando il motore è caldo, la ventola si accende. Il fluido siliconico nella camera di lavoro assicura che l'alloggiamento della ventola venga trascinato e ruoti.
La misura in cui la striscia bimetallica è deformata (che dipende ancora dalla temperatura dell'aria) determina la quantità di liquido che può fluire nella camera di lavoro. Una maggiore quantità di fluido nella camera di lavoro determina un minore slittamento e quindi una maggiore velocità della ventola. Lo scorrimento nell'accoppiamento viscoso è sempre minimo.
Durante la guida, il vento raffredda il giunto viscoso. Pertanto, la ventola di raffreddamento inizierà a funzionare principalmente quando si è fermi o si guida lentamente.
Dal suono possiamo riconoscere se un'auto è dotata di una ventola di raffreddamento azionata da un motore elettrico o da un giunto viscoso. Il giunto viscoso viene azionato dall'albero motore tramite la cinghia multipla. Una maggiore velocità dell'albero motore comporta una maggiore velocità della ventola. Se la ventola soffia più forte quando il numero di giri del motore aumenta e si spegne dopo pochi secondi per effetto del raffreddamento, l'auto è dotata di giunto viscoso. Una ventola elettrica non funzionerà più velocemente o più dolcemente quando il motore è al minimo rispetto a quando accelera.
La figura seguente mostra l'operazione di smontaggio del giunto viscoso con collegamento a bullone centrale. Il collegamento a vite - e quindi il giunto viscoso con ventola - può essere allentato con due grandi chiavi inglesi. Separando le chiavi a forchetta con movimenti opposti è possibile smontare il giunto della pompa del liquido di raffreddamento. L'opzione di smontaggio dipende dal tipo di auto. Non in tutti i casi è possibile svitare la ventola con due chiavi inglesi:
- c'è solo un dado sul giunto viscoso e manca un'opzione di bloccaggio. Posizionando una chiave sul dado e colpendolo con un martello, il dado si allenta per la prima volta dalla pompa del liquido di raffreddamento. Attenzione: ciò può danneggiare i cuscinetti e la guarnizione della pompa del liquido di raffreddamento!
- il ventilatore può essere bloccato tramite più incavi mediante appositi attrezzi.
Controllo dell'elettroventilatore tramite interruttore termico:
In questo sistema la ventola elettrica di raffreddamento viene accesa e spenta con un interruttore dipendente dalla temperatura o con l'interruttore termico. Questo componente si trova nel radiatore.
L'interruttore termico si trova sopra il tubo che funge da tubo di ritorno; il liquido refrigerante raffreddato nel radiatore ritorna al motore attraverso questo tubo. Durante la guida, il vento fornisce principalmente un raffreddamento sufficiente. Quando il liquido di raffreddamento sul lato di uscita del radiatore diventa troppo caldo, i contatti nell'interruttore termico si chiudono. Ciò crea un collegamento elettrico nel lato di controllo del circuito del relè e attiva il relè della ventola di raffreddamento. La ventola si attiva e inizia a funzionare.
Mentre la ventola è in funzione, il liquido di raffreddamento nel radiatore si raffredda nuovamente. Quando la temperatura è sufficientemente bassa, l'interruttore termico interrompe il collegamento elettrico. Il relè, e quindi anche la ventola di raffreddamento, si spegne.
Il seguente schema elettrico mostra il metodo di controllo della ventola di raffreddamento. Nello schema vediamo:
- che si tratta di uno schema a cascata, con terminale 30 in alto (positivo batteria), terminale 15 in basso (uscita interruttore di accensione) e terminale 31 in basso (massa batteria);
- il relè con i collegamenti 86 e 85 (ingresso e uscita corrente di controllo) a sinistra e 30 e 87 (ingresso e uscita corrente principale) a destra.
- l'interruttore termico tra il terminale 85 e la massa della batteria
- la ventola di raffreddamento tra 87 e la massa della batteria.
L'interruttore termico aziona il lato corrente di controllo del relè della ventola. Quando la temperatura nel radiatore rischia di salire troppo, l'interruttore si chiude. Il circuito nel lato corrente di controllo del relè è chiuso; la corrente scorre attraverso la bobina tra i terminali 86 e 85. La bobina diventa magnetica e chiude l'interruttore tra i terminali 30 e 87. Ciò fa sì che la corrente principale fluisca dal lato positivo della batteria attraverso il motore elettrico fino a terra. La ventola funzionerà finché il contatto con il relè non verrà interrotto.
Controllo dell'elettroventilatore tramite dispositivo di controllo:
Al giorno d'oggi vediamo sempre più ventole di raffreddamento controllate da un dispositivo di controllo. Con questa versione non è più necessario l'interruttore termico: la centralina legge i valori di uno o più sensori di temperatura del liquido di raffreddamento e li utilizza per determinare il controllo della ventola di raffreddamento. I vantaggi del controllo ECU sono:
- Il controllo (momenti di accensione e spegnimento) può essere controllato in modo molto più preciso rispetto alla versione con interruttore termico;
- Una ventola di raffreddamento può assumere la funzione di due ventole precedentemente separate (spesso una grande e una piccola).
L'unità di controllo determina quando la ventola si accende o si spegne e a quale velocità funziona. La corrente diretta al ventilatore non passa attraverso il dispositivo di controllo: l'intensità della corrente è talmente elevata che si svilupperebbe troppo calore nel dispositivo di controllo. I sistemi di ventilazione controllati da ECU possono essere progettati in due modi:
- Controllo relè;
- Controllo PWM.
Questi due sistemi sono descritti nei paragrafi successivi.
Controllo elettronico del ventilatore tramite unità di controllo (controllo relè):
Come descritto nel paragrafo precedente, il controllo ECU sostituisce il sistema di controllo con l'interruttore termico. Il seguente schema mostra il circuito di una ventola di raffreddamento di una Fiat Grande Punto 199. In questo schema vediamo i seguenti componenti principali:
- R02: resistenza ventola;
- M05: ventola del radiatore;
- K07: relè alta velocità;
- K07L: relè bassa velocità;
La centralina del motore determina, in base alla temperatura del liquido di raffreddamento e al valore del sensore di alta pressione nel sistema di climatizzazione, se e con quale velocità la ventola di raffreddamento deve avviarsi. Quando l'aria condizionata è accesa, la velocità 1 è inserita di serie e la velocità 2 quando il motore è (troppo) caldo. Il ventilatore (M05) può essere controllato a due velocità:
- per le basse velocità la centralina motore commuta a massa la bobina del relè K07L. Il relè attiva la corrente principale, che attraverso la resistenza in serie R02 collegata in serie raggiunge il motore elettrico del ventilatore.
- Per l'alta velocità, la ECU spegne il relè K07L e accende K07: il motore elettrico è ora alimentato con tensione e corrente senza resistenza in serie. La ventola funzionerà alla massima velocità. Ciò accade, tra l'altro, se il motore è molto caldo mentre si è bloccati nel traffico, o durante un guasto al circuito della temperatura: per sicurezza, la ECU controlla la ventola di raffreddamento alla massima velocità possibile.
Le due immagini seguenti mostrano il resistore in serie R02 (a sinistra) e la posizione del resistore in serie nella copertura della ventola di raffreddamento (a destra). La parte in plastica bianca e verde della resistenza in serie è cava all'interno: la ventola di raffreddamento soffia aria attraverso di essa. Le strisce metalliche trasferiscono il calore dalla resistenza all'aria che scorre. Questo elemento impedisce il surriscaldamento della resistenza in serie.
Il vantaggio del circuito relè e del resistore in serie è che si tratta di un sistema relativamente semplice. In caso di guasto, le tensioni da e verso il relè possono essere facilmente misurate. Per il metodo di risoluzione dei problemi, vedere la pagina a riguardo staffetta.
Il svantaggio consiste nell'utilizzare il resistore in serie nella posizione 1. Un resistore assorbe energia, che alla fine porta alla perdita di energia. Inoltre, il resistore è sensibile ai difetti. Se la resistenza si brucia, la ventola non funzionerà più con l'impostazione 1. Se si sospetta che la resistenza in serie sia difettosa, è possibile misurare la resistenza. Smontare la spina e misurare la resistenza sui pin del componente. Con l’esito “OL” o “1”. c'è una cosiddetta resistenza infinitamente alta e indica che è difettosa. Una resistenza di pochi ohm va bene.
Quando un'auto è dotata di un relè ventola e la ventola funziona ad alta velocità quando è accesa, ciò va a scapito del comfort. Il rumore della ventola che si accende e si spegne può essere fastidioso. Inoltre, all'accensione si verificherà un picco del fabbisogno energetico: i consumatori, come l'illuminazione, si attenueranno per un breve periodo dopo l'attivazione del relè e l'avvio della ventola.
Controllo elettronico del ventilatore tramite unità di controllo (controllo PWM):
Con la ventola di raffreddamento controllata da PWM, la velocità di rotazione della ventola può essere aumentata o diminuita all'infinito. Laddove un interruttore termico fa funzionare la ventola alla massima velocità dopo l'accensione, o può funzionare a bassa o alta velocità con un resistore in serie, un controllo PWM consente alla ventola di raffreddamento di funzionare a qualsiasi velocità desiderata. I vantaggi rispetto al sistema a velocità fissa sono:
- Più comfort: il ventilatore è molto più silenzioso alla velocità più bassa possibile rispetto a quando funziona a una velocità (troppo) elevata con un controllo on-off. Anche la velocità costante o bassa non avrà alcuna influenza sull'illuminazione, che nel sistema precedentemente discusso si attenua brevemente;
- Risparmio energetico: se è richiesto poco raffreddamento, la ventola non avrà bisogno di raffreddare molto. Una ventola che gira lentamente consuma meno energia (compreso il carburante);
Il seguente schema proviene dal sistema di raffreddamento di una Mercedes C-180. In questo diagramma vediamo, tra gli altri, i seguenti componenti:
- P05: scatola fusibili principali;
- K04: relè principale;
- A10: modulo elettronico vano motore;
- A11: ECU motore;
- M05: ventola del radiatore;
- B13: sensore della temperatura del liquido di raffreddamento.
In questo diagramma vediamo che la ventola di raffreddamento riceve un positivo costante sul pin 2 tramite la scatola dei fusibili, un positivo commutato sul pin 3 quando il relè K04 è attivato dalla ECU e un segnale di controllo dalla ECU del motore sul pin 4.
La ECU del motore controlla la ventola di raffreddamento con un segnale PWM. Il controllo dipende, tra le altre cose, dalla temperatura del motore.
In caso di malfunzionamento della ventola di raffreddamento possiamo verificare se il motore riceve un positivo costante e commutato (pin 2 e 3) rispetto alla massa (pin 1). Se queste tensioni sono corrette (almeno 12 volt con il motore acceso) misuriamo se il segnale di controllo (%PWM) dal pin 16 della ECU arriva al pin 4 della ventola.
Nell'alloggiamento della ventola di raffreddamento M05 vediamo anche una ECU: questa è l'unità di controllo della ventola di raffreddamento. La ECU del motore invia sempre un segnale di controllo alla ECU della ventola di raffreddamento; anche se non dovrebbe essere in funzione. In questo modo, l'ECU della ventola di raffreddamento riconosce che la comunicazione è buona e che la ventola deve essere spenta. Se questo segnale manca o è errato, la ECU non è più in grado di riconoscere se la ventola deve rimanere spenta o a quale velocità deve ruotare. Per motivi di sicurezza, l'ECU controlla il motore della ventola di raffreddamento alla massima velocità. Il conducente dell'auto noterà che quando inserisce il motore, la ventola inizierà a soffiare molto forte.
È possibile che la ventola continui a funzionare a ritmo sostenuto con l'accensione inserita o disinserita (a seconda del tipo di automobile). Se il segnale di controllo dalla ECU del motore è corretto, la ECU della ventola di raffreddamento potrebbe essere difettosa.
Un altro difetto potrebbe ovviamente essere il sospetto che la ventola non funzioni affatto. Per far funzionare il ventilatore durante la diagnosi, possiamo controllarlo utilizzando l'attrezzatura diagnostica tramite il test dell'attuatore e contemporaneamente misurare le tensioni di alimentazione e di controllo.
La schermata successiva mostra il test dell'attuatore della ventola di raffreddamento (circuito di controllo della ventola di raffreddamento 1) nel programma VCDS.
Dopo aver cliccato su "Start", il programma VCDS dà alla ECU del motore il comando di controllare la ventola di raffreddamento. Successivamente avviene il controllo: ogni cinque secondi il ventilatore gira alla massima velocità e si spegne nuovamente.
Le immagini dell'oscilloscopio sottostanti mostrano i segnali di controllo PWM con la ventola spenta (a sinistra) e alla massima velocità (a destra).
Il ventilatore può funzionare a qualsiasi velocità desiderata allungando o accorciando la parte attiva del segnale.
Possibili guasti che causano il funzionamento della ventola di raffreddamento:
Può succedere che una ventola di raffreddamento continui a funzionare ad alta velocità anche a motore spento. Di seguito è riportato un elenco dei malfunzionamenti più comuni che causano l'attivazione della cosiddetta “procedura di funzionamento di emergenza” della ventola di raffreddamento.
- Uno o più codici di errore: leggere i codici di errore dal sistema di gestione del motore o dall'aria condizionata. Potrebbe esserci un codice di errore relativo al sensore di temperatura del liquido di raffreddamento, al sensore di alta pressione o al suo cablaggio;
- Il sensore della temperatura del liquido di raffreddamento mostra un valore illogico. Controllare la temperatura attuale durante la lettura utilizzando i dati in tempo reale;
- Il radiatore è intasato. Può trattarsi di un canale del refrigerante che impedisce al refrigerante di circolare correttamente o di un blocco del flusso d'aria. Quest'ultimo è facile da controllare: controlla che il radiatore non presenti danni visibili.
- Il relè interviene: questo vale sostanzialmente solo per la versione con resistenza in serie;
- Non esiste una comunicazione corretta tra la ECU del motore e la ECU della ventola di raffreddamento: questo vale per la ECU della ventola controllata da PWM. I segnali su entrambe le ECU possono essere misurati con un oscilloscopio. Non dovrebbe esserci alcuna differenza qui. Misuri una differenza di tensione? Allora potresti avere a che fare con un filo interrotto, una resistenza di transizione o un cortocircuito.
