Устройство для управления вентилятором автомобильного двигателя

Устройство для управления вентилятором автомобильного двигателя

Реферат

 

Сущность изобретения: устройство содержит температурный датчик 1, соединенный с входами двух схем сравнения 3 и 4. Выходы схем сравнения соединены с электронным ключом 5, управляющим работой электродвигателя 7 вентилятора 8. Второй вход каждой схемы сравнения 3 и 4 соединен с соответствующим задающим блоком 9 и 10, последние через величину напряжения задают команду на включение и соответственно выключение двигателя 7. В данном устройстве электронный ключ выполнен в виде двухкаскадного усилителя на силовом и управляющем транзисторах VT5 и VT3. Каждый из задающих блоков выполнен в виде делителя напряжения, и оба включены в цепь питания параллельно, а схемы сравнения выполнены на транзисторах. 3 ил.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и может быть использовано в конструкции одной из систем автомобильного двигателя системе охлаждения.

Известно использование в двигателях легковых автомобилей "ВАЗ", "Москвич" последних и перспективных моделей вентиляторов с электрическим приводом. Вентилятор управляется автоматически тепловым контактным биметаллическим выключателем [1, 2 и 3] Недостатком известного технического решения является то, что контактный биметаллический выключатель является электромеханическим устройством с нестабильностью физических параметров.

Ближайшим техническим решением является устройство для управления вентилятором автомобильного двигателя, содержащее включенные по схеме делителя напряжения терморезисторный датчик и указатель температуры автомобиля, схемы сравнения, выходы которых соединены с электронным ключом, входы соединены с терморезисторным датчиком и задающими блоками, и электрически соединенное с электродвигателем вентилятора промежуточное реле [4] Недостатком данного технического решения является влияние электрических помех, нормально имеющих место в бортовой сети автомобиля из-за колебания напряжения и плохих контактов в электропроводке, переключателях и т.д. могущих нарушать нормальную работу устройства.

Целью изобретения является исключение влияния электрических помех вне зоны рабочих температур.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для управления вентилятором автомобильного двигателя, содержащем включенные по схеме делителя напряжения терморезисторный датчик и указатель температуры, схемы сравнения, выходы которых соединены с электронным ключом, входы соединены с терморезисторным датчиком и задающими блоками, и электрически соединенные с электродвигателем вентилятора промежуточное реле, электронный ключ выполнен в виде двухкаскадного усилителя, первый каскад которого содержит управляющий, второй силовой транзисторы. При этом коллектор управляющего транзистора связан с базой силового, а коллектор силового соединен через резистор с базой управляющего транзистора, задающие блоки включены к цепь питания параллельно и каждый из них выполнен в виде делителя напряжения, а схемы сравнения содержат транзисторы, база транзистора одной из которых и эмиттер транзистора второй схемы включены в цепь делителя напряжения, образованного терморезисторным датчиком и указателем температуры, а коллектор транзистора первой схемы сравнения соединен с базой транзистора усилителя тока этой схемы, которым шунтирован базовый переход управляющего транзистора электронного ключа, а реле электродвигателя вентилятора включено в коллекторную цепь силового транзистора.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволил выявить отличительные признаки, которые доказывают соответствие заявляемого решения критерию изобретения "новизна".

При поиске аналогов и прототипа не обнаружены технические решения, сходные с отличительными признаками заявляемого решения, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схема подключения устройства к бортовой сети автомобиля; на фиг. 3 принципиальная электросхема устройства.

Устройство для управления вентилятором автомобильного двигателя содержит терморезисторный датчик 1 указателя 2 температуры охлаждающей жидкости. Датчик 1 соединен с входами двух схем сравнения 3 и 4, выходы которых соединены с электронным ключом 5. Выход электронного ключа 5 соединен через промежуточное реле 6 с электродвигателем 7 вентилятора 8 охлаждения. Второй вход каждой схемы сравнения 3 и 4 соединен с задающими блоками 9 и 10. При этом блок 9 задает через величину напряжения команду на включение вентилятора 8, а блок 10 задает команду на отключение его в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Схемы сравнения 3 и 4 вырабатывают электрический сигнал на выходах при равенстве напряжения на входах от температурного датчика 1 и задающих блоков 9 и 10.

Электронный ключ 5 выполнен в виде двухкаскадного ключевого усилителя, первый каскад которого содержит управляющий транзистор VT₃, второй каскад силовой транзистор VT₅. Коллектор управляющего транзистор VT₃ связан с базой силового транзистора VT₅, а коллекторная цепь силового транзистора соединена через резистор R₁₀ с базой управляющего транзистора VT₃, благодаря чему обеспечивается положительная обратная связь. Благодаря этому пара транзисторов VT₃ и VT₅, будучи включена внешним управляющим сигналом, будет оставаться включенной и после снятия управляющего сигнала, т.е. обладает "памятью". Задающими блоками 9 и 10 являются делители напряжения R₅, R₇ и R₁ и R₃ соответственно и включены в цепь питания параллельно.

Напряжение в бортовой сети автомобиля может меняться от 10-11 до 15-16 В. Для того, чтобы такие перепады напряжения не влияли на точность работы устройства схемы сравнения 3 и 4 построены по мостовым схемам. Схемы сравнения 3 и 4 выполнены на транзисторах VT₁ и VT₄. При этом база транзистора VT₁ и эмиттер транзистора VT₄ включены в цепь делителя напряжения, образованного терморезисторным датчиком 1 и указателем 2 температуры, а эмиттер транзистора VT₂ и база транзистора VT₄ подключены к делителю напряжения (задающим блокам) 10 и 9 R₁, R₃ и R₅, R₇ соответственно. Коллектор транзистора VT₁ соединен с базой транзистора VT₂, являющегося усилителем тока для схемы сравнения 4. Этот усилитель тока шунтирует базовый переход управляющего транзистора VT₃ электронного ключа 5. Нагрузка, т.е. промежуточное реле 6 включения электродвигателя 7 вентилятора 8, включена в коллекторную цепь силового транзистора.

Указанные в схеме на фиг. 3 резисторы и конденсаторы предназначены соответственно для ограничения токов баз и коллекторов транзисторов, а также ограничения электрических помех, могущих нарушить нормальную работу устройства. Диод D включен параллельно реле и устраняет ЭДС самоиндукции, опасную для силового транзистора VT₅.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с терморезисторного датчика 1 указателя температуры 2 охлаждающей жидкости через вывод D устройства поступает на эмиттер транзистора VT₄ (см. фиг. 3). Одновременно на базу транзистора VT₄ схемы сравнения 3 через резистор R₈ подается напряжение задания включения от регулирующего делителя R₅, R₇ задающего блока 9. До тех пор пока температура охлаждающей жидкости мала, сопротивление датчика 1 велико, напряжение, приложенное к эмиттеру транзистора VT₄ схемы сравнения 3, по величине больше напряжения базы и транзистор VT₄ заперт. При этом транзисторы VT₃ и VT₅ электронного ключа 5 также изначально заперты, катушка (см. фиг. 2) промежуточного реле 6, подключенная к выводам Р и "+" обесточена и вентилятор 8 выключен. По мере роста температуры сопротивление датчика 1 и напряжение, приложенное к эмиттеру транзистора VT₄ схемы сравнения 3, падают.

В момент, когда напряжение, приложенное к базе транзистора VT₄ от схемы сравнения 9 становится больше по величине напряжения эмиттера от датчика 1, транзистор V₄ открывается и его коллекторный ток через резистор R₉ открывает управляющий транзистор VT₃ ключа 5. Транзистор VT₃ в свою очередь открывает силовой транзистор VT₅, который через резистор R₁₀ удерживает транзистор VT₃ в открытом состоянии. Таким образом, транзисторы электронного ключа 5 удерживают друг друга во включенном состоянии и будут включены даже при отключенном транзисторе VT₄.

В случае, если разность напряжений на базе и эмиттере транзистора VT₄ остается прежней или увеличивается, например, из-за высокой внешней температуры или недостатка охлаждающей жидкости, транзистор VT₄, а следовательно, и VT₃, VT₅ останутся во включенном состоянии.

Так как катушка реле 6 вентилятора 8 включена в коллекторную цепь силового транзистора VT₅, то вентилятор 8 включается и начинается процесс охлаждения двигателя. При этом сопротивление датчика 1 начинает увеличиваться и соответственно увеличивается напряжение, поступающее на вывод D устройства, при этом транзистор VT₄ схемы сравнения закрывается, но это не приводит к отключению вентилятора, как было показано выше.

Кроме рассмотренных цепей напряжение с датчика 1 через резистор R₄ поступает на базу транзистора VT₁ схемы сравнения 4. Одновременно на его эмиттер подается напряжение задания отключения от регулируемого делителя R₁, R₃ задающего блока 10. Когда двигатель достаточно охладится, напряжение на датчике 1, а следовательно, на базе транзистора VT₁ схемы сравнения 4 возрастет и станет больше напряжения на его эмиттере, транзистор VT₁ откроется и в свою очередь через резистор R₂ откроет транзистор VT₂. Транзистор VT₂ зашунтирует базовый переход управляющего транзистора VT₃ и выключит его, а следовательно, и транзистор VT₅. Схема устройства вернется в исходное состояние.

Таким образом, вентилятор 8 будет работать в интервале температур <t<SUB>макс>>t_мин. Следует заметить, что, если в интервале температур <t<SUB>макс>>t_мин остановить двигатель автомобиля, выключив зажигание, а следовательно, прекратить питание схемы и вновь включить, то вентилятор 8 не включится, так как транзистор VT₄ был уже выключен, а транзисторы VT₃ и VT₅ электронного ключа 5 выключатся при прерывании питания, однако это не имеет значения, так как при повторном запуске двигателя и достижении t_макс цикл будет продолжен. На практике могут возникнуть нештатные ситуации, например, плохие контакты в электропроводке, переключателях и т.п.

Рассмотрим влияние таких помех при разных температурах.

1. t_раб<t<SUB>вкл>.>1, R₃, транзисторы VT₁ и VT₂ открыты постоянно и VT₂ постоянно шунтирует базовый переход транзистора VT₃ электронного ключа, при этом ключ VT₃, VT₅ не может включаться ни при каких условиях.

2. t_раб>t_вкл. В этом случае напряжение с датчика меньше напряжения задания с резисторов R₅, R₇ и схема сравнения на транзисторе VT₄ включена постоянно, управляющий сигнал через резистор R₉ постоянно поступает на базу транзистора VT₃, ключ VT₃ VT₅ включен и не может выключиться от действия помех.

3. t_вкл<t<SUB>раб><t<SUB>откл>.>вкл; б) вентилятор был выключен, и шел процесс нагревания двигателя. При этом возможно включение вентилятора, но он обязательно отключится при достижении t_откл. Таким образом, при появлении аварийной помехи изменится цикл работы устройства, но температура при этом не выйдет из заданных пределов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОМ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее включенные по схеме делителя напряжения терморезисторный датчик и указатель температуры, первую и вторую схемы сравнения, выходы которых соединены с электронным ключом, входы соответственно - с терморезисторным датчиком и задающими блоками, и электрически соединенное с электродвигателем промежуточное реле, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, электронный ключ выполнен в виде усилителя, каскады которого снабжены управляющим и силовым транзисторами и транзисторным усилителем тока, причем коллектор управляющего транзистора связан с базой силового, коллектор силового через резистор - с базой управляющего транзистора, задающие блоки включены в цепь питания параллельно и каждый из них выполнен в виде делителя напряжения, схемы сравнения содержат транзисторы, база транзистора одной из которых и эмиттер другой включены в цепь делителя напряжения, коллектор транзистора первой схемы сравнения соединен с базой транзистора усилителя тока, шунтирующего базовый переход управляющего транзистора электронного ключа, а промежуточное реле электродвигателя вентилятора включено в коллекторную цепь силового транзистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3