Багато автолюбителів, особливо власники вітчизняних автомобілів, на власному досвіді випробували всі «принадності» зимової експлуатації улюблених «коней». Особливе «задоволення» — після морозної ночі привести до тями серце — «палаючий мотор». У мене — «Ока», тому всі мої думки та зусилля були спрямовані на розробку системи, що дозволяє досить швидко та ефективно підготувати двигун до пуску, прогріти підкапотний простір і, відповідно, акумулятор, а також створити по можливості комфортні умови в салоні автомобіля. Переваги такої підготовки очевидні: полегшується пуск двигуна за будь-якої температури; скорочується витрата бензину при пуску та прогріві двигуна, яка особливо велика в холодну пору року; збільшується термін служби акумулятора за рахунок зменшення пускового струму на прогрітому двигуні; збільшуються моторесурс стартера за рахунок зниження зносу втулок якоря та моторесурс двигуна.
Особливо приємно сісти в теплий салон, де кермо можна взяти, як кажуть, голими руками, а скло не запотіле. При зберіганні автомобіля в неопалюваному гаражі або на відкритій стоянці за допомогою запропонованого пристрою знадобиться лише 15–20 хвилин, щоб підготувати автомобіль до поїздки.
Ця система розроблена для «Оки», але з невеликими переробками може бути застосована на будь-якому вітчизняному автомобілі.
1 — передня кришка (Ст3, лист s2–3); 2 — ТЕН 1,5 кВт; 3 — фланець (Ст3, лист s2–3); 4,8 — патрубки (Ст3, труба, пруток 20); 5 — корпус (Ст3; прямокутна труба 80x40x2,5, L260); 6 — штуцер; 7 — задня кришка (Ст3, лист s2–3); 9 — кріплення помпи (шпилька М6, 2 шт.).
Вирішувати проблему я почав з аналізу подібних систем, встановлених на різних транспортних засобах. На жаль, вітчизняні машини, якщо й оснащені нагрівачами, то дуже примітивними та малоефективними. Наприклад, нагрів масла двигуна через щуп, встановлення в картер спеціальних елементів або навіть короткочасне вмикання фар для підігріву акумулятора тощо.
У дорогих іномарках це завдання, як правило, вирішується радикальніше: за допомогою циркуляції попередньо розігрітого тосолу. Але технічне втілення цього способу в умовах звичайного особистого гаража дуже проблематичне: необхідно в рубашку двигуна вмонтувати спеціальні заглушки («п’ятаки»), вкриті напівпровідниковим складом для бездротового нагріву.
У результаті за основу я взяв розігрів за допомогою тосолу як теплоносія, а реалізовував цей принцип по-своєму, виходячи з наявних можливостей. Вся система поділяється на два основні вузли: металеву конструкцію власне нагрівача та електронний блок, що забезпечує налагодження, роботу в оптимальному режимі та аварійне відключення системи у разі нестандартних ситуацій.
1 — виводи нагрівального елемента — ТЕНу; 2 — кріплення кришки нагрівача (гвинт М5, 12 шт.); 3 — передня кришка нагрівача; 4 — передній фланець; 5 — корпус нагрівача;
6 — помпа (від автомобіля «Газель»); 7,10 — шланги підведення/відведення охолоджувальної рідини; 8 — штуцер термодатчика; 9 — датчик температури охолоджувальної рідини (будь-який автомобільний на 90°С); 11 — шланг мотопомпи; 12 — хомут кріплення шланга (стандартний автомобільний, кількість — за потребою); 13 — штепсельний роз’єм електронного блоку керування системою нагріву.
Корпус нагрівача являє собою 260-мм відрізок прямокутної сталевої труби перерізом 80×40 мм з товщиною стінки 2,5 мм. Один торець заварений глухою плоскою кришкою, а до другого приварений фланець-рамка з 12 різьбовими отворами М5, до якого гвинтами прикручується передня кришка з ТЕНом, посадженим на термостійкий герметик з прокладкою. Потужність ТЕНу — 1,5 кВт — цього цілком достатньо для обслуговування двигуна об’ємом 1,7 л.
На бічні стінки корпусу вуглекислотним зварюванням приварюються два патрубки для приєднання шлангів підведення та відведення охолоджувальної рідини (при монтажі важливо їх не переплутати), штуцер під датчик температури, дві шпильки М6 для кріплення електропомпи (у мене вона від автомобіля «Газель») та дві проушини для кріплення всієї конструкції до стінки моторного відсіку автомобіля. Повністю зібраний підігрівач перевіряється на герметичність і кріпиться двома саморізами в будь-якому зручному місці підкапотного простору. Залишається лише приєднати два шланги в розрив між «пічкою» та блоком двигуна та один кутовий шланг від помпи до підігрівача. Хомути кріплення шлангів стандартні.
Працює пристрій у такій послідовності. Після вмикання ТЕН починає гріти тосол, помпа гонить його в двигун, нагріваючи блок циліндрів, йде по малому колу, оскільки термостат закритий, нагнітає в радіатор пічки салону та повертає в підігрівач. Таким чином, в результаті роботи системи нагріваються сам бачок, акумуляторна батарея та підкапотний простір, і в момент пуску забезпечується надходження в двигун підігрітого повітря.
Електронна частина пристрою, як уже говорилося вище, призначена для забезпечення нормального функціонування та безпеки всієї системи, що працює від мережі 220 В. Насамперед термодатчик, відрегульований на максимальну температуру 90°C, при її перевищенні вмикає реле Р1, що відключає подачу живлення на генератор, виконаний на транзисторі VT1, і нагрів припиняється.
Послідовно з нормально замкненим контактом Р1 встановлений нормально розімкнений контакт геркона. Обмотка геркона включена послідовно з електродвигуном помпи. Через малий об’єм нагрівача робота з ТЕНом без помпи неможлива, тому якщо буде обрив у ланцюзі електродвигуна помпи, обмотка геркона знеструмиться, його контакти розімкнуться, генератор перестане працювати, нагрів припиниться.
Наступний випадок. Якщо електропомпа з якихось причин зупиниться, струм у ланцюзі різко зросте, перегорить запобіжник FU3, обмотка геркона знову знеструмиться, контакти розімкнуться, знеструмивши живлення генератора, нагрів припиниться. Так забезпечується захист пристрою від можливих неприємностей.
Індикаторна лампочка EL1 вказує на роботу вентилятора «пічки» в автомобілі, а EL2 — електропомпи. Тепер про електрику розробленої системи. Вона поділяється на дві складові. Елементи першої частини змонтовані безпосередньо на вузлах автомобіля. На підігрівачі встановлені: ТЕН потужністю 1,5 кВт; помпа, розрахована на напругу 12 В та споживаний струм 2,7 А; датчик температури з нормально відкритим контактом від будь-якого автомобіля з температурою спрацьовування 80–90°С. Також від електродвигуна «пічки» салону (12 В, споживаний струм 1,5 А) виводяться два дроти. Усі виводи вищезазначеного електрообладнання розпаюються на будь-якому роз’ємі згідно зі схемою.
Окремо в підходящому корпусі навісним монтажем збирається електронна схема, яка працює так: при вмиканні SA1 через 10-амперний запобіжник FU2 напруга передається на регулятор напруги, зібраний на одноперехідному транзисторі VT1.
Регулятор відіграє головну роль при експериментальному підборі ступеня нагріву тосолу залежно від марки автомобіля та температури навколишнього середовища. У даному випадку нагрів ТЕНу можна регулювати від мінімуму до максимуму залежно від його потужності. Транзистор VT1 забезпечує кут відкриття тиристорів VS1 та VS2. Зарядка конденсатора С1 відбувається через резистори R2 та R4. При певному значенні напруги на конденсаторі С1 відкривається транзистор VT1 і короткий імпульс проходить через обмотку I трансформатора ТР2. Залежно від фази мережевої напруги по черзі відкриваються тиристори VS1 або VS2. Змінюючи швидкість зарядки конденсатора С1 змінним опором R4, регулюється кут відкриття тиристорів і, отже, потужність у навантаженні, у нашому випадку — ТЕНу. Тиристори встановлені на радіаторах з площею не менше 150 см2 кожен.
Живлення регулятора після гасячого опору R1 проходить через нормально відкриті контакти геркона та нормально замкнені контакти реле Р1 (воно необхідне, оскільки контакти автомобільного датчика нормально розімкнені).
При досягненні максимальної температури тосолу, позначеної на корпусі датчика, його контакти замкнуться, спрацює реле Р1 і розірве ланцюг живлення регулятора. Тиристори VS1 та VS2 закриються, нагрів ТЕНу припиниться. У міру охолодження тосолу температура падатиме, термодатчик розірве ланцюг, спрацює Р1 і подасть живлення на регулятор, почнеться нагрів. Цикл повториться.
Живлення помпи здійснюється через обмотку III (12 В) трансформатора ТР1. Через запобіжник FU3 на 4 А та обмотку геркона L1 воно подається на електродвигун помпи з робочим струмом 2,7 А. У разі аварійної ситуації, наприклад при перевантаженні помпи або обриві в її ланцюзі, струм через обмотку геркона не піде, його контакти розімкнуться, і зупиниться робота генератора на транзисторі VT1, нагрів ТЕНу припиниться.
Вентилятор «пічки» салону вмикається примусово вимикачем SA2, хоча можна поставити будь-який таймер на вмикання через 10–15 хвилин (час, необхідний для розігріву блоку циліндрів). Підключення електродвигуна вентилятора зручно проводити без його демонтажу, приєднавши один провід до вимикача на панелі автомобіля, а другий — до «маси».
Кілька слів про елементну базу. Одноперехідний транзистор VT1 — КТ117А або КТ117В; стабілітрон VD6 — будь-який, розрахований на напругу 18–22 В та струм 20 мА (можна два послідовно з’єднаних Д814Д); випрямний міст VD7 на діодах 402, 405 з будь-якими літерами; VD1–VD5 — будь-які, розраховані на струм 5 А; конденсатор С1 — з невеликим температурним коефіцієнтом ємності типу К73-24, К73-17; реле Р1 — будь-яке на 24 В з контактами, розрахованими на навантаження не менше 5 А; герконове реле — саморобне з намоткою на його корпус 8–10 витків дроту ПЕЛ-1-0,8; трансформатор ТР1 — будь-який на 220 В з вторинними обмотками на 12Вх5А та 24Вх200 мА; ТР2 — будь-який імпульсний типу МІТ-4 або саморобний на ферітовому кільці 20x10x6 мм марки 2000НМ, усі обмотки по 40 витків дроту ПЕВ-1-0,31.
Налаштування полягає у підборі R2 за максимальною потужністю в навантаженні. Відключають керуючий електрод одного з тиристорів. Замість навантаження (Rh) вмикають лампу розжарювання. За потреби змінюють кінці обмотки керуючого електрода перевіряемого тиристора. Повторюють операцію на другому тиристорі, відключивши перевірений. Підключають обидва керуючі електроди. Лампа повинна плавно змінювати свічення — від мінімального до максимального.
Для перевірки працездатності термодатчика накоротко перемикають його контакти: навантаження має відключитися. Після випробування перемичку знімають.
На цьому підготовку системи до експлуатації можна вважати завершеною.
Щасливої дороги!
«Моделіст-конструктор» № 10’2007, В. ЗАЛІЗНЯКОВ