冷却ファンの動作の目的と原理
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内燃機関の運転は、高い機械的負荷だけでなく、非常に高い温度にも関連しているためです。 サポート用 作業温度 パワーユニットは、高負荷で故障しないように、各改造には冷却システムが装備されています。 空冷と液冷があります。 モーター冷却装置の詳細について説明します 別のレビューで.
エンジンから余分な熱を取り除くために、液体冷却システムにはラジエーターがあり、一部の車種ではそれだけではありません。 この要素の隣にファンが取り付けられています。 このパートの目的、それがどのような原理で機能するか、どのように機能するか、そしてメカニズムが途中で失敗した場合の対処方法を検討してください。
車のラジエーターファンとは
モーターが作動しているとき、それは多くの熱を発生させます。 古典的な内燃機関自体のシリンダーブロックは、その壁に冷却液（冷却ジャケット）で満たされた空洞があるように設計されています。 冷却システムには、クランクシャフトが回転している間に作動するウォーターポンプが含まれています。 タイミングベルトを介してクランクシャフトに接続されています（詳細はこちらをご覧ください） 別々に）。 このメカニズムにより、システム内に作動流体の循環が生じ、エンジンの壁から熱が除去されます。
高温の不凍液または不凍液は、エンジンからラジエーターに流れます。 この要素は、接触面を増やすために多数の細いチューブと冷却フィンを備えた熱交換器のように見えます。 ラジエーターのデバイス、タイプ、および動作原理に関する詳細が説明されています ここで.
ラジエーターは、車が動いているときにのみ役立ちます。 このとき、ラジエーターの表面に冷気が吹き付けられ、熱交換が起こります。 もちろん、その効率は周囲温度に依存しますが、運転中、この流れはエンジン冷却水よりもはるかに低温です。
冷却の動作原理は、同時にその欠点でもあります。最大の冷却は、機械が動いているときにのみ可能です（冷気は熱交換器に浸透する必要があります）。 都市部では、大都市圏では信号機や頻繁な渋滞のため、一定のプロセスを確保することは不可能です。 この問題の唯一の解決策は、ラジエーターの表面に強制的に空気を噴射することです。 これはまさにファンが実行することです。
エンジン温度が上昇すると、センサーがトリガーされ、熱交換器のブローがオンになります。 より正確には、ブレードは、空気の流れがその動きに逆らって供給されるのではなく、吸い込まれるように調整されます。 このおかげで、車が動いているときでもラジエーターの空気の流れを増やすことができ、車が停止しているときは、新鮮な空気がエンジンコンパートメントに入り、エンジンの近くの高温環境は関係しません。
古い車では、ファンはクランクシャフトにしっかりと取り付けられていたため、永続的に駆動されていました。 夏にそのようなプロセスがパワーユニットにのみ有益である場合、冬にはモーターの過度の冷却は良くありません。 デバイスの常時動作のこの機能により、エンジニアは必要な場合にのみ機能するアナログを開発するようになりました。
ファンデバイスとタイプ
冷却システムの重要性にもかかわらず、このメカニズムにはかなり単純な装置があります。 変更に関係なく、ファンの設計は次のXNUMXつの要素で構成されます。
- メカニズムの基礎となるケーシングは、ラジエーター自体に取り付けられています。 この要素の特徴は、その設計により、空気の流れが一方向にのみ作用するように強制されることです。つまり、熱交換器との接触時に放散するのではなく、通過するようになります。 このケーシング設計により、ラジエーターをより効率的に冷却できます。
- インペラ。 各ブレードは、他のファンと同様に軸に対してわずかにオフセットされていますが、回転すると、熱交換器から空気が吸い込まれます。 通常、この要素は4つ以上のブレードで構成されます。
- ドライブ。
デバイスのモデルに応じて、ドライブのタイプが異なる場合があります。 XNUMXつの主な種類があります：
- 機械的;
- ハイドロメカニカル;
- 電気。
それぞれの変更を個別に検討してみましょう。
メカニカルドライブ
メカニカルドライブはシンプルなデザインです。 実際、このタイプのファンは恒久的に接続されています。 モーターの特性に応じて、プーリーまたはタイミングベルトを介してクランクシャフトに接続できます。 モーターを始動するとすぐにインペラが作動し、熱交換器とパワーユニットが絶えず吹き付けられます。
このタイプのファンの欠点は、不要な場合でもヒートシンクを冷却することです。 たとえば、冷たいエンジンを暖めるときは、ユニットが動作温度に達することが重要ですが、冬には液体が冷たすぎるため、これには時間がかかります。 トルクの一部はファンの回転要素にも使用されるため、このようなメカニズムの誤動作は、パワーユニットの動作に深刻な影響を与える可能性があります。
また、この配置では、モーターの動作とは別にブレードの回転速度を上げることはできません。 これらの理由により、この変更は最新の車両では使用されていません。
ハイドロメカニカルドライブ
ハイドロメカニカルドライブは、パワーユニットからも動作するより高度なバージョンです。 その設計においてのみ、いくつかの追加要素があります。 このようなファンでは、粘性または油圧タイプの操作を行う特殊なクラッチが使用されます。 違いはありますが、動作原理は同じです。 油圧バージョンでは、インペラの回転はそれに入るオイルの量に依存します。
ビスカスクラッチは、シリコーンフィラーの温度を変更する（密度を変更する）ことにより、ファンの始動と停止を確実にします。 このようなメカニズムは複雑な設計であり、ブレードの動きは作動流体に依存するため、機械的なアナログのように、現代の機械ではほとんど使用されません。
電気駆動
電気駆動装置は最も信頼性が高く、同時に最も単純なオプションであり、すべての現代の自動車で使用されています。 このようなファンの設計には、インペラを駆動する電気モーターがあります。 このタイプのドライブには、電気的または電磁的な動作原理があります。 XNUMX番目の変更は、トラックでより一般的です。 電磁クラッチの構造は次のとおりです。
電磁石は、板ばねを介して電気モーターの電機子に接続されているハブに取り付けられており、回転することができます。 静かな状態では、電磁石は機能しません。 しかし、クーラントが約80〜85度に達するとすぐに、温度センサーが磁石の接点を閉じます。 それは磁場を生成し、それによって電気モーターの電機子を引き付けます。 この要素がコイルに入り、ブレードの回転がアクティブになります。 しかし、設計が複雑なため、このようなスキームは軽自動車では使用されていません。
電子機器を使用すると、クーラントの温度とクランクシャフトの速度に応じて、デバイスのいくつかの動作モードを提供できます。 このようなドライブの特徴は、内燃エンジンの動作とは無関係にオンにできることです。 たとえば、エンジンのウォームアップ中はファンが作動せず、クーラントがピーク温度に達するとインペラが回転し始めます。
冷却システムに追加の空気の流れを提供するには、後者の場合、ファンを適切な場所にねじ込み、車のワイヤーハーネスに接続するだけで十分です。 このような変更は現代の車両で使用されているため、この特定のタイプのファンの動作原理をさらに検討します。
エンジン冷却ファンの動作原理
必要に応じてファンを作動させるために、ファンは作業環境を監視する別のシステムに接続されています。 そのデバイスは、変更に応じて、冷却水温度センサーとファンリレーを含みます。 この電気回路はファンモーターに接続されています。
このような単純なシステムは次のように機能します。 ラジエーター入口に設置されたセンサーが冷却水温度を記録します。 適切な値に上昇するとすぐに、デバイスは電気信号をリレーに送信します。 このとき、電磁接点が作動し、電気モーターがオンになります。 ラインの温度が下がると、センサーからの信号が届かなくなり、リレー接点が開きます。インペラの回転が停止します。
より高度なシステムでは、XNUMXつの温度センサーが取り付けられています。 XNUMXつはラジエーターへの冷却液入口にあり、もうXNUMXつは出口にあります。 この場合、ファンはコントロールユニット自体によってオンになります。コントロールユニットは、これらのセンサー間のインジケーターの違いによってこの瞬間を決定します。 このパラメータに加えて、マイクロプロセッサはアクセルペダルを踏む（または開く）力を考慮に入れます むせさせる）、エンジン速度および他のセンサーの読み取り。
一部の車両は、冷却システムのパフォーマンスを向上させるためにXNUMXつのファンを使用しています。 追加の回転要素の存在は、冷気のより大きな流れのために熱交換器のより速い冷却を可能にします。 このようなシステムの制御も、制御ユニットによって実行されます。 この場合、より多くのアルゴリズムがマイクロプロセッサでトリガーされます。 このおかげで、電子機器はブレードの回転速度を変更できるだけでなく、ファンの一方または両方をオフにすることもできます。
また、多くの車には、エンジンを切った後もしばらくの間ファンが作動し続けるシステムが搭載されています。 これは、集中的な作業の後、高温のモーターがしばらくの間冷却し続けるために必要です。 エンジンを停止すると、クーラントがシステム内を循環しなくなるため、ユニット内の温度が急激に上昇し、熱交換が行われません。
これは非常にまれにしか発生しませんが、エンジンが最高温度で動作していてオフになっていると、不凍液が沸騰してエアロックを形成し始める可能性があります。 一部の機械でこの負荷を回避するために、ファンはシリンダーブロックに空気を吹き続けます。 このプロセスはファンフリーランと呼ばれます。
ラジエーターファンの主な故障
シンプルなデザインと高い信頼性にもかかわらず、車の他のメカニズムと同様に、冷却ファンも故障します。 これにはさまざまな理由が考えられます。 最も一般的な故障とそれらを修正する方法を考えてみましょう。
ほとんどの場合、ドライバーは次の誤動作に直面しています。
- エンジンが作動しているとき（車が長時間立っているとき）、熱交換器の強制ブローはオンになりません。
- ファンは高温で動作します。
- 空気はラジエーターに継続的に吹き付けられます。
- ブレードは、クーラントが必要な加熱に達するよりもはるかに早く回転し始めます。
- ファンが頻繁にオンになりますが、モーターの過熱ライトが機能しません。 この場合、空気は熱交換器の表面に流れるだけでなく、熱交換器を通過する必要があるため、ラジエーターセルがどれほど汚れているかを確認する必要があります。
- ラジエーターエアフローがオンになると、フローはエンジンコンパートメントに流入せず、反対方向に供給されます。 この作業の理由は、ケーブルのピン配列が間違っているためです（電気モーターの極を交換する必要があります）。
- ブレードの破損または変形。 インペラを新しいものと交換する前に、そのような故障の原因を突き止める必要があります。 時々これは、この車のモデルを対象としていないファンの文盲のインストールまたはインストールで発生する可能性があります。 そうでなければ、ブレードの破損は、材料の自然な摩耗の結果です。
これらの「症状」はすべて、パワーユニットの適切な動作には望ましくありませんが、ファンがまったくオンにならない場合は最悪です。 この場合、モーターの過熱が確実に行われるためです。 高温で操作し続けるとすぐに故障します。
ファンが80〜85度を超える温度で動作する場合（ほとんどの場合、これは温度センサーの交換後に発生します）、冷却水温度センサーが正しく選択されているかどうかを確認する必要があります。 北緯で動作する車両には変更があります。 この場合、デバイスはより高い温度で動作するように設定されています。
サーモスタットの故障も過熱を引き起こす可能性があります。 このデバイスの詳細は ここで..。 この場合、冷却システムの一方の側が過度に高温になり、もう一方の側が低温になります。
強制冷却システム（サーモスタットとは関係ありません）の故障の理由は、冷却水温度のセンサーのXNUMXつ（複数ある場合）の故障、モーターモーターの故障、または電気回路（たとえば、ワイヤコアが故障したり、絶縁が損傷したり、接点が酸化したりします）。 まず、配線と接点の目視検査を行う必要があります。
これとは別に、冷えたエンジンでファンが作動するというまれな問題について言及する価値があります。 この問題は、室内空調を備えた車両によく見られます。
彼女についての詳細はこのビデオで説明されています：
また、システムは次の方法でテストできます。
- テスター、マルチメーター、または「コントロール」を使用して配線を「リング」します。
- 電動機をバッテリーに直接接続することで、電動機の性能を確認できます。 この場合、極性を観察することが重要です。 エンジンが作動する場合、問題はワイヤー、接触不良、または温度センサーにあります。
- センサーの保守性は、ワイヤーを閉じることによってチェックされます。 ファンが同時にオンになる場合は、温度センサーを交換する必要があります。
多くの最新の自動車モデルでは、それらの配線が十分に隠されている可能性があり、センサーに到達するのが必ずしも容易ではないという事実のために、そのような診断は利用できないことを考慮する価値があります。 ただし、ファンまたはシステムコンポーネントのいずれかに問題がある場合、電子制御ユニットはすぐにエラーを生成します。 ほとんどの場合、インストルメントパネルのエンジンアイコンが点灯します。 一部のオンボードシステムでは、標準の自己診断が可能です。 オンボードコンピュータ画面で対応するメニューを呼び出す方法については、以下をお読みください。 ここで..。 それ以外の場合は、コンピューター診断に移動する必要があります。
ファンの初期動作に関しては、これは多くの場合、冷却水温度センサーの故障の症状です。 すべての自動車整備士がこの結論に同意することはできませんが、エンジンが正常に動作温度に達した場合は、システムが必要以上に早くオンになることを心配する必要はありません。 過熱は内燃機関にとってはるかに悪いです。 しかし、車が環境基準を満たしていることがドライバーにとって重要である場合、この問題は解決する必要があります。これは、冷えたエンジンでは混合気がそれほど効率的に燃焼しないためです。 時間が経つにつれて、これは触媒に悪影響を及ぼします（なぜあなたが車の中でそれを必要とするのかについては、読んでください ここで).
ファンモーターが常に作動している場合、これはセンサーの故障の症状ですが、多くの場合、これはリレーの「互いにくっついている」接点（またはこの変更がマシンで使用されている場合は電磁要素のコイルが焼損している）が原因で発生します）。 サーモスタットが故障すると、ラジエーターが冷たくなり、モーターの臨界温度でもファンが機能しなくなることがよくあります。 これは、サーモスタットが閉位置で動かなくなったときに発生します。 開いた状態でブロックされている場合、低温内燃エンジンは動作温度に達するまでに時間がかかりすぎます（冷却液はすぐに大きな円を循環し、エンジンは加熱されません）。
旅行中にファンが故障した場合はどうすればよいですか？
冷却ファンが道路のどこかで故障することは珍しいことではありません。 それが機能しなくなった場合、都市モードでは不凍液が確実に沸騰します。 この場合に役立ついくつかのトリックを次に示します。
- まず、高速道路で故障が発生した場合、高速モードでは熱交換器に空気の流れを提供する方が簡単です。 これを行うには、時速60km以上の速度で移動するだけで十分です。 この場合、大量の冷気がラジエーターに流れます。 原則として、このモードでファンがオンになることはめったにないため、システムは正常に動作します。
- 第二に、客室の暖房システムは冷却システムの熱エネルギーを使用するため、緊急モードでは、ヒーターラジエーターをアクティブにするために暖房をオンにすることができます。 もちろん、夏でも室内暖房をつけたまま運転するのは楽しいですが、エンジンが故障することはありません。
- 第三に、短い「ダッシュ」で移動できます。 冷却水温度の矢印が最大値に達する前に、停止してエンジンを停止し、ボンネットを開いて、少し冷えるまで待ちます。 いかなる場合でも、この手順の間、シリンダーブロックまたはヘッドに亀裂が入らないように、ユニットに冷水を与えないでください。 もちろん、このモードでは、移動は大幅に遅れますが、車は無傷です。
ただし、このような手順を実行する前に、ファンがオンにならない理由を確認する必要があります。 配線やセンサーに問題がある場合は、時間を節約するために、電気モーターをバッテリーに直接接続できます。 電池切れの心配はありません。 発電機が正常に動作している場合、内燃エンジンが動作している間、オンボードシステムは発電機から電力を供給されます。 ジェネレーターの動作についてもっと読む。 別々に.
多くの車では自分で送風機を交換できますが、車がまだ保証期間中の場合は、サービスセンターのサービスを利用することをお勧めします。
質問と回答：
エンジンのファンの名前は何ですか？ ラジエーターファンはクーラーとも呼ばれます。 一部の車両には、ダブルクーラー（XNUMXつの独立したファン）が装備されています。
車のファンはいつオンにする必要がありますか？ 通常、車が長時間立っているときや渋滞しているときに点灯します。 クーラント温度が動作インジケータを超えると、クーラーがオンになります。
車のファンはどのように機能しますか？ 動作中、モーターは温度を上げます。 過熱を防ぐために、センサーがトリガーされ、ファンドライブがアクティブになります。 車種に応じて、ファンはさまざまなモードで動作します。
ファンはどのようにエンジンを冷却しますか？ クーラーがオンになると、そのブレードは熱交換器を介して冷気を吸い込むか、ラジエーターに送り込みます。 これにより、熱伝達プロセスが高速化され、不凍液が冷却されます。
