0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель вентилятора охлаждения радиатора как генератор

Двигатель вентилятора охлаждения радиатора как генератор

На идею создания данного устройства, меня натолкнули следующие причины:
1. Дискомфорт связанный с шумностью работы вентиляторов;
2. Большая нагрузка на электрооборудование, а точнее, получаемый отрицательный баланс электроэнергии, даже свет меркнет;
3. Свист ремня генератора (пока я его не подтянул :)), связанный с его проскальзыванием.

Ну, в общем, нашел оправдания для реализации этой задумки. 🙂 И решил поделиться с вами тем, что получилось.

Блок представляет собой ШИМ контроллер с пропорциональным законом управления в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя и, в меньшей зависимости, от уровня бортового напряжения. По идее, мощность на охлаждение должна затрачиваться примерно та же, но все-таки она меньше и растянута во времени, и генератор справляется с этой нагрузкой.

Блок программно обеспечивает работу вентилятора в диапазоне от 92,4°С до 102,2°С, при бортовом напряжении 13 В, скважность импульсов составляет от 45,7% до 89,5%. Электрические цепи управления вентиляторами были сохранены, и при температуре в районе 100°С срабатывает штатная схема управления вентиляторами.

Рис. 1. Схема подключения к электрооборудованию автомобиля

В общем, приступил к реализации. Начал поиск подходящей коробочки под корпус. У товарища в гараже подвернулся корпус от старого восьмерочного коммутатора зажигания. Привлек он меня подходящим конструктивом и массивным алюминиевым основанием для охлаждения. Единственный недостаток, это малое количество контактов в разъеме, иначе можно было бы реализовать схему без дополнительного реле и со спящим режимом (правда, тогда потребовалась бы другая микросхема стабилизатора). Дополнительное реле исключает лишний потребитель в виде блока управления вентилятором, когда СУД не работает. При повседневной эксплуатации автомобиля, дополнительное реле можно не устанавливать, но тогда блок будет постоянно под напряжением и соответственно «кушать» энергию от АКБ.

В загашнике оказался Infineonовский ключик верхнего уровня BTS441TG. Кстати, аналогичный применяется в блоке АПС-6. Думаю можно поставить и BTS442E2, тогда реализуема полная диагностика ключа со стороны микроконтроллера.

Зашел в магазинчик электроники, в наличии оказался Microchipовский PIC16F676. В автомагазине была куплена ответная часть разъема к коммутатору с уже установленными контактами и проводами, реле 90.3747 и колодка реле с проводами:

Рис. 2. Схема блока управления вентилятором

Рис. 3. Вид плату в корпусе коммутатора с установленными элементами

Нарисовал по быстрому печатную плату, вывел на «лазернике», перевел утюгом на фольгированный стеклотекстолит, протравил, смыл, запаял элементы. Дорожки печатной платы «+» и «OUT» на всякий случай усилил, запаяв провод диаметром 1 мм:

Рис. 4. Печатная плата (верхний и нижний слой).

Картинки не в масштабе (при конвертации некоторые пины почему-то пропадают, пришлось через одно место делать), для ориентировки – расстояние между нижними крепежными отверстиями 58 мм.

Написал программку, зашил в чип:

:020000040000FA
:020000002928AD
:08000800A0000308A1000B1D7C
:1000100020280B11A303031D10280230A300221473
:10002000A21C1C28071630088E008F018F0910149F
:1000300083160C148312252883160C108312222891
:100040000C1C25280C101010071221088300200812
:10005000090083128101303090009F0187018316CF
:100060000230810010309F0030309100071283125F
:100070000230A3001F140B178B168B176400221C71
:100080003E2883121F0863399F001F169F149F1874
:1000900047281E08A4009F171F159F149F184E285D
:1000A00083161E08A600831222100310A40C03104E
:1000B000A50C25082407A400A5000310A60C031016
:1000C000A70C27082607A600A7003A302602031827
:1000D00076282C302602031C7628A8000310A80DD1
:1000E0000310A80D0310A80DA2147728A2105730F2
:1000F0002402031C0301A9000310A90C2808B00066
:060100002908B0073E28AB
:00000001FF

Блок не запустился. В результате спешки забыл про цепь сброса микроконтроллера, запаял сверху (на схеме изображено красным цветом, см. рис. 2).

Включил на столе, в качестве датчика использовал подстроечный резистор, в качестве нагрузки лампочку 55 Вт. Все «забулькало».

Стал устанавливать плату в корпус. Пришлось подточить стойки крепления печатной платы на алюминиевом основании, чтобы бобышка (к которой крепился раньше силовой транзистор коммутатора) касалась печатной платы. Между печатной платой и бобышкой должна устанавливаться теплопроводная изолирующая прокладка. В печатной плате по периметру (где возможно) просверлил отверстия и впаял провод подходящего диаметра, чтобы тепло от ключа с верхней части печатной платы передавалось на нижнюю, которая прилегает к бобышке основания корпуса, тем самым обеспечивая теплоотвод. Соединения печатной платы к разъему осуществляется проводами. При сборке выяснилось, что плата касается контактов разъема, пришлось их подогнуть.

Довольный, установил на автомобиль. Прогрел двигатель до установленной температуры. Вентилятор начал потихонечку разгоняться, потом снизил скорость и продолжал очень медленно крутиться. Что-то не то, подумал я, и приложил палец к ключу, от чего тут же получил ожог. Греется он как утюг. Подумал, ключик слабоват и срабатывает тепловая защита ключа. Расстроился и забросил блок подальше.

Но покоя эта тема мне не давала.

Думал, как к этому ключу дополнительный радиатор заделать. Потом детально стал изучать даташит на ключик. Натолкнул меня на мысль раздел по особенностям работы на индуктивную нагрузку. В результате подпаял параллельно нагрузке диод от компьютерного БП (на схеме изображено красным цветом, см. рис. 2). О чудо, блок «забулькал» как надо и практически перестал греться.

Вот так на моем автомобиле появилась система управления вентилятором охлаждения. В пробке, стоишь – тишина. Когда стоишь перед автомобилем, то слышно как «зудит» (частота ШИМ в районе 448 Гц) электродвигатель вентилятора.

Штатно, вентиляторы пока ни разу не срабатывали, хватает того, что есть.

Как проверить датчик вентилятора

    26 1 56k

Вопрос как проверить датчик вентилятора, автовладельцев может интересовать когда вентилятор охлаждения радиатора двигателя не включается или, наоборот, работает постоянно. А все потому, что часто именно этот элемент и является причиной такой проблемы. Чтобы проверить датчик включения вентилятора охлаждения необходимо знать принцип его работы, а также стоит воспользоваться мультиметром для проведения некоторых измерений.

Перед тем, как перейти к описанию процедуры проверки датчик включения вентилятора радиатора, имеет смысл разобраться с тем как он работает и его основных видах неисправностей.

Как работает датчик вентилятора

Сам датчик включения вентилятора представляют собой температурное реле. В основе его конструкции лежит биметаллическая пластина, соединенная с подвижным штоком. При нагревании чувствительного элемента датчика биметаллическая пластина изгибается, и прикрепленный к ней шток замыкает электрическую цепь привода вентилятора охлаждения.

Чувствительный элемент соприкасается с антифризом, как правило, непосредственно в радиаторе (в нижней его части, сбоку, зависит от модели машины), но есть модели двигателей где датчик вентилятора ставят в блок цилиндров, как например, у популярного автомобиля ВАЗ-2110 (на инжекторных двигателях). А иногда конструкция некоторых двигателей предусматривает целых два датчика включения вентилятора, в частности, на входном и выходном патрубках радиатора. Это позволяет как включать, так и отключать вентилятор принудительно при понижении температуры антифриза.

Также стоит знать, что существуют два типа датчика температуры вентилятора — двухконтактные и трехконтактные. Двухконтактные рассчитаны на работу вентилятора при одной скорости, а трехконтактные — на две скорости работы вентилятора. Первая скорость включается при меньшей температуре (например, при +92°С…+95°С), а вторая — при большей (например, при +102°С…105С°).

Неисправности датчика включения вентилятора

Датчик включения вентилятора охлаждения — устройство достаточно простое, поэтому причин поломок у него немного. Не работать он может в таких случаях:

Разъемы на фишке трехконтактного ДВВ

  • Залипание контактов. При этом вентилятор будет работать постоянно, независимо от температуры антифриза.
  • Окисление контактов. В этом случае вентилятор не будет включаться вообще.
  • Поломка реле (штока).
  • Износ биметаллической пластины.
  • Отсутствие питания от предохранителя.

Учтите что датчик включения вентилятора является неразборным и не подлежит ремонту, поэтому при обнаружении отказа в работе его меняют. В современном автомобиле сигнализировать о проблеме будет лампочка чека двигателя, так как в памяти электронного блока управления (ЭБУ) будет фиксироваться одна или несколько из следующих ошибок — p0526, p0527, p0528, p0529. Коды этих ошибок будут сообщать об обрыве цепи, как сигнальной, так и питания, но случилось это из-за отказа датчика либо проблем с проводкой или подключением — можно узнать лишь после проверки.

Как проверить датчик вентилятора

Чтобы проверить работоспособность датчика включения вентилятора его необходимо демонтировать с его посадочного места. Как указывалось выше, расположен он обычно либо на радиаторе, либо в блоке цилиндров. Однако перед тем как демонтировать и проверять датчик, необходимо убедиться, что к нему подается питание.

Проверка питания

Проверка питания ДВВ

На мультиметре включаем режим измерения постоянного напряжения в пределах около 20 Вольт (зависит от конкретной модели мультиметра). В отсоединенной фишке датчика нужно проверить наличие напряжение. Если датчик двухконтактный, то вы сразу увидите есть ли там 12 Вольт. В трех контактном датчике следует попарно проверить напряжение между выводами в фишке с тем, чтобы найти, где один «плюс», и где два «минуса». Между «плюсом» и каждым «минусом» тоже должно быть напряжение 12В.

Если питания на фишке нет — в первую очередь нужно проверить цел ли предохранитель (он может быть как в блоке под капотом так и в салоне авто). Его расположение зачастую указано на крышке блока с предохранителями. Если предохранитель целый — нужно «прозвонить» проводку и проверить фишку. Потом стоит приступать к проверке непосредственно самого датчика вентилятора.

Однако прежде чем сливать антифриз и выкручивать датчик вентилятора охлаждения радиатора стоит провести еще один небольшой тест который позволит убедится в исправном срабатывании вентилятора.

Читать еще:  Чем вреден электроподогрев двигателя

Проверка срабатывания вентилятора

При помощи какой-либо перемычки (кусочка тонкого провода) замкнуть попарно «плюс» и сначала один, а потом второй «минус». Если проводка цела, а вентилятор исправный, то в момент замыкания включится сначала одна, а потом вторая скорость вентилятора. На двухконтактном датчике скорость будет одна.

Также стоит проверить, отключается ли вентилятор при отключении датчика, не залипли ли в нем контакты. Если же при отключении датчика вентилятор продолжает работать, то это означает, что с датчиком что-то не так, и необходима его проверка. Для ее выполнения датчик нужно демонтировать с машины.

Проверка датчика включения вентилятора

Проверять ДВВ можно двумя методами — подогревая его в теплой воде либо можно даже нагреть паяльником. Оба они подразумевают проверки на обрыв. Только в последнем случае понадобится мультиметр с термопарой, а в первом — термометр, способный измерять температуру выше 100 градусов по Цельсию. Если проверяться будет трехконтактный датчик включения вентилятора, с двумя скоростями включения (ставится на многих иномарках), то желательно одновременно использовать сразу два мультиметра. Один — для проверки одной цепи, а второй чтобы одновременно проверить вторую цепь. Суть проверки в том, чтобы узнать, срабатывает ли реле при нагреве до той температуры которая указана на датчике.

Проверяют датчик включения вентилятора охлаждения радиатора по следующему алгоритму (на примере трехконтактного датчика и одного мультиметра, а также мультиметра с термопарой):

Проверка ДВВ в теплой воде с помощью мультиметра

  1. Установить электронный мультиметр в режим «прозвонки».
  2. Подсоединить красный щуп мультиметра к «плюсовому» контакту датчика, а черный — к «минусу», отвечающему за меньшую скорость вращения вентилятора.
  3. Щуп, измеряющий температуру подсоединить к поверхности чувствительного элемента датчика.
  4. Включить паяльник и приложить его жало к чувствительному элементу датчика.
  5. Когда температура биметаллической пластины достигнет критического значения (указанного на датчике), то исправный датчик замкнет цепь, и мультиметр будет сигнализировать об этом (в режиме прозвонки мультиметр пищит).
  6. Переместить черный щуп на «минус», отвечающий за вторую скорость вращения вентилятора.
  7. По мере продолжения нагрева через несколько секунд на исправном датчике должна замкнуться и вторая цепь при достижении пороговой температуры, мультиметр опять запищит.
  8. Соответственно, если при прогреве датчик не замыкает свою цепь — он неисправен.

Проверка двухконтактного датчика выполняется аналогично, только сопротивление нужно измерять лишь между одной парой контактов.

Если нагрев датчика производит не паяльником, а в емкости с водой, то следите чтобы покрывала не весь датчик целиком, а лишь его чувствительный элемент! По мере нагрева (контроль осуществляется термометром) будет происходить такое же срабатывание как и описывалось уже выше.

Заключение

Датчик включения вентилятора охлаждения — надежное устройство, но если есть подозрения что он отказал то для его проверки нужен мультиметр, термометр и источник тепла который будет греть чувствительный элемент.

Схема подключения вентилятора радиатора

Схема подключения вентилятора охлаждения ВАЗ

Приводятся все основные электросхемы и модификации подключения вентилятора охлаждения (ВО) жидкости в автомобилях ВАЗ различных моделей. В чём суть работы ВО? Электрический двигатель с крыльчаткой на валу установлен внутри прямоугольной металлической рамы, при помощи которой он крепится к тыльной стороне радиатора. При подаче напряжения (12 В) на контакты привода он начинает работать, вращая лопасти и создавая направленную струю воздуха, которая, собственно, и охлаждает тосол или антифриз.

Если не работает вентилятор охлаждения, не спешите обращаться в автосервис. Установить причину неисправности можно и самостоятельно. Тем более что для этого совсем не обязательно иметь специальные навыки — просто изучите справочный материал от 2shemi.ru и следуйте инструкциям по его проверке/замене.

Диагностика неисправностей термодатчика вентилятора охлаждения

Вентилятор охлаждения не защищен от поломок, даже если он обладает высочайшим качеством. При возникновении подобной проблемы следует срочно принять меры по ее устранению, так как неисправность системы может привести к перегреву мотора. В первую очередь стоит выполнить диагностику и узнать, почему не работает вентилятор охлаждения.

Для проверки одинарного температурного датчика потребуется демонтаж его разъема и замыкание клеммы в штекере с помощью обычной проволоки. Устройство должно включиться. Для двойного датчика нужно сначала замкнуть красный и красно-белый проводки, а затем красный и черный. Будет наблюдаться медленное и ускоренное вращение (соответственно). Если этого не произошло, потребуется ремонт или замена вентилятора охлаждения.

Подключение вентилятора 2108, 2109, 21099

До 1998 года выпуска на автомобилях со старым монтажным блоком предохранителей 17.3722 (пальчиковые предохранители) в цепь вентилятора было включено реле 113.3747. После 1998 года такое реле отсутствует.

Так же до 1998 года применялся датчик включения ТМ-108 (температура замыкания его контактов 99±3ºС, размыкания 94±3ºС), после 1998 года ТМ-108-10 с аналогичными температурными диапазонами или его аналоги разных производителей. Датчик ТМ-108 работает только в паре с реле, усиленный под большой ток ТМ-108-10 может работать как с реле, так и без него.

Схема включения вентилятора охлаждения двигателя на ВАЗ 2109 с монтажным блоком 17.3722

  1. Электродвигатель вентилятора
  2. Датчик включения электродвигателя
  3. Монтажный блок
  4. Выключатель зажигания

К9 — Реле включения электродвигателя вентилятора. А — К выводу “30” генератора

Схема включения вентилятора охлаждения двигателя на ВАЗ 2109 с монтажным блоком 2114-3722010-60

  1. Электродвигатель вентилятора
  2. Датчик 66.3710 включения электродвигателя
  3. Монтажный блок

А — К выводу “30” генератора

Вентиляторы с электроприводом

Вентилятор охлаждения радиатора и двигателя с наличием электропривода имеет более сложную конструкцию, нежели предыдущая система. Кроме того, она более современна, поэтому встречается на многих новых автомобилях. Устройство включает в себя электродвигатель, датчик температуры, электронный блок управления, а также реле вентилятора охлаждения. В большинстве приборов устанавливается два датчика температуры. Одним оборудуется патрубок, выходящий из радиатора. Второй датчик встраивается непосредственно в корпус термостата, а также может находиться в выходящем из мотора патрубке. Разница показаний датчиков влияет на работу блока управления вентилятора охлаждения.

Рекомендуем: Таблица вязкости моторного масла

Настройка режима работы электродвигателя прибора требует наличия расходомера воздуха, а также датчика, отслеживающего частоту вращения коленчатого вала. Блок управления получит соответствующие сигналы со всех датчиков и обработает их. Затем активируется реле вентилятора охлаждения, которое будет отслеживать скорость вращение крыльчатки после включения системы. Такие устройства нередко устанавливаются производителями автомобилей в наше время.

Схема включения ВО ВАЗ 2110

Схема включения вентилятора охлаждения ВАЗ 2110 на карбюраторных и инжекторных автомобилях отличается. На автомобилях с карбюраторным двигателем, для этого используется термобиметаллический датчик ТМ-108, а на автомобилях с инжекторным двигателем управление осуществляет контроллер.

Где находится реле вентилятора

4 – реле электровентилятора; 5 – реле электробензонасоса; 6 – главное реле (реле зажигания).

Внимание: порядок следования реле и предохранителей может быть произвольным, ориентируемся по цвету проводов. Поэтому находим реле от которого отходят тонкий розовый с черной полосой провод, идущий от главного реле (контакт 85*)(не путать с тонким, красным с черной полосой проводом, идущим от контроллера) и толстый силовой белый с черной полосой провод (контакт 87) (белый и розовый нужные нам провода), это и есть реле вентилятора.

Если вентилятор охлаждения не работает

Для привода вентилятора устанавливается электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов МЭ-272 или аналогичные ему. Технические данные электровентилятора и датчика включения вентилятора:

  • Номинальная частота вращения вала электродвигателя с крыльчаткой, 2500 – 2800 об/мин.
  • Потребляемая сила тока электродвигателя, 14 А
  • Температура замыкания контактов датчика, 82±2 град.
  • Температура размыкания контактов датчика, 87±2 град.

Замена электровентилятора в авто

  1. Ставим автомобиль на ровной поверхности, обездвиживаем его стояночным тормозом.
  2. Открываем капот, отключаем минусовую клемму.
  3. Ключом на 10 откручиваем крепления корпуса воздушного фильтра.
  4. Отверткой ослабляем хомут воздуховода на датчике расхода воздуха и снимаем гофру.
  5. Откручиваем саморезы, фиксирующие крышку корпуса воздушного фильтра, извлекаем фильтрующий элемент.
  6. Ключом на 8 откручиваем крепление воздухозаборника и демонтируем его.
  7. Ключом на 10, потом на 8 откручиваем гайки крепления кожуха вентилятора по периметру (всего 6 штук).
  8. Отключаем колодку проводов на разъеме вентилятора.
  9. Аккуратно извлекаем кожух вентилятора вместе с приводом.
  10. Ключом на 10 откручиваем 3 болта, удерживающих электродвигатель на кожухе.
  11. Ставим на его место новый.
  12. Устанавливаем конструкцию на место, фиксируем, подключаем разъем.
  13. Дальнейший монтаж производим в обратном порядке.

Модернизация схемы управления

Вентилятор охлаждения на десятке включается при тепературе 100-105°C, тогда как нормальной рабочей температурой двигателя является 85-90°С, получается вентилятор включается при перегреве двигателя, что естественно сказывается негативно.

Эту проблему можно решить двумя способами: настроить температуру включения в «мозгах» или сделать кнопку. Мы остановимся на втором. Включение вентилятора с кнопки очень удобно: попал в затор — включил, выехал — выключил, и никого перегрева.

Варианты схем

Принципиальная схема подключения ВСО на ВАЗ 2108, 2109, 21099 (до 1998 г.в.).

Как мы видим, датчик управляет реле включением вентилятора, которое расположено в монтажном блоке предохранителей. При достижении определенной температуры контакты температурного переключателя замыкаются, что приводит к протеканию тока в цепи электродвигателя.

Читать еще:  Чем выбить гильзы на двигателе

Выше представлена схема для авто ВАЗ 2108, 2109, 21099, но после 1998 г.в. Как мы видим, датчик включения теперь выполняет функции реле.

Схему с использованием резистора для реализации двух скоростей вращения пропеллера рассмотрим на примере VW Passat. Двухпозиционный датчик питания вентилятора S23, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, замыкает контакты напрямую либо через добавочное сопротивление.

Подключение своими руками

Некоторые водители, предостерегая двигатель от перегрева вследствие неправильной работы термореле питания вентилятора радиатора, делают выносную кнопку для принудительно включения электродвигателя. Для этого достаточно параллельно к управляющему выводу реле, идущему от датчика, подключить фиксируемую кнопку, которая при нажатии будет замыкать контакт на массу, провоцируя тем самым срабатывание реле. Если конструкцией автомобиля не предусмотрено реле вентилятора, для принудительного охлаждения радиатора его придется установить самостоятельно.

Ни в коем случае не подключайте электродвигатель напрямую через кнопку в салоне! Также не советуем подключать строить схему так, чтобы после включения зажигания электровентилятор постоянно вращался, так как это значительно снижает его ресурс.

Для подключения вам достаточно понимания принципа работы 4-контактного реле и минимальных знаний в монтаже дополнительного оборудования. Обязательно включите в силовую цепь предохранитель нужного номинала и расположите его как можно ближе к источнику питания (подробно о том, как правильно подобрать номинал предохранителя).

При желании можно заменить однопозиционный датчик на двухпозиционный, что в паре с подобранным резистором позволит реализовать малую скорость работы ВСО. Если вы обладаете достаточным уровнем знаний в электротехнике, то для регулировки скорости вращения пропеллера можно соорудить ШИМ-регулятор. Управления электровентилятором с помощью ШИМ-сигнала позволит плавно регулировать и произвольно выбирать скорость вращения в зависимости от температурной нагрузки на двигатель. На просторах интернета достаточно материалов о том, как сделать ШИМ-регулятор своими руками.

Устройство вентилятора системы охлаждения двигателя

Конструктивно вентилятор для охлаждения мотора автомобиля представляет собой простой механизм, состоящий из шкива, на котором расположены лопасти (крыльчатка). Они установлены с некоторым углом наклона по отношению к плоскости вращения, что улучшает их аэродинамические характеристики и повышает интенсивность нагнетания воздуха. Количество лопастей (от 4 и более), а также их геометрические размеры (диаметр вентилятора, частота расположения) зависят от модели автомобиля и подбираются индивидуально.

Современные автомобили оснащены так называемой комбинированной системой охлаждения, состоящей не только из вентилятора, но также имеющей радиатор и специальные контуры (магистрали) с охлаждающей жидкостью. А потому “кулер” двигателя часто называют вентилятором радиатора.

В ряде конфигураций автомобилей могут использоваться сдвоенные вентиляторы системы охлаждения двигателя, в которых предусмотрено два шкива с независимыми лопастями. Они могут приводиться в рабочий режим одновременно или по отдельности, поскольку каждый имеет свою систему подключения.

Расположение ветилятора охлаждения двигателя

При интенсивном вращении шкива поток воздуха “всасывается” снаружи при помощи лопастей. Тем самым увеличивается и объем воздуха, проходящий через радиатор, что обеспечивает его более эффективную работу и ускоряет процесс отведения тепла. Для принудительного вращения шкива (лопастей) и обеспечения необходимой скорости могут быть использованы несколько типов привода:

  • механический;
  • гидромеханический;
  • электрический.

Как работает механический привод

Самый простой тип привода вентилятора для охлаждения радиатора мотора основан на передаче вращательного движения от коленчатого вала с помощью ремня. Этот способ является полностью механическим и постоянным, обеспечивая запуск “кулера” синхронно с работой двигателя.

Несмотря на простоту конструкции, такой привод снижает полезную мощность мотора, поскольку часть энергии затрачивается на нагнетание воздуха. Помимо этого, отсутствует возможность регулировки интенсивности работы лопастей. В силу этих особенностей механический привод в современных автомобилях практически не применяется.

Особенности гидромеханического типа привода

Для более рациональной эксплуатации вентилятора системы охлаждения двигателя используется гидромеханический тип привода. Его особенность заключается в том, что лопасти соединены со шкивом посредством герметичной муфты. Она может быть двух типов:

  • вязкостная (вискомуфта);
  • гидравлическая.

Главной задачей муфты является запуск вентилятора охлаждения радиатора при увеличении нагрузки на двигатель. Когда же двигатель работает на малых оборотах, принудительного нагнетания воздуха не происходит. Вязкостная или вискомуфта соединена с коленвалом мотора. Внутри нее находится силиконовая жидкость (гель), которая реагирует на температуру. При нагревании муфты гель изменяет свои свойства и происходит блокировка. В гидравлической муфте блокировка обеспечивается благодаря изменению объема масла.

Принцип аботы вентилятора радиатора

Система управления обеспечивает работу вентилятора в зависимости от температуры двигателя. На некоторых автомобилях выполняется функция контролируемого выбега вентилятора. Автоматическая активация вентилятора после остановки двигателя. Вентилятор осушается для лучшего охлаждения двигателя. В зависимости от режима работы до остановки. Типичная схема управления вентилятором с электроприводом включает в себя. Датчик температуры охлаждающей жидкости. Электронное управление двигателем. Реле вентилятора и двигателя в качестве исполнительного механизма. Датчик определяет температуру охлаждающей жидкости в двигателе. На современных автомобилях можно установить два датчика. Один на выходе из двигателя, а другой на выходе из радиатора.

Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя

Прочитав пост mrsom о пересадке микроконтроллерной начинки в ретротахометр от Жигулей, решил рассказать об одной своей давней микроконтроллерной разработке (2006 год), сделанной для плавного управления электровентилятором охлаждения двигателей переднеприводных моделей ВАЗа.

Надо сказать, что на тот момент уже существовало немало разнообразных решений — от чисто аналоговых до микроконтроллерных, с той или иной степенью совершенства выполняющих нужную функцию. Одним из них был контроллер вентилятора компании Силычъ (то, что сейчас выглядит вот так, известной среди интересующихся своим автоматическим регулятором опережения зажигания, программно детектирующим детонационные стуки двигателя. Я некоторое время следил за форумом изготовителя этих устройств, пытаясь определить, чтов устройстве получилось хорошо, а что — не очень, и в результате решил разработать свое.

По задумке, в отличие от существующих на то время решений, новый девайс должен был a) помещаться в корпус обычного автомобильного реле;
б) не требовать изменений в штатной проводке автомобиля; в) не иметь регулировочных элементов; г) надежно и устойчиво работать в реальных условиях эксплуатации.

История появления девайса и алгоритм работы первой версии обсуждалась здесь — для тех, кто не хочет кликать, опишу ключевые вещи инлайн:

-1. Алгоритм работы устройства предполагался следующий: измерялось напряжение на штатном датчике температуры двигателя; по достижении нижней пороговой температуры вентилятор начинал крутится на минимальных оборотах, и в случае дальнейшего роста линейно увеличивал скорость вращения вплоть до 100% в тот момент, когда по мнению ЭСУД (контроллера управления двигателем), пора бы включать вентилятор на полную мощность.
То есть, величина температуры, соответствующая 100% включению могла быть получена при первом включении устройства, т.к. оно имеет вход, соответствующий выводу обмотки штатного реле.
Нижний порог в первой версии нужно было каким-то образом установить, проведя таким образом через две точки линейную характеристику регулирования.

0. При токах порядка 20А очевидно, что для плавного регулирования применяется ШИМ, а в качестве ключевого элемента — мощный полевик.

1. Размещение устройства в корпусе обычного реле означает практическое отсутствие радиатора теплоотвода. А это в свою очередь накладывает жесткие требования к рассеиваемой ключевым элементом мощности в статическом (сопротивление канала) и динамическом (скорость переключения) режимах — исходя из теплового сопротивления кристалл-корпус она не должна превышать 1 Вт ни при каких условиях

2. Решением для п.1 может являться либо применение драйвера полевика, либо работа на низкой частоте ШИМ.
В отличие от аналогов, из соображений компактности и помехозащищенности был выбран вариант с низкой частотой ШИМ — всего 200 Гц.

3. Работа устройства со штатной проводкой и датчиком температуры неминуемо приводит к ПОС, т.к. ТКС штатного датчика температуры — отрицательный, а при включенном вентиляторе из-за конечно сопротивления общего провода и ‘проседания’ бортсети измеряемое на датчике напряжение неминуемо падает. Стабилизировать же, или использовать четырехпроводную схему включения нельзя — изменения в штатной проводке запрещены.
С этим решено было бороться программно — измерением напряжения на датчике только в тот момент, когда ключ ШИМ выключен — то есть паразитное падение напряжения отсутствует. Благо, низкая частота ШИМ оставляла достаточно времени для этого.

4. Программирование порога включения устройства должно быть либо очень простым, либо быть полностью автоматическим. Изначально в устройстве был установлен геркон, поднесением магнита к которому сквозь корпус программировался нижний порог (значение естественно, запоминалось в EEPROM). Верхний порог устанавливался сам в момент первого импульса от контроллера ЭСУД.
В дальнейшем я придумал и реализовал алгоритм полностью автоматической установки порогов, основанный на нахождении термостабильной точки двигателя (точки срабатывания термостата) в условиях отсутствия насыщения по теплопередаче радиатор-воздух.

5. Устройство должно предоставлять диагностику пользователю. Для этого был добавлен светодиод, который промаргивал в двоичном коде два байта — текущий код АЦП и слово флагов состояния.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя принцип действия

Устройство было собрано частично навесным монтажом прямо на выводах бывшего реле, частично на подвернувшейся откуда-то печатной платке.
Силовой MOSFET выводом стока был припаян прямо к ламелю вывода реле, что увеличило запас по рассеиваемой мощности. Устройство без глюков проработало на ВАЗ-2112 c 2006 по 2010 год, когда я его снял перед продажей, и побывало не только в холодном питерском климате, но и на горных крымских дорогах (да еще на машине в наддувном варианте — стоял у меня на впуске приводной компрессор), несмотря на монтаж уровня прототипа и контроллер в панельке.

Вот оригинальная схема (рисовал только на бумаге):

А это вид устройства изнутри:

Устройство было повторено несколькими людьми, один из них (офф-роудер Геннадий Оломуцкий из Киева) применил его на УАЗе, нарисовав схему в sPlan и разведя печатную плату — в его варианте это выглядит так:

А вот кусок из переписки с одним из повторивших этот девайс — в нем впервые детально выписан алгоритм (!) — до этого писал прямо из мозга в ассемблер:
Теперь идея и реализация собственно алгоритма автоустановки (все шаги ниже соответствуют неустановленным порогам):

1. Ждем сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо от датчика температуры в радиаторе в варианте Геннадия)
2. Запоминаем температуру в момент появления сигнала как T1 (реально запоминается код канала АЦП оцифровки сигнала датчика — назовем его C1)
3. Включаем вентилятор на 100%. Ставим флаг «режим автоустановки активен (бит 3)»
4. Через 3 секунды считываем код АЦП (назовем его C1′). Это действие нужно для того, чтобы определить величину компенсации значения температуры из-за влияния тока, протекающего через вентилятор, и вызванного им падения напряжения в измерительной цепи, на оцифрованное значение температуры. Реально за 3 секунды мотор не успевает охладиться, зато вентилятор стартует и выходит на номинальный ток.
5. Вычисляем коррекцию АЦП для 100% мощности вентилятора (назовем ее K100 = C1 — C1′). Запоминаем К100.
6. Ждем снятия сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо отключения датчика в радиаторе).
7. Плавно снижаем мощность с 75% до 12% примерно на 1.5% в секунду.
8. Выключаем вентилятор, ждем 60 секунд.
9. Запоминаем температуру как T2 (код АЦП С2).
10. Корректируем нижний порог (увеличиваем на 1/8 разницы между верхним и нижним), для того, чтобы он был выше термостабильной точки термостата. T2 = T2 + (T1 — T2) / 8. В кодах АЦП это C2 = C2 — (C2 — C1) / 8, т.к. напряжение на датчике с ростом температуры падает.
11. Сохраняем C1, C2, K100 во внутреннем EEPROM реле.
12. Устанавливаем флаг «пороги установлены» (бит 5), снимаем флаг «режим автоустановки активен», выходим из режима автоустановки в рабочий режим

Идея алгоритма в том, что он продувает радиатор до термостабильной точки термостата, но дует не сильно, чтобы не остужать двигатель прямым охлаждением блока и головки. Затем вентилятор выключается и реле дает мотору чуть нагреться — таким образом мы автоматически получаем точку для начала работы вентилятора.

Во время автоустановки реле воспринимает сигнал с геркона в течение шагов 7 и 8 — поднесение магнита к реле в эти моменты вызывает последовательность шагов 9, 11, 12. Коррекция порога на шаге 10 при этом не производится).

Если во время автоустановки нарушились некоторые ожидаемые реле условия, устанавливается флаг «ошибка автоконфигурации (бит 4)» и реле выходит из режима автоустановки. Чтобы реле опять смогло войти в этот режим по условию шага 1, надо выключить и включить питание реле.

Ошибки ловятся такие:
Шаг 2 — значение АЦП вне диапазона (слишком низкое или высокое). Диапазон автоконфигурации по коду АЦП 248..24 (11111000. 00011000). В этом случае реле просто не входит в режим автоконфигурации без установки флага ошибки.
Шаг 4 — в течение времени ожидания 3 секунд обнаружено снятие внешнего сигнала включения вентилятора.
Шаг 7 — во время снижения оборотов обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 8 — во время ожидания обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 11 — установленные пороги вне диапазона 248..24, либо разница C2 — C1 C1 — например, когда вентилятор на самом деле не срабатывает, и температура продолжает расти)

Теперь рабочий режим:

Расчет требуемой мощности (Preq)
1. Если внешний сигнал активен — Preq = 100% 2. Если неактивен, то смотрится текущий код АЦП © и соответствующая ему температура T:
T C2): Preq = 0%
T > T1 (C = C >= C1): Preq = Pstart + (100% — Pstart) * (C2 — C) / (C2 — C1), где Pstart = начальная мощность (12%)

При этом, требуемая мощность не сразу подается на вентилятор, а проходит через алгоритм плавного разгона и органичения частоты пуска/останова вентилятора.
Этот алгоритм работает только в рабочем режиме и при отсутствии внешнего сигнала включения:
Пусть Pcurr — текущая мощность вентилятора
1. Если Pcurr > 0 и Preq = 0, либо Pcurr = 0 и Preq > 0 — то есть требуется запуск остановленного или останов работающего вентилятора, то:
— Смотрится время находжения вентилятора в данном состоянии (запущен или остановлен). Если время меньше порога — состояние вентилятора не меняется.
— При этом, если Pcurr > Pstart и Preq = 0, то на остаток времени запущенного состояния устанавливается Pcurr = Pstart (то есть вентилятор крутится на минимальных оборотах) 2. Если п.1 не выполняется, либо время нахождения в состоянии прошло, то:
— Если Preq Pcurr, то набор скорости вращения ограничивается сверху величиной примерно 1.5% в секунду (кроме случая, когда включение вентилятора запрашивается внешним сигналом) — то есть если Preq — Pcurr > Pdelta, то Pcurr = Pcurr + Pdelta, иначе Pcurr = Preq

Теперь про алгоритм оцифровки значения АЦП датчика и компенсации паразитной обратной связи при работе вентилятора:

При расчете мощности используется усредненное значение кода текущей температуры С (см. Расчет требуемой мощности), получаемое средним арифметическим последних 8 значений Сm1, Cm2, Cm3… Cm8. Усреднение происходит методом «скользящего окна» — то есть помещение нового значения в буфер из 8 значений выталкивает наиболее старое и вызывает пересчет среднеарифметического С. Цикл АЦП (и пересчет среднего) происходит каждые 640 мс.
«Сырое» (считанное из АЦП) значение Cadc, прежде чем попадет в буфер подсчета, участвует в следующем алгоритме:
1. Проверяется, что Cadc > Cdisc, где Cdics — макс. Значение АЦП для неподключенного измерительного вывода.
2. Если Cadc > Cdisc, то выставляется флаг «датчик не подключен (бит 6)», значение не попадает в буфер 8 последних значений, и пересчет среднего не выполняется.
3. Если Cadc >= Cdisc — то есть датчик подключен, то Сadc корректируется на определенную величину в зависимости от текущей мощности вентилятора и величины коррекции для 100% мощности (см. шаг 4 алгоритма автоустановки): Cadc = Cadc + Кcurr, где Кcurr = К100 * (Pcurr / 100%). Если при этом Кcurr > 0, то устанавливается флаг «значение АЦП скорректировано (бит 7)». Алгоритм коррекции работает только в рабочем режиме и не работает в режиме автоконфигурации.
4. Выполняется ограничение отрицательной динамики Cadc, чтобы подавить резкие снижения С из-за импульсной нагрузки в общих с датчиком температуры цепях питания автомобиля: Если C — Cadc > Сdelta, то Cadc = C — Cdelta. Ограничение не работает в течение первых 15 секунд после включения зажигания, для того, чтобы в буфере значений быстро сформировались правильные значения Cm1, Cm2. Cm8.
5. Скорректированное по мощности и динамике значение Cadc заталкивается в буфер значений для усреднения как Cm1..Cm8 в зависимости от текущего значения указателя головы буфера (буфер циклический, указатель головы принимает значения от 1 до 8).

Теперь про диагностику светодиодом:

Первый байт — это «сырой» код АЦП (в ранних версиях здесь индицировалось среднее значение C) Второй байт — слово состояния Между первым и вторым байтом пауза порядка 1.5 секунд.
Между циклами индикации пауза 3-4 секунды.
Байты индицируются побитно, начиная со старшего (бит 7, бит 6,… бит 0).
Длинная вспышка соответствует биту, установленному в «1», короткая — в «0».

Расшифровка слова состояния:
Бит 7 — значение АЦП откорректировано по текущей мощности вентилятора
Бит 6 — датчик температуры не подключен
Бит 5 — пороги установлены
Бит 4 — ошибка установки порогов
Бит 3 — режим автоконфигурации активен
Бит 2 — внутренний сброс процессора из-за зависания — нештатная ситуация
Бит 1 — внешний сигнал включения вентилятора активен
Бит 0 — режим продувки при остановке двигателя активен

Когда я описал алгоритм, то удивился как его удалось впихнуть в 1024 слова программной памяти tiny15. Однако, со скрипом, но поместился! ЕМНИП, оставалось всего пару десятков свободных ячеек. Вот что такое сила Ассемблера 🙂

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector