Устройство автомобилей

Вентиляция и отопление кузова

Вентиляция и отопление кузова предназначены для регулирования воздухообмена и температуры воздуха в салоне (кабине) автомобиля. При этом предусматривается система, препятствующая запотеванию и обмерзанию стекол.
Многие современные автомобили, особенно легковые, оборудуются системами кондиционирования воздуха и системами «климат-контроль», позволяющими водителю и пассажиру чувствовать себя в таком автомобиле комфортно при любых погодных условиях.

Устройство систем отопления различных типов кузовов и кабин рассмотрим на примере конкретных марок отечественных автомобилей.

Отопление кабины автомобиля «КамАЗ»

Отопление кабины грузового автомобиля марки «КамАЗ» — жидкостное, от системы охлаждения двигателя, с принудительной подачей воздуха. В него входят радиатор 27 отопителя (рис. 1), вентиляторы, воздухораспределитель 25, кран 30, подводящие патрубки 11, 12, 28 и 29 и привод управления 18. Радиатор 27 отопителя размещается в нише панели передка с внешней стороны кабины, а два рабочих колеса 9 вентилятора центробежного типа с воздухораспределителем 25 – на панели передка внутренней стороны и закрыты пластмассовым кожухом 10.

Горячая жидкость поступает из рубашки охлаждения головки блока цилиндров 13 по подводящим патрубкам 11, 12, 29 через кран 30, который расположен на передней панели 32 кабины рядом с радиатором. По подводящему патрубку 28 горячая жидкость из системы охлаждения двигателя поступает в нижнюю часть радиатора отопителя, где отдает тепло для обогрева салона и по сливному патрубку из верхней части радиатора направляется во всасывающую полость жидкостного насоса системы охлаждения двигателя.

Кран отопителя регулирует количество поступающей в радиатор жидкости из системы охлаждения двигателя и приводится в действие гибкой тягой 5 от верхнего рычага 19 на щитке привода 18 под панелью приборов слева от водителя. При крайнем левом положении рычага кран полностью перекрыт и жидкость из системы охлаждения в радиатор отопителя не поступает – отопление выключено. При перемещении рычага 19 вправо количество подаваемой в радиатор жидкости увеличивается.

Наружный воздух через решетку облицовочной панели кабины поступает к радиатору отопителя, нагревается и вентилятором через воздухораспределители подается по шлангам 24 к соплам 23 обдува ветрового стекла, к вращающимся дефлекторам 16 на панели приборов и при поднятой заслонке 26 распределителя к ногам водителя и пассажиров. Вращающиеся дефлекторы 16 позволяют направлять воздушный поток на окна дверей, на водителя, пассажиров или дополнительно на ветровое стекло.

Заслонки воздухораспределителя приводятся в действие гибкими тягами от двух нижних рычагов 20 на щитке привода. Мощность воздушного потока, поступающего через радиатор отопителя в кабину (салон), регулируется переключением частоты вращения электродвигателя вентиляторов.

Отопление кабины автомобиля «ВАЗ»

Устройство и принцип действия отопителя салона легкового автомобиля марки «ВАЗ» (рис. 2) аналогичен вышеописанному. Воздух поступает к радиатору отопителя через коробку 8 воздухопритока, а в нее снаружи через продольные отверстия воздухозаборной решетки капота.

Крышка 3 воздухопритока, управляемая рукояткой 17, позволяет регулировать количество поступающего воздуха. Принудительное нагнетание воздуха обеспечивается вентилятором осевого или центробежного типа. Количество поступающей в радиатор отопителя жидкости регулируется краном 9, который управляется рычагом 18. Воздух поступает в салон через верхние поворотные дефлекторы 1 и воздухопроводы 2, 14.
При воздействии на рычаг 15 закрывается или приоткрывается крышка 10 воздухораспределителя, при этом воздух целиком поступает через дефлекторы 1 (при закрытой крышке) или частично через воздухопровод 14 к ногам водителя и пассажиров (при открытой крышке).
Принципиальная схема работы отопителя приведена на рисунке ниже.

При использовании системы отопления следует учитывать, что в современных автомобилях забор воздуха, проходящего через радиатор отопителя, может осуществляться из внешней среды за пределами кузова, или из внутреннего объема кузова. В последнем случае прогрев воздуха в салоне (кабине) будет более интенсивным, но при этом возможно запотевание стекол автомобиля, поскольку воздух внутри салона имеет повышенную влажность из-за дыхания находящихся в нем водителя и пассажиров, и конденсат оседает на стеклах, лишая их прозрачности. Чтобы избавиться от запотевания стекол следует переключиться на воздухозабор извне салона, или приоткрыть стекла (вентиляционный люк) в кабине или салоне автомобиля.

Отопление салона автобусов

Отопление салона автобусов осуществляется с помощью калориферной системы, в которой теплый воздух поступает от радиатора системы охлаждения двигателя в отопительные каналы кузова и далее в салон и кабину водителя.

Кроме системы обогрева салона, зависимой от системы отопления двигателя, в современных автобусах применяются автономные (независимые) и конвекторные (встроенные) отопители салонов. Автономные модели бывают жидкостные или (чаще) воздушные. Они способны нагревать кабину автомобиля или салон автобуса независимо от работы двигателя. Конвекторный тип обогревателя применяется перед включением двигателя и используется, не запуская его, для предварительного подогрева. Воздушный отопитель представляют собой камеру, где сгорает топливо (газ, бензин или дизельное).
Отопитель устанавливается внутри салона автобуса или вне его, а для того, чтобы угарный газ, выделяемый в результате работы агрегата, не проникал в салон, его отводят наружу. Забор холодного воздуха может осуществляться с улицы или непосредственно из салона.
Принцип работы отопителя достаточно прост — через нагретую камеру, где сгорает топливо или пластинчатый теплообменник, имеющий повышенную теплоотдачу (по типу радиаторов в доме) проходит нагнетаемый вентилятором воздух. При этом теплообменник отдает ему свое тепло и на выходе из отопителя дует горячий воздух. Современные конструкции обогревателей салонов автобусов создаются с учетом требований комфорта и безопасности, при этом они способны обогревать салон автобуса, даже если откажет двигатель.

Вентиляция кабины и салона

Вентиляция кабины грузового автомобиля «КамАЗ» осуществляется с помощью поворотных форточек, опускных стекол дверей и вентиляционного люка крыши (естественная вентиляция). Вентиляционный люк 5 (рис. 3) может иметь четыре фиксированных положения, создавая или нагнетающую, или эжекционную вентиляцию. Возможна вентиляция через систему отопления летом при отключенном кране отопителя. С помощью вентиляторов отопителя можно создать принудительную вентиляцию в кабине.

Легковые автомобили имеют естественную приточную и вытяжную вентиляцию салона кузова. Естественная вентиляция происходит при опускании стекол дверей и открывании поворотных форточек в окнах дверей (при наличии). Приточная вентиляция осуществляется через воздухозаборник 1 и систему отопления, а вытяжная – через отверстия 3 на боковинах кузова и перфорированную облицовку 2 внутренней поверхности крыши.
Системы вентиляции кузова современных легковых автомобилей оснащаются фильтрами для очистки поступающего в салон воздуха.

Вентиляция салона кузова автобуса осуществляется с помощью системы отопления, открывающихся боковых окон, вентиляционных люков 5, расположенных в крыше, и воздухозаборника 4, расположенного под козырьком передней части автобуса.

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.

Устройство и принцип работы системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC

Проблема поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля возникла еще на заре автомобильной промышленности. Для того чтобы поддерживать тепло, автомобилисты применяли компактные дровяные и угольные печи, газовые лампы. Для отопления использовались даже выхлопные газы. Но по мере развития технологий стали появляться более удобные и безопасные системы, способные обеспечить комфортный климат во время поездки. Сегодня эту функцию выполняет система вентиляции, отопления и кондиционирования автомобиля – HVAC.

Распределение температуры в салоне

В жаркие дни кузов автомобиля сильно нагревается на солнце. Из-за этого температура воздуха в салоне значительно повышается. Если температура на улице достигает 30 градусов, то внутри автомобиля показатели могут подниматься до 50 градусов. При этом самые нагретые слои воздушных масс оказываются в зоне, расположенной ближе к потолку. Это вызывает усиленное потоотделение, повышение кровяного давления и чрезмерный перегрев зоны головы водителя.

Распределение температуры в салоне автомобиля

Чтобы создать наиболее благоприятные условия для поездки, необходимо обеспечить обратную схему распределения температур: когда воздух в районе головы немного прохладнее, чем в ногах водителя. Обеспечить такой прогрев поможет система HVAC.

Устройство системы

Модуль HVAC (Heating Ventilation Air-Conditioning) включает в себя сразу три отдельных устройства. Это системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Основная функция каждой из них – поддерживать комфортные условия и температуру воздуха в салоне транспортного средства.

Модуль HVAC. В нем также предусмотрено место для установки салонного фильтра

Выбор той или иной системы обуславливается климатическими условиями: в холодное время года задействуется система отопления, в жаркие дни в автомобиле включается кондиционер. Для того чтобы воздух внутри оставался свежим, применяется вентиляция.

Система отопления в автомобиле включает в себя:

• отопитель смешивающего типа;
• центробежный вентилятор;
• направляющие каналы с заслонками.

Потоки нагретого воздуха направляются на лобовое и боковые стекла, а также на лицо и ноги водителя и пассажира, сидящего спереди. В некоторых автомобилях также устанавливаются воздуховоды для задних пассажиров. Дополнительно используются электрические устройства для обогрева заднего и ветрового стекол.

Система вентиляции помогает охлаждать и очищать воздух в автомобиле. При работе вентиляции задействуются основные элементы отопительной системы. Дополнительно применяются фильтры очистки, задерживающие пыль и улавливающие посторонние запахи.

Наконец, система кондиционирования способна охлаждать воздух и уменьшать влажность в салоне машины. Для этих целей используется автомобильный кондиционер.

Система HVAC позволяет не только охладить салон в жаркую погоду, но и избавиться от запотевания стекол при повышенной влажности воздуха

Система HVAC позволяет не только обеспечить комфортную температуру, но и необходимую видимость, когда стекла автомобиля могут замерзать или запотевать.

Как воздух попадает в салон

Для обогрева, кондиционирования или вентиляции салона используется воздух, поступающий внутрь во время движения автомобиля через предусмотренное для этого входное отверстие. В данной области создается высокое давление, позволяющее воздуху поступать дальше в воздуховод, а затем в отопитель.

Если воздух используется для вентиляции, то его дополнительный нагрев не осуществляется: через дефлекторы на центральной панели он поступает в салон. Воздух, поступающий снаружи, проходит предварительную очистку в салонном фильтре, также устанавливаемом в модуле HVAC.

Схема расположения элементов и распределения потоков воздуха в модуле HVAC

Устройство и принцип работы автомобильной печки

Отопление салона происходит с помощью жидкости, охлаждающей двигатель. Она забирает тепло у работающего мотора и, проходя через радиатор, переносит его в салон автомобиля.

Конструкция автомобильного отопителя, более известного как «печка», состоит из нескольких основных элементов:

• радиатора;
• патрубков для циркуляции охлаждающей жидкости;
• регулятора потока жидкости;
• воздуховодов;
• заслонок;
• вентилятора.

Радиатор отопления находится за приборной панелью. К устройству присоединены две трубки, передающие внутрь охлаждающую жидкость. Ее циркуляцию по системам охлаждения автомобиля и обогрева салона обеспечивает помпа.

Как только мотор нагревается, антифриз забирает исходящее от него тепло. Далее нагретая жидкость попадает в радиатор печки, нагревая его как батарею. Одновременно с этим вентилятор отопителя прогоняет холодный воздух. В системе вновь происходит теплообмен: нагретый воздух проходит дальше в салон, а более холодные массы охлаждают радиатор и антифриз. Далее охлаждающая жидкость снова поступает к двигателю, и цикл повторяется заново.

В салоне водитель регулирует направление нагретых потоков с помощью переключения заслонок. Тепло может быть направлено на лицо или ноги автомобилиста, а также на лобовое стекло машины.

Если включить печку при непрогретом двигателе, это приведет к дополнительному охлаждению системы. Также увеличится влажность воздуха в салоне, стекла начнут запотевать. Поэтому отопитель важно включать только после того, как охлаждающая жидкость нагреется минимум до 50 градусов.

Рециркуляция воздуха

Воздушная система автомобиля может забирать воздух не только с улицы, но и из салона автомобиля. Далее воздушные массы охлаждаются с помощью климатической установки и вновь подаются в салон через воздуховоды. Данный процесс называется рециркуляцией воздуха.

Активировать рециркуляцию можно с помощью кнопки или переключателя, находящегося на приборной панели автомобиля.

Кнопка включения рециркуляции воздуха в салоне автомобиля

Режим рециркуляции позволяет быстрее понизить температуру в салоне, чем при заборе воздуха с улицы. Салонный воздух неоднократно проходит через охлаждающую установку, с каждым разом охлаждаясь все больше и больше. По такому же принципу может происходить и прогрев автомобиля.

Рециркуляция особенно важна для людей, чувствительных к дорожной пыли, цветочной пыльце и другим аллергенам, поступающим в салон извне. Также отключение подачи воздуха с улицы может стать необходимым, если впереди вас едет старый грузовик или другой автомобиль, от которого исходит неприятный запах.

Однако важно учесть, что рециркуляция полностью исключает воздухообмен с окружающей средой. Это значит, что водителю и пассажирам придется дышать ограниченным количеством воздуха. Поэтому не рекомендуется использовать данный режим длительное время. Специалисты советуют ограничиться 15-минутным интервалом. После этого необходимо подключить подачу воздуха извне, либо открыть окна в автомобиле.

Как происходит управление климатом

Управлять нагревом или охлаждением воздуха в салоне автомобиля водитель может с помощью ручной установки режимов, подключения кондиционера. В более современных транспортных средствах заданную температуру внутри машины поддерживает система климат-контроля. Устройство объединяет кондиционер, блоки отопителя и систему подачи нагретого или охлажденного воздуха. Управление климат-контролем осуществляется с помощью датчиков, установленных в салоне и на отдельных элементах системы.

Например, простейшая климатическая установка комплектуется минимальным набором датчиков, в число которых входят:

• сенсор, определяющий температуру воздуха на улице;
• датчик солнечной радиации, фиксирующий активность излучения;
• датчики температуры в салоне.

Климат-контроль – наиболее современный способ поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля

Система отопления, вентиляции и кондиционирования является одним из важных элементов, обеспечивающих комфорт водителя в любое время года. В наиболее бюджетных транспортных средствах блок HVAC представлен только системой отопления и вентиляции воздуха. В большинстве автомобилей к их числу добавляется кондиционер. Наконец, современные модели комплектуются системой климат-контроля, который позволяет автоматически регулировать температуру внутри салона.