вентилятора обеспечивает более благоприятные условия работы двигателя.
В холодную погоду двигатель с электровентилятором прогревается значительно быстрее, а значит, существенно меньшее время работает при заведомо неоптимальном температурном режиме, для которого характерны не только увеличенный расход топлива и меньшая мощность, но и повышенное содержание вредных компонентов в отработавших газах.
Электровентилятор позволяет совершенно отказаться от принудительного охлаждения двигателя при большой скорости автомобиля, когда вполне достаточно естественного обдувания двигателя встречным потоком воздуха.
В то же время, как показывает многолетняя практика эксплуатации автомобилей, оборудованных электровентилятором, слабым звеном системы охлаждения оказывается датчик включения электродвигателя вентилятора. При порче датчика электровентилятор перестает включаться, и эксплуатация автомобиля становится крайне затруднительной, особенно в жаркий летний день и при низкой скорости транспортного потока, поскольку работающий двигатель очень быстро перегревается и закипает охлаждающая жидкость.
Как же поступить, если датчик вышел из строя, а приобрести новый не удается? Оказывается, электроника может выручить и в этом случае. Но прежде, чем перейти к описанию альтернативного варианта, следует кратко рассмотреть устройство и работу термомеханического датчика ТМ108 (2103-3808800), устанавливаемого сейчас на большинство моделей отечественных автомобилей.
Датчик ТМ108 представляет собой биметаллический термовыключатель, контакты которого срабатывают при определенных значениях температуры, указанных на одной из боковых поверхностей шестигранного корпуса. Датчик
монтируют обычно на нижнем патрубке радиатора так, чтобы охлаждающая жид гость омывала его наконечник. Таким образом, датчик реагирует на температуру жидкости, выходящей из радиатора после охлаждения.
Датчик, применяемый на автомобилях АЗЛК-2141 и АЗЛК-21412 включается (его термоконтакты замыкаются) при температуре 92°С, а выключается (контакты размыкаются) при 87°С. Поэтому на корпусе датчика нанесена маркировка “92-87°С”. На таком же датчике автомобиля ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 стоит маркировка “99-94°С”.
Рис.1.
Термоконтакты SF1 датчика рис.1 управляют работой промежуточного электромагнитного реле К1, контакты К1.1 которого включают электродвигатель M1 вентилятора. Как только температура жидкости, омывающей датчик SF1, повысится настолько, что его контакты замкнутся, сработает реле К1 и включит электродвигатель
M1 вентилятора.
Температура охлаждающей жидкости начнет уменьшаться. При нижнем температурном пороге контакты SF1 вновь разомкнутся, электродвигатель вентилятора выключится, и температура жидкости начнет увеличиваться. Далее этот процесс циклически повторяется.
Поскольку контакты датчика коммутируют цепь обмотки реле, они подвержены значительной искровой эрозии, уменьшающей срок его службы. Эти контакты размещены внутри герметизированного корпуса датчика, из-за чего доступ к ним для ремонта невозможен. Значительно повысить долговечность контактов можно включением параллельно обмотке реле кремниевого диода VD1, сводящего искрение к минимуму.
Вышедший из строя датчик целесообразнее всего отключить, причем демонтировать его не рекомендуется. Часто он настолько сильно “прикипает” к своему посадочному месту, что попытка вывернуть приводит к порче радиатора и необходимости его замены.
Температура охлаждающей жидкости (антифриза) в двигателе с закрытой системой охлаждения не должна превышать 100...115°С (иначе жидкость начнет кипеть, что недопустимо). О текущем значении температуры жидкости водителя информирует термометр на панели приборов, который работает в паре с датчиком температуры TM100-A.
Этот датчик выполнен на основе полупроводникового прибора — терморезистора, благодаря чему его надежность и долговечность значительно выше, чем ТМ108. Кроме того, датчик термометра размещают обычно на головке блока, поэтому его информация о температуре жидкости в системе охлаждения более достоверна. Все сказанное создает благоприятные предпосылки для использования датчика ТМ100-А не только для термометра, но и для управления электровентилятором.
Однако формируемый датчиком ТМ100-А электрический сигнал мало подходит для указанной цели. Основное препятствие состоит в том, что зависимость его сопротивления от температуры, как и у каждого терморезистора, аналоговая (гиперболическая функция). Для управления же электровентилятором требуется скачкообразно изменяющийся управляющий сигнал. Кроме того, в измерителе температуры датчик питается нестабилизированным напряжением бортовой сети, поэтому снимаемое с терморезистора выходное напряжение в значительной мере нестабильно.
Рис.2.
Чтобы устранить перечисленные противоречия, можно использовать несложное электронное устройство (см. схему на рис.2), которое преобразует аналоговый сигнал датчика ТМ100-А в дискретный, пригодный для управления электродвигателем вентилятора. При хорошем качестве изготовления электронного устройства надежность работы вентилятора оказывается весьма высокой.
Основным узлом устройства служит ОУ DA1, на котором выполнен компаратор напряжения. Сигнал с датчика через резистор R1 поступает на входной делитель напряжения компаратора, собранный на резисторах R2-R4.
Таким образом, сигнал датчика воздействует на неинвертирующий вход ОУ DA1. На другой — инвертирующий — вход ОУ напряжение поступает со второго делителя напряжения, выполненного на резисторах R5-R7. Он нужен для того, чтобы можно было установить пороговое значение напряжения, при котором компаратор переключается.
Цепь R9VD1 служит для создания гистерезиса при переключении компаратора, с тем, чтобы включение электровентилятора происходило при более высокой температуре, чем выключение. Конденсаторы С1 и С2 защищают устройство от импульсных помех из бортовой сети. Для питания ОУ DA1 предусмотрен параметрический стабилизатор, выполненный на резисторе R10 и стабилитроне VD2.
Сигнал с выхода компаратора напряжения поступает на двуступенный усилитель мощности, собранный на транзисторах VT1, VT2. В коллекторную цепь транзистора VT2 включена обмотка реле, управляющего работой электродвигателя вентилятора. Диод VD3 защищает транзистор VT2 от ЭДС самоиндукции обмотки реле, которую подключают к контактам 1 и 3 разъема XI.
Пока жидкость в системе охлаждения двигателя прогрета слабо, напряжение на датчике ТМ100-А велико (близко к напряжению борт-сети автомобиля). Напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1 больше, чем на инвертирующем. Поэтому на выходе ОУ будет высокий уровень сигнала, транзистор VT1 открыт, а VT2 — закрыт. Такое состояние устройства соответствует разомкнутым термоконтактам датчика ТМ108. Диод VD1 закрыт и цепь R9VD1 практически не влияет на работу компаратора.
После того, как температура охлаждающей жидкости повысится до верхнего порога, напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1 станет ниже, чем на инвертирующем. Компаратор переключится, уровень сигнала на его выходе станет низким, транзистор VT1 закроется, а VT2 — откроется. Это равносильно замыканию термоконтактов датчика ТМ108.
После переключения компаратора диод VD1 открывается, поэтому напряжение на неинвертирующем входе ОУ становится еще меньше. Тем самым устраняется всякая возможность ложного обратного переключения компаратора до тех пор, пока температура жидкости в системе охлаждения не будет уменьшена до нижнего порога в результате работы электровентилятора.
Поскольку на оба входа ОУ DA1 поступают сигналы с резистивных делителей, питающихся от общего нестабилизированного источника, работа устройства практически не зависит от колебаний напряжения в бортовой сети - автомобиля.
Рис3.
Электронное устройство собрано на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис.3. На плате предусмотрено место для диода VD4(KД105B; на схеме не показан), предназначенного для защиты устройства от ошибочной смены полярности питающего напряжения при подключении к бортовой сети. Установочное место под микросхему DA1 рассчитано на монтаж ОУ и К140УД1 и КР140УД1.
Заметим, что в исходном варианте с датчиком ТМ108 нет возможности изменить температуру, поддерживаемую в системе охлаждения. Если датчик почему-либо срабатывает при значениях температуры, отличающихся от предусмотренных техническими условиями, то либо двигатель будет вынужден всегда работать при заниженной температуре, либо станет постоянной опасность закипания жидкости. Конечно же, и то, и другое крайне
нежелательно.
Описанное выше электронное устройство позволяет очень просто корректировать требуемое значение температуры. Для этого нужно лишь подобрать резистор R6. В дальнейшем установленная температура охлаждающей жидкости будет поддерживаться автоматически и с высокой точностью.
Подобрать этот резистор лучше всего до установки устройства на автомобиль. Для этого потребуется аккуратно снять с двигателя датчик ТМ100-А вместе с указателем температуры воды. Дома их нужно соединить по стандартной электрической схеме, после чего подключить электронное устройство. В качестве источника питания следует использовать аккумуляторную батарею. Вместо реле К1 можно включить маломощную автомобильную лампу.
При подборке резистора R6 нужно исходить из того, что чем больше его сопротивление, тем при более высокой температуре будет срабатывать устройство. В стакан с водой погружают датчик, небольшой электрокипятильник и термометр. Кипятильник лучше всего питать через тиристорный регулятор мощности или через ЛАТР, иначе после закипания воды придется вручную периодически отключать кипятильник.
Пока вода в стакане холодная, лампа не светит. Когда же температура воды поднимется до закипания, лампа включается. Далее прекращают нагревание и дают воде остыть. После снижения температуры воды на несколько градусов (эта разница зависит от номинала резистора R9) лампа должна выключиться. Считывая показания термометра, можно легко установить, при каких значениях температуры это происходит.
Чтобы ускорить и упростить установку порогов, вместо резистора R6(а при необходимости и вместо R9) следует временно установить переменный резистор несколько большего номинала. После того, как положение его движка будет подобрано омметром измеряют его сопротивление и впаивают постоянный резистор наиболее близкого номинала.
В. Банников, А. Манойло, А. Варюшин
