Система отопления автомобиля

Тонкий металл кузова легковой машины или кабины грузовика моментально реагирует на колебания атмосферной температуры. Летом в салоне температура может повыситься до 40 – 50 градусов. Зимой температура в салоне или кабине отличается от наружного мороза на 2 -3 градуса. Водители и пассажиры автотранспорта спасаются от летнего перегрева, включая кондиционер или открывая окна. Зимой обеспечить нормальную температуру в салоне может только система отопления автомобиля. В климатических условиях России нормальная работа автомобильного отопителя актуальна две трети года.

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.

Виды отопительных систем

В общем виде автомобильные печки разделяют на штатные (установленные автопроизводителем) и дополнительные, которые владельцы машин устанавливают самостоятельно. У большинства иномарок автомобильный отопитель собран в едином блоке с кондиционером, составляя климатическую систему.

Конструкция штатных систем отопления

Стационарная система отопления автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (дизельным или бензиновым), в качестве источника тепла использует рабочий нагрев мотора.

У большинства отопительных систем вентилятор забора воздуха и теплообменник (радиатор печки) устанавливаются перед перегородкой моторного отсека. Отводящим и подводящим трубопроводами теплообменник соединен с системой охлаждения автомобильного двигателя. Атмосферный воздух, нагнетаемый вентилятором, при проходе через соты радиатора нагревается. После этого подогретый воздух проходит через салонный фильтр и по трубопроводам подается на вентиляционные дефлекторы салона.

Система охлаждения двигателя

У различных моделей авто дефлекторы располагаются в центральной консоли, в центре и по бокам «торпедо», под лобовым стеклом, могут выходить в ногах задних пассажиров. Обычная температура работающего двигателя в 90 градусов обеспечивает нагрев воздуха, подаваемого в салон, до 30 – 35 градусов.

Важным качеством отопительной системы становится регулировка подачи теплого воздуха. Сила подачи воздуха регулируется поворотом регулятора или нажатием кнопки с пиктограммой вентилятора (у систем кондиционирования).

Ручные регулировки направления воздуха в стороны заслонками дефлектора очень приблизительны. Гораздо точнее работают регулировки климатических установок. После установки водителем нужной температуры в бортовом компьютере, блок управления климат-контроля по температурным датчикам через сервоприводы автоматически регулирует положение открытия или закрытия заслонок.

Устройство современного отопителя салона с кондиционером

Отопительные системы многих моделей авто могут использовать прямой и рециркуляционный режимы подачи нагретого воздуха. Режим рециркуляции работает при закрытой основной заслонке забора воздуха. В такой позиции втяжной вентилятор отопительной системы использует только объем воздуха из салона. При этом увеличивается температура воздуха, в салоне пропадают неприятные запахи дорожной пыли, автомобильных выхлопов.

Наиболее эффективно рециркуляционный режим работает в автоматических установках климат-контроля. Блок управления климатом, ориентируясь на показания газоанализаторов, автоматически включает режим рециркуляции при обнаружении вредных веществ в атмосферном воздухе. Так же автоматически режим рециркуляции отключается, если повышается процент углекислого газа в салоне от дыхания пассажиров.

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.

Обслуживание и ремонт отопительных систем легкового автотранспорта

Самостоятельное обслуживание отопительных систем легковых автомашин обычно сводится в замене салонного фильтра, который нужно менять через 7000 – 15000 километров пробега (в зависимости от запыленности местности, загазованности городской атмосферы). Процедура замены может быть довольно сложной, так как требует разборки перчаточного ящика или педалей управления.

Замена салонного как и воздушного фильтров рекомендуется менять на реже одного раза в 15 тыс.км.

Типичные неисправности печки обычно проявляются одновременно с ухудшением работы охлаждения двигателя и связаны с засорением радиаторов грязью, пылью, тополиным пухом. Самостоятельная очистка радиаторов грубыми механическими способами не рекомендуется, так как тонкий металл теплообменника легко повредить. При обращении в автосервис механики очищают радиаторы сжатым воздухом или водной струей с соблюдением максимально возможных давлений. При более сложных поломках штатного или автономного отопителя лучше воспользоваться помощью квалифицированных специалистов.

Ремонт отопительной системы может потребовать замену:

• радиатора (при механическом износе сот, течах антифриза);
• крыльчатки или электродвигателя вентилятора;
• патрубков и тройников;
• элементов электрической схемы управления (резисторов, контроллеров, термодатчиков);
• микроредукторов приводов заслонок;
• кранов отопителя;
• сервоприводов воздушных заслонок;
• клапанов рециркуляции;
• переключателей режимов работы.

Все демонтажные и монтажные работы с отопительной системой нужно проводить по технологическим картам производителя. Ремонт требует точной диагностики, знания расположения узлов системы, методов разборки и сборки. Квалифицированные автосервисы одновременно с ремонтом печки проводят дезинфекцию салона и воздушных вентиляционных каналов, промывают радиатор.

Устройство системы обогрева и вентиляции салона автомобиля

Система обогрева и вентиляции салона состоит из:

• подогревно-вентиляционного устройства
• воздуховодов
• сопел, т.е. выходных отверстий

Подогревно-вентиляцтонное устройство расположено под задней частью передней панели. Оно может подавать свежий воздух из окружающей среды, или из салона автомобиля (рециркуляция). Воздух, посредством регулирующего устройства, воздуховодов и каналов подается к выбранным водителем соплам. Сопла А и В, подающие воздух вдоль автомобиля, оснащены рычажками, дающими возможность регулировки количества подаваемого воздуха и его направления в вертикальной плоскости.

Лицевая панель регулирующего устройства схематически показана на рисунке. Рычажок 1 служит для регулировки количества подаваемого воздуха. В левом положении (напротив символа неподвижного вентилятора) количество подаваемого воздуха зависит только от естественного напора, т.е. от скорости автомобиля (система не работает). Передвижение рычажка вправо вызывает включение наддува, причем в первом положении количество подаваемого воздуха наименьшее, а в третьем положении наибольшее. Рычажок 2 направляет воздух к выбранному соплу. При установке рычажка напротив оного из находящихся под ним символом, происходит подача воздуха к выбранным соплам.

Рис. Система вентиляции и обогрева салона:
1 — подогревно-вентиляционное устройство,
2 — центральное сопло,
3 — магистраль бокового сопла,
4 — боковое сопло,
5 — прокладка бокового сопла,
6 — магистраль сопла бокового стекла,
7 — сопло ветрового стекла.

Рис. Схема устройства вентиляции и обогрева салона автомобиля:
А — средние сопла, В — боковые сопла, С — нижние сопла, D — сопла ветрового стекла; Е — сопла боковых стекол, S — приток свежего воздуха, R — рециркуляция
2 — вентилятор, 4 — электродвигатель, 7 — подогреватель, 8 — заслонка, 9 — заслонка регулировки температуры.

Рис. Сопла, размещенные на передней панели: А — средние сопла, В — боковые сопла, С — нижние сопла, D — сопла ветрового стекла, Е — сопла боковых стекол.

Рис. Лицевая панель регулирующего устройства:
1 — переключатель наддува,
2 — рычажок выбора направления воздушного потока,
3 — рычажок выбора способа вентиляции (свежий воздух/рецикуляция),
4 — регулятор температуры воздуха,
5 — выключатель климатической установки.

Рычажок 3 служит для выбора способа вентиляции. В крайнем левом положении в салон автомобиля поступает только свежий воздух. Перемещение рычажка вправо постепенно прекращает подачу окружающего воздуха во внутренний объем автомобиля. При крайне левом положении рычажка 3 воздух, находящийся в автомобиле, подвергается полной рециркуляции. Этим режимом рекомендуется пользоваться при преодолении сильно загазованных участков дорог или туннелей, а также для быстрого обогрева салона автомобиля. Если автомобиль оснащен системой кондиционирования воздуха, система рециркуляции позволяет быстро достичь существенного снижения температуры в салоне.

Рычажок 4 регулирует температуру воздуха, поступающего из обогревателя. В левом положении обогреватель не действует. Перемещение рычажка вправо ведет к росту температуры воздуха, поступающего в салон.

Обогревно-вентиляционное устройство состоит из следующих основных узлов: нагревателя, вентилятора, приводимого в действие Электродвигателем, кожухов, заслонок и устройства управления. Нагреватель устройства подключен к системе охлаждения двигателя, т.е. эффективность подогрева воздуха, поступающего внутрь автомобиля, зависит от температуры охлаждающей жидкости.

СХЕМА РАБОТЫ ОТОПИТЕЛЯ САЛОНА

Система отопления автомобиля у многих моделей устроена и работает по схожему принципу. Понимание принципа включения и регулировки скорости работы вентилятора отопителя салона очень будут кстати при самостоятельных поисках неисправности (к примеру, если у вас перестал работать вентилятор печки ).

ОБЩАЯ СХЕМА ЦИРКУЛЯЦИИ ВОЗДУХА

Когда в подогреве необходимости нет, заборный и очищенный фильтром воздух подается в салон напрямую из окружающей среды. Если автомобиль оборудован кондиционером, в режиме охлаждения перед попаданием в салон поток проходит испаритель, после чего холодный воздух направляется в дефлекторы (более подробно о принципе работы системы кондиционирования ).

Воздушные заслонки

Перенаправление воздушных потоков для регулирования температуры осуществляется специальной заслонкой. Виды управления заслонкой:

• механическое. Привод заслонки посредством тяг и тросов соединяется напрямую с переключателем в салоне. В таком случае водитель, перемещая регулятор, вручную дозирует температуру поступающего воздуха;
• электронное. Заслонка оборудована сервоприводом. Электромотор изменяет положение заслонки, получая команды от блока управления. Такая схема применяется на автомобилях с климатическими установками. Водителю достаточно задать в бортовом компьютере желаемую температуру в салоне, после чего электронный блок управления, ориентируясь на температурные датчики, будет управлять сервоприводом воздушной заслонки.

Рециркуляция

В режиме рециркуляции закрывается основная воздушная заслонка, после чего вентилятор печки начинает забирать воздух из салона. Подобный режим работы позволяет заблокировать доступ неприятных запахов и загрязненного воздуха с улицы, если вы, к примеру, едете за автомобилем по пыльной гравийной дороге.

Зимой режим рециркуляции позволяет быстрее прогревать салон автомобиля, так как через радиатор отопителя проходит не морозный, а уже салонный теплый воздух. Соответственно, летом рециркуляция упрощает кондиционеру процесс охлаждения.

Виды привода рециркуляции:

• механический (описан выше);
• вакуумным. Заслонка соединена с вакуумной системой тормозов. При нажатии кнопки заслонка перемещается за счет вакуума и остается в закрытом положении до следующего нажатия кнопки;

КАК РАБОТАЕТ ВЕНТИЛЯТОР ПЕЧКИ

Вентилятор системы обогрева салона автомобиля представляет собой обычный двигатель переменного тока. Это может быть как простейший осевой вентилятор, так и диаметральный вариант, который чаще всего устанавливается на современных автомобилях. Устройство внутренней части вентилятора печки ничем не отличается от устройства обычного электродвигателя переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Больший интерес для нас представляет работа электродвигателя на разных скоростях. Реализуется эта возможность включением в схему дополнительного сопротивления. Резисторы увеличивают сопротивление, что приводит к уменьшению протекающей в цепи силы тока. Следовательно, вентилятор начинает вращаться медленней. Номинал резистора определяет, насколько сильным будет падение тока в цепи. Последняя скорость вентилятора является прямой, поскольку в цепь не включено сопротивление. Это позволяет вентилятору отопителя оставаться работоспособным, даже если сопротивление вышло из строя.