От температурного режима работы двигателя существенно зависят многие его характеристики, например, мощность, экономичность и токсичность отработавших газов. Отсюда следует, насколько важно при эксплуатации автомобиля следить за температурой охлаждающей двигатель жидкости.
Значимость контроля температуры двигателя легко показать на нескольких практических ситуациях. Например, как долго нужно прогревать двигатель перед началом движения в холодное время года? Езда с недостаточно прогретым двигателем чревата - не только перерасходом топлива и выбросом в атмосферу отработавших газов повышенной токсичности, но и повышенным износом всех его деталей, риском их поломки и сокращением срока службы силовой установки в целом.
Если же, наоборот, прогрев двигателя затянуть, это приведет лишь к неоправданной потере времени (ведь нагруженный двигатель прогревается быстрее), излишнему отравлению воздуха и шуму, которых можно было бы избежать. В зимнюю пору термометр всегда подскажет водителю, что капот его автомобиля утеплен недостаточно надежно, а потому двигатель работает в заведомо неблагоприятном режиме.
Наконец, жарким летом указатель температуры может своевременно предостеречь от закипания антифриза. А ведь перегрев способен привести даже к таким серьезным последствиям, как заклинивание двигателя, часто связанное с его поломкой. К сожалению, термометры на отечественных автомобилях обычно работают из рук вон плохо. И причин тому несколько.
Как известно, термометрическая система состоит из двух частей — измеряющей (регистрирующей) и показывающей (отображающей). Первая обычно представляет собой датчик температуры — полупроводниковый терморезистор ТМ100-А (или ТМ100-В), другая — стрелочный указатель температуры (логометр).
Сложившаяся с годами практика такова, что первую часть термометрической системы для наших автомобилей выпускает одно предприятие, а вторую — ряд других; сам же термометр образуется только на автозаводе после сборки машины. Точность показаний прибора не контролируется (кроме выборочных проверок). Следует добавить, что передаточная характеристика терморезистора ТМ100-А имеет весьма широкое поле допуска, особенно в низкотемпературной зоне. Точность изготовления логометра также невысока.
Дело осложняется и тем, что термометрическая система питается от бортовой сети автомобиля, напряжение которой очень нестабильно. Существенно повысить точность измерения температуры охлаждающей жидкости можно с помощью описанного ниже самодельного термометра.
Датчиком такого прибора служит терморезистор ТМ100-А, обладающий хорошей повторяемостью параметров и временной стабильностью передаточной характеристики. Для снятия показаний термометра используют микроамперметр с большой и хорошо читаемой шкалой. Прибор предельно прост и допускает возможность легкого возврата к имеющемуся указателю температуры.
Если потребуется заменить на автомобиле двигатель, целесообразно вместо нового датчика—терморезистора — использовать прежний, годами проверенный. Иначе всю градуировку самодельного прибора придется повторить заново по методике, описанной ниже.
Рис.1.
Принципиальная схема прибора приведена на рис.1. Он состоит из измерителя и узла питания, также в измеритель входят микроамперметр РА1 магнитоэлектрической системы М24 с током полного отклонения стрелки 120 мкА (класс точности 1,5, шкала на 120 делений, внутреннее сопротивление 1 кОм) и резисторы R1 — R3. Узел питания представляет собой двуступенный параметрический стабилизатор.
Первая ступень выполнена на резисторе R5 и стабилитроне VD2, она позволяет стабилизировать напряжение на уровне 4,7В. Вторая ступень — резистор R4 и диод VD1. Выходное напряжение этой ступени и всего стабилизатора в целом равно приблизительно 0,7В. Какой-либо подборки деталей узла питания не требуется.
Диод VD3 служит для защиты прибора от ошибочной перемены полярности подключения к источнику питания. Узел питания обеспечивает неизменность показаний термометра, если напряжение в бортовой сети меняется в пределах от 6 до 16В. Резисторы R1—R3 ограничивают ток, протекающий через микроамперметр РА1 и датчик температуры — терморезистор. Эти резисторы подбирают при градуировке термометра, для чего датчик следует снять с двигателя.
Детали
Стабилитрон КС147А в термометре можно заменить на КС447А (на напряжение 4,7В), КС156А, КС456А (на 5,6В), КС162А (на 6,2В), КС168А, КС468А, 2СМ168А (на 6,8В). Однако применение более "высоковольтного" стабилитрона поднимает нижний возможный предел напряжения питания. Диоды КД102А заменимы любыми из серий КД102, КД103, КД105, КД208, КД209. Вместо терморезистора ТМ100-А подойдет ТМ100-В.
Настройка
Для градуировки термометра терморезистор помещают в стакан с водой, нагретой до 40°С. Затем подбирают такой резистор R3, чтобы микроамперметр показывал 40 мкА (сопротивление резисторов R1 и R2 должно соответствовать указанному на схеме). Воду доводят до кипения и подбирают резисторы R1 (грубо) и R2 (точно) такими, чтобы стрелка микроамперметра остановилась на отметке 100. В итоге показания в микроамперах будут численно равны температуре, измеренной в градусах Цельсия.
Указанные операции повторяют несколько раз с целью достичь наибольшей точности. После этого для контроля градуируют несколько промежуточных значений в пределах от 40 до 100°С, чтобы убедиться, что в этом интервале шкала практически линейна. На участке ниже 40°С допустима некоторая нелинейность, но тут точно измерять температуру и не требуется.
Заметим, что значение 120°С примерно соответствует температуре кипения антифриза в системе охлаждения закрытого типа. Важно, что оптимальная температура для эксплуатации двигателя с такой системой охлаждения, заполненной антифризом, находится в пределах 100...110°С. Как видим, оптимум весьма близок к температуре кипения жидкости. Это лишний раз подтверждает, как важно точно измерять температуру двигателя.
При градуировке прибора удобно пользоваться электрокипятильным набором ЭПМ-0,3/220 (на стакан емкостью 200 мл.) и каким-либо тринисторным регулятором мощности, например светорегулятором СРП-300-1 (оба на мощность до 300 Вт). Контролируют температуру воды ртутным термометром со шкалой до 100°С. Для питания термометра при градуировке подойдет простейший мостовой выпрямитель с оксидным фильтровым конденсатором емкостью 2000 мкФ на напряжение 16В.
Когда резисторы R1 — R3 окончательно подобраны, все детали указателя температуры собирают навесным или печатным монтажом на плате, закрепленной непосредственно на винтовых зажимах микроамперметра. Провод, ведущий к датчику, должен оканчиваться плоским гнездовым зажимом серии 6,3 мм, если используется датчик ТМ100-А, или наконечником под винт М4 — для датчика ТМ100-В. Провода питания подключают в любом удобном месте "под винт".
Применение
Описанный указатель температуры вовсе не является альтернативой имеющемуся на борту, однако хорошо подходит для его тарировки. Показания бортового термометра можно скорректировать, слегка подгибая в нужную сторону стрелку указателя или даже поменяв (или перекрасив) шкалу. И конечно, такой самодельный прибор будет совершенно незаменим для экспериментальных целей, когда температуру в системе охлаждения двигателя требуется контролировать особенно тщательно.
В. Банников
