Пристрій та принцип роботи печі автомобіля
Зміст
Недосвідчені автовласники не завжди розуміють, від чого працює пічка в машині і як вона отримує теплову енергію, за допомогою якої потім нагріває салон. Розуміння процесу утворення теплової енергії в обігрівачі автомобіля важливий не тільки як теорія, а й практично, адже без такої інформації водій не зможе правильно використовувати обігрівач салону.
Недосвідчені автовласники не завжди розуміють, від чого працює пічка в машині і як вона отримує теплову енергію, за допомогою якої потім нагріває салон. Розуміння процесу утворення теплової енергії в обігрівачі автомобіля важливий не тільки як теорія, а й практично, адже без такої інформації водій не зможе правильно використовувати обігрівач салону.
Навіщо потрібна пічка
За цим агрегатом закріпилося кілька назв:
- пічка;
- обігрівач;
- обігрівач.
Всі вони описують його суть - пристрій призначений для обігріву салону, щоб навіть під час лютих двигунів всередині авто було тепло і затишно. Крім того, обігрівач гарячим повітрям обдуває лобове скло, завдяки чому на ньому тануть сніг і льоду.
Як працює система обігріву салону
Піч є частиною системи охолодження двигуна, тому для розуміння принципів її роботи спочатку необхідно розібратися в тому, звідки в двигуні береться теплова енергія і чому його важливо охолоджувати. Сучасні автомобілі, крім електромобілів, оснащені моторами, які працюють за рахунок розширення газів під час спалювання паливоповітряної суміші (бензин, дизель або газ плюс повітря), тому такі силові агрегати називаються «двигунами внутрішнього згоряння» або ДВЗ.
Звідки береться надлишок тепла
Після закінчення робочого такту починається такт випуску, коли розпечені гази виходять з двигуна і надходять у каталізатор, де відбувається допалювання вуглеводнів і чадного газу, тому колектор нерідко нагрівається до рівня 600-900 градусів. Тим не менш, за час робочого такту гаряча суміш бензину і повітря встигає передати частину теплової енергії БЦ і ГБЦ, а враховуючи, що швидкість обертання валу навіть застарілих дизельних моторів на холостих оборотах становить 550 обертів за хвилину, за секунду робочий такт проходить у кожному циліндрі 1-2 рази. У міру зростання навантаження на автомобіль водій все сильніше тисне на газ, через що збільшується:
- кількість паливоповітряної суміші;
- температура під час робочого такту;
- кількість тактів за секунду.
Тобто збільшення навантаження призводить до зростання теплової енергії, що виділяється, і нагрівання всіх деталей двигуна. Враховуючи, що багато елементів силової установки виготовлені з алюмінію, такий нагрівання для них є неприпустимим, тому надлишок тепла відводять за допомогою системи охолодження. Оптимальна температура двигуна під час роботи становить 95-105 градусів Цельсія, саме під неї розраховані всі теплові зазори двигуна, а значить, знос деталей за такої температури мінімальний. Розуміння принципу отримання надлишкової теплової енергії необхідне відповіді питанням – чого працює пічка в машині.
Нагрівання двигуна автомобіля
Куди скидають надлишки тепла
Щоб забезпечити такий режим, надлишок теплової енергії слід кудись скинути. У схемі системи охолодження для цього призначено два окремі кола циркуляції антифризу, кожен зі своїм радіатором (теплообмінником):
- салонний (пічки);
- основний (двигуна).
Тепловипромінююча здатність салонного радіатора в десятки разів менша, ніж основного, тому він надає на температурний режим двигуна мінімальний вплив, зате його продуктивності вистачає для обігріву внутрішнього простору автомобіля. У міру прогріву двигуна зростає його температура, тому відразу після того, як водій завів машину, через радіатор обігрівача салону проходить холодний антифриз, який поступово нагрівається. Тому, коли стрілка термометра зсувається з мертвої зони, з дефлекторів, при включеній печі, починає дмухати тепле повітря.
Природної циркуляції ОЖ системою охолодження недостатньо, тому її примусово перекачує водяний насос (помпа), який ременем з'єднаний з розподільним або колінчастим валом. Нерідко один ремінь приводить у дію помпу, генератор та насос гідропідсилювача керма (ГУР). Тому швидкість руху рідини залежить від оборотів двигуна, на холостому ходу циркуляція мінімальна, хоча параметри системи охолодження підібрані те щоб виключити перегрів мотора. Але, в машинах із втомленим силовим агрегатом та забитою системою охолодження, двигун на неодружених часто перегрівається.
Коли температура двигуна досягає позначки 95-100 градусів, включається вентилятор, який різко збільшує ефективність охолодження силового агрегату, дозволяючи йому максимально ефективно працювати. Така схема надійно захищає двигун, проте, ніяк не впливає на функціонування печі, адже температура антифризу, що проходить через неї, підтримується на одному рівні, а тепловиділення двигуна достатньо навіть при максимальному обдуві салонного радіатора.
Як піч обігріває салон
Через невеликі розміри та віддалення від салону теплообмінник обігрівача не може безпосередньо обігрівати внутрішній простір автомобіля, тому як теплоносій використовують внутрішньосалонне або забортне повітря. Тому піч – це складний пристрій, який складається з наступних елементів:
- вентилятора;
- салонного фільтра;
- радіатора;
- корпуси із каналами;
- заслінок;
- повітроводів, що транспортують нагріте повітря у різні частини салону;
- дефлекторів, що випускають нагріте повітря у салон;
- елементів керування
На легковики встановлюють 2 типи вентиляторів:
- відцентрові;
- пропелерні.
Перші є корпусом «равлика», всередині якого електромотор обертає оснащене лопатями колесо. Під час обертання колесо закручує повітря, через що виникає відцентрове прискорення, що змушує його шукати вихід із «равлика». Таким виходом стає невелике віконце, через яке він проходить із певною швидкістю. Чим швидше обертається колесо, тим сильніше дме вентилятор.
Вентилятор печі авто
Другий тип вентилятора – це електричний моторчик із закріпленим на його валу пропелером (крильчаткою). Вигнуті під певним кутом крила пропелера під час руху вичавлюють повітря. Такі вентилятори дешевші у виготовленні, а також займають менше місця, але менш ефективні, тому їх ставили лише на застарілі моделі бюджетних машин, наприклад, усе класичне сімейство автомобілів ВАЗ, тобто легендарні Жигулі.
Салонний фільтр
Піч засмоктує повітря з нижньої частини підкапотного простору, тому висока ймовірність попадання в повітрозабірник дрібного каміння та іншого сміття, яке може пошкодити вентилятор або радіатор. Фільтруючий елемент виготовляють у вигляді знімного картриджа, а повітря очищає складений у гармошку синтетичний нетканий матеріал з антибактеріальним просоченням.
Салонний фільтр
Найбільш якісні та дорогі фільтри оснащують додатковою секцією, заповненою активованим вугіллям, завдяки чому вони очищають повітря, що входить навіть від неприємного запаху.
радіатор
Теплообмінник є основним елементом обігрівача, адже саме він передає теплову енергію від двигуна повітряному потоку, що проходить через нього. Він є кілька трубок, що проходять через грати з металу з високою теплопровідністю, зазвичай алюмінію або міді. Решітка, що складається з окремих пластинок-ребер розташована так, щоб чинити мінімальний опір повітряному потоку, що проходить через них, але при цьому максимально нагрівати його, тому чим більше розмір теплообмінника, тим більша кількість повітря він може нагріти за одиницю часу до заданої температури. Цю деталь випускають у двох основних варіантах:
- вигнута змійкою труба, що проходить через ребра – така конструкція максимально дешева у виробництві та дуже ремонтопридатна, але її ККД невисокий;
- два бачки (колектори) з'єднані тонкими трубками, що проходять через решітку, така конструкція помітно дорожча у виробництві та складніша в ремонті, зате її ККД набагато вища
Радіатор пічки машини
Недорогі моделі виготовляють із сталі та алюмінію, більш якісні роблять із міді.
Корпус із каналами
Від вентилятора через корпус проходять 2 канали, в одному розташований радіатор, другий обходить теплообмінник стороною. Така конфігурація дозволяє регулювати температуру повітря, що надходить в салон, від вуличної, до максимально гарячої. Спрямовує повітряний потік заслінку, розташовану на стику каналів. Коли вона знаходиться посередині, повітряний потік надходить в обидва канали приблизно однаковою швидкістю, зміщення в будь-який бік призводить до закриття відповідного каналу і повного відкриття іншого.
заслінки
В автомобільному опалювачі встановлені 3 заслінки:
- перша відкриває і закриває повітропроводи, через які повітряний потік надходить до радіатора, саме від неї залежить, звідки обігрівач засмоктуватиме повітря, з вулиці або з салону;
- друга управляє подачею повітря до радіатора, отже, регулює його температуру на виході;
- третя розподіляє надходження повітряного потоку до різних дефлекторів, дозволяючи обігрівати як весь салон, і лише окремі його частини.
Заслінка пічки авто
У бюджетних автомобільних важелях і ручках управління цими заслінками виведені на консоль передньої панелі, на більш дорогих машинах їх роботою управляє мікроконтролер кліматичної установки.
повітроводи
Залежно від моделі та конфігурації машини повітропроводи прокладають як під передньою панеллю, так і під підлогою, а їх виходи розташовуються у різних місцях салону. Найбільш популярними є місцями виходу повітря є простори під передніми та задніми сидіннями, адже таке розташування ідеально підходить для обігріву не тільки верхньої, але й нижньої частини салону, а отже, ніг водія та пасажирів.
Дефлектори
Ці елементи виконують 2 важливі завдання:
- розсікають потік повітря на кілька менших потоків, щоб знизити швидкість руху за збереження загального обсягу подачі;
- захищають повітроводи від попадання в них бруду.
Дефлекторні печі авто
Наприклад, дефлектори на «торпеді», тобто передній панелі, можна повертати, змінюючи таким чином напрямок руху повітря, що надходить з них. Ця функція особливо корисна, якщо замерзло обличчя та поворот дефлектора спрямовує на нього гарячий повітряний потік.
Елементи управління
У будь-якому авто елементи управління пічкою винесені на передню панель або її консоль, проте спосіб їхнього впливу на заслінки різний. У максимально недорогих моделях без кондиціонера або системи клімат-контролю заслінками керують тяги, приєднані до виведених назовні важелів. У дорожчих і престижних моделях, а також топових комплектаціях усім управляє електроніка, яка отримує сигнали від виведених на передню панель кнопок та потенціометрів, а також від бортового комп'ютера чи блоку керування кліматичною установкою.
Висновок
Обігрівач салону – це не окремий пристрій, а складна система, з'єднана з двигуном автомобіля та бортовою електропроводкою, а джерелом тепла для неї є паливо, що згорає в циліндрах. Тому відповідь на питання – від чого працює пічка в машині, очевидна, адже саме двигун внутрішнього згоряння є справжньою «грілкою» водія та пасажирів, а решта елементів лише передають їм тепло, нагріваючи повітря, що входить, і розподіляючи його по салону. Незалежно від того, яка у вас машина - "Таврія", "УАЗ" або сучасна іномарка, обігрів салону завжди працює за цим принципом.
