Сейчас все более широкое распространение получают автомобили с дизельным двигателем. Это устройство предназначено для поддержания двигателя дизельного автомобиля прогретым в холодное время года в отсутствие его хозяина. Многим владельцам таких машин приходилось сталкиваться с проблемой запуска дизеля в морозные дни, что обычно связано с довольно высоким значением температуры замерзания распространенных марок дизельного топлива.

Дорогие модели автомобилей оснащены специальным автоматом, позволяющим без труда запускать и прогревать дизельный двигатель в заданное время или через заданные промежутки времени. Отталкиваясь от этой идеи, я разработал устройство, которое через заданные промежутки времени запускает дизель, дает ему поработать некоторое время и выключает. Автомат-прогреватель был изготовлен в нескольких экземплярах и показал надежную работу. В частности, уже три зимы он успешно эксплуатируется на автомобиле "Ford Transit".

Автомат представляет собой таймер с исполнительными узлами, работающий в следующем режиме: двухчасовая пауза, после чего включается зажигание через 6...8 с, необходимых для прогревания накальных свечей, включается стартер, двигатель запускается; он работает в течение 7 или 15 мин, после чего зажигание выключается, двигатель останавливается и следует новая двухчасовая пауза.

Устройство смонтировано на автомобиле и питается от бортовой сети напряжением 12В; ток, потребляемый в течение двухчасовой паузы, - не более 200 мА.

Большинство дизелей оборудовано специальными накальными свечами, предназначенными для подогревания топлива и установленными в цилиндрах (по одной на цилиндр), или одной свечой на впускном патрубке. Для запуска зимой современного дизельного двигателя сначала включают зажигание, — происходит открывание электромагнитного клапана подачи топлива. Далее, в зависимости от способа включения накальных свечей, возможны два варианта:

1. После включения зажигания напряжение поступает на термоконтактное реле управления накальными свечами. Если температура топлива слишком низкая, происходит срабатывание реле и включение свечей. После прогревания топлива реле отключает свечи, т. е. после включения зажигания надо выдержать паузу 2...8 с. до выключения контрольной лампы и включить стартер.

2. Реле управления свечами и, таким образом, сами свечи включают специальной кнопкой, вынесенной на панель приборов. Включение реле возможно только после включения зажигания. Выключаются свечи тем же реле посредством термоконтактного датчика после прогревания топлива или отпусканием кнопки. Короче говоря, после включения зажигания нажимают на кнопку и выдерживают паузу (те же 2...8 с) до выключения контрольной лампы.

Теперь включают стартер, и если двигатель исправен и правильно отрегулирован, после нескольких оборотов коленчатого вала происходит его запуск и работа на устойчивой частоте вращения.

Для работы с автоматом-прогревателем водитель должен включить питание устройства и в варианте 2 — питание свечей (замкнуть контакты кнопки). Все остальное выполняет автоматика. Если кнопка без фиксации в нажатом положении, нужно параллельно ее контактам подключить тумблер и установить его в удобном месте.

Рис.1.

После включения питания тумблером SA2 (см. схему на рис. 1) начинается зарядка конденсатора СЗ напряжением 5В от стабилизатора VT12VD5R24 через резистор R6. На коллекторе закрытого составного транзистора VT3VT4 присутствует напряжение 5В, что вызывает обнуление всех счетчиков DD1, DD3—DD5 по входу R. Примерно через 0,5 с конденсатор зарядится, составной транзистор VT3VT4 откроется, разрешая работу счетчиков.

На микросхеме DD1 собран задающий генератор минутных импульсов, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Эти импульсы поступают на вход делителя частоты, выполненного на счетчиках DD3, DD4. Через 2 ч после включения устройства на выходе 4 счетчика DD4 появится высокий уровень, открывающий транзисторы VT7, VT8, VT10. Напряжение 12В поступит на выход ТК (топливный клапан) автомата, что соответствует включению зажигания.

Высокий уровень с выхода 4 счетчика DD4 проходит через цепь VD3R9 и заряжает конденсатор С4. Узел, выполненный на элементах DD2.1, DD2.2, обеспечивает временную задержку на 6с, необходимую для прогревания накальных свечей. Через указанное время высокий уровень с выхода элемента DD2.2 через цепь VD2R10C5 поступает на базу составного транзистора VT5VT6, в результате чего он открывается, открывая и VT9. Теперь напряжение 12В появляется на выходе PC (реле стартера), что соответствует повороту ключа в замке зажигания в положение "Стартер".

С этого момента стартер начинает вращать коленчатый вал двигателя. Одновременно начинается зарядка конденсатора С5, которая длится примерно 5...6 с, после чего транзисторы VT5, VT6, VT9 закроются и отключат реле стартера. Этого времени достаточно для запуска исправного двигателя.

Элемент DD2.3 следит за напряжением в бортовой сети автомобиля. По уровню этого параметра узел определяет, запустился двигатель или нет. Такой узел, хотя и требует точной регулировки, зато наиболее прост.

Сразу после включения питания на входах элемента DD2.3 устанавливается низкий уровень (поскольку конденсаторы С6 и С7 разряжены), а на выходе — высокий. На нижнем по схеме входе элемента DD2.4 — низкий уровень (так как в первый момент конденсатор С8 разряжен), следовательно, на выходе этого элемента — высокий уровень, из-за чего транзистор VT11 открыт, а диод VD4 закрыт.

В момент открывания транзистора VT10 (включение зажигания) конденсатор С8 разряжен, поэтому на выходе элемента DD2.4 остается низкий уровень и диод VD4 также остается закрытым. Далее конденсатор С8 заряжается, но элемент DD2.4 сможет переключиться только тогда, когда на его верхнем входе высокий уровень, а напряжение на конденсаторе С8 достигнет 2,5 В и более. Для этого требуется отрезок времени около 10 с. к концу которого двигатель уже должен работать.

После запуска двигателя напряжение в бортовой сети увеличивается до 14,5... 15 В. Увеличивается напряжение и на входе элемента DD2.3, высокий уровень на его выходе сменяется низким, из-за чего состояние элемента DD2.4 не изменяется.

Если двигатель не запустился или запустился и остановился, значит, напряжение в бортовой сети уменьшилось до 13,5... 12,5 В в зависимости от степени заряженности батареи аккумуляторов. При этом на выходе элемента DD2.3 и на верхнем по схеме входе элемента DD2.4 появится высокий уровень, на нижнем входе элемента DD2.4 — тоже высокий уровень. В результате на выходе элемента DD2.4 появится низкий уровень, транзистор VT11 закроется, а диод VD4 откроется, что, в свою очередь, приведет к обнулению счетчиков DD1, DD3—DD5, закрыванию транзистора VT10 и аварийному выключению зажигания. Это предотвращает ситуации, когда двигатель не работает, а зажигание — включено.

Одновременно с открыванием транзисторов VT7, VT8, VT10 высокий уровень с выхода 4 счетчика DD4 поступает на вход CN счетчика DD5 и разрешает счет минутных импульсов. Переключателем SA1 выбирают подсчитываемое их число — 8 или 16. Таким образом, в зависимости от положения контактов переключателя SA1, через 8 или 16 мин. высокий уровень откроет транзистор VT2 и произойдет обнуление счетчиков, т. е. выключение зажигания и остановка двигателя. Длительность импульса обнуления очень мала (менее 1 мкс). Сразу же после него начинается новый подсчет минутных импульсов счетчиками DD3, DD4, и через 2 ч все вышеперечисленные процессы повторяются. Резистором R17 устанавливают пороговое напряжение бортовой сети, при котором переключается элемент DD2.3.

Рис.2.

Схема подключения автомата к электрооборудованию автомобиля показана на рис. 2 (ЗЗ - замок зажигания; GB1 — аккумуляторная батарея). Почти все детали автомата смонтированы на печатной плате, помещенной в пластмассовый корпус.

Подключают устройство к автомобилю четырехпроводным кабелем через разъем, розетка которого установлена возле замка зажигания. Длина кабеля должна позволять класть автомат на переднее сиденье автомобиля.

Конденсатор С1 — любой керамический подстроечный, С2 — керамический или слюдяной, С10, С11 — керамические или металлобумажные, остальные — оксидные К50-35. Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К561ЛА7. Основное требование к транзисторам — статический коэффициент передачи тока не менее 50. Транзисторы КТ315, КТ817 можно использовать с любыми буквенными индексами. Вместо КТ818В подойдут и другие мощные транзисторы p-n-р с коэффициентом передачи тока не менее 50.

Так как мощные транзисторы VT9, VT10 работают в переключательном режиме и при низкой температуре окружающего воздуха, достаточно установить их на теплоотводы площадью 5 см ² каждый. Диоды Д220 заменимы другими на максимальный ток не менее 20 мА. Вместо светодиода АЛ307А годится любой другой, надо только подобрать резистор R4.

Для налаживания автомата сначала временно подключают вход СР счетчиков DD3 и DD5 к выходу S1 микросхемы DD1, т. е. вместо минутных импульсов на входы счетчиков подают секундные. Для контроля удобнее использовать осциллограф, но можно обойтись и обычным авометром. Переключатель SA1 устанавливают в положение "16 мин".

Включив питание (12...13 В), проверяют наличие минутных импульсов на выходе М микросхемы DD1 и секундных на выходе S1. Далее проверяют работу счетчиков DD3—DD5, для чего отключают базу транзистора VT2. При их правильной работе примерно через 2 мин на выходе 4 счетчика DD4 должен появиться высокий уровень, а через 16с — на выходе 16/10 счетчика DD5. После проверки вывод базы транзистора VT2 припаивают на место.

Рис.3.

Затем к автомату подключают две сигнальные лампы HL1 и HL2 (рис. 3), имитирующие нагрузку и индицирующие моменты включения узлов автомобиля (G1 — любой источник питания на напряжение 14В и ток 2...3 А), и проверяют правильность работы устройства в целом.

Подборкой конденсаторов С4 и С5 устанавливают соответственно время работы и задержку включения стартера.

Заключительная лабораторная операция — регулировка узла аварийного отключения зажигания. На автомат подают регулируемое в пределах 12... 15В напряжение питания. Увеличивая питающее напряжение от 13В, подстроечным резистором R17 добиваются того, чтобы при 14В элемент DD2.3 переключался в состояние 0.

Далее автомат устанавливают на автомобиль и еще раз проверяют работу в положении "16 мин" переключателя SA1. После включения питания должна следовать временная выдержка 2 мин, затем включение зажигания. Через 6 с. включается стартер, двигатель запускается, еще через 3...4 с выключается зажигание и двигатель останавливается. Если необходимо, подстраивают узел аварийного отключения. После всех этих операций восстанавливают подключение входа счетчиков DD3, DD5 к выходу М счетчика DD1.

В заключение — несколько рекомендаций по эксплуатации устройства. Тем, кто захочет повторить эту конструкцию, необходимо четко усвоить, что, прежде чем включить автомат, необходимо обесточить в машине все электроприборы, коробку передач поставить в нейтральное положение, затянуть ручной тормоз или подставить колодки под колеса. На выхлопную трубу придется надеть шланг и вывести свободный его конец наружу. Соседей по гаражу нужно поставить в известность об установке на ваш автомобиль автомата-подогревателя.

А. Дубровский

Материал подготовил С. Струганов (UA9XСN).