Ventoinha

Tópicos:

Introdução
Ventilador com acoplamento viscoso
Controle do ventilador elétrico usando um interruptor térmico
Controle do ventilador elétrico por meio de um dispositivo de controle
Controle de ventilador elétrico usando um dispositivo de controle (controle de relé)
Controle do ventilador elétrico usando uma unidade de controle (controle PWM)
Possíveis falhas que fazem com que o ventilador de resfriamento continue funcionando

Introdução:
Encontramos muitos tipos de ventiladores de refrigeração em um carro: no compartimento do motor, em um rádio multifuncional, usado em baterias de veículos híbridos e elétricos, veja: unidade alternativa. Esta página se concentra no ventilador de refrigeração do motor.

A ventoinha de resfriamento de um carro com motor de combustão interna protege o sistema de refrigeração contra superaquecimento. A ventoinha de resfriamento tem vários designs (veja as diferentes seções nesta página), mas todas elas têm uma característica comum: as pás plásticas da ventoinha estão localizadas na frente, perto do radiateur (às vezes na frente, geralmente atrás). O ventilador começa a funcionar quando o líquido refrigerante aquece ou quando o ar condicionado está ligado.

Na imagem acima vemos uma ventoinha elétrica de um BMW em uma capa de plástico. A ventoinha de resfriamento é removida do compartimento do motor por um técnico, deslizando-a para cima a partir de suas guias.

Os parágrafos seguintes discutem os diferentes métodos de controle do ventilador de resfriamento.

Ventilador com acoplamento viscoso:
Além do ventilador controlado eletronicamente, existe também um ventilador auto-regulador/regulável, nomeadamente a versão com acoplamento viscoso. Nenhuma eletrônica está mais envolvida. A bimetálicos A tira e o fluido de silicone líquido garantem que o ventilador seja ligado e desligado quando as temperaturas mudam, conectando duas câmaras de armazenamento (a câmara de armazenamento e a câmara de trabalho).

O acoplamento viscoso é fixado com o flange bomba de refrigeração confirmado. Na imagem vemos parte do flange. O acoplamento viscoso em questão é aparafusado à bomba de refrigeração com quatro parafusos. Existem também versões com uma porca de montagem central.

O acoplamento viscoso está atrás do radiateur. O ar que flui através do radiador aquece o acoplamento viscoso. Uma tira bimetálica também aquece e, portanto, deforma. Quando se deforma, a tira bimetálica abre uma válvula de mola e o fluido de silicone pode fluir da câmara de armazenamento para a câmara de trabalho. O fluido permite que o movimento giratório do disco de acionamento (lado do motor) seja transmitido à carcaça do ventilador (lado do ventilador). O fluido de silicone pode fluir de volta para a câmara de armazenamento através do canal de retorno.

Quando o motor está frio, o ventilador é desligado. O flange da bomba de refrigerante gira, mas a carcaça do ventilador fica parada. Nesta situação, nenhuma câmara está ligada entre si no acoplamento viscoso;
Quando o motor está quente, o ventilador liga. O fluido de silicone na câmara de trabalho garante que a carcaça do ventilador seja arrastada e gire.

A extensão em que a tira bimetálica é deformada (que novamente depende da temperatura do ar) determina quanto líquido pode fluir para dentro da câmara de trabalho. Mais fluido na câmara de trabalho resulta em menos deslizamento e, portanto, em maior velocidade do ventilador. Sempre há deslizamento mínimo no acoplamento viscoso.

Durante a condução, o vento esfria o acoplamento viscoso. Portanto, a ventoinha de resfriamento começará a funcionar principalmente quando estiver parado ou dirigindo lentamente.

Podemos reconhecer pelo som se um carro possui uma ventoinha acionada por um motor elétrico ou por um acoplamento viscoso. O acoplamento viscoso é acionado pelo virabrequim através da correia múltipla. Uma velocidade mais alta do virabrequim resulta em uma velocidade mais alta do ventilador. Se o ventilador sopra com mais força quando a rotação do motor aumenta e desliga após alguns segundos devido ao resfriamento, o carro está equipado com um acoplamento viscoso. Um ventilador elétrico não funcionará mais rápido ou mais suavemente quando o motor estiver em marcha lenta do que quando estiver acelerando.

A figura a seguir mostra a operação de desmontagem do acoplamento viscoso com conexão aparafusada central. A conexão aparafusada - e portanto o acoplamento viscoso incluindo o ventilador - pode ser afrouxada com duas chaves de boca grandes. Ao afastar as chaves de boca em movimentos opostos, o acoplamento da bomba de refrigeração pode ser desmontado. A opção de desmontagem depende do tipo de carro. Nem em todos os casos é possível desparafusar o ventilador com duas chaves de boca:

há apenas uma porca no acoplamento viscoso e falta uma opção de bloqueio. Ao colocar uma chave inglesa na porca e bater nela com um martelo, a porca se solta da bomba de refrigeração pela primeira vez. Atenção: isso pode danificar os rolamentos e a vedação da bomba de refrigeração!
o ventilador pode ser bloqueado com vários recessos usando ferramentas especiais.

Controle do ventilador elétrico usando um interruptor térmico:
Neste sistema, o ventilador elétrico de resfriamento é ligado e desligado por meio de um interruptor dependente da temperatura ou interruptor térmico. Este componente está localizado no radiador.

A chave térmica está localizada acima da mangueira que serve como mangueira de retorno; o líquido refrigerante resfriado no radiador retorna ao motor através desta mangueira. Durante a condução, o vento fornece principalmente resfriamento suficiente. Quando o líquido refrigerante no lado de saída do radiador fica muito quente, os contatos do interruptor térmico fecham. Isto cria uma conexão elétrica no lado de controle do circuito do relé e liga o relé do ventilador de resfriamento. O ventilador é ativado e começa a funcionar.

Enquanto o ventilador está funcionando, o líquido refrigerante no radiador esfria novamente. Quando a temperatura é suficientemente baixa, o interruptor térmico corta a ligação eléctrica. O relé e, portanto, também a ventoinha de refrigeração, desligam-se.

O diagrama elétrico a seguir mostra o método de controle do ventilador de resfriamento. No diagrama vemos:

que se trata de um diagrama em cascata, com terminal 30 na parte superior (positivo da bateria), terminal 15 abaixo (saída da chave de ignição) e terminal 31 na parte inferior (terra da bateria);
o relé com conexões 86 e 85 (entrada e saída de corrente de controle) à esquerda e 30 e 87 (entrada e saída de corrente principal) à direita.
o interruptor térmico entre o terminal 85 e o terra da bateria
a ventoinha de resfriamento entre 87 e o terra da bateria.

O interruptor térmico opera o lado da corrente de controle do relé do ventilador. Quando a temperatura no radiador ameaça subir muito, o interruptor fecha. O circuito no lado da corrente de controle do relé está fechado; a corrente flui através da bobina entre os terminais 86 e 85. A bobina torna-se magnética e fecha a chave entre os terminais 30 e 87. Isso faz com que uma corrente principal flua do lado positivo da bateria através do motor elétrico para o terra. O ventilador funcionará até que o contato com o relé seja interrompido.

Controle do ventilador elétrico por meio de um dispositivo de controle:
Hoje em dia vemos cada vez mais ventiladores de refrigeração controlados por um dispositivo de controle. Com esta versão, não é mais necessário um interruptor térmico: a unidade de controle lê os valores de um ou mais sensores de temperatura do líquido refrigerante e utiliza-os para determinar o controle do ventilador de refrigeração. As vantagens do controle da ECU são:

O controle (momentos de ativação e desativação) pode ser controlado com muito mais precisão do que na versão com interruptor térmico;
Um ventilador de resfriamento pode assumir a função de dois ventiladores separados (geralmente grandes e pequenos).

A unidade de controle determina quando o ventilador liga ou desliga e a que velocidade ele funciona. A corrente para o ventilador não passa pelo dispositivo de controle: a intensidade da corrente é tão alta que seria desenvolvido muito calor no dispositivo de controle. Os sistemas de ventiladores controlados pela ECU podem ser projetados de duas maneiras:

Controle de relé;
Controle PWM.

Esses dois sistemas são descritos nos parágrafos seguintes.

Controle eletrônico do ventilador usando uma unidade de controle (controle de relé):
Conforme descrito no parágrafo anterior, o controle da ECU substitui o sistema de controle pelo interruptor térmico. A seguir esquema mostra o circuito de um ventilador de refrigeração de um Fiat Grande Punto 199. Neste diagrama, vemos os seguintes componentes principais:

R02: resistor do ventilador;
M05: ventilador do radiador;
K07: relé de alta velocidade;
K07L: relé de baixa velocidade;

A unidade de controle do motor determina, com base na temperatura do líquido refrigerante e no valor do sensor de alta pressão no sistema de ar condicionado, se e em que velocidade a ventoinha de refrigeração deve começar a funcionar. Quando o ar condicionado está ligado, a velocidade 1 é ligada como padrão e a velocidade 2 quando o motor está (muito) quente. O ventilador (M05) pode ser controlado em duas velocidades:

para baixa velocidade, a ECU do motor liga a bobina do relé K07L ao terra. O relé liga a corrente principal, que chega ao motor elétrico do ventilador através do resistor em série R02 conectado em série.
Para alta velocidade, a ECU desliga o relé K07L e liga K07: o motor elétrico passa a ser alimentado com tensão e corrente sem resistor em série. O ventilador funcionará na velocidade máxima. Isto acontece, entre outras coisas, se o motor estiver muito quente durante um engarrafamento ou durante uma falha no circuito de temperatura: por segurança, a ECU controla a ventoinha de refrigeração na velocidade mais alta possível.

As duas imagens abaixo mostram o resistor em série R02 (esquerda) e a localização do resistor em série na cobertura do ventilador de resfriamento (direita). A parte plástica branca e verde do resistor em série é oca por dentro: a ventoinha de resfriamento sopra ar através dela. As tiras de metal transferem o calor da resistência para o ar que flui. Este elemento evita o superaquecimento do resistor em série.

Het vantagem do circuito de relé e do resistor em série é que é um sistema relativamente simples. No caso de uma falha, as tensões de e para o relé podem ser facilmente medidas. Para o método de solução de problemas, consulte a página sobre isso relé.

Het Nadeel é usar o resistor em série na posição 1. Um resistor absorve energia, o que acaba levando à perda de energia. Além disso, o resistor é sensível a defeitos. Se o resistor queimar, o ventilador não funcionará mais na configuração 1. Se houver suspeita de que o resistor em série está com defeito, a resistência pode ser medida. Desmonte o plugue e meça a resistência nos pinos do componente. Com o resultado “OL” ou “1”. existe uma chamada resistência infinitamente alta e indica que ela está com defeito. Uma resistência de alguns ohms está OK.

Quando um carro está equipado com um relé de ventilador e o ventilador funciona em alta velocidade quando ligado, isso prejudica o conforto. O som do ventilador ligando e desligando pode ser perturbador. Além disso, haverá um pico na demanda de energia ao ligar: consumidores como a iluminação diminuirão por um curto período de tempo após ligar o relé e ligar o ventilador.

Controle eletrônico do ventilador usando uma unidade de controle (controle PWM):
Com o ventilador de resfriamento controlado por PWM, a velocidade de rotação do ventilador pode ser aumentada ou diminuída infinitamente. Onde um interruptor térmico faz com que o ventilador funcione na velocidade máxima após ser ligado, ou pode funcionar em velocidade baixa ou alta com um resistor em série, um controle PWM permite que o ventilador de resfriamento funcione em qualquer velocidade desejada. As vantagens em relação ao sistema de velocidade fixa são:

Mais conforto: o ventilador é muito mais silencioso na velocidade mais baixa possível do que quando funciona em velocidade (muito) alta com controle liga-desliga. A velocidade constante ou baixa também não terá influência na iluminação, que escurece brevemente no sistema discutido anteriormente;
Economia de energia: se for necessário pouco resfriamento, o ventilador não precisa esfriar muito. Um ventilador girando lentamente consome menos energia (incluindo combustível);

A seguir esquema é do sistema de refrigeração de um Mercedes C-180. Neste diagrama vemos, entre outros, os seguintes componentes:

P05: caixa de fusíveis principal;
K04: relé principal;
A10: módulo eletrônico do compartimento do motor;
A11: ECU do motor;
M05: ventilador do radiador;
B13: sensor do resfriador de temperatura.

Neste diagrama vemos que a ventoinha de resfriamento recebe um sinal positivo constante no pino 2 através da caixa de fusíveis, um sinal positivo ligado no pino 3 quando o relé K04 é ligado pela ECU e um sinal de controle da ECU do motor no pino 4.

A ECU do motor controla a ventoinha de resfriamento com um sinal PWM. O controle depende, entre outras coisas, da temperatura do motor.

Em caso de mau funcionamento da ventoinha de refrigeração, podemos verificar se o motor recebe um positivo constante e comutado (pinos 2 e 3) em relação ao terra (pino 1). Se essas tensões estiverem corretas (pelo menos 12 volts com o motor funcionando), medimos se o sinal de controle (PWM) do pino 16 da ECU chega ao pino 4 da ventoinha.

Na carcaça da ventoinha M05 também vemos uma ECU: esta é a unidade de controle da ventoinha. A ECU do motor sempre envia um sinal de controle para a ECU da ventoinha de resfriamento; mesmo que não deva estar em execução. Desta forma, a ECU da ventoinha de resfriamento reconhece que a comunicação está boa e que a ventoinha deve ser desligada. Se este sinal estiver ausente ou incorreto, a ECU não poderá mais reconhecer se o ventilador deve permanecer desligado ou a que velocidade deve girar. Por razões de segurança, a ECU controla o motor do ventilador de resfriamento em velocidade máxima. O motorista do carro perceberá que ao ligar a ignição o ventilador começará a soprar muito alto.

É possível que o ventilador continue a funcionar fortemente com a ignição ligada ou desligada (dependendo muito do tipo de carro). Se o sinal de controle da ECU do motor estiver correto, a ECU da ventoinha de resfriamento pode estar com defeito.

Outra falha pode ser a suspeita de que o ventilador não está funcionando. Para acionar o ventilador durante o diagnóstico, podemos controlá-lo utilizando equipamentos de diagnóstico através do teste do atuador e medir simultaneamente as tensões de alimentação e controle.

A próxima tela mostra o teste do atuador do ventilador de resfriamento (Ciruito de Controle do Ventilador do Refrigerante 1) no programa VCDS.

Após clicar em “Iniciar”, o programa VCDS dá à ECU do motor o comando para controlar a ventoinha de resfriamento. O controle ocorre então: a cada cinco segundos o ventilador funciona na velocidade máxima e desliga novamente.

As imagens do osciloscópio abaixo mostram os sinais de controle PWM com o ventilador desligado (esquerda) e em velocidade máxima (direita).

O ventilador pode funcionar em qualquer velocidade desejada, tornando a parte ativa do sinal mais longa ou mais curta.

Possíveis falhas que fazem com que a ventoinha de resfriamento continue funcionando:
Pode acontecer que uma ventoinha de arrefecimento continue a funcionar a alta velocidade, mesmo quando o motor está desligado. Abaixo está uma lista dos defeitos mais comuns que fazem com que a ventoinha de resfriamento entre em um chamado “procedimento de funcionamento de emergência”.

Um ou mais códigos de erro: leia os códigos de erro do sistema de gerenciamento do motor ou do ar condicionado. Pode haver um código de erro relacionado ao sensor de temperatura do líquido refrigerante, ao sensor de alta pressão ou à sua fiação;
O sensor de temperatura do líquido refrigerante mostra um valor ilógico. Verifique a temperatura atual durante a leitura usando os dados ao vivo;
O radiador está entupido. Pode ser um canal de refrigerante que impede a circulação adequada do refrigerante ou um bloqueio no fluxo de ar. Este último é fácil de verificar: verifique se há danos visíveis no radiador.
O relé emperra: isso basicamente se aplica apenas à versão com resistor em série;
Não há comunicação adequada entre a ECU do motor e a ECU da ventoinha de resfriamento: isso se aplica à ECU da ventoinha controlada por PWM. Os sinais em ambas as ECUs podem ser medidos com um osciloscópio. Não deveria haver diferença aqui. Você mede uma diferença de tensão? Então você pode estar lidando com um fio interrompido, uma resistência de transição ou um curto-circuito.

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