در خودرو‌هایی که از موتورهای احتراق داخلی بهره می‌برند، مهم‌ترین اصل برای کار کردن موتور، ایجاد احتراق کامل و بدون نقص است. احتراق در این نوع موتورها از ترکیب دقیق و متناسب هوا و سوخت انجام می‌شود و برای به حرکت درآمدن خودرو باید در شرایط مختلف و دورهای موتور پایین و بالا ادامه پیدا کند. در صورتی که احتراق در داخل موتور به هر دلیلی متوقف شود، باعث خاموش شدن موتور می‌شود. فرایند احتراق در خودروهای مختلف با کمک برخی از اجزای ثابت و تعداد اجزای اختصاصی صورت می‌گیرد. با توجه به اینکه موتورهای جدید از نوع انژکتوری هستند، استپر موتور یا موتور پله ای یکی از اجزایی است که در انجام احتراق کامل و بدون نقص نقش اساسی ایفا می‌کند. با سام تجهیز همراه باشید.
استپر موتور یا موتور پله ای چیست؟
موتور پله ای یکی از موتورهای با دقت بالا است که استفاده‌های زیادی در صنعت دارد. یک کاربرد رایج استپر موتور در خودروهاست اما در صنایع مختلف هم از آن استفاده می‌شود. موتورهای پله ای با جریان، ولتاژ، فرکانس و البته قدرت‌های متفاوتی تولید و عرضه می‌شوند.
استپر موتور یا موتور پله‌ای یکی از قطعات مهم در موتورهای احتراقی است که با نام محرک کنترل هوای دور آرام یا شیر کنترل هوای دور آرام (Idle air control actuator/valve) نیز شناخته می‌شود. این وسیله در خودروهای انژکتوری به منظور کنترل سرعت چرخش موتور در دورهای پایین استفاده می‌شود.
موتور پله ای یک نوع جریان مستقیم (DC) است که حرکت گسسته دارد. درون این موتور چند سیم‌پیچ وجود دارد که در گروه‌هایی قرار دارند که به نام فاز شناخته می‌شود. زمانی که جریان برق از هر یک از این فازها عبور می‌کند، موتور می‌تواند با سرعت یک گام در واحد زمان به چرخش درآید.
استپر موتور یک دستگاه کنترل الکتریکی است؛ این دستگاه ورودی خود را از ECU را واحد کنترل موتور در خودرو در دریافت می‌کند. این قطعه به شکلی بر روی دریچه گاز در موتور قرار گرفته که در دور آرام موتور یک مسیر میان‌بر برای حرکت هوا ایجاد کند. در واقع این قطعه در دورهای کم موتور، دریچه دو تکه گاز را دور می‌زند. استپر موتور یا موتور پله ای شامل سروو موتور محرک خطی است که پیستونی را کنترل کرده و می‌تواند جریان هوا را در بدنه دریچه گاز تغییر دهد.
استپر موتور قطعه‌ای است که به ECU در خودرو اجاره می‌دهد که حداقل دور موتور را با توجه به تغییرات بار موتور حفظ کند. به این ویژگی استپر ویژگی ضد استال (خاموش شدن موتور ناشی از بار زیاد) گفته می‌شود. در این شرایط این امکان فراهم می‌شود که رانند به راحتی با رها کردن کلاچ (در ماشین‌های گیربکس دستی یا دستگاه‌های با گیربکس صنعتی) یا ترمز (در ماشین‌های گیربکس اتوماتیک) بدون نیاز به فشار دادن همزمان پدال گاز، ماشین را به حرکت درآورد.
بیشتر بخوانید: گیربکس صنعتی چیست؟
مکان نصب و نحوه عملکرد استپر موتور چگونه است؟
موتور پله ای قطعه‌ای است که محل نصب و قرارگیری آن بر روی هوزینگ دریچه گاز است. دریچه گاز در موتور علاوه بر مسیر هوای ورودی اصلی دارای یک مسیر هوای اضافی از طریق دریچه پروانه‌ای (پولکی دریچه گاز) است که استپر موتور دقیقا در همین مسیر قرار دارد؛ در واقع استپر مقدار هوای مورد نیاز برای احتراق در موتور را با توجه به وضعیت عملکردی آن توسط ECU کنترل می‌کند.
کنترل میزان هوای ورودی به موتور از طریق استپر به منظور تحقق یک سری اهداف در ECU انجام می‌شود؛ این اهداف شامل موارد زیر است:
- به وجود آوردن حالتی مانند ساسات زمانی که موتور سرده بوده و دریچه گاز بسته است.
- تنظیم مخلوط شدن سوخت و هوا در زمانی که موتور در دور آرام قرار دارد.
- تنظیم دور آرام زمانی که به دلیل روشن بودن کولر، چراغ‌های جلو و غیره بار اضافی از موتور گرفته می‌شود.
- جلوگیری از بسته شدن سریع مسیر هوا در مواقعی که راننده در سرعت‌های بالا به صورت ناگهانی پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد.
بیشتر بخوانید: الکتروموتور چیست؟
انواع استپر موتور، مشخصات فنی و مقایسه آن‌ها
به طور کلی موتور پله ای یا استپر را می‌توان در سه دسته تقسیم‌بندی کرد؛ استپ موتور 2 فاز، استپ موتور 3 فاز و استپ موتور 5 فاز، 3 نوع مختلف این قطعه محسوب می‌شوند. این مدل‌های مختلف استپر در یک سری مشخصات و قابلیت‌ها با یکدیگر متفاوت هستند که در ادامه با این تفاوت‌ها آشنا می‌شویم:
- سرعت کارکرد استپر: در موتور پله ای سرعت کارکرد با تعداد فاز رابطه مستقیم دارد؛ به این معنی که هر چه تعداد فاز در استپر بیشتر باشد، سرعت کارکرد آن نیز بیشتر می‌شود. به همین دلیل استپ‌های 5 فاز در بین سایر مدل‌ها از سرعت کارکرد بالاتری برخوردار هستند.
- دقت کارکرد استپ موتور: این ویژگی نیز با تعداد فازهای استپر موتور رابطه مستقیم دارد؛ به همین دلیل در استپ‌های 5 فاز شاهد این موضوع هستیم که دقت کارکرد به مراتب بالاتر از سایر مدل‌ها است.
- صرفه اقتصادی: بیشتر بودن تعداد فاز در موتور پله ای به این معنی است که هزینه نهایی تولید بیشتر است؛ همین امر باعث شده که استپ‌های 2 فاز در مقایسه با سایر مدل‌ها از صرفه اقتصادی بیشتری برخوردار باشند. البته باید به این موضوع اشاره کرد که سرعت و دقت عملکرد از اهمیت بیشتری در استپر برخوردار است و صرفه اقتصادی در درجه دوم اهمیت قرار می‌گیرد.
- موجودی بازار: در مقایسه بین انواع استپر موتور باید به این موضوع اشاره کرد که نوع 2 فاز از فراوانی بیشتری در بازار برخوردار هستد و مدل‌های 5 فاز و 3 فاز در رده‌های بعدی قرار دارند.
بر اساس مواردی که در مورد تفاوت‌های انواع استپر موتور در بالا ذکر شد، مدل‌های 2 فاز بیشترین کاربرد را در انواع خودروها داشته و به دلیل صرفه اقتصادی و عملکرد مناسب خودروسازان استفاده از این نوع را به سایر انواع استپر موتور ترجیح می‌دهند.
علائم خرابی موتور پله ای خودرو چیست؟
موتور پله ای یکی از قطعات الکتریکی در خودرو به حساب می‌آید که مانند هر قطعه دیگری ممکن است پس از مدتی استفاده دچار نقص و خرابی شده و نیاز به تعمیر یا تعویض آن وجود داشته باشد. اصلی‌ترین وظیفه استپر موتور در انواع خودرو این است که از خاموش شدن خودرو زمانی که دور موتور در پایین‌ترین حد قرار دارد، جلوگیری کند. در واقع این قطعه سرعت موتور در دورهای موتور را برای جلوگیری از خاموش شدن تنظیم می‌کند.
این ویژگی موتور پله ای باعث شده که بتواند خرابی آن را در دورهای پایین موتور به راحتی تشخیص داد. با توجه به اینکه در زمان درجا کار کردن ماشین، دور موتور پایدار نبوده و به صورت مدام تغییر می‌کند، با مشاهده یک سری علائم می‌توان خراب شدن این قطعه را تشخیص داد. از مهم‌ترین علائم خرابی موتور پله ای می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بالا رفتن یکباره دور موتور بلافاصله پس از روشن کردن ماشین
- خاموش شدن موتور در صورت رها کردن پدال گاز
- کاهش دور موتور در زمان وجود بار اضافه مانند روشن بودن کولر
- پایدار نبودن دور موتور زمانی که ماشین درجا کار می‌کند
- گاز خوردن بیش از حد ماشین پس از روشن کردن آن
- افزایش دور موتور در اثر افزایش دمای آن
برای عیب یابی و رفع مشکل در گیربکس های صنعتی ابتدا باید نشانه‌ها و علائم آن را بدانید. در مطلب زنگ خطرهای خرابی گیربکس به این موارد پرداخته‌ایم.
سخن آخر
موتورهای احتراقی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در زمان روشن بودن خودرو، در صورتی که دور موتور پایین باشد یعنی در زمان درجا کارکردن، ماشین خاموش می‌شود. مهندسین و متخصصان به منظور جلوگیری از بروز چنین اتفاقی در زمان رانندگی و ساکن بودن ماشین، قطعه‌ای به نام استپر موتور را طراحی کرده‌اند؛ موتور پله ای قطعه‌ای است که می‌تواند با تنظیم و کنترل کردن هوای ورودی به محفظه احتراق می‌تواند پایدای موتور را در دورهای آرام تضمین کرده و به این شکل از خاموش شدن ماشین در زمان درجا کار کردن جلوگیری کند.
