Система плавного пуска и регулирования мощности электровентилятора системы охлаждения

На сегодняшний день наибольшее распространение получил электровентилятор, охлаждающий радиатор системы охлаждения (ЭВСО) двигателя, управляемый электрической схемой, основным исполняющим элементом которой служит выключатель (биметаллический контактный датчик в радиаторе, либо реле, срабатывающее по сигналам блока управления системы впрыска). Включение электровентилятора системы охлаждения происходит при температуре немного большей оптимальной для двигателя, а выключение при меньшей температуре. Т.о. температура колеблется по синусоиде, постоянно пересекая оптимальную температуру (с максимальным КПД) для двигателя заложенную производителем.

Разница между температурами включения и выключения (гистерезис) может колебаться в больших пределах в зависимости от погрешности срабатывания биметаллического элемента или датчика температуры, что вызывает изменения в тепловом режиме работы двигателя постоянно (т.к. система впрыска топлива дозирует смесь, в том числе и по датчикам температуры), вплоть до изменения тепловых зазоров.

Единственным достоинством такой системы, является её простота, недостатков же гораздо больше:

• шум вентилятора работающего на максимальных оборотах;
• наличие эффекта термокачки (температура постоянно колеблется от точки включения вентилятора до точки его выключения);
• ударные нагрузки на бортовую сеть, особенно существенные для вентиляторов большой мощности.

Этих недостатков, присущих электровентилятору системы охлаждения двигателя, частично лишена механическая вязкостная муфта (вискомуфта) – элемент, не жестко соединяющий крыльчатку вентилятора системы охлаждения и один из шкивов двигателя, а посредством изменения вязкости наполнителя (вязкость которого также зависит от температуры) передает на крыльчатку различный крутящий момент.

Это компромисс, в системах охлаждения между крыльчаткой, жестко закрепленной на шкиве двигателя, и электровентилятором. Ложкой дегтя здесь являются малая долговечность и зависимость от оборотов двигателя, в том числе малая производительность при работе под нагрузкой на малых оборотах, что вынуждает производителей увеличивать запас производительности, который в свою очередь требует затраты мощности двигателя на раскрутку вентилятора (на разгоне и на повышенных оборотах). У вентилятора с вискомуфтой также отсутствует режим полного отключения, т.е. вентилятор постоянно работает на 20-30% мощности, даже на холостых оборотах и на холодном и не прогретом двигателе.

Предлагаемая нами система плавного пуска и регулирования оборотов электровентилятора системы охлаждения
позволила избавиться от недостатков присущих системам описанным выше. Изменение скорости вращения электровентилятора происходит в зависимости от температуры двигателя. Такой алгоритм управления применили иностранные производители автомобилей на некоторых последних моделях, например BMW, Mersedes, Suzuki и др.

Для управления скоростью вращения, в устройстве используется широтно-импульсная
модуляция (ШИМ) при которой питание электромотора осуществляется не постоянным током, а прямоугольными импульсами. Чем больше длительность импульсов, тем больше средний ток и выше скорость вращения вентилятора, и расход энергии пропорционален оборотам вентилятора, т.о. снижается потребление электрической мощности. Благодаря отсутствию резкого включения электромотора, удалось полностью ликвидировать скачки напряжения бортовой сети, продлевая ресурс аккумуляторной батареи и электровентилятора.
Температура двигателя контролируется непосредственно с помощью штатного
датчика температуры, расположенного на его блоке, либо на термостате, что обеспечивает контроль именно температуры двигателя, а не радиатора.

Адаптивный алгоритм управления, при котором задается точка стабилизации, позволил добиться поддержания температуры в узком диапазоне (1 – 2 °С), исключив тем самым эффект “термокачки”, что положительно сказывается на ресурсе двигателя и расходе топлива.
В процессе работы, устройство не требует какого-либо
вмешательства со стороны пользователя.

Блок управления электровентилятором системы охлаждения позволяет:

• снизить расход топлива;
• увеличить срок службы двигателя;
• уменьшить шум от работы вентилятора;
• уменьшить электрическую нагрузку на бортовую сеть автомобиля.
• увеличить ресурс электровентилятора.
  

Преимущества:

• простота задания и перестройки температуры стабилизации;
• контроль работы электро вентилятора системы охлаждения с помощью запрограммированных тестов;
• контроль рабочих параметров системы охлаждения при запуске двигателя;
• автоматическая защита от перегрузки по току до 30 А;
• легкое встраивание в штатную систему охлаждения;
• стабилизация температуры двигателя, а не радиатора;
• высокая надежность (использование штатной системы в качестве дублирующей);