استپر موتور خودرو و کاربرد آن

در خودروهای بنزینی امروزی که به موتور انژکتوری مجهز است، قطعه بسیار مهمی به نام استپر ایفای نقش می‌کند. این قطعه دلیل اصلی روشن ماندن موتور خودرو در دور آرام به حساب می‌آید. یعنی در مواقعی که راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، استپر وارد عمل می‌شود و با ورود هوا به داخل سیلندرها، عملیات احتراق را ادامه می‌دهد و مانع خاموش شدن موتور می‌شود. استپر موتور خودرو قطعه بسیار مهمی برای حفظ سلامت موتور و ایمنی خودرو و سرنشینان آن است و تحت فرمان ایسیو عمل می‌کند.

استپر موتور خودرو چیست؟

یکی از مهم‌ترین اجزای موتورهای انژکتوری، استپر (Stepper) است. در بیان ساده و قابل‌فهم، استپر موتور وظیفه تنظیم دور آرام را بر عهده دارد. در خودروهای مجهز به موتورهای بنزینی با سیستم انژکتوری، استپر میزان جریان هوا به موتور را کنترل می‌کند تا با بالا رفتن دور موتور، از افت دور موتور به کمتر از میزان حداقل و در نتیجه خاموش شدن آن جلوگیری شود. بدین ترتیب می‌توان گفت استپر موتور خودرو، گشتاور مناسب در سرعت پایین را فراهم می‌آورد و باعث می‌شود در حالت درجا، احتراق کماکان در موتور صورت گیرد و روشن بماند.

حال به تعریف تخصصی استپر می‌پردازیم. یک موتور درون‌سوز با انفجار ترکیب مناسب از هوا و سوخت، ماشین را به حرکت می‌اندازد. سوخت از طریق انژکتور و هوا از طریق دریچه‌های منیفولد گاز وارد سیلندر می‌شود و به وسیله شمع خودرو، انفجار صورت می‌گیرد. دریچه‌های منیفولد گاز با توجه به فشار پدال گاز توسط راننده، باز و بسته می‌شوند. وقتی پای خود را روی پدال فشار می‌دهیم، دریچه هوا نسبت به میزان فشار وارده روی پدال، باز و هوای بیشتری وارد سیلندر می‌شود. ترکیب رقیق سوخت و هوا، احتراق شدیدتری به همراه دارد، سوپاپ‌ها با شتاب بیشتری کار می‌کنند و دور موتور افزایش می‌یابد و در نهایت ماشین با سرعت بیشتری در جاده حرکت می‌کند.

ولی برخی مواقع راننده مجبور است پای خود را از روی پدال گاز بردارد. اما اگر دریچه منیفولد بسته شود، هوا به داخل سیلندر راه پیدا نمی‌کند، انفجاری صورت نمی‌دهد و موتور خاموش می‌شود. این رویداد چندان خوشایند نیست و علاوه بر افزایش مصرف سوخت، آسیب جدی به موتور وارد می‌کند. اینجاست که استپر موتور ماشین وارد عمل می‌شود و با تنظیم هوا برای موتور، از خاموش شدن آن در مواقعی که فشاری روی پدال گاز نیست، جلوگیری می‌کند.

اجزای استپر موتور

اجزای اصلی استپر موتور شامل موارد زیر است:

بدنه استپر موتور: ساختار خارجی است که تمامی قطعات داخلی را در خود جای می‌دهد و از آن‌ها در برابر آسیب‌های خارجی محافظت می‌کند.

روتور: قطعه متحرکی است که با نیروی مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ‌ها حرکت می‌کند و به شفت (محور) متصل است.

سیم پیچ ها: مجموعه‌ای از سیم‌های پیچیده که با عبور جریان الکتریکی میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند. این میدان باعث حرکت روتور می‌شود.

محور (شفت): یک میله فلزی که با حرکت روتور جابجا می‌شود. این حرکت به دریچه تنظیم هوای ورودی منتقل می‌شود.

سوکت اتصال الکتریکی: بخشی که استپر موتور را به سیستم الکتریکی خودرو متصل می‌کند.

وظایف استپر موتور

با توجه به ماهیت استپر موتور خودرو، می‌توان گفت اصلی‌ترین وظیفه این قطعه، تنظیم هوای موتور در شرایطی است که راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد. در هنگام تعویض دنده، توقف با دنده خلاص، توقف در ترافیک‌های سنگین، و همین‌طور روشن کردن کولر ماشین، استپر وارد عمل می‌شود تا با ورود هوا به سیلندرها، دور موتور را در حد مطلوب نگه دارد و اجازه خاموشی به موتور ندهد. بنابراین مهم‌ترین وظایف استپر موتور ماشین را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.

• روشن نگه داشتن موتور در دور آرام
• کمک به استارت خوردن موتور
• ایجاد تعادل میان دور موتور و گشتاور
• روشن نگه داشتن موتور حین برداشت پا از روی پدال در شرایطی مثل توقف پشت چراغ قرمز و تعویض دنده
• تنظیم دریچه منیفولد گاز در هنگام روشن کردن کولر ماشین

نحوه عملکرد استپر خودرو

استپر موتور به عنوان یکی از قطعات اصلی پیشرانه، تحت فرمان یونیت موتور قرار دارد و از دستورات آن پیروی می‌کند. بنابراین می‌توان گفت استپر یک عملگر است که در دور موتور آرام، یعنی هنگامی‌که فشاری روی پدال گاز نیست و در حالت درجا، میزان ورود مناسب هوا به موتور را تنظیم می‌کند.

به بیان بهتر، هر زمان که راننده در حال استارت زدن ماشین، توقف در ترافیک، توقف پشت چراغ قرمز، تعویض دنده و … بوده و پای خود را از روی پدال گاز برداشته، استپر موتور خودرو وارد عمل می‌شود و با ورود هوا به داخل موتور، از خاموش شدن آن جلوگیری می‌کند.

استپر موتور در دور آرام شروع به فعالیت می‌کند و شامل اجزای متعدد مثل موتور الکتریکی، فنر نگه‌دارنده، بوش جداکننده، کلاهک و بوش می‌شود. زمانی که راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، کامپیوتر خودرو با توجه به اطلاعات جمع‌آوری‌شده توسط سنسورهایی مثل حسگر دما و سنسور مپ، دستورات لازم جهت تنظیم دریچه گاز و میزان هوای ورودی به منیفولد را به سمت موتور الکتریکی استپر ارسال می‌کند.

موتور الکتریکی با توجه به سیگنال ارسالی، فنر متصل به کلاهک را باز و بسته می‌کند. بدین ترتیب، کلاهک مسافتی به طول ۸ میلیمتر را به‌صورت رفت و برگشت طی می‌کند و هوای لازم برای احتراق مناسب در دور آرام و درجا را برای موتور فراهم می‌آورد. جالب اینکه این مسیر ۸ میلیمتری، به ۴۰۰ پله تقسیم می‌شود. ایسیو با توجه به شرایط مختلف موتور، میزان پله‌های لازم برای رفت و برگشت را مشخص می‌کند، به‌طوری که عملکرد موتور در وضعیت پایدار و ایده‌آل قرار گیرد. به دلیل دقت پله‌ای، به موتور الکتریکی استپر موتور، مرحله‌ای یا پله‌ای نیز گفته می‌شود.

استپر موتور خودرو در موارد دیگر نیز کاربرد دارد. به عنوان مثال، در خودروهای مجهز به فرمان هیدرولیک، به محض چرخاندن فرمان به سمت چپ یا راست، استپر در مسیر تعیین‌شده توسط ایسیو حرکت می‌کند تا میزان هوای مناسب وارد موتور شود. در همین حین، میزان پاشش انژکتور نیز تغییر می‌یابد و دور موتور در وضعیت مناسب قرار می‌گیرد. این سناریو در مورد روشن کردن کولر خودرو در وضعیت درجا کار کردن خودرو نیز برقرار است.

استپر همچنین در هنگام استارت زدن مسیر عبور را به‌نحوی تنظیم می‌کند که ماشین با حداقل استارت روشن و عملکرد صحیح موتور تا زمان گرم شدن حفظ شود.

علائم خرابی استپر موتور خودرو

استپر روی دریچه سوخت موتور انژکتوری قرار می‌گیرد و مهم‌ترین وظیفه آن، روشن نگه داشتن خودرو در دور موتور پایین است. اما این قطعه، کاربردهای دیگری نیز دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به افزایش دور موتور در هنگام روشن کردن کولر و تنظیم هوای سیلندرها اشاره کرد. بنابراین هرگونه اختلال در این موارد، می‌تواند نشانه خرابی استپر باشد. موارد زیر، مهم‌ترین علائم خرابی استپر موتور خودرو هستند.

• روشن شدن چراغ چک
• خاموشی بی‌دلیل خودرو
• شتاب نگرفتن خودرو
• گاز خوردن بی‌دلیل خودرو پس از روشن شدن
• افزایش دور موتور پس از روشن کردن خودرو
• افزایش دور موتور در هنگام بالا رفتن دمای موتور
• کاهش دور موتور حین روشن کردن کولر
• لرزش ماشین پس از تعویض دنده
• ریپ زدن ماشین
• مصرف سوخت و ایجاد آلایندگی بیش از حد معمول

دلایل خرابی استپر موتور

با مشاهده هر یک از نشانه‌های بالا باید به وجود نقص و خرابی استپر موتور خودرو مشکوک شد. خرابی استپر دو دلیل اصلی دارد که یکی از آن‌ها فشار دادن بیش از حد پدال گاز حین استارت زدن است. این اشتباه اغلب از سوی رانندگان تازه‌کار سر می‌زند.

دلیل دیگر خرابی استپر نیز انباشت آلودگی روی آن است. استپر با موتور سروکار دارد و بدیهی است که پس از مدتی کثیف شود. با پاک‌سازی دوره‌ای استپر موتور، از انباشت آلودگی جلوگیری کنید تا نیازمند تعویض آن نباشید.

نحوه شستن استپر موتور

همان‌طور که گفته شد، کثیف بودن دائمی استپر در نهایت موجب خرابی آن می‌شود. به همین خاطر بهتر است به محض دیدن علائم خرابی استپر موتور خودرو، ابتدا نگاهی به آن بیندازید و آن را تمیز کنید. استپر کثیف کارایی خود را از دست می‌دهد و روی نحوه احتراق تاثیر منفی می‌گذارد.

تمیز کردن استپر موتور خودرو کار آسانی است، هرچند باید با حوصله انجام شود. پیش از هر چیز، با جداکردن سر مثبت باتری، برق خودرو را قطع کنید. حال به یک پارچه تمیز یا برس سفت، شوینده چربی‌زدا مثل اسپری انژکتور یا گازوئیل و دستکش نیاز خواهید داشت. سپس به دفترچه راهنمای ماشین مراجعه کنید تا از محل دقیق استپر مطلع شوید.

توجه داشته باشید که برای تمیز کردن استپر، ماشین باید خاموش و موتور خنک شده باشد. پس از یافتن استپر، تمام اتصالات آن را باز کنید. باز کردن پیچ‌های استپر به پیچ‌گوشتی چهارسو احتیاج دارد. پس از باز کردن استپر، ماده شوینده را روی قسمت فلزی استپر اسپری و با پارچه یا برس تمیز کنید. سپس اجازه دهید استپر موتور به‌طور کامل خشک شود. در این حین، مجرای استپر را نیز با پارچه آغشته به ماده شوینده به خوبی تمیز کنید. مدتی صبر کنید تا مجرای استپر نیز به‌طور کامل خشک شود. سپس استپر را وارد مجرا کنید و پس از بستن پیچ‌های آن، اتصالات را به جای خود بازگردانید.

توجه داشته باشید که پیش از روشن کردن موتور، ابتدا ۴ – ۵ بار سوئیچ ماشین را به مدت ۱۰ ثانیه باز و بسته کنید. این کار، مانع بروز خطا در ECU ماشین می‌شود.

نحوه تعویض استپر خودرو

معمولا پس از پیمودن ۵۰ هزار کیلومتر، استپر موتور خودرو نیاز به تعویض دارد. مهم نیست تا چه اندازه خوب از این قطعه استفاده کنید. استپر نیز یکی از اجزای مصرفی خودرو است که با مرور زمان به تدریج کارایی خود را از دست می‌دهد. زمانی فرا می‌رسد که با تمیز کردن استپر، مشکل موتور حل نمی‌شود. در این حالت باید استپر خودرو را عوض کنید. خوشبختانه تعویض استپر موتور به مهارت چندان تخصصی احتیاج ندارد و کار بسیار ساده‌ای است. با این حال اگر شخصا مایل به انجام این کار نیستید، به تعمیرکار معتمد مراجعه کنید و اجازه دهید وی، استپر موتور خودرو شما را با نمونه جدید و تازه‌نفس عوض کند. در هنگام تنظیم موتور خودرو نیز می‌توانید عملکرد این قطعه را بررسی کنید.

در مرحله اول تعویض استپر، ابتدا سر مثبت باتری را جدا و برق‌رسانی را قطع کنید. استپر معمولا روی سنسور دریچه گاز نصب شده است. اتصال الکتریکی پشت آن را جدا و با استفاده از پیچ‌گوشتی، پیچ‌های استپر را باز کنید. قطعه را به آرامی از جای خود درآورید. حال استپر جدید را جایگزین قبلی کنید و پیچ‌ها را سر جای خود ببندید. در نهایت اتصال الکتریکی پشت استپر را متصل کنید و با اتصال سر مثبت باتری، سیستم برق ماشین را به حالت اول درآورید.

نتیجه گیری

استپر موتور خودرو یکی از قطعات مهم در ماشین‌های انژکتوری به حساب می‌آید که در دور آرام موتور باعث روشن ماندن آن می‌شود. در هنگام تعویض دنده یا زمانی که پشت چراغ قرمز متوقف شده‌اید و پای خود را از روی پدال گاز برداشته‌اید، این استپر موتور است که با ورود میزان مناسب هوا به داخل سیلندرها، احتراق را ادامه می‌دهد و مانع خاموش شدن ماشین می‌شود.

هرگونه نقص در عملکرد استپر باعث بروز مشکلاتی همچون افزایش مصرف سوخت و آلایندگی، شتاب نگرفتن ماشین، ریپ زدن ماشین و در بدترین حالت ممکن، خاموش شدن ماشین می‌شود. مورد آخر سلامت موتور و ایمنی خودرو و سرنشینان را به خطر می‌اندازد. بنابراین به محض مشاهده علائم خرابی استپر باید اقدام به تمیز کردن و یا تعویض آن کرد.

سوال های متداول

استپر موتور خودرو چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

استپر موتور یک قطعه الکترومکانیکی در سیستم انژکتوری خودرو است که وظیفه تنظیم جریان هوای ورودی به موتور در حالت دور آرام (Idle) را بر عهده دارد. این قطعه به ECU متصل است و با کنترل میزان هوای ورودی، سرعت دور موتور را ثابت نگه می‌دارد، به‌ویژه زمانی که خودرو در حالت توقف یا دنده خلاص است.

علائم خرابی استپر موتور چیست؟

نوسان یا لرزش دور موتور در حالت دور آرام. خاموش شدن موتور هنگام توقف یا هنگام گرفتن کلاچ. افزایش یا کاهش غیرعادی دور موتور. روشن شدن چراغ چک موتور. سخت روشن شدن خودرو در هوای سرد.

چگونه می‌توان از خرابی استپر موتور جلوگیری کرد؟

استفاده از سوخت باکیفیت. تمیز کردن استپر موتور به‌صورت دوره‌ای (با اسپری تمیزکننده). سرویس منظم سیستم انژکتور و دریچه گاز. پرهیز از رانندگی طولانی‌مدت با دور موتور پایین یا بالا.

آیا استپر موتور قابل تعمیر است یا باید تعویض شود؟

در بسیاری از موارد، استپر موتور با تمیزکاری و رفع انسداد قابل تعمیر است. با این حال، اگر سیم‌پیچ داخلی یا قطعات مکانیکی آن آسیب دیده باشند، نیاز به تعویض دارد. تشخیص دقیق بهتر است توسط یک مکانیک متخصص انجام شود.

چه تفاوتی بین استپر موتور و دریچه گاز برقی وجود دارد؟

استپر موتور در خودروهای قدیمی‌تر وظیفه تنظیم جریان هوا در حالت دور آرام را بر عهده دارد. اما دریچه گاز برقی در خودروهای مدرن جایگزین استپر موتور شده است و با استفاده از سیگنال‌های الکترونیکی، هم جریان هوا و هم دور موتور را تنظیم می‌کند.

نویسنده: تیم تولید محتوا خودرو۴۵