Система охлаждения, или почему нельзя просто так поставить электровентиляторы на УАЗ

Речь сегодня пойдёт о доработке системы охлаждения двигателя УАЗ Патриот, который ЗМЗ-409, под мои условия эксплуатации. А условия эксплуатации у меня известно какие — Краснодар. Жара под +40, пробки, длительные подъёмы на перевалы в сочетании с этой самой жарой, глиняные колеи в наших субтропических пампасах… Я расскажу про свой путь к тому, чтобы кондиционер в пробке в +39 нормально охлаждал, а двигатель и масло при этом не перегревались при затяжных подъёмах в горы в жару. Но это опять же не значит, что если у вас нет таких температур или кондиционером вы не пользуйтесь, не подчерпнёте ничего полезного для себя из этой записи.

Внимание! В записи много букв, т.к. описывает она всю мою борьбу за стабильную температуру двигателя и холод в салоне за последние 4 года, поэтому коротко рассказать не получится.

Затеял я все эти переделки только из-за кондиционера, в пробке в сильную жару он дул как умирающий лебедь. Многие жалуются на недостаточную эффективность кондиционера именно в пробке и не только на УАЗах. Причина этого как правило — недостаточная продувка радиатора кондиционера в моторном отсеке на холостых оборотах и небольшой скорости, усугубляемая просадками напряжения в бортсети в жару. Кстати и вентилятор печки тоже сильно хуже дует из-за этого… Машина у меня выпуска начала 2008 года, т.е. самая первая партия с заводской установкой холодильника delphy. В заводской системе образца 2008 года предусмотрены 2 электровентилятора перед радиатором кондиционера и одна механическая мясорубка с вискомуфтой за радиатором. Вся эта конструкция при температурах более +35 и небольшой скорости движения становится неэффективной. Двигатель она конечно охлаждает, не помню температуры больше 97 на заводской системе, но вот с кондеем к сожалению выходит не так как хотелось бы.

Заводское решение я решил заменить на спарку электровентиляторов от шнивы. Тогда я думал, что можно просто изготовить нормальный герметичный диффузор для этой спарки, воткнуть ШИМ-контроллеры Борей по одному на каждый из вентиляторов — и вот оно счастье! Но мои планы разбились о суровую реальность. Если вы вносите более-менее значимое изменение в конструкцию автомобиля, готовьтесь долго и терпеливо устранять последствия своего вмешательства, потому что если новое решение не обкатано, у него обязательно будут последствия, о которых вы ещё не знаете.

Нет, конечно, многие ставят спарку от шнивы на УАЗ даже без диффузора и ездят и горя не знают. Даже радиатор от шнивы внедряют… но только эти люди не стоят в пробке в +40 с включённым кондиционером, иначе их ожидал бы неприятный сюрприз. Но обо всём по порядку. Вернёмся в прошлое на 4 года назад…

1) Версия первая, спарка от шнивы+диффузор из широкого профиля для крепления гипсокартона, а потом и 2 ШИМ-контроллера Борей по одному на каждый вентилятор.

Почему спарка? Надёжнее, при выходе из строя одного ветродуя можно дотянуть до базы или магазина на оставшемся. При этом чтобы вентиляторы работали эффективно, их нужно разместить в хорошем герметичном кожухе-диффузоре. При одном работающем вентиляторе поток воздуха не должен вхолостую гоняться по «малому кругу» в моторном отсеке через неработающий карлсон, поэтому диффузор должен быть разделён на 2 части герметичной перегородкой (с уплотнением к радиатору). Сам диффузор должен быть жёстким, чтобы увеличивать сопротивляемость радиатора к деформациям (параллелограмм), увеличивая его ресурс, и с уплотнением к радиатору по периметру. Такой диффузор был изготовлен из широкого профиля для крепления гипсокартона:

Профиль соединялся болтами с гайками м4, швы обработаны герметиком.

В принципе хороший работоспособный вариант. Сначала конструкция была оснащена только 70а релюхами, 2-мя датчиками в патрубок радиатора и кнопкой для включения одного или двух вентиляторов из салона.

Для улучшения работы кондиционера, поставил дополнительный электрокран от газели на печку, чтоб уж точно всё летом перекрыть:

В итоге получилось скорее для перестраховки, т.к. и родной кран у меня нормально перекрывает, но тем не менее он оказался удобен в межсезонье, когда печку ненадолго надо включить для прогрева салона утром и потом выключить — делается это одним нажатием.

Дополнительно, был ампутирован масляный радиатор как мешающий хорошей продувке основного элемент, ну и штатная спарка тоже. Но как человек, довольно часто бывающий в южных горах, я точно знаю, что от охлаждения масла отказываться не стоит, поэтому вместо масляного радиатора был внедрён теплообменник масло-ОЖ от дизельной иномарки:

Наш масляный радиатор, как известно, наряду с охлаждением масла имеет свойство просаживать давление при открытом термоклапане. А учитывая термостат на 87 градусов, клапан получается почти всё время открыт. В общем, этой проблемы больше нет. И кстати давление масла при старте после ночной стоянки стало подниматься практически мгновенно. Но это ещё не все преимущества теплообменника.

Как известно, масло нагревается довольно долго, медленнее, чем ОЖ, поэтому если у вас есть небольшие но частые поездки по городу с частыми прогревами, то эта гравицапа вам очень показана — при прогреве она подогревает холодное масло из поддона перед его поступлением в двигатель, экономя топливо и ресурс ДВС. Ну а после прогрева масла она уже работает на его охлаждение.

И это ещё не всё! Как известно, при закрытой печке, если параллельно ей не подключен редуктор ГБО или такой вот теплообменник в виде байпаса, охлаждение в районе 3-го цилиндра на ЗМЗ-409 оставляет желать лучшего. Так что это дополнительный стимул внедрить это чудо-устройство)

Как поставить теплообменник, номера деталей, чертёж штуцера подчерпнул тут: volga.ural.ru/blog/blog/21.html — увы, сайт уже не работает, поэтому без зазрения совести публикую чертёж тут у себя:

Номера деталей. Теплообменник:

Hans Pries 101 448 755 Радиатор масляный

Hans Pries 104 526 015 Прокладка масляного радиатора

Соответственно, вместо термоклапана (если он был на вашей машине) ставится новый теплообменник-радиатор, между ним и блоком — прокладка масляного радиатора, и вест этот пирог притягивается к блоку заказанным у токаря штуцером — см чертёж.

Кстати задача найти токаря в Краснодаре, превратившимся за последние 10 лет в один большой торгово-развлекательный центр, оказалась не тривиальной…

Но вернёмся к нашим вентиляторам. Чего собственно такого в них оказалось не то? Это я узнал только летом. До этого всё шло гладко — я даже съездил с этим вариантом системы на Кольский, на Севере конструкция вела себя отлично. Но когда температура в Краснодаре стала подползать к +37, случился первый нежданчик…

Дело в том, что я сделал вентиляторы независимыми от сигнала включения зажигания как предохранитель от теплового удара, т.е. даже после остановки двигателя по сигналу датчика (на 94 или 93 градуса, не помню точно) включались и не выключались до падения температуры в патрубке на 10 градусов (84 или 83 градуса). Да, на тот момент термостат у меня стоял на 93 градуса… Одним жарким днём я поставил машину на стоянку на открытом месте под солнцем, и ушёл. Прийдя через несколько часов, я обнаружил что моя машина не заводится по причине севшего аккумулятора… Т.е. вентиляторы молотили на жаре после остановки двигателя довольно долго и выжрали весь заряд. Это было фиаско( Хорошо, что всё это случилось в городе, пришлось просить прикурить.

После этого я переделал схему включения так, чтобы при выключенном зажигании вентиляторы не включались, и сделал заказ на 2 ШИМ-контроллера Борей, у которых есть как функция защиты от теплового удара, так и функция ограничения времени работы вентиляторов при выключенном зажигании.

Но тут случился второй нежданчик. В +39 я застрял в пробке, естественно с включённым кондиционером. Простоял я где-то полчаса, прежде чем у меня запищала прибока и БК — низкое напряжение в бортсети, 10.5в! Выключил кондиционер, открыл окна, доехал до дома (совсем близко уже было). Заглушил, пробую завестись — не получается, стартер едва крутит, на мозги питания не хватает. Опять провода, опять прикуривать…

После второго случая пришлось забыть про кондиционер в городе до приезда контроллеров Борей, и тем мучительнее было их ожидание… Но вот наконец контроллеры у меня. вечером иду в гараж и до 3-х ночи внедряю.

2) Шнивоспака + 2 борея. Фото шнивоспарки с 2-мя бореями к сожалению в архиве не нашёл, поэтому проиллюстрировать сейчас нечем. Но алгоритм работы был такой. Оба контроллера подключались независимо, полностью дублировали друг друга. Оба контроллера при включении кондиционера по сигналу от муфты включались на 50% мощности. При выключении зажигания один вентилятор работал 20 сек, другой около минуты + включалась электропомпа с целю избавить от теплового удара. При этом сохранена возможность принудительного включения электровентиляторов из кнопки салона + реллейная схема с 2-мя датчиками (любой датчик включал оба вентилятора, они остались как резервный вариант на случай выхода бореев из строя). Если какой-либо из бореев работал с мощностью более 70%, то дополнительно включалась электропомпа. Всё как говорится по красоте, но проводов под капотом стало столько, что матрица отдыхает…

Последнее обстоятельство меня напрягло, слишком сложно получилось. Но эта сложность стала аукаться только потом, о чём напишу далее, а сейчас я радовался как мне казалось тогда успешно решённой проблеме. Действительно, всё стало лучше. Нет, напряжение в бортсети просаживалось, но не до состояния высаженного аккумулятора. Так я проездил ещё почти год, до следующего лета. После чего опять начались проблемы. Один борей начал чудить, то включался рано, то поздно, а потом и вообще у него пробило силовые транзисторы. По иронии судьбы случилось это на том же самом месте, где первая версия шнивоспарки высадила мне на стоянке аккумулятор. В один жаркий день я приехал, поставил машину на стоянку и ушёл на несколько часов. Провожал меня гул работающего вентилятора — значение этому я не придал, т.к. так работает система защиты от теплового удара. Но тем не менее, контроллер был уже мёртв, и поток носителей заряда через разрушенный полупроводник безудержно устремился от батареи к обмоткам электродвигателя вентилятора… Как вы наверно уже догадались, пробитый борей означает включение вентилятора на 100% мощности, вкупе с отсутствием меня в течении нескольких часов — 100% разряженный в 0 аккумулятор. Когда я вернулся к машине, не работала даже сигналка. Прикурить севший в 0 УАЗ от обычной машины задача непростая, пришлось ждать минут 15, пока полумёртвая после всех моих над ней издевательств батарея наберёт заряд. К слову, батарею после этого пришлось заменить — больше она участвовать в моих экспериментах отказалась.

Мёртвый Борей был отправлен обратно изготовителю — учитывая ещё не истёкший срок гарантии, ремонт оказался бесплатным. Прикинув, что 2 борея это не так надёжно как один, я решил сотворить новую версию системы.

3) 1 шниво/калиновентилятор + 1 родной уазовентилятор в корпусе шнивоспарки + Борей.
Один из пластиковых держателей вентилятора из спарки был выпилен, на его место установлен переваренный штатный железный держатель от родного уазовентилятора:

Алгоритм был такой же как и у версии 2, за исключением того, что борей при 70% и более мощности включал не только помпу, но и дополнительный уазовентилятор. Борей управлял основным 25 амперным вазовским вентилятором, а родной 18 амперный уазовский — как дополнительный/аварийный.

Надо сказать, что вся эта конструкция работала неплохо. Кондиционер в жару холодил лучше, чем с 2-мя 25авазовскими вентиляторами, т.к. просадка напряжения в бортсети была меньше и поток воздуха с учётом этого фактора от менее мощной спарки в итоге получался несколько больше.

Поняв свою ошибку, я решил работать над повышением энергобаланса бортсети. Для начала я решил отказаться вообще от вазовентиляторов, и поставить спарку родных, но в хорошем герметичном кожухе с перегородкой за радиатором. В итоге проездил я с вариантом 3 совсем не долго, около одного месяца, и появился вариант 4:

4) Спарка родных 18а уазовентиляторов за радиатором в новом кожухе, сначала с одним бореем, а потом и без него.
Конструкцию диффузора из предыдущих вариантов я признал гоблинской, т.к. шнивоспарка никак не подходила по размеру на патрорадиатор а толстый профиль для гипсокартона отъедал слишком много подкапотного пространства, поэтому с переходом на уазовентиляторы было решено сделать новый эльфийский диффузор:

Был взят тонкий профиль для крепления гипсокартона. К этому времени я уже порядком натренировался в сварке и т.к. скручивать рамку-заготовку болтами было лень, поприхватывал части рамки друг к другу точками при помощи 2мм электрода. Потом из оцинкованного кровельного железа вырезана основная стенка и прикручена болтами м4 к рамке по периметру. Размечал дырки под вентиляторы с помощю кожуха вентилятора и баллончика с краской, вырезал дырки болгаркой. Все швы — на герметик, на все прилегающие к радиатору части и на центральную перегородку — уплотнитель (на боковушки самоклеящийся D-образный, на перегородку — родной УАЗовский уплотнитель двери).

После покраски и установки вентиляторов получилась такая красота:

Алгоритм и схема подключения остались теми же, что и в предыдущем варианте.

Некоторые люди утверждают, что вырезать уплотнитель под лобовым стеклом не стоит, т.к. это ухудшает продувку подкапотного на скорости. В моём случае это не так — на скорости вентиляторы как правило вообще не включаются, а радиатор нормально продувается встречным потоком воздуха. Возможно дело в том, что я отрегулировал капот, чтобы он немного выступал над кузовной панелью под лобовым стеклом. Но в этом решении мне больше всего не нравятся опавшие листья, которые постоянно падают через эту щель на двигатель, поэтому попробую снова восстановить уплотнитель и понаблюдаю за температурой… следующим летом.

Вопреки ожиданиям, родная спарка УАЗовентиляторов в хорошем кожухе за радиатором, нормально охлаждает двигатель даже в лютую жару под +40… но без кондиционера. С кондиционером температура в пробках начинала лезть. Дело тут не только в маломощности моторов, но и в медном радиаторе, который я поставил на замену родному алюминиевому (дело тут не столько в меньшей теплопроводности латуни и меди, сколько в меньшей площади этого самого радиатора), а так же в износе самих вентиляторов — но осях уже стал появляться заметный люфт, хотя крутились они ещё исправно. Да, если поставить снова алюминиевый радиатор и свежие вентиляторы, всё будет нормально, но без запаса. Стал с тоской вспоминать предыдущий вариант №3…

А тут меня опять подвёл Борей. Сначала он меня стал доставать обломами и неконтактами на клеммах, особенно маломощных сигнальных:

Это я про ту самую сложную кучу проводов. Когда много проводов, схема сложная, много контактов, то всё это начинает со временем постоянно ломаться…

А тут ещё у меня опять пробило силовые транзисторы в борее… Как вы догадываетесь, это произошло на том же самом месте, что и 2 предыдущих раза, при тех же обстоятельствах) Но из-за меньшей мощности вентилятора и меньшего срока моего отсутствия, включённый вентилятор не успел высадить аккумулятор. Это было последней каплей. Если борей не справился с маломощным 18а мотором, под капотом моей машины ему не место!

Ломать — не строить. Отключив борей, я сильно упростил схему, оставив только управление релюхами. А т.к. к этому времени я основательно поработал над восстановлением энергобаланса машины, а именно были проведены мероприятия по доработке и приведению в порядок генератора:
Доработка геренатора Искра — установка мощного диодного моста
Переборка генератора Искра 120А
О регуляторе напряжения генератора Искра 120А
И увеличено сечение и выполнена пропайка силовых проводов:
Пропайка силовых проводов
то включение на 100% мощности 2-х 18-амперрых вентиляторов одновременно не оказывало никакого существенного влияния на напряжение в бортсети.

В общем-то тоже хороший вариант вышел, но опять же без запаса. Живи я где-нибудь в средней полосе, оставил бы его, но для югов хотелось перестраховаться, поэтому:

5) Спарка из родного 18а УАЗовентилятора + 25а вертилятора от Калины/Шнивы. Реллейное управление от мозгов. Окончательный вариант.

Схема реллейная, с управлением от мозгов — штатные релле управляют силовыми на 70а., вентиляторы включаются по очереди кнопкой из салона. При включении кондиционера оба вертилятора включаются на 100% мощности, так что летом у меня температура двигателя всегда 87 градусов, а кондиционер холодит при такой продувке довольно прилично. Кстати программа ЭБУ по управлению ЭВСО имеет режим защиты от теплового удара — летом после остановки двигателя мозги ненадолго включают один вентилятор. Проводов и контактов — минимум.

Да, и датчик в патрубке, теперь включает… электопомпу! Это более эффективное решение, чем гонять мощные вентиляторы, высаживая аккумулятор при остановившемся потоке ОЖ для защиты от теплового удара.

И радиатор теперь тоже уже не медный — алюминиевый иранский, оказался весьма хорошего качества при относительно невысокой цене, да и уазовентилятор уже поменял на новый. С данным вариантом проездил лето 2018 года — и это лучший вариант из того, что я перепробовал.

Да, чуть не забыл, про продувку радиатора кондиционера:

Это нужно для того, чтобы основной поток воздуха проходил через кондиционерный радиатор, а не подсасывался с боков в обход него. Это обязательное условие для нормальной работы кондея при установке вентиляторов за основным радиатором.

Выводы.
1) Никогда не лезть в конструкцию автомобиля, если только это не очень сильно нужно)
2) Борей не подходит для установки под капотом. Для подкапотной установки такое устройство должно быть собрано из промышленных деталей, выдерживающих высокие температуры и прочие перегрузки, а не из бытовых. Поэтому если хочется Борей — сразу ставьте его в салон с отдельным маленьким кулером от компьютера.
3) Спарка шнивовских вентиляторов слишком мощная. И не надо про Шниву — там мотор выделяет значительно меньше тепла, в результате вертиляторы включаются на значительно более короткое время, чем на УАЗе, в результате среднее потребление электроэнергии значительно меньше. Спарка родных УАЗовентиляторов для субтропиков по мощности на грани. 1 Шнивовентилятор+1 Уазовентилятор — самое оно.

PS
Статью (по объёму получилась именно статья) писал скорее для того, чтобы не забыть свои мучения с данным узлом своего автомобиля, но и с некоторой надеждой, что тем людям, которые её прочитают, будут полезны некоторые решения, опробованные мной.

UPD 2022
Родной генератор «старичок» iskra отправлен на подменный генератор, его место занял новый Прамо 140А арт. 5152.3771 , что сразу положительно сказалось на энергобалансе. Так что рекомендую данный генератор, для гибридных (наполовину кальциевых) АКБ самое то.