Самодельный блок управления вентилятором охлаждения двигателя. Дополнительный модуль управления вентилятором охлаждения

В процессе эксплуатации транспортного средства происходит нагревание двигателя. Чтобы предотвратить перегрев силового агрегата, автомобили оборудованы системой охлаждения. Главная деталь, которая обеспечивает обдув мотора и жидкости в радиаторе - это вентилятор системы охлаждения двигателя.

Приводное устройство вентилятора

Конструкция вентилятора охлаждения агрегата состоит из шкива и закрепленных на нем лопастей. Эффективность нагнетания воздуха обеспечивается установкой лопастей под определенным углом. Принцип работы зависит от конструктивных особенностей привода.

Механический

Вращение на шкив от коленчатого вала через ременную передачу. Это простейшая установка, которая находится в постоянном зацеплении с коленвалом. Недостаток такого механизма в том, что для постоянного вращения вентилятора охлаждения радиатора ДВС затрачивает много полезной энергии.

На сегодняшний день механический тип привода почти не встретить. Обычно их устанавливают на агрегаты с продольным расположением, вездеходные джипы.

Гидромеханичиеский

Это приводное устройство, работающее от разницы давления в муфте. Муфты бывают двух типов: гидравлическая и вязкостная. Частота вращения последнего равна входным оборотам коленчатого вала. Поэтому, для сохранения крыльчатки и лопастей при высоких оборотах мотора используют вязкостную муфту.

Как она работает

Корпус такой муфты заполнен специальной жидкостью - силиконом. Когда движок работает под постоянной нагрузкой или на высоких оборотах, происходит процесс нагрева силиконовой жидкости. По мере нагрева жидкость расширяется, постепенно зажимая муфту, что приводит в работу вентилятор охлаждения.

Гидравлическая конструкция работает в зависимости от изменения объема масла. Момент блокировки не зависит от частоты вращения коленвала. В режиме высоких оборотов ДВС муфта не дает крыльчатки разгонятся, предохраняя ее от разрушения. Первоначальной задачей системы управления вентилятором является удерживать оптимальные обороты необходимые для эффективного охлаждения.

Электронное приводное устройство

На современные автомарки, оборудованы автоматическими системами контроля начали устанавливать электрический двигатель вентилятора охлаждения радиатора. Достоинством привода является независимое функционирование, легкость в настройке.

Управление вентилятором охлаждения двигателя осуществляется через температурные модули охлаждающей жидкости. По данным с датчиков блок управления вентилятором охлаждения двигателя корректирует скоростной режим крыльчатки, изменяя скорость вращения и период работы.

Питание на двигатель вентилятора поступает через электронные приборы автомобиля (аккумулятор, генератор).

Методы управление вентилятором системы охлаждения двигателя:

термовыключатель;
блок управления.

Технические показатели.

Термовыключатель использовался на ранних этапах производства автомобилей. По показателям с датчика температуры в радиаторе, механизм определяет, включится или отключится вентилятор охлаждения двигателя. В агрегатах с термовыключателя вентилятор системы охлаждения двигателя работает в узком температурном диапазоне. Включается вентилятор охлаждения при прогреве блока до 85 С°, отключение происходит при остывании до 70 С°.

Принцип работы механизма

Когда температура тосола в радиаторе прогревается до максимально заданного значения, происходит замыкание контактов терморегулятора. Цепь питания в двигателе вентилятора замыкается, и вентилятор охлаждения двигателя начитает вращатся. После снижения температуры контакты расходятся, работающий вентилятор останавливается.

Схема управления с ЭБУ

Чтобы узнать, как работает вентилятор охлаждения двигателя с ЭБУ, необходимо ознакомится с ее строением.

Стандартное электронное управление состоит из таких элементов:

электродвигатель;
расходомер воздуха;
модуль частоты вращения коленчатого вала;
реле момента включения вентилятора;
датчик колебания температуры охлаждающей жидкости.

Для контроля над температурой жидкости в патрубке радиатора установлен датчик температуры. Некоторые модели авто оборудованы двумя датчиками, один на выходном канале радиатора, другой в блоке цилиндров.

Для более точного определения режима работы движка установлены модуль частоты вращения и воздухомер. Показания с датчиков поступают на центральный блок. ЦБ обрабатывает информацию и задает программу работы на реле.

Сохранность системы охлаждения

После нагрева движка до предельной температуры, должен включаться вентилятор. Существует много минусов резкого старт, которые негативно действуют на электропроводку автомобиля.

Перегрузку получают такие элементы:

генератор, аккумуляторная батарея, электропроводка;
детали крепления, подшипники;
датчики температуры, вследствие эффекта термокачки.

Чтобы проводка выдержала пусковые перегрузки, в автомобиль установлен мощный и дорогой предохранитель. Решить проблему перегрузки поможет плавное включение вентилятора охлаждения. Многие современные модели авто уже имеют такую функцию, но есть такие которые нужно переоборудовать своими руками.

Известно несколько способов плавного включения вентилятора охлаждения двигателя самостоятельно.

Установить в свой радиатор датчик охлаждения с более низкой температурой срабатывания.

Особенности функционирования штатного устройства:

высокая производительность. Привод работает на высокой скорости, что приводит к частым старт-стопам системы.
высокая температура срабатывания датчика, что приводит к перебоям в оборотах двигателя и закипанию.

Хорошую производительность обеспечит невысокие обороты привода и плавное срабатывание.

Установка кнопки принудительного обдува. Такой способ позлит водителю самостоятельно решать, когда включится вентилятор охлаждения двигателя. Такое решение поддерживает стабильную температуру ОЖ и сохраняет систему от резкого скачка напряжения. Это обеспечивается благодаря установке дополнительного реле с большим сопротивлением.
Монтаж генератора пуска. Метод подходит для водителей, которые знакомы с устройством электрики и методами пайки. Регулятор придется переделать индивидуально для автомобиля и установить в цепь питания устройства. Как работает генератор: после подачи напряжения на устройство, для определения момента открытия затвора, ток проходит через драйвер транзисторов, диоды и конденсатор. Величина и плавность открытия заслонки зависит от емкости конденсатора. Инструкции по подключению можно найти на форумах.
Эффективный, но дорогостоящий вариант - это установить блок управления. Его эффективность заключается в постепенном изменении оборотов электромотора в зависимости от изменения температуры ОЖ.

На схеме не указано - VD3 - КС522

Измеренная температура двигателя отображается в диапазоне от 0 до 99 градусов. Если температура ниже нуля градусов, то на дисплее высвечивается Lo (низкая), а когда больше 99 градусов - высвечивается Hi (высокая). Хотя предел индикации 99 градусов, термометр все равно продолжает измерять температуру. Как только температура дойдет до 110 градусов (что для двигателя мерседеса считается нормально, он не кипит при такой температуре) - то на дисплее будет высвечено Ot (перегрев). А на выходе RA4 микроконтроллера появляется сигнал логического 0 - ошибка, этот сигнал можно использовать для включения светодиода в салоне, или для управления бипером. Сигнал на RA4 будет сброшен только после выключения зажигания, снижение температуры двигателя никакого влияния на этот сигнал уже не окажет. При температуре ниже 40 градусов будет включен подогреватель впускного коллектора. Аналогично при температуре 89 градусов будет включен вентилятор охлаждения. Чтобы снизить нагрузку на аккумулятор, устройство имеет вход который соединяется с реле стартера. Когда включен стартер, не зависимо от температуры двигателя, выключаются вентилятор и подогреватель, как только стартер будет выключен, ветилятор и подогреватель включаться согласно измеренной температуры.

Сам термометр-термостат собран на печатной плате и размещен в пластиковом корпусе. Корпус закреплен двумя саморезами прямо в моторном отсеке. Размещать прибор нужно так, чтобы он был максимально удален от высоковольтных проводов зажигания и других силовых проводов, а также как можно дальше от горячих деталей двигателя. Очень желательно применить микроконтроллер в расширенном температурным исполнением - PIC16F628A-E/P, но можно и в промышленном - PIC16F628A-I/P. Плата разработана под сдвоенный светодиодный индикатор фирмы Bright LED - BD-A816RD. По большому счету индикатор в этом устройстве и не нужен, но я его установил, чтобы не было устройство совсем простым, а так же, чтобы прямо под капотом можно увидеть температуру двигателя. Микросхемный стабилизатор 7805 нужно установить на малогабаритный радиатор - полоску алюминия. Электролитические конденсаторы нужно выбирать из морозостойких экземпляров.

Для изготовления самого датчика температуры понадобилась болванка из латуни, из нее был выточен корпус для датчика DS18B20. Этот корпус изготовлен так, чтобы он легко вкручивался на место одного из штатных датчиков (они к сожалению благополучно умерли:-), поэтому и пришлось разработать это устройство). Корпус желательно сделать максимально облегченным, чтобы уменьшить его температурную инерцию. Соединять датчик с платой микроконтроллера нужно экранированным термостойким проводом.

Устройство использует отдельный стандартный датчик температуры 423.3828, что позволяет не вмешиваться в штатную систему инжектора и не мудрить с проводкой и подключением к приборке или родному датчику температуры ОЖ.

Принцип работы

При запущенном двигателе контроллер постоянно следит за показаниями с дополнительного датчика, и:

при достижении заданного порога температуры (90 o С) запускается вентилятор на малых оборотах
при повышении до максимального значения (95 o С) плавно разгоняет вентилятор до максимальных оборотов
при понижении температуры - плавно снижает обороты, и после преодоления порога ниже 90 o С – полностью останавливает вентилятор.

Таким образом, рабочая температура двигателя на малых скоростях и в летних пробках фактически не превышает 90-92 o C, за исключением конечно аномальной летней жары. За 9 месяцев работы контроллера (с апреля по декабрь) и 15 000 км пробега, на моём ВАЗ 2110 1.6 16V (+ГБО) двигатель ни разу не нагревался больше 95 o C, и соответственно ни разу не сработала штатная система охлаждения.

Разработка и реализация

За основу схемы управления был взят AVR микроконтроллер семейства Tiny, в моем случае – ATTiny85. Но также можно было использовать любой ардуино-совместимый микроконтроллер семейства AVR Tiny, MEGA, а также готовые ардуино-платы с небольшими дополнениями. Для силовой части был использован очень мощный мосфет-транзистор IRF1405 (можно использовать и менее мощный). С помощью отладочной ардуино-платы были сняты показания датчика при пороговых значениях температуры (90-95 С).

Как обыграть онлайн-казино на 368 548 рублей, используя дыру в алгоритме?
Пошаговая инструкция

Привет! В интернете меня знают, как Джером Холден и я зарабатываю на тестировании алгоритмов всем известного казино Вулкан: ищу уязвимости в играх, делаю ставки и срываю куш.

Сейчас я собираю комьюнити для более глобального проекта, поэтому делюсь схемами бесплатно. Рассказываю все максимально подробно, ничего сложного нет, работать можно прямо с телефона, справятся даже девушки)). Можешь протестировать алгоритмы, заработать денег и решить - присоединиться к моей команде или нет. Подробности тут .

За три месяца я заработал на своих схемах 973 000 рублей:

Принцип регулировки оборотов вентилятора - обычный ШИМ. В двух словах, для тех, кто не знает, что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция) - это изменение ширины импульсов (в нашем случае постоянного тока с напряжением 12В) определённой частоты для регулировки силы тока на нагрузке (в нашем случае вентиляторе), что обеспечивает управление скоростью вращения любого электродвигателя постоянного тока (анимация и видео ниже):

Т.е. чем шире импульс, тем больше ток, и тем быстрее скорость вращения вентилятора и наоборот.
На видео «крутилка» (потенциометр) имитирует показания с датчика ОЖ. при повышении/понижении температуры.

Таким образом, цель разработки заключалась в реализации управления электровентилятора ШИМ-сигналом на основании показаний датчика температуры ОЖ. С серьезным подходом к программированию микроконтроллеров у меня пока проблемы))), так что было решено использовать платформу ардуино с собственным и очень простым языком программирования для начинающих. И на основании многих примеров, взятых из интернета, была разработана программа для управления микроконтроллером.

/**_____________________ПЕРЕМЕННЫЕ:______________________**/
int dc = 0;
int val;
int reg;
int bal;
/**_____________________//ПЕРЕМЕННЫЕ____________________**/
/**___________________Инициализация:____________________**/
void setup()
{
pinMode(1, OUTPUT); //нога(6): Индикация подстройки порога температуры срабатывания (светодиод)
pinMode(0, OUTPUT); //нога(5): Вывод драйвера силового транзистора
pinMode(A2, INPUT); //нога(3): Вход датчика температуры
pinMode(A3, INPUT); //нога(2): Вход потенциометра (регулятора порога срабатывания)
bal = analogRead(A3);
bal = constrain(bal,1,1023);
reg = map(bal,1,1023,0,30);
val = (analogRead(A2))+reg;
val = constrain(val,865,895); //Промежуток значений датчика для диапазона регулировки температуры(!!подбирался эксперементальным путем, значения подходят только для вазовского(исправного инжекторного датчика тепературы 423.3828
dc = map(val, 865, 895, 1, 9999);
}
/**___________________//Инициализация____________________**/
/**___________________ОСНОВНОЙ ЦИКЛ:______________________**/
//Контроллер постоянно считывает значения датчика, и при срабатывании порога включения запускает вентилятор со скоростью пропорциональной росту значениям температуры: при увеличении значений тепературы - повышаются обороты венитятора; при уменьшении значени - понижаются оброты; при уменьшении ниже порога срабатываний, вентилятор - отключается; при увеличении выше порога регулировки - вентилятор вращается на максимальных оборотах
void loop()
{
void (* resetFunc) (void) = 0;
if(dc > 1)
{
digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(3, HIGH);
delayMicroseconds(dc);
digitalWrite(3, LOW);
if(dc >= 9999)
{
digitalWrite(3, HIGH);
}
else
{
delayMicroseconds(10000 - dc); // частота регулировки 100Гц (шим)
}
dc = 0;
resetFunc();
}
else
{
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(13, LOW);
resetFunc();
}
}
/**___________________//ОСНОВНОЙ ЦИКЛ____________________**/

Принципиальная схема устройства выглядит следующим образом:

Это уже доработанная схема с подстройкой порога температуры срабатывания. Питание осуществляется от вывода «D» генератора, что позволяет контроллеру работать только при заведенном двигателе, хотя это не критично и можно запитываться от «зажигания». В схеме реализована стабилизация питания микроконтроллера (5В) на базе преобразователя VR1. В роли драйвера силового транзистора-VT1 используется оптрон-DD2. Транзистор нуждается в охлаждении, так как через него проходят большие токи (около 10 Ампер). Подойдет любой радиатор площадью охлаждающей поверхности в 30 кв. см и выше.

Также обязательна установка предохранителей по «+» питания контроллера (не мене 100милиАмпер), и по цепи массы – не менее 20 Ампер (так как коммутация вентилятора силовым транзистором осуществляется именно по «массе»)! Номиналы всех радиодеталей должны быть четко соблюдены. Частота ШИМ-сигнала была подобрана экспериментальным путем во избежании низкочастотных помех в бортовой сети, а также для снижения шумов обмоток электродвигателя вентилятора при малых оборотах, и составляет 100Гц.

Печатная плата проектировалась «на коленке», поэтому корпус и проводка собрана из подручных материалов:

Рисунок печатной платы не принципиальный, кому интересно все материалы в архиве .

Подключение. Крыльчатка вентилятора используется 8-лопасная , так как от стандартной 4-лопасной крыльчатки эффекта на низких оборотах очень мало + лишня вибрация никогда не добавляла комфорта.

Видео испытаний, подключение:
По итогам сборки заморочек получилось, конечно, много, но себестоимость устройства составила около 10 у.е.))) и это хорошо! Любые вопросы пишите в комментариях.

Автор предлагает усовершенствовать систему охлаждения двигателя с целью уменьшения нагрузки на бортовую сеть рациональным снижением оборотов электродвигателя вентилятора на малой скорости движения и его выключения при скорости движения более 40 км/ч установкой дополнительного блока, доступного для повторения большинству автолюбителей.

В жаркое время года при малой скорости движения автомобиля, в пробках его двигатель работает в условиях повышенных температур. Периодическое включение электродвигателя вентилятора (ЭДВ) системы охлаждения на полную мощность с последующим выключением снижает температуру двигателя, но не намного и не надолго. ЭДВ включается при температуре 93 °С охлаждающей жидкости в радиаторе, а отключается при 87 °С. Поскольку на малой скорости, тем более в пробках, обдув радиатора встречным потоком воздуха мал или отсутствует, двигатель автомобиля быстро нагревается после отключения ЭДВ. Происходит частое включение ЭДВ, ток потребления которого 7,5 А. Кроме того, коленвал вращается на малых оборотах, а значит, электрогенератор не способен отдать полную мощность (ток) в бортовую сеть. Поэтому часть нагрузки берёт на себя аккумулятор, что приводит его к нежелательной разрядке.

Предлагаемый блок управления вентилятором системы охлаждения решает эти проблемы. При скорости движения автомобиля меньше 40 км/ч блок управления включает ЭДВ только на треть мощности, снижая нагрузку на бортовую сеть. Это значение определено экспериментальным путём. В таком режиме температура двигателя автомобиля находится в интервале 85...89 °С, а ток, потребляемый электродвигателем вентилятора, - 2,5 А. В салоне шум от включённого ЭДВ становится не слышен. При скорости автомобиля более 40 км/ч ЭДВ отключается, поскольку встречного потока воздуха достаточно для нормального охлаждения радиатора. Контроль температуры производился бортовым компьютером Штат Unikomp 400L.

Схема блока управления приведена на рис. 1. Импульсы напряжения с датчика скорости (ДС), установленного в коробке передач, поступают на выпрямитель на элементах С1, VD1, VD2, R1, С2, R2. От импульсов напряжения с ДС заряжается конденсатор С2 на выходе выпрямителя. Чем выше скорость, тем до большего постоянного напряжения он заряжается. Это напряжение, пропорциональное скорости, через дополнительную интегрирующую цепь R7C3 поступает на неинвертирую-щий вход (вывод 2) компаратора DA1. Конденсатор С1 гальванически развязывает вход компаратора от сигнала с датчика Холла, установленного в ДС, когда магнит на валу ДС окажется напротив датчика Холла при неподвижном автомобиле. На инвертирующий вход (вывод 3) компаратора DA1 с движка резистора R4 через резистор R6 поступает образцовое напряжение около 3 В.

При скорости автомобиля менее 40 км/ч напряжение на неинвертирую-щем входе компаратора меньше, чем на инвертирующем. На его выходе (вывод 7) установится напряжение низкого уровня. Вывод 1 (-U) таймера DA2 подключается к общему проводу. На выходе таймера (вывод 3) появляется импульсное напряжение со скважностью 1,5 и периодом следования 4 мс, которое подаётся на затвор транзистора VT1. Электродвигатель вентилятора включается на треть мощности.

При скорости более 40 км/ч напряжение на неинвертирующем входе компаратора больше, чем на инвертирующем. На его выходе установится высокий уровень напряжения. Таймер будет обесточен и на его выходе также установится высокий уровень напряжения, транзистор VT1 закроется. ЭДВ перестанет вращаться, но для продувки радиатора охлаждения, чтобы двигатель автомобиля не перегревался, будет достаточно встречного потока воздуха.

Напряжение на движке резистора R4 определяет порог переключения компаратора. Больше напряжение - при большей скорости произойдёт отключение обдува радиатора, и наоборот.

Напряжение питания +14 В на блок подаётся с вывода "61" электрогенератора. Обозначения контактов даны в соответствии со схемой модели ВАЗ-21074. Этим же напряжением питается его обмотка возбуждения. Напряжение на этом выводе появляется только после запуска двигателя автомобиля. При неработающем двигателе и его запуске стартёром обратно смещённый диод VD4 и резистор R11 блокируют гальваническую связь затвора VT1 с общим проводом. Транзистор VT1 надёжно закрыт, ЭДВ отключён. Свечение светодиода HL1 информирует о включении ЭДВ. Светодиод и резистор R12 монтируются вне блока и показаны на схеме красным цветом.

Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 50x55 мм. Чертёж платы и расположение элементов на ней показаны на рис. 2. Печатные проводники цепей стока и истока транзистора VT1 необходимо продублировать отрезком медной проволоки диаметром 0,8...1 мм. Применены резисторы МЛТ, ОМЛТ или импортные. Конденсатор С4 - К50-35 или импортный, остальные - керамические, например, серии КМ. Микросхема DA2 КР1006ВИ1 - импортный аналог NE555. Стабилитрон КС207В (VD3) заменим любым маломощным на напряжение 12 В. Диод VD6 - любой, рассчитанный на прямой ток не менее 10 А и напряжение 50 В. Транзистор VT1 - мощный, с сопротивлением открытого канала не более 0,02 Ом, напряжением сток-исток более 50 В. ХР1, ХР2 - клеммы ножевые "вилка". Корпус РН14.121.3702 взят от регулятора напряжения автомобиля ВАЗ-2106. Печатная плата разработана под этот корпус. Алюминиевое основание корпуса служит теплоотводом для транзистора VT1. При сборке необходимо установить изолирующую прокладку между корпусом и транзистором. Электрический контакт общего провода печатной платы с корпусом осуществляется через два крепёжных винта МЗ, прижимающих транзистор к алюминиевому основанию.

Из корпуса выведены четыре провода. Два коротких провода сечением 0,5...1 мм2 с клеммами ножевыми "вилка" на концах припаяны: один - к контакту ДС, другой - к контакту G "61" (+14 В) печатной платы (рис. 2). Через ответные клеммы "розетка" двумя проводами нужной длины их необходимо подключить соответственно к выходу датчика скорости и плюсовой клемме генератора G "61". Ещё два провода сечением 1,5 мм.2 нужной длины через клеммы ножевые "розетка" провести от ХР1 до плюсовой клеммы аккумуляторной батареи, а от ХР2 - до красного провода питания +ЭДВ "ХТ1-1". В разрыв провода, идущего к плюсовой клемме, установить плавкую вставку (FU1-15 А) в держателе.

Смонтированный блок устанавливают на левом крыле автомобиля в удобном месте. При этом необходимо обеспечить надёжный электрический контакт основания корпуса блока с корпусом автомобиля, а выведенные четыре провода укрепить на корпусе. Светодиод HL1 встраивают, например, в шкалу указателя температуры двигателя. Вывод катода подключают отрезком изолированного провода в удобном месте к корпусу автомобиля. Один вывод резистора R12 припаивают к аноду светодиода и изолируют место пайки отрезком термоусадочной трубки. К другому выводу резистора припаивают отрезок провода сечением 0,5...0,75 мм2, место пайки изолируют аналогично. Свободный конец провода соединяют с проводом, идущим от ХР2 до красного провода питания +ЭДВ "ХТ1-1".

Собранный и установленный блок необходимо наладить. Для этого потребуется провести временный провод от точки соединения конденсатора С2 с резисторами R1, R2, R7 блока в салон автомобиля. Далее подключить к этому проводу плюсовой щуп мультиметра. Минусовый щуп соединить с корпусом автомобиля. На скорости автомобиля 40 км/ч измерить напряжение, затем это же напряжение выставить на движке резистора R4 в блоке при работающем двигателе, после чего удалить временный провод. Обороты электродвигателя вентилятора можно скорректировать подбором резистора R9, если в этом появится необходимость.

После установки данного блока температура двигателя автомобиля не поднималась выше 90 °С даже в жаркое время года и находилась при спокойном стиле вождения в интервале 85...89 °С. ЭДВ ни разу не включался от штатной системы охлаждения на полную мощность.

Это устройство разрабтатывалось для контроля температуры двигателя и управления муфтой вентилятора охлаждения и подогревателем впускного коллектора, в автомобиле Мерседес 190. Схема устройства показана на рисунке и представляет из себя обычный термометр на датчике DS18B20 и микроконтроллере PIC16F628A. Устройство измеряет температуру двигателя, отображает ее на экране и в зависимости от нее включает исполнительные устройства.

* На схеме не указано - VD3 - КС522

Для изготовления самого датчика температуры понадобилась болванка из латуни, из нее был выточен корпус для датчика DS18B20. Этот корпус изготовлен так, чтобы он легко вкручивался на место одного из штатных датчиков (они к сожалению благополучно умерли , поэтому и пришлось разработать это устройство). Корпус желательно сделать максимально облегченным, чтобы уменьшить его температурную инерцию. Соединять датчик с платой микроконтроллера нужно экранированным термостойким проводом.

Реле устанавливаются в любом удобном месте, вне корпуса устройства, защитные диоды шутирующие их обмотки на плате уже установлены.

Естественно это устройство можно установить и в салоне. Тогда оно еще и заменит штатный термометр охлаждающей жидкости.