Как работает автомобильная печка

6 августа 2019 0 Автор

С приходом холодов многие автомобилисты вспоминают об одном из важнейших устройств — отопителе салона. Притом случается это, в большинстве случаев, именно когда печка внезапно перестаёт исправно исполнять свои функции, а в машине становится невыносимо зябко. Разбираемся, почему капризничает автомобильная печка, и улучшаем работу штатного отопителя.

Как устроена автомобильная печка

Прежде чем разбираться в причинах плохой работы штатного автомобильного отопителя, нелишним будет вникнуть в принцип его работы. В двух словах, функционирует это нехитрое устройство следующим образом.

В абсолютном большинстве современных автомобилей за нагрев салона отвечает система охлаждения двигателя: горячая охлаждающая жидкость, проходящая через рубашку блока цилиндров мотора, движется по патрубкам в радиаторы — основной (системы охлаждения двигателя) и радиатор отопителя (который находится в салоне автомобиля). Через последний небольшим вентилятором прогоняется поступающий в салон автомобиля воздух. Подогретые горячим радиатором воздушные потоки распределяются по воздуховодам и создают внутри автомобиля комфортную температуру.

Таким образом, нагрев воздуха внутри автомобиля в первую очередь связан с температурой двигателя и жидкости, его охлаждающей — чем она выше, тем легче и быстрее прогревается салон. Однако в системе есть множество иных компонентов, повышающих или снижающих эффективность штатной печки — заслонки, клапаны, фильтры, радиаторы, вентиляторы и сами воздуховоды. Изучим влияние каждого из компонентов на работу печки и попробуем заставить их функционировать эффективнее.

Отметим, что прежде чем заниматься поиском неисправности отопителя, нелишним будет запомнить следующее. Разные модели автомобилей в силу своих конструктивных особенностей по-разному отапливают салон, особенно в условиях морозных российских зим. Нормальной, по мнению специалистов, считается ситуация, когда при — 25°С за бортом работающая на полной мощности печка нагревает нижнюю часть салона машины до +16°С, а верхнюю — до +10°С. Однако это лишь минимально допустимая температура, которая для большинства водителей комфортной не является.

Загрязнение радиатора отопителя

Эффективность работы радиатора отопителя зависит от трёх основных факторов — площади его эффективной поверхности и материалов, пропускной способности и температуры проходящей через него охлаждающей жидкости.

Этот небольшой по размерам радиатор прячется за центральной консолью машины и почти недоступен для ревизии обычным автомобилистам. Проконтролировать состояние детали визуально крайне проблематично, а замена её на новую выливается порой в многочасовую разборку и сборку всей передней части машины (разумеется, за нескромную плату).

Радиатор печки — деталь весьма нежная и боящаяся любых загрязнений — как внешних, так и внутренних. При длительной эксплуатации автомобиля рёбра радиатора забиваются пылью и грязью, попадающей в систему вместе с забортным воздухом. А тонкие трубки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость, зарастают грязью изнутри. В результате эффективность системы резко падает — воздушный поток уменьшается, а температура радиатора снижается. Это наиболее вероятная причина похолодания в салоне автомобиля зимой.

По прошествии нескольких лет эксплуатации машины лучше всего заменять радиатор отопителя на новый, не дожидаясь, пока он начнёт плохо выполнять свои обязанности. Загрязнение этого элемента системы неизбежно, и предотвратить его невозможно. Кроме того, с годами возникает реальная опасность нарушения герметичности салонного радиатора, что в отдельных случаях приводит к внезапному прорыву трубок и сильнейшим ожогам передних седоков. Но чаще радиатор начинает понемногу подтравливать охлаждающую жидкость — она затекает под напольное покрытие салона, вызывает неприятный запах и сильное запотевание стёкол изнутри, а также способствует процессам коррозии кузова.

Неисправность термостата

Неисправный термостат, помогающий поддерживать температуру охлаждающей жидкости в системе в рамках заданных значений — вторая наиболее вероятная причина холода в салоне зимой.

Эта небольшая деталь служит для автоматического перераспределения потоков охлаждающей жидкости в системе. В режиме прогрева двигателя термостат закрывается и позволяет антифризу циркулировать только по малому кругу, большой круг (включающий основной радиатор охлаждения) подключается лишь тогда, когда температура охлаждающей жидкости достигает нормального значения. Вилка работы обычного механического термостата довольно мала — всего лишь 10–15 градусов от полного закрытия до полного открытия. При зависании клапана в открытом положении антифриз постоянно циркулирует по большому кругу, что, в условиях минусовых температур, не позволяет ему нормально разогреться. Печка автомобиля, разумеется, также плохо прогревается.

Косвенным признаком этой неприятности является неправильное положение указателя температуры на приборной панели — стрелка либо не поднимается до нормального значения, либо сильно скачет.

Запомните: без исправного термостата в салоне вашего автомобиля зимой никогда не будет по-настоящему тепло. Чтобы выявить его неисправность, воспользуйтесь простым и эффективным приёмом. Откройте капот и отыщите все шланги системы охлаждения мотора. Затем найдите толстые патрубки, идущие к радиатору, и осторожно потрогайте их рукой. Спустя несколько минут после запуска мотора они должны оставаться холодными. Если они быстро начинают нагреваться, термостат не закрывается до конца и его следует заменить.

Отказ помпы

Охлаждающая жидкость прогоняется по контурам системы охлаждения и отопления салона водяным насосом — помпой. Она, в свою очередь, приводится во вращение приводом газораспределительного механизма. Чем выше обороты двигателя, тем большее давление создаёт помпа и тем быстрее бежит по радиаторам и патрубкам горячий антифриз (а значит, и отдаёт тепло в салон). На некоторых моделях автомобилей помпа ломается коварнейшим образом — крыльчатка устройства отваливается или начинает прокручиваться на валу вхолостую. При сильных холодах это не приводит к резкому перегреву двигателя, а вот температура в салоне стремительно падает, вводя в ступор владельца машины.

В случае подобной поломки или недостаточной эффективности помпы следует заменить её на новую. При её отказе велика вероятность серьёзного повреждения двигателя, поэтому экспериментировать не стоит.

Читайте также:  Ваз 2106 доработка габаритов

Завоздушивание системы охлаждения

Немалые неприятности приносит зимой и неочевидная, но очень неприятная неисправность — завоздушивание системы охлаждения двигателя. Такая поломка случается при попадании воздуха извне в контуры, по которым циркулирует антифриз — при негерметичности патрубков и их соединений, протечках в радиаторах или при поломке крышки расширительного бачка. Напомним, что система представляет собой замкнутый контур, в котором при работе поддерживается определённое рабочее давление (без него антифриз попросту закипит). При попадании в контуры воздуха извне печка также перестаёт нормально топиться — происходит примерно то же самое, что и в обычных квартирных радиаторах отопления.

Чтобы выгнать воздух из системы, в первую очередь, вам нужно отыскать источник его проникновения — прохудившийся шланг или иное проблемное место. Затем — устранить протечку или подсос воздуха и довести уровень антифриза до нормы (обычно завоздушивание сопровождается систематическим падением уровня ОЖ в бачке). И, разумеется, выпустить воздух через специальный спускник (обычно на одном из верхних шлангов под капотом). Данная поломка сопровождается бульканьем под торпедо. Если слышите эти звуки, проблема точно есть, и работу печки можно и даже нужно улучшить.

Загрязнение воздушных магистралей

Нередко ни одной из названных ранее неисправностей обнаружить не удаётся, но печка всё равно греет посредственно. Не исключено, что дело в самих воздушных магистралях, моторчике отопителя или воздушном фильтре.

По пути в салон забортный воздух преодолевает внушительное расстояние в воздуховодах и патрубках. Прежде всего, он попадает в воздушный фильтр, затем — проходит через испаритель кондиционера (при его наличии), прогоняется через радиатор печки моторчиком и разбивается шторками на потоки, в зависимости от того, куда именно водитель хочет направить воздух. Виновным в плохом напоре может быть каждый из названных компонентов.

Прежде всего, обратите внимание на моторчик отопителя и режимы его работы. Электронный блок, регулирующий мощность подачи воздуха, нередко перестаёт нормально переключаться и зависает в одном из нижних положений. Сам двигатель также со временем изнашивается и рано или поздно полностью перестаёт работать. Этому предшествуют шелестящие или скрипящие звуки.

Проверьте состояние салонного фильтра. Будучи грязным, он создаёт сильное сопротивление потоку воздуха и не даёт печке нормально прогреть салон в сильные холода.

Проконтролируйте работу створок, регулирующих направление и мощность воздушных потоков. Иногда они перестают нормально перекрывать каналы подачи и снижают эффективность системы в определённых положениях.

Следите за состоянием испарителя кондиционера — при отсутствии фильтра (на бюджетных моделях) вся грязь оседает именно в нём, при этом промыть систему крайне сложно.

Не забывайте о чистоте самого радиатора отопителя. С годами он также обрастает грязью несмотря на все фильтры и меры профилактики.

Автомобильная печка
Печка, она же радиатор отопителя, в автомобиле выполняет ту же функцию, что и в любом другом месте – обогревает пространство, в данном случае салон. Кроме того, предназначается для противодействия запотеванию стекол. По норме при 25 градусах мороза в салоне авто должно быть минимум +16 для обеспечения нормального состояния водителя и комфортной эксплуатации транспортного средства. Именно для такой цели придумали отопитель салона.

Конструкция и принцип работы
Конструктивно печка салона автомобиля не представляет собой ничего сложного. Тепло передается воздуху в салоне от работающего двигателя. Нагретый тосол, который циркулирует по системе охлаждения мотора, попадает и в отопительную систему, где поступает в радиатор печки, выполняющий функцию квартирной батареи. Вентилятор прогоняет через соты радиатора забортный воздух, который таким способом прогревается и через воздуховоды поступает в салон. Тосол, который проходит через радиатор отопителя, сразу возвращается в двигатель, и эта циркуляция обеспечивает постоянно высокую температуру радиатора. Именно так функционирует печка отопителя на подавляющем большинстве моделей автомобилей.
Регулируется температура в салоне по-разному для различных автомобилей. В более дешевых моделях управлять можно только распределением потока поступающего воздуха и оборотами нагнетающего вентилятора. В моделях подороже можно довольно точно настраивать температуру самого воздуха.
Существующие виды обогревателей
Описанная выше печка называется жидкостной. Кроме нее в новых автомобилях также встречаются жидкостные электроподогреваемые и воздушные отопители, которые чаще всего применяются в качестве дополнительного отопления автомобиля.
Принцип действия жидкостных электроподогреваемых печек похож на функционирование стандартных жидкостных отопительных. Только в данном случае для подогрева воздуха используется не тепло мотора, а подогреваемая калорифером вода. Патрубки, по которым воздух попадает в салон, проходят через наполненный горячей водой бак, что и обеспечивает необходимый подогрев воздушного потока. В данном случае радиатор печки – это бак с водой.
Воздушные отопители работают по аналогичному принципу, только здесь нагревается непосредственно воздух, проходящий сквозь разогретую до необходимой температуры камеру. Такие системы часто используются в качестве дополнительного отопления салонов больших машин, например, переоборудованных из грузовых в пассажирские микроавтобусы. Радиатор печки здесь компактен, поэтому разместить прибор можно, не нарушая эстетику и функциональность салона.
Неисправности отопительной системы
Несмотря на простоту конструкции, печка тоже может выйти из строя. Наиболее распространенные виды поломок, это:

Однажды мой приятель, который читал книгу Тома Бауэра "Формула-1 — история главной автогонки мира и ее руководителя Берни Экклстоуна" сказал: "Книга дурацкая, там есть эпизод, в котором Берни продал машину без печки. Не могли придумать, что ли, более правдоподобную историю?" Судя по всему, речь шла о следующем абзаце:

"Один из работников Уайтхауса по имени Питер Рикс как-то спросил его за кружкой пива:

— У тебя найдется хороший подержанный MG?

— Да, — ответил Экклстоун. — Ярко-красный.

— А печка там есть? — спросил Рикс, поскольку печка в машину ставилась отдельно.

Рикс заплатил за машину, а когда ее пригнали, обнаружил, что печки нет".

Читайте также:  Ваз приора разгон до 100

Пришлось объяснить моему приятелю, что печка, без которой мы машину не мыслим, была опцией еще в шестидесятых годах. А машины с ней считались отменно комфортными. В общем, самое время рассказать о том, как появился и эволюционировал такой привычный сегодня атрибут автомобиля, как климатическая установка, ранее в народе называемая "печкой".

Торпедо MG Magnette

Первые эксперименты

Начиная с конца XIX века машины выпускались без закрытого кузова, и там печка была бы почти бесполезна. Тем более что охлаждение двигателя обычно было термосифонным или вообще воздушным — отапливать целенаправленно салон с его помощью было сложно. Самые комфортабельные закрытые кузова отапливались по-каретному, отдельной маленькой печью или же более безопасными нагретыми камнями либо другими заранее прогреваемыми предметами. Да и сами кузова были деревянными, часто неплохо утепленными.

А вот на электромобилях (они были весьма популярны в США в начале века!) встречалась такая интересная опция, как подогрев рулевого колеса. Однако греть одного водителя было слишком накладно, так что до поры самым надежным его другом в холодную погоду была специальная одежда или попоны, закрывающие сразу салон и нескольких человек.

Первые рецепты действительно автомобильного отопления появились достаточно рано. Реклама 1907 года в журнале Motor предлагала уникальную возможность — устройство, подающее нагретый выхлопной системой воздух в салон. Подобного рода устройства предлагались множеством фирм.

Конструкция их была обычно незамысловата: из выхлопной трубы часть горячих газов отводилась в теплообменник-радиатор в салоне. Если обогрев не был нужен, то просто закрывали клапан подачи газов. Теплообменник ставили на пол машины. Разумеется, в стандартную комплектацию такие устройства не входили, но зато поставить его можно было на любую машину с ДВС.

Устройство было опасным, потому что выхлопные газы могли попасть прямо в салон при нарушении герметичности, а регулировать температуру было сложно, так как температура и давление выхлопных газов постоянно менялись. К тому же их нужно было периодически прочищать, ведь выхлоп на старых машинах был очень грязным. Существовала и опасность возгорания деревянных кузовов машин или других соприкасающихся с отопителем деталей. В общем, система не прижилась.

В 1925 году произошло одно знаменательное событие, смысл которого можно оценить только сейчас. Впервые мировое производство машин с закрытыми кузовами превысило производство открытых авто. Эра кабриолетов — ветра в лицо, пыли, снега и очков-консервов — закатилась. Выбор был сделан в пользу комфортного перемещения в любую погоду, в том числе и в зимнее время.

Отопитель с нагревом в выпускном коллекторе

Более совершенная система отопления салона появилась 1929 году на Ford Model A. Она уже разрабатывалась специально для этой модели и включала в себя теплообменник на выпускном коллекторе мотора и гибкие трубы.

Вентилятор в подкапотном пространстве, нагнетая воздух для двигателя, попутно "задувал" в воронку трубки "печки", оттуда воздух направлялся в теплообменник в коллекторе, нагревался и поступал затем в салон. Регулировалась такая система привычными нам сегодня заслонками и даже имела возможность направить поток горячего воздуха на лобовое стекло или в ноги.

Несколько более совершенная система опционально устанавливалась на Ford V8 с 1933 года. Воздушный поток, который нагнетался в воронку вентилятором, делился надвое. Одна часть оставалась холодной, другая – шла через трубчатый теплообменник в выхлопном коллекторе. Далее оба потока шли в смесительную камеру. Из салона можно было отрегулировать состав воздушной смеси, двигая заслонку смешения и получая таким образом более или менее горячий воздух.

Паровой отопитель

Конструкторская мысль не стояла на месте: компания Delco в те же годы предлагала систему парового отопления для машины. Котел системы устанавливался все туда же, на выхлопную трубу. А получившийся пар нагревал радиаторы в салоне. А те в свою очередь обдувались вполне привычными нам электрическими вентиляторами. Так понемногу собирались вместе компоненты обычной автомобильной "печки".

Жизнь подобных систем оказалась долгой, они применялись на множестве дешевых европейских машин, на знаменитом "Жуке", на 2CV и на первых вариантах наших "Запорожцев". На машинах с воздушным охлаждением мотора иногда применялся вариант с подачей в салон воздуха из системы охлаждения мотора, но примеси масла, бензина и выхлопа сделали такую конструкцию еще менее комфортной, чем обогрев от выхлопной трубы. На "Жуке" начальный вариант заменили сначала на простой теплообменник на выхлопной трубе, а потом попытались использовать масляный радиатор.

Неудивительно, что на фоне всех этих сложностей автомобили с паровыми машинами считались верхом комфорта. Паровички братьев Добл, например модели Doble Detroit 1917 года или скоростной Doble Model E 1924 года, не только поражали воображение скоростью и динамикой разгона — Model E разгонялась до 160 км/ч, что тогда считалось совершенно ошеломительным, но и тихо работали, не выдавали неприятного дыма (топливом служил спирт), и, разумеется, отапливались паром и были по тем временам потрясающе комфортными. К сожалению, они оказались в разы дороже машин с ДВС, и выпуск их не дотянул и до сотни штук суммарно.

Doble Model E 1924

Первые жидкостные отопители

Первые машины с водяной помпой и термостатом, то есть с циркуляционной системой охлаждения появились в середине двадцатых годов. Для них вскоре были созданы и опционные "печки" почти современной конструкции. Через маленький радиатор в салоне прогонялась горячая вода из системы охлаждения двигателя, а сам радиатор обдувался электрическим вентилятором.

В 1927 году А.Б. Арнольд построил экспериментальную установку для Ajax Car (подразделение Nash Motors, о которой ниже) радиатор системы был полнопроточным. Чуть позднее, в 1930 году, после доводки его системы Harrison Radiator Division of General Motors с группой предприятий взяли патент US 1,923,355 на подобные системы отопления и начали серийное производство.

Читайте также:  Http forum logan ru viewtopic php

Но это была все еще отдельная система, которую можно было поставить на любую машину с двигателем, имевшим помпу. Но зато она производилась массово и была проста в установке — достаточно было просверлить пару отверстий в моторном щите. Важно понимать: это была просто "печка", которая грела салон. Можно было отрегулировать ее нагрев и интенсивность работы вентилятора, а с системой вентиляции отопитель был не связан. Собственно говоря, для вентиляции никакой системы и не было — салон проветривали через форточки в боковых окнах, да на ходу через специальные заслонки обдувалось лобовое стекло.

Первой же машиной, на которой отопитель появился как встроенный элемент, принято считать Nash. Начиная с 1938 года на все машины марки можно было заказать отопитель салона жидкостного типа похожий на современный. "Печкой" можно было управлять двумя ручками на приборной панели. Одна регулировала скорость работы вентилятора, другая — клапан подачи антифриза в радиатор отопителя и заслонку смешения холодного забортного воздуха с воздухом, подаваемым с нагретого радиатора. Чем выше требовалась температура, тем больше антифриза и меньше забортного воздуха.

Торпедо Nash Rambler

Развитие систем климат-контроля

А уже в 1939 году в опциях появилась система Nash Weather Eye, которую можно считать прообразом систем климат-контроля, температура воздуха в ней поддерживалась автоматически. Систему можно было поставить на топовые модели LaFayette, Ambassador Six и Ambassador Eight.

Воздух не только подогревался, он еще и проходил через фильтры, а в салоне нагнетаемым воздухом поддерживалось повышенное давление, чтобы дорожная пыль и холодный воздух не проникали внутрь через щели. Впрочем, это были машины класса нынешнего "Роллс-Ройса" и "Бентли", ну или топовых "Мерседесов".

Конечно же, никаких электронных блоков управления и температурных датчиков в конце 30-х не было. Для автоматической регулировки температуры обдува использовался обычный термостат. Воздух из печки, подаваемый в салон, в зависимости от своей температуры, расширял или сжимал парафин в термостате, и тот, соответственно, регулировал клапан подачи антифриза в радиатор и заслонку смешения. Дальнейший технический прогресс был связан с развитием этой принципиальной схемы. Отопитель и климат-контроль становился компактнее, совершеннее и дешевле.

Уже упомянутое подразделение Harrison Radiator Division of General Motors на протяжении многих лет занималось усовершенствованием систем вентиляции и отопления на автомобилях GM и разработало систему, в которую входил радиатор для монтажа под сиденья и система подвода свежего воздуха. Комплект установки можно было заказать для машин Oldsmobile, Pontiac и Chevrolet, а на Cadillac такую опцию можно было заказать и в заводском исполнении.

После войны, в 1946 году, гораздо более "демократичный", нежели Nash, Buick представил собственную систему отопления с автоматическим контролем температуры. А Cadillac в том же году создал систему с двумя отдельными радиаторами под передними сиденьями — с их помощью можно было поддерживать разную температуру в правой и левой частях салона. Эту систему, наверное, можно считать первой системой раздельного регулирования, предком наших многозонных климат-контролей.

В 1950 году систему с вентиляцией и обогревом внедрил General Motors для всех своих моделей, а к 1962-му — интегральные климатические установки, совмещавшие вентиляцию салона и его обогрев. В 1968 году производство машин без системы отопления было в США запрещено законодательно.

Тем временем на нашей стороне океана

Переход к использованию систем отопления в Европе тоже был небыстрым и завершился примерно к середине шестидесятых годов. И начался он тоже с люксовых машин. Но в целом автомобили были проще американских, и отопитель часто оказывался дорогой опцией. Так и произошла история с Экклстоуном, которую мы упоминали выше, она вполне правдива.

На спортивных машинах вроде MG комфорт часто приносили в жертву цене и легкости. К началу семидесятых годов найти новый автомобиль без отопителя уже практически невозможно, даже самые дешевые обзаводятся "печкой".

Вот только обилие компактных авто заставляло конструкторов искать способы удешевления системы. Например, на Fiat 500 и Ford Anglia использовали систему с подводом тепла от специальной секции основного радиатора, то есть без отдельного радиатора отопителя. Чуть более дорогой Renault 4 мог похвастаться полноценной системой обогрева, хотя вентиляция салона все еще шла через форточки.

Советский опыт

Срок эксплуатации машин в Европе вообще и в СССР в частности был большим. Многие помнят путешествия на оригинальных "Москвичах"-400, где печки не было вовсе, или на ГАЗ-51 первых выпусков. А ведь они бегали по дорогам еще в восьмидесятые годы! Показателен в этом плане переход от ГАЗ-М-20 "Победа" к ГАЗ-21 "Волга".

На "Победе" не было полноценной печки, теплый воздух подавался в основном на лобовое стекло слабеньким моторчиком, а в "Волге" же при желании можно было "устроить Ташкент". На ГАЗ-24 появилась уже полноценная система вентиляции салона, обеспечивающая и его прогрев, и охлаждение. В целом отечественный автопром даже оказался в чем-то более прогрессивным, чем европейский. Суровая зима не позволяла сделать отопитель опциональным элементом, да и продажа опций не вязалась с советской экономикой. Правда, грели печки не всегда хорошо из-за плохой сборки, загрязнения и неудачных конструкций, но они были.

Альтернатива

Не всегда отопители используют температуру выхлопа, масла или антифриза. Есть и более экзотические варианты с бензиновыми горелками и электрическими отопителями.

И разумеется, рассказ о современных системах климатизации был бы неполным без описания систем кондиционирования воздуха. Но о дальнейшем прогрессе и экзотических решениях — в следующей части статьи.