Điều Chỉnh Quạt Làm Mát trên Ô Tô: Sự Khác Biệt và Nguyên Lý Hoạt Động của Quạt Điện và Quạt Thủy Lực

Trong hệ thống làm mát động cơ của ô tô, quạt làm mát được đặt phía sau két nước. Khi khởi động động cơ trong tình trạng lạnh, bạn sẽ thấy rằng quạt không quay. Khi động cơ nóng lên, quạt bắt đầu quay, nhưng ở tốc độ thấp và mềm mại.

Sau một khoảng thời gian, khi nhiệt độ động cơ ổn định hoặc khi bật điều hòa không khí, quạt chuyển sang tốc độ 2 với tốc độ quay tăng lên, và tiếng ồn từ quạt cũng gia tăng. Điều này có thể khiến nhiều người tự đặt câu hỏi về cách hoạt động phức tạp của quạt làm mát. Họ có thắc mắc về cấu tạo của quạt và sự khác biệt giữa quạt làm mát trên xe chạy xăng và xe chạy dầu.

Nguyên lý hoạt động của quạt động cơ trên ô tô

Nguyên lý hoạt động của quạt động cơ trên ô tô được thiết kế để duy trì nhiệt độ lý tưởng cho két nước của động cơ. Khi xe chạy, lượng không khí tự nhiên thông qua lá tản nhiệt trong két nước đủ để làm mát. Tuy nhiên, khi xe đứng đỗ hoặc chạy chậm, lưu lượng không khí giảm, đồng thời nhiệt độ tăng lên, đòi hỏi sự hỗ trợ của quạt làm mát.

Hiện nay, trong các dòng xe mới, quạt làm mát thường được thiết kế với các tính năng nâng cao. Có hai loại chính là quạt chạy bằng động cơ điện và hệ thống quạt làm mát thủy lực điện tử.

Quạt chạy bằng động cơ điện phản ứng nhạy với nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ thấp, quạt không quay để giúp động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc, giảm tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn. Khi nhiệt độ tăng, quạt bắt đầu quay với tốc độ thích hợp, có thể được điều chỉnh thành ba cấp độ hoặc vô cấp, tùy thuộc vào nhu cầu làm mát của động cơ.

Một số xe cũng sử dụng hệ thống điều khiển tự động thông qua công tắc nhiệt độ nước làm mát và rơ le. Khi nhiệt độ thấp, công tắc đóng, giữ rơ le mở để ngăn chặn dòng điện đến quạt. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng, công tắc mở, giữ rơ le đóng, tạo điều kiện cho dòng điện điều khiển quạt làm mát với tốc độ cao, giữ cho động cơ hoạt động hiệu quả.

Trong hệ thống điều khiển quạt làm mát với nhiều cấp tốc độ, khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt đến mức cần thiết, ECU (Unit Điều khiển Điện tử) sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến điều hòa nhiệt độ và cảm biến tốc độ động cơ. Các tín hiệu này được sử dụng để kiểm soát rơ le và dòng điện.

Khi nhiệt độ của động cơ ở mức thấp và xe đang chạy ở chế độ không tải, ECU sẽ ngăn chặn dòng điện thông qua rơ le, làm cho quạt không quay. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên và xe đang chạy ở chế độ có tải hoặc động cơ nóng lên quá mức, ECU sẽ kích hoạt rơ le tốc độ thấp và đóng rơ le tốc độ cao. Điều này sẽ làm cho quạt quay ở tốc độ cao, với tốc độ tăng lên và cũng làm tăng âm thanh của quạt.

Quạt làm mát của xe chạy bằng  xăng và chạy bằng dầu có gì khác nhau?

Các hệ thống điều khiển và loại quạt chạy bằng mô tơ điện thường được ứng dụng trên các mẫu xe chạy xăng do những lợi ích mà chúng mang lại, như cấu trúc đơn giản, ít tiếng ồn và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.

Đối với động cơ chạy bằng dầu diesel, thường không sử dụng quạt chạy bằng mô tơ điện mà thay vào đó sử dụng quạt có khớp chất lỏng. Loại quạt này được điều chỉnh tốc độ bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ của luồng không khí qua két nước.

Khớp chất lỏng này thường bao gồm một bộ ly hợp thủy lực chứa dầu silicon. Chuyển động quay của quạt được truyền qua đai hình chữ "V" và điều chỉnh bằng cách kiểm soát lượng dầu trong buồng làm việc.

Khi nhiệt độ thấp, quạt quay ở tốc độ chậm để giúp động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc, đồng thời giảm tiếng ồn. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ quạt tăng để đảm bảo cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát.
Khi nhiệt độ không khí nóng và xe chạy chậm: Dầu silicon trong buồng làm việc sẽ tăng lượng, làm giảm ma sát của khớp nối. Quạt sẽ quay cùng tốc độ với trục khớp chất lỏng. 

Khi nhiệt độ không khí nóng và xe chạy nhanh: Quạt sẽ bị cản trở nhiều hơn và khớp nối sẽ có sự trượt. Quạt sẽ quay chậm hơn trục khớp chất lỏng.

Khi nhiệt độ không khí ấm và xe chạy nhanh: Tấm lưỡng kim sẽ cắt nguồn dầu để giảm dòng dầu trong buồng làm việc. Điều này sẽ làm tăng ma sát của khớp nối và làm giảm tốc độ quay của quạt.

Khi nhiệt độ không khí lạnh và xe chạy nhanh: Nguồn dầu sẽ bị cắt hoàn toàn và lượng dầu sẽ tiếp tục giảm. Lúc này, ma sát của khớp nối là lớn nhất và quạt sẽ quay chậm nhất.

Hệ thống quạt làm mát thủy lực điều khiển bằng điện tử dùng mô tơ thủy lực để vận hành quạt. Máy tính sẽ điều tiết dòng dầu đến mô tơ thủy lực. Nhờ đó, tốc độ quạt có thể được điều chỉnh linh hoạt, luôn đảm bảo lượng không khí phù hợp nhất. Quạt này có ưu điểm là động cơ nhỏ, nhẹ hơn và có khả năng cung cấp lượng không khí lớn hơn so với quạt điện. Mặt khác, việc bơm dầu và điều khiển hệ thống đòi hỏi một mức độ phức tạp cao hơn.