آشنایی با عملکرد فن خودرو و انواع آن

یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها در خودروهای بنزینی با موتورهای احتراق داخلی، سیستم خنک‌کننده است. فعالیت موتورهای احتراق داخلی که همواره با جرقه‌زنی و اشتعال همراه است، حرارت و دمای بالایی ایجاد می‌کند. این حرارت در صورت بقا و عدم کاهش، در عملکرد موتور و فعالیت دیگر سیستم‌های خودرو ایجاد اخلال کرده و راندمان خودرو را پایین می‌آورد. حتی در صورت بالا رفتن بیش از حد دما در سیستم فنی خودرو، آسیب‌های متعددی به قطعات مختلف وارد آمده و خودرو از کار می‌افتد. بنابراین نیاز به خنک‌سازی این اجزا، که دمای آن‌ها به صورت مداوم و تصاعدی بالا می‌رود، بسیار ضروری و حیاتی است. سیستم خنک‌کننده خودرو این وظیفه را برعهده دارد و طی فرآیندی مشخص در مسیری کاملا حساب شده روند خنک‌کاری موتور و دیگر اجزای خودرو را تنظیم می‌کند.

سیستم‌های خنک‌کننده به دو دسته کلی آب خنک و هوا خنک تقسیم می‌شوند که امروزه در خودروها تنها از سیستم آب خنک استفاده می‌شود. مهمترین اجزای این نوع سیستم خنک‌کننده در خودرو شامل رادیاتور، شلنگ‌های آب، واتر پمپ (پمپ آب)، ترموستات، پروانه خنک‌کننده یا فن، سنسور دمای آب و مجاری آب اطراف بلوک موتور می‌شوند. اکنون می‌خواهیم از پروانه یا فن خودرو در این سیستم بیشتر گفته و وظایف آن را دقیق‌تر بررسی کنیم.

پروانه یا فن خودرو چیست؟

سیستم فن در جریان خنک‌سازی موتور وظیفه تامین هوای مورد نیاز برای این فرآیند را برعهده دارد. فن خودرو را معمولا به صورت پروانه‌ی هواکش در جلوی موتور می‌بینیم. به همین دلیل به فن خودرو پروانه موتور یا پروانه رادیاتور نیز گفته می‌شود. این پروانه که نقش دمنده سیستم خنک‌کاری را بر عهده دارد به دو صورت کلی در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• فن مکانیکی

• فن برقی

البته استفاده از فن‌های مکانیکی امروزه منسوخ شده و تنها شاهد فن‌های برقی هستیم. فن‌های برقی با اجزای خود در بخش الکتریکی سیستم خنک‌کاری قرار می‌گیرند و فن‌های مکانیکی در قسمت اجزای مکانیکی این سیستم بودند.

وظیفه فن یا پروانه در سیستم خنک‌کاری خودرو چیست؟

برای درک بهتر عملکرد فن و وظیفه ‌آن در سیستم خنک‌کاری بهتر است ابتدا خلاصه‌ای از روند عملکرد کل سیستم را بررسی کنیم. مهمترین وظیفه سیستم خنک‌کاری خودرو، تامین دمای بهینه و مناسب برای کار موتور است. اجزای این سیستم به دو دسته تقسیم می‌شوند.

– مکانیکی: واتر پمپ- ترموستات- شلنگ‌ها- کانال‌های مدار آب- رادیاتور و درب آن

– الکتریکی: فن یا پروانه، موتور فن، رله فن و ECU یا یونیت فن

معمولا بخشی از دمای ایجاد شده در موتور توسط اگزوز خارج می‌شود. اما بخش دیگر در بدنه موتور باقی مانده و باعث گرم شدن بلوک سیلندر، سرسیلندر و دیگر اجزای موتور می‌شود. این گرما توسط سیستم خنک کننده کاهش می‌یابد. به این ترتیب که واتر پمپ آب رادیاتور را به مجاری و کانال‌های مدار آب اطراف بلوک سیلندر هدایت می‌کند. آب با جریان در این مسیرها دمای بلوک و اجزای مختلف موتور مانند سوپاپ‌ها و مانیولد‌ها را کاهش داده و به سمت رادیاتور باز می‌گردد. دمای آب در رادیاتور مجدد پایین آمده و بار دیگر مسیر خود را به سمت موتور در پیش می‌گیرد. اما دمای آب در رادیاتور از طریق عبور از یک مسیر طولانی با سطح مقطع کم و مجاورت با هوای خنک محیط در تمام مدت عبور از رادیاتور کاهش می‌یابد. فن یا پروانه ماشین به عنوان دمنده نقش تامین‌کننده این هوای محیطی را بر عهده دارند. به این ترتیب باید گفت که با وجود اهمیت رادیاتور در عملکرد سیستم خنک‌کاری، این قطعه بدون فن کارایی خود را از دست خواهد داد و نمی‌تواند وظیفه‌اش را به خوبی و کامل انجام دهد.

فن مکانیکی چیست؟

همانطور که گفته شد استفاده از انواع فن مکانیکی در گذشته رایج بوده و امروزه منسوخ شده است. این پروانه که نیروی کار و چرخش خود را از موتور می‌گرفت، ضمن پایین آوردن راندمان موتور، به دلیل چرخش مداوم با موتور، استهلاک بالایی داشت. این قطعه توسط یک تسمه و پولی نیروی خود را از میل‌لنگ گرفته و فعالیت خود را آغاز می‌کرد. اما این نحوه کار مشکلاتی داشت. از قبیل:

۱. تغییر دور پروانه با دور موتور

۲. تامین نیرو از میل‌لنگ و کاهش توان موتور

۳. هرزگردی و اتلاف انرژی به دلیل فعالیت مداوم

۴. استهلاک بالا

۵. ایجاد صدای زیاد به دلیل درگیری با تسمه

استفاده از فن‌های مکانیکی به دلایل گفته شده از چرخه صنعت خودرو سازی حذف و با فن‌های برقی جایگزین شد.

فن‌ برقی چیست؟

سیستم این فن‌ها که امروزه در تمام خودروها دیده می‌شوند از یک پروانه تشکیل شده است که یک الکتروموتور همراه دارد. این موتور انرژی لازم برای فعالیت پروانه ماشین را تامین می‌کند. الکتروموتور این سیستم نیز برق مورد نیاز خود را از باتری دریافت می‌کند. به این ترتیب، امکان فعال‌سازی این فن در هر شرایطی و دور دلخواه وجود دارد. اجزای تشکیل دهنده آن شامل موارد زیر می‌شود:

• پروانه
• الکترو موتور
• رله‌های کنترلی
• ECU
• فشنگی دمای آب در خودروهای کاربراتوری
• سنسور آب در خودروهای انژکتوری

ECU در سیستم فن برقی خودرو ممکن است مجزا و مختص به آن باشد و یا برای آن از یک یونیت مشترک با سیستم سوخت‌رسانی استفاده شود. سنسورها نیز ترمیستورهایی هستند که با تغییرات دمای آب، مقاومت الکتریکی آن‌ها تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت به صورت سیگنال‌هایی قابل پایش به ECU ارسال شده و یونیت اطلاعات لازم برای کنترل عملکرد فن را به دست می‌آورد. به این ترتیب ECU با بررسی اطلاعات سنسورهای دمای آب، شرایط تند، کند و یا خاموش بودن فن را مشخص کرده سیگنال‌های مربوطه را از طریق رله‌های کنترلی به الکتروموتور فن می‌فرستند.

حتما بخوانید: مقایسه تیبا، ساینا و کوییک

تفاوت فن‌های برقی در خودروهای کاربراتوری و انژکتوری

در خودروهای کاربراتوری که فاقد ECU بودند، از فشنگی‌های دمای آب استفاده می‌شد که به صورت مستقیم به فن متصل می‌شدند. این فشنگی دمای آب را کنترل و بالا رفتن آن را به صورت سیگنال به الکتروموتور پشت پروانه منتقل می‌کرد. یونیت پشت فن که به سیگنال‌های دمای بالای ارسالی از فشنگی‌ها حساس بود، با دریافت چنین پیام‌هایی فن را روشن می‌کرد. در این میان اگر به هر دلیلی ارتباط فشنگی‌ها با الکترو موتور قطع می‌شد، سیستم به صورت مداوم کار می‌کرد تا از بالا رفتن دمای موتور جلوگیری کند.

اما در خودروهای انژکتوری موتور خودرو به سوئیچی حرارتی مجهز می‌شود که دمای سرسیلندر را به یونیت فن گزارش می‌دهد. این سوئیچ در زمان از کار افتادن سنسور دمای آب، در صورت رسیدن دمای سرسیلندر به ۱۱۸ درجه سانتی‌گراد، فعال شده و سیگنال‌های لازم را به یونیت فن ارسال می‌کند. همچنین فنِ سیستم خنک کننده با سیستم تهویه مطبوع در ارتباط است تا شرایط دور فن را بر اساس وضعیت کولر انتخاب کند. به این ترتیب که، دمای اوپراتور و فشار گاز سیستم کولر نیز به ECU فن اعلام می‌شود تا طبق آن دور صحیح فن انتخاب گردد. این ارتباط کمک می‌کند تا در شرایط بحرانی افزایش دما، کمپرسور کولر را قطع کند که در این صورت چراغ STOP را در صفحه نمایشگر روشن کند.

انواع فن مکانیکی

فن‌ها به غیر دو نوع گفته شده انواع دیگری دارند. این تنوع نیز در راندمان و بازده موتور موثر بوده و در انواع مختلف خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دسته بندی که تنها شامل انواع فن مکانیکی موتور می‌شود، عبارت است از:

فن کلاچ‌دار

این نوع فن از انواع مکانیکی است که با کمک تسمه پروانه فعال می‌شود. در فن کلاچ‌دار که معمولا در SUV و وانت‌بار‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، پروانه و محوری آن که توسط تسمه و موتور چرخانده می‌شود جدا از هم هستند. بنابراین چرخش تسمه، لزوما فن خودرو را به حرکت در نمی‌آورد. در این بین آنچه موجب فعالیت فن می‌شود کلاچی است که بین آن‌ها وجود دارد و با افزایش حرارت درگیر شده و سبب انتقال نیروی چرخشی به پروانه ماشین می شود.

فن پلاستیکی

این فن کم وزن که پره‌های آن لبه‌هایی زاویه‌دار دارند قادر است به دلیل خصوصیت پره‌های خود باد بیشتری را به سمت رادیاتور هدایت کند. نکته مهمی که در مورد این نوع فن وجود دارد انعطاف پذیر بودن تیغه‌های آن است. به این ترتیب پره‌های آن در دورهای بالا تغییر شکل داده و با کاهش زاویه خود دمیدن باد را کنترل می‌کنند.

حتما بخوانید: عوارض خودرو و آشنایی با نحوه محاسبه و پرداخت آن

فن آلومینیومی

این فن که مانند نوع پلاستیکی وزن کمی دارد، قابلیت تغییر زاویه پره نداشته و به طور کلی پره زاویه‌دار ندارد.

فن فولادی

این نوع فن که از نظر طراحی شبیه به نوع آلومینیومی است، وزن بیشتری از آن دارد و به همین دلیل امروزه استفاده از آن منسوخ شده است.

در بررسی‌های انجام شده، راندمان موتور با فن کلاچ‌دار بیش از باقی انواع دیگر است و فن فولادی نیز بیشترین هدر رفت انرژی را به دنبال دارد. اما حتی فن کلاچ‌دار نیز حدود ۱۴ اسب بخار قدرت موتور را از آن خود می‌کند. این یکی از اصلی‌ترین دلایل جایگزین شدن این فن‌ها با انواع الکتریکی بود.

علائم خرابی فن و دلایل آن

علائم مشخصی برای به وجود آمدن اشکال در سیستم موتور فن خودرو وجود دارد که معمولا رانندگان نیز با آن‌ها آشنا هستند. برخی از این علایم شامل موارد زیر می‌شوند:

– از کار افتادن فن

– ضعیف شدن عملکرد فن

– بالا بودن دمای موتور با وجود کار کردن فن

– شنیدن صداهای اضافی و احساس ارتعاشات غیر طبیعی

– روشن شدن چراغ چک خودرو

عمده دلیل از کار افتادن یا ضعیف شدن فن خودرو، ضعف یا خرابی موتور آن است. این موتور ممکن است به دلیل عمر بالا، وارد آمدن فشار در اثر کار مداوم و یا از کار افتادن سنسورها و اخلال در عملکرد آن دچار نقص شود. همچنین گاهی ممکن است ورود جسم خارجی به درون فن شکستن آن را همراه داشته باشد.