مکانیزم‌ها به زبان ساده؛ سیستم فن برقی

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو»، از این پس قصد داریم طی سلسله مطالب "مکانیزم‌ها به زبان ساده"، به بررسی نحوه عملکرد بخش‌های مختلف خودرو که کمتر در کانون توجه قرار دارند بپردازیم و بیشتر با عملکرد بخش‌های مختلف خودرو خود آشنا شویم.

نعمت خنکی برای پیشرانه
کنترل دمای پیشرانه و حفظ آن در محدوده‌ای مشخص، وظیفه بسیار مهمی است که بر عهده سیستم خنک کننده خودرو قرار دارد. این امر گذشته از حفظ سلامت پیشرانه بر بازده آن نیز تاثیری بالا دارد.
مجموعه سیستم خنک کننده خود به تنهایی قادر به انجام این عمل نیست چرا که همواره جریان هوای کافی برای رادیاتور جهت انتقال حرارت وجود ندارد. فن خنک کننده وظیفه تامین جریان هوای مورد نیاز سیستم را برعهده دارد.

سیستم فن برقی
یکی از معایب فن‌های مکانیکی، وابستگی دور آن‌ها به سرعت دوران پیشرانه و درگیری دائم آن‌هاست. اگرچه خودروهای مدرن‌تر جهت رفع این مشکل به فن‌های کلاچ دار با پره‌های تغییر زاویه دهنده مجهز هستند اما باز هم قادر به کنترل دقیق دما در محدوده مشخص نیستند. به همین علت امروزه اکثر خودروها به سیستم فن برقی مجهز شده‌اند. فن‌های برقی قابلیت نصب در هر شرایطی را داشته و دست طراحان را بسیار باز می‌گذارند. می‌توان حتی چندین فن برای کنترل شرایط به بهترین شکل ممکن تعبیه کرد و دور آن‌ها را در مقدار دلخواه قرار داد. بنابراین دیگر محدود به سرعت دوران پیشرانه برای کنترل جریان هوا و دمای سیستم نیستیم.

چگونه کار می‌کند؟
سیستم فن برقی همانطور که از نام آن مشخص است از پروانه متصل به موتور الکتریکی تشکیل شده است و امکان فعال کردن آن در هر شرایطی با دور دلخواه وجود دارد. برای راه اندازی فن، از مجموعه فشنگی (سنسور) دمای آب، رله‌های کنترلی و ECU استفاده می‌شود.
قلب سیستم، ECU است. در خودروهای مختلف ممکن است ECU سیستم سوخت رسانی کنترل فن‌ها را نیز برعهده داشته باشد و یا یک کنترل یونیت مجزا برای سیستم فن در نظر گرفته شود.
سنسور دمای آب، در حقیقت یک مقاومت متغیر است که می‌تواند از نوع PTC یا NTC باشد. هر کدام از این مدل‌ها، ترمیستورهایی هستند که با تغییرات دمای محیطی که با آن در تماس هستند، مقاومت الکتریکی خود را تغییر می‌دهند (در مدل PTC، با افزایش دما مقاومت نیز افزایش یافته و در مدل NTC با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد).
این تغییرات مقاومت سنسور نسبت به دمای آب، معیاری برای کنترل یونیت جهت محاسبه دما و انتخاب شرایط کارکرد فن است. در واقع کنترل یونیت با ارسال یک ولتاژ مرجع ثابت به سنسور، ولتاژ برگشتی آن را زیر نظر گرفته و دما را تشخیص می‌دهد.
بر اساس این دما کنترل یونیت تصمیم می‌گیرد که در چه شرایطی فن‌ها خاموش باشند یا در دور کند یا تند شروع به کار کنند.
الگوی کنترل یونیت برای انتخاب دور فن در اکثر خودروها از نوع هیسترزیس (پسماند) است. طبق این الگو، کنترل یونیت در دماهای متفاوتی تصمیم به روشن و خاموش شدن فن و تغییر دور آن می‌گیرد. به عنوان مثال اگر قرار است در دمای 83 درجه سانتی‌گراد دور کند فن روشن شود، روشن ماندن دور کند تا جایی ادامه پیدا می‌کند که مثلا دما به 79 درجه برسد. این ویژگی از بروز نوسان و روشن و خاموش شدن پی در پی فن جلوگیری می‌کند چون اگر قرار باشد دمای روشن و خاموش شدن فن یکسان باشد، دما دائم در محدوده 83 درجه بازی کرده و فن مدام روشن و سپس بلافاصله خاموش خواهد شد. همین حالت دقیقا برای تغییر دور کند به تند نیز صدق می‌کند.
یونیت فن برای تغییر وضعیت دور فن‌ها از رله استفاده می‌کند. با تحریک و از کار انداختن رله‌ها می‌توان به عنوان مثال فن‌ها را با یکدیگر سری یا موازی کرد تا بدین ترتیب در دور کند یا تند بچرخند. در خودروهای تک فن از یک مقاومت جهت سری شدن با موتور و ایجاد دور کند استفاده می‌شود.

جزئیات و ریزه کاری‌ها
سیستم فن در اکثر خودروها صرفا محدود به یک سنسور، کنترل یونیت و مجموعه رله و فن نمی‌شود و ریزه‌کاری‌های بیشتری دارد.
یکی از برنامه‌های تعریف شده برای سیستم، حالت قطع ارتباط است. طبق این برنامه اگر به هر علت ارتباط سنسور دما قطع شود (مقاومت بی نهایت) سیستم دور تند را به صورت دائم انتخاب می‌کند تا به این ترتیب ریسک صدمه دیدن پیشرانه بر اثر نداشتن اطلاعات دما وجود نداشته باشد. برخی خودروها به سوئیچی حرارتی موسوم به سنسور دمای سرسیلندر یا سنسور 118 درجه مجهز هستند تا به این ترتیب اگر به هر علت سنسور دمای آب حساسیت خود را از دست داده باشد و دمای سرسیلندر به مرز بحرانی (118 درجه سانتی‌گراد) برسد، سوئیچ حرارتی عمل کرده و فرمان دور تند به صورت پیوسته صادر شود.
سیستم فن خنک کننده همچنین با سیستم تهویه مطبوع نیز در ارتباط بوده و می‌تواند بر اساس وضعیت سیستم کولر شرایط دور فن را انتخاب کند. در عموم خودروها، دمای اواپراتور و فشار گاز سیستم کولر نیز به ECU سوخت رسانی و یا ECU فن اعلام می‌شود تا طبق آن دور صحیح فن انتخاب شود. این سیستم همچنین قادر است در شرایط بحرانی افزایش دما فرمان قطع شدن کمپرسور کولر را صادر کرده و چراغ STOP را در صفحه نمایشگر روشن کند.

برخی خودروها برای ECU، صفحه کیلومتر و کنترل یونیت فن سنسورهای دمای آب جداگانه دارند

فن برقی قابلیت نصب در هر شرایطی را دارد و دست طراحان را بازتر می‌کند

برخی از خودروها کنترل یونیت فن جداگانه دارند

در خودروهای تک فن، از یک مقاومت برای تغییر دور فن استفاده می‌شود

 نویسنده: عارف منظری