Контроллер вентилятора охлаждения двигателя

Ремонт вентилятора системы охлаждения. Кипеть или не кипеть?

Ремонт вентилятора системы охлаждения. Кипеть или не кипеть?

Результат — более стабильный температурный режим двигателя. К тому же он быстрей прогревается после пуска, меньше расходует топлива. Включившийся электровентилятор вращается достаточно быстро даже при низких оборотах двигателя — и этим снижает риск перегрева при больших нагрузках в тяжелых дорожных условиях. Механический вентилятор в таких случаях не всегда эффективен.

Казалось бы, перечнем достоинств тему можно и закрыть, да качество электротехники не позволяет. Отказ вентилятора — дело рядовое, а последствия бывают впечатляющими: «вскипятив» двигатель, неопытный водитель нередко платит немалые деньги за ремонт. Некоторые даже сознательно отказывались от передовой системы в пользу надежного и бесхитростного привода ремнем.

В чем же главная причина капризов электровентилятора? Его мотор потребляет ток до 15–20 А, включаясь по команде датчика температуры охлаждающей жидкости в радиаторе (рис. 1). Чтобы большой ток не шел напрямую через нежные контакты датчика 1, в штатной конструкции применили разгрузочное реле 2. Решение естественное… но не безупречное — на российских автомобилях самым ненадежным элементом в системе охлаждения зарекомендовал себя как раз датчик температуры. Его контакты обгорают — и конец! И это, заметьте, при исправной работе разгрузочного реле.

Для объяснения ситуации придется вспомнить, что такое «ЭДС самоиндукции» или «противоиндукции». Забыли? Королеве Физике от этого ни холодно, ни жарко — явление есть. И оно работает… Тот, кто ездит на автомобиле с контактной системой зажигания, знает, как сильно обгорают тугоплавкие вольфрамовые контакты, хотя и разрывают сравнительно небольшой ток с напряжением не выше 14–14,5 В. Все дело в противоиндукции: в момент разрыва контактов исчезающее электромагнитное поле не только создает высокое напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания, необходимое для свечи, но и немалое, до 400 В, напряжение противоиндукции в первичной обмотке. Вот оно-то и «прожигает» контакты: каждое их размыкание не проходит бесследно — а за тысячу километров пути их накапливается около 4 миллионов. Результат — эрозия контактов. Система работает хуже и хуже.

Контакты датчика температуры срабатывают не с такой большой частотой, но зато сами гораздо слабей контактов прерывателя — ЭДС противоиндукции катушки вспомогательного реле в конце концов на них сказывается — они обгорают… И чем больше потрудился датчик температуры, тем выше вероятность отказа. Задавая себе шекспировский вопрос «кипеть или не кипеть?», водителю надо почаще глядеть на указатель температуры и прислушиваться к шуму под капотом. Но еще вернее — вовремя заменить старенький датчик, дабы зря не рисковать. Однако есть и другие возможности.

Первая: обзавестись каким-нибудь импортным датчиком включения вентилятора с тремя выходами — схема на рис. 2. Здесь уже нет разгрузочного реле. Электромотор включается постепенно — сначала через контакты 1 и 2 с добавочным резистором, а затем уже напрямую, через контакты 1 и 3. Результат — гораздо меньший эрозионный износ. Во многих случаях (при невысоких нагрузках на двигатель автомобиля) пара 1–3 почти не используется.

Второй вариант — на рис. 3: здесь мы сохраняем разгрузочное реле. Однако в цепи есть новый элемент — диод 4 (типа КД105 и близкие к нему. Выбираются из справочника по диодам). Диод можно впаять непосредственно в реле (так удобней). В момент разрыва контактов датчика 1 тлетворное влияние на них ЭДС самоиндукции исключено — ток через диод уходит на «массу».

Подобное применение диодов очень характерно для зарубежных автогигантов «Мерседес», БМВ и т.д. В последнее время в продаже стали появляться готовые колодочки под такие реле — уже с впаянными туда диодом и проводками. Дело лишь за автолюбителем и его фантазией.

Контроллер вентилятора с плавным изменением оборотов. Схема

Большинство термостатов, управляющих работой систем охлаждения, либо включают, либо выключают вентилятор. В некоторых случаях нет необходимости включать вентилятор на полную мощность, поскольку это создает много шума.

В данной статье представляем модуль, который регулирует скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры. Кроме того, он защищает систему от перегрева при отключении термодатчика (термистора).

Схема предназначена для питания вентилятора с двигателем постоянного тока с рабочим напряжением 12 В. Принципиальная схема контроллера вентилятора показана на рисунке ниже.

Электрическая цепь, содержащая потенциометры P1 и P2, резистор R1 и термистор NTC образует делитель напряжения. Резистор R1 защищает термистор от большого тока, в случае, если потенциометры будут установлены на минимальное сопротивление. Функция этих потенциометров будет рассмотрена ниже.

Диоды VD1 и VD2 защищают полевые транзисторы от повреждений, при попадании на клеммы термистора опасно высокого напряжения, например, в виде электростатического разряда.

Во время нормальной работы контроллера, транзистор VТ1 находится в открытом состоянии. Это происходит из-за достаточно высокого напряжения затвор-исток, свидетельствующее, что термистор проводит ток.

В случае обрыва в цепи термистора, потенциал на затворе транзистора VТ1 уменьшается до нуля (разряжается через потенциометр P2), и транзистор закрывается. Через резистор R2 перестает течь ток и напряжение стока VT1 увеличивается до напряжения питания.

Диоды VD3 и VD4 и резистор R3 образуют сумматор. Когда система работает правильно, диод VD4 закрыт (на его аноде напряжение близко к нулю), а напряжение на R3 почти такое же, как установлено на потенциометре P2. Ток, протекающий через этот диод, настолько мал (порядка одного микроампер), что падением напряжения на нем можно пренебречь.

Закрытие транзистора VT1 вызывает немедленное открытие диода VD4, который устанавливает потенциал затвора VT2 примерно на 95% от напряжения питания. В случае применения источника питания напряжением 12В это приведет к полному открытию транзистора VТ2. Вентилятор включиться на полную мощность, защищая охлаждаемое устройство от перегрева.

Транзистор VT2 должен иметь максимально возможное пороговое напряжение и как можно более крутую характеристику переходного процесса. Высокое пороговое напряжение требуется для того, чтобы транзистор VT1 был все время открыт во время правильной работы.

Роль диода VD5 заключается в подавлении импульсов отрицательной полярности, которые могут генерироваться работающим двигателем вентилятора.

Работа схемы протестирована в Proteus:

Если мощность вентилятора превышает 2 Вт, транзистор VT2 необходимо будет установить на радиатор. Потребление тока самой схемой незначительно, менее одного миллиампера.

При первом включении потенциометры P1 и P2 рекомендуется установить в среде положение. В этой схеме — потенциометр P1 регулирует скорость увеличения тока вентилятора при повышении температуры, а P2 устанавливает минимальную температуру, при превышении которой начинает работать вентилятор. Простота системы делает значительным влияние этих двух потенциометров друг на друга, поэтому, установив один, вы должны затем подкорректировать другой.

Скачать рисунок печатной платы и модель в Proteus (21,6 KiB, скачано: 335)