Назначение
Назначение автомобильного отопителя, другими словами «печки», понятно каждому — это устройство предназначено для поддержания тепла в салоне автомобиля. Однако функции отопителя несколько шире – помимо комфорта, печка нужна для того, чтобы стекла автомобиля не запотевали. Такая ситуация возникает не только зимой, но и весной, и осенью, когда задача печки сводится только к решению такого рода проблемы.
История появления
До появления автомобильных отопителей в машинах устанавливали обычные печки-буржуйки и газовые лампы. Первые автономно обогреваемые кабины появились в 1917 году на американских машинах. Кабину тогда подогревали от выхлопной трубы. Таким способом отапливался, например, Ford A 1929 года. Также для отопления салона ставили дополнительный радиатор и вентилятор для его обдува. Впервые эту систему отопления применили на автомобилях General Motors. Постепенно именно эта схема отопления нашла развитие во всем мире.
В СССР владельцы машин, чтобы не замерзнуть, проделывали отверстия в перегородке между кабиной и моторным отсеком. Это помогало им в самый суровый мороз.
Современные же автомобили обогреваются с помощью охлаждающей жидкости двигателя.
Принцип работы автомобильного отопителя
В истории автомобиля существовали даже такие виды отопления салона, как компактные угольные и дровяные печи, газовые лампы. Позже для отопления использовались выхлопные газы. Автомобилестроители практически отказались от водяного отопления салона, которое применялось в некоторых моделях пассажирских автобусов. Нагретая вода, циркулирующая по трубопроводам под креслами и на стенах салона, быстро охлаждалась, отопительная система отличалась низким КПД.
Современные отопительные системы преимущественно используют жидкость охлаждения двигателя для обогрева салона, с ее помощью, нагретым и отфильтрованным атмосферным воздухом. Для принудительного забора воздуха используется вентилятор. Воздух нагревается теплоотдачей работающего автомобильного двигателя, интенсивность его подачи регулируется в ручном или автоматическом режиме.
Нормально функционирующий автомобильный отопитель, который водители называют просто «печкой», зимой нагревает воздух в салоне до 20 – 25 градусов тепла. Дополнительной функцией автомобильной печки становится прогрев запотевших или заледеневших стекол машины, оттаивание примерзших стеклоочистителей.
Принцип работы
Конструкция печки состоит из радиатора, патрубков для круговорота охлаждающей жидкости, регулятора потока жидкости, воздуховодов, заслонок, вентилятора.
За передней панелью находится радиатор отопителя. К нему присоединены две трубки, по которым внутрь радиатора поступает охлаждающая жидкость. Эта жидкость циркулирует с помощью помпы ( специального насоса) и по системе охлаждения двигателя и по системе отопления автомобиля.
Когда двигатель нагревается, происходит теплообмен. Антифриз охлаждает двигатель, забирая от него тепло . Горячий антифриз попадает в радиатор печки. Радиатор нагревается, как обычная батарея. В это время вентилятор печки прогоняет через радиатор холодный воздух. Снова происходит теплообмен: радиатор отдает воздуху тепло, а воздух охлаждает радиатор. Теплый воздух дует в салон, а охлажденный тосол снова оказывается в двигателе и охлаждает его. Такая система отопления является самой распространенной и эффективной.
Для того, чтобы зимой салон прогрелся, на выходе из печки должно быть около 30 градусов. Эта температура не только хорошо прогреет салон, но и не даст запотеть стеклам. Переключатель положения обдува, расположенный на приборной панели, регулирует положение заслонок. Они направляют воздушные потоки в определенную сторону: лицо, ноги, лобовое стекло. Направление потоков на лобовое стекло необходимо практически постоянно. Это нужно для того, чтобы в салоне создавалось избыточное давление. При таком давлении стекла не запотеют , а грязь и пыль не попадут в салон.
Печка – это дополнительный радиатор. Если автомобиль не прогрет, то при включении печки, происходит дополнительное охлаждение системы . Из-за этого на стенках радиатора появляется ржавчина, а мотор приходится дольше прогревать. Кроме того увеличивается влажность воздуха, и окна потеют. Поэтому печку нужно включать тогда, когда охлаждающая жидкость нагрелась хотя бы до 50 градусов.
Как работает система отопления и вентиляции автомобиля
Современные автомобили сконструированы таким образом, что постоянный поток свежего воздуха обдувает салон, поддерживая нужную температуру даже с закрытыми окнами. Поступающий снаружи воздух может нагреваться двигателем, чтобы окна не запотевали.
Стандартная система отопления
Вентиляционная система современных автомобилей обеспечивает постоянный приток свежего воздуха и нагревает его при необходимости.
Поток воздуха
Воздух входит в большое отверстие, расположенное в передней части автомобиля. При движении в этой области создается давление, вталкивающее воздух в воздуховод. Затем воздух попадает в отопитель, который при необходимости нагревает его. Решетка для приема воздуха может располагаться в верхней части капота.
Воздух попадает в салон через отверстия, расположенные на приборной панели и в нижней части кузова. Вентиляторы можно повернуть так, чтобы они направляли потоки воздуха на водителя и пассажира, занимающего переднее сиденье.
В некоторых автомобилях предусмотрены вентиляторы, направляющие воздух на пассажиров, занимающих заднее сиденье.
Воздушный поток из отверстий в планке, расположенной в нижней части лобового стекла, препятствует его запотеванию. В более поздних моделях такая функция предусмотрена и для боковых стекол.
Во многих современных автомобилях воздуховоды снабжены клапанами, которые открываются и закрываются по необходимости.
В задней части корпуса предусмотрены выходные отверстия. При движении давление на них снижено, и воздух беспрепятственно выходит наружу.
Отопитель (печка)
В автомобилях с водяной системой охлаждения в корпус отопителя монтируется пучок труб. Получившийся небольшой радиатор принимает от двигателя горячую воду.
Захваченный воздух согревается при прохождении сквозь пучок труб с горячей водой.
В вентиляционной системе также присутствуют электровентиляторы, которые обеспечивают перемещение потоков воздуха, когда автомобиль стоит на месте или движется недостаточно быстро.
Электровентиляторы могут работать в разных режимах в соответствии с потребностями водителя и пассажиров.
Способы терморегуляции
Система отопления с водяными клапанами
В отопителе с водяными клапанами воздух проходит сквозь пучок труб. Температура в пучке определяется количество проходящей сквозь него горячей воды.
Система отопления на основе смешивания воздуха
В системе на основе смешивания воздуха трубы нагреваются до определенной температуры, и теплый воздух смешивается с холодным за счет движения створки.
Температура, до которой нагревается воздух, определяется водяными клапанами или системой смешивания. Водяные клапаны часто встречаются в старых моделях.
Датчик температуры, расположенный на приборной доске, посылает сигнал крану, который регулирует количество горячей воды, подаваемой в трубы. Эта система медленно реагирует на изменения, поэтому установить точную температуру практически невозможно.
Трубы системы с воздушным отоплением нагреваются постоянно. Датчик температуры изменяет положение створки, которая смешивает уже нагретый воздух с холодным воздухом, захваченным извне.
Зачастую такая система может подавать холодный воздух на вентилятор для обдува лобового стекла, даже если все остальные вентиляторы работают с теплым воздухом.
Створки, контролирующие подачу воздуха в отопитель, можно запустить вручную, переключив рычаг, который находится на приборной панели и соединен со створками тросами.
В дорогих автомобилях можно увидеть электронные элементы управления, которые получают информацию от датчиков, установленных рядом с входными отверстиями.
Автомобили с воздушным охлаждением
В автомобилях с воздушной системой охлаждения двигателя воздух во внутреннем отопителе может согреваться при движении по охлаждающим ребрам рядом с горячим выпускным коллектором.
Благодаря системе смешивания с термочувствительными клапанами воздух доводится до нужной температуры и поддерживает комфортную атмосферу в салоне.
При необходимости воздух дополнительно подогревается с помощью устройства теплообмена, которое получает тепло при сжигании топлива.
В отличие от водяных систем, в воздушных системах теплообменник позволяет отопителю работать от двигателя. В остальном же способы распределения тепла идентичны.
Виды обогревателей
Наряду с жидкостными обогревателями встречаются еще жидкостные электроподогреватели и воздушные обогреватели. Они используются как дополнительные отопители.
В жидкостных электроподогревателях используется электрическая энергия. Такой обогреватель напоминает обычный кипятильник. Но бывают и усложненные его модели. В них входит зарядное устройство для аккумулятора и таймер. Главный минус таких устройств – зависимость от электросети.
Принцип работы воздушных отопителей напоминает работу жидкостных. Только греют они не жидкость, а сам воздух. Эти устройства подогревают только кабины, двигатель они не подогревают. Преимущество их в меньшем расходе топлива.
Автономные отопители салона
Кроме функций отопления при включенном двигателе, в ряде случае необходимо обеспечить предварительный обогрев салона и прогрев двигателя. Для этого на грузовики и легковые модели устанавливают автономные отопители и предпусковые подогреватели. Среди качественных производителей автономных отопителей выделяются бренды Webasto, Eberspacher, российская марка «Планар».
Несмотря на недоверие владельцев легковых машин к автономным отопителям, польза такого прибора очевидна. При его применении не нужен холостой прогрев двигателя, что приносит значительную экономию горючего. Используя дистанционное включение автономного обогревателя, водитель садится за руль в теплый салон с чистыми стеклами и готовыми к работе «дворниками». Снижается износ мотора за счет отказа от холодного пуска с охлажденным маслом.
Для грузовиков в ряде стран Евросоюза автономные отопители законодательно признаны обязательным оборудованием. Без них водителям магистральных грузовиков запрещено ночевать или отдыхать в кабинах на придорожных стоянках и грузовых паркингах. Таким образом европейские власти борются с дополнительными выбросами вредных выхлопов работающих двигателей в атмосферу, снижают уровень шумов.
Чаще всего автономные обогреватели работают на основном топливе двигателя. Поэтому их модели разделяют на бензиновые, дизельные, газовые. По конструкции эти обогреватели подобны.
Все модели, собранные в отдельном компактном корпусе, используют:
- герметичную камеру сгорания;
- трубопровод подачи горючего от штатного топливного бака;
- нагнетатель воздуха;
- циркуляционный насос;
- теплообменник;
- свечу зажигания или накала;
- датчик перегрева;
- блок управления.
Бензиновые подогреватели воздуха для легковых машин более компактны. При мощности, достигающей 46 кВт, их можно установить под капотом автомобиля. Дизельные отопители и предпусковые жидкостные подогреватели двигателя для грузовиков отличаются большей мощностью (до 82 кВт) и размерами.
Электрический автономный обогреватель не использует автомобильное топливо, работает по принципу тепловентилятора. Отопительное устройство часто называют автофеном. В герметичном керамическом корпусе установлены втяжной и вытяжной вентиляторы, электрическая спираль или керамические элементы, нагревающие воздух. У автономного электрического фена, питающегося от аккумулятора через прикуриватель, мощность недостаточна, чтобы полноценно отапливать салон, поэтому его используют как дополнительный источник обогрева.
Стационарный электрический обогреватель подобной конструкции, работающий от бортовой электросети, стал основой отопительной системы электромобилей. Именно он обеспечивает тепловой комфорт в салоне, встроенный в блок климатической системы и дополненный обогревом всех кресел машины.
