Устройство и принцип работы печки автомобиля

Устройство и принцип работы печки автомобиля

Неопытные автовладельцы не всегда понимают, от чего работает печка в машине и каким образом она получает тепловую энергию, с помощью которой затем нагревает салон. Понимание процесса образования тепловой энергии в отопителе автомобиля важен не только в качестве теории, но и практически, ведь без такой информации водитель не сможет правильно использовать обогреватель салона.

Неопытные автовладельцы не всегда понимают, от чего работает печка в машине и каким образом она получает тепловую энергию, с помощью которой затем нагревает салон. Понимание процесса образования тепловой энергии в отопителе автомобиля важен не только в качестве теории, но и практически, ведь без такой информации водитель не сможет правильно использовать обогреватель салона.

Для чего нужна печка

За этим агрегатом закрепилось несколько названий:

• печка;
• отопитель;
• обогреватель.

Все они описывают его суть – устройство предназначено для обогрева салона, чтобы даже во время лютых моторов внутри авто было тепло и уютно. Кроме того, отопитель горячим воздухом обдувает лобовое стекло, благодаря чему на нем тают снег и наледь.

Как работает система обогрева салона

Печка является частью системы охлаждения двигателя, поэтому для понимания принципов ее работы сначала необходимо разобраться в том, откуда в моторе берется тепловая энергия и почему его важно охлаждать. Современные автомобили, не считая электромобилей, оснащены моторами, которые работают за счет расширения газов во время сжигания топливовоздушной смеси (бензин, дизель или газ плюс воздух), поэтому такие силовые агрегаты называются «двигателями внутреннего сгорания» или ДВС.

Температура внутри цилиндров во время рабочего такта достигает двух тысяч градусов по Цельсию, что заметно выше температуры плавления не только алюминия, из которого сделана головка блока цилиндров (ГБЦ), но и чугунного блока цилиндров (БЦ).

Откуда берется избыток тепла

После окончания рабочего такта начинается такт выпуска, когда раскаленные газы выходят из двигателя и поступают в катализатор, где происходит дожиг углеводородов и угарного газа, поэтому коллектор нередко нагревается до уровня 600–900 градусов. Тем не менее, за время рабочего такта горящая смесь бензина и воздуха успевает передать часть тепловой энергии БЦ и ГБЦ, а учитывая, что скорость вращения вала даже устаревших дизельных моторов на холостых оборотах составляет 550 оборотов в минуту, за секунду рабочий такт проходит в каждом цилиндре 1–2 раза. По мере роста нагрузки на автомобиль водитель все сильней жмет на газ, из-за чего увеличивается:

• количество топливовоздушной смеси;
• температура во время рабочего такта;
• количество тактов за секунду.

То есть увеличение нагрузки приводит к росту выделяемой тепловой энергии и нагреву всех деталей двигателя. Учитывая, что многие элементы силовой установки изготовлены из алюминия, такой нагрев для них недопустим, поэтому избыток тепла отводят с помощью системы охлаждения. Оптимальная температура двигателя во время работы составляет 95–105 градусов Цельсия, именно под нее рассчитаны все тепловые зазоры двигателя, а значит, износ деталей при такой температуре минимален. Понимание принципа получения избыточной тепловой энергии необходимо для ответа на вопрос – от чего работает печка в машине.

Нагревание двигателя автомобиля

Чтобы нормально заводить машину зимой, к штатной системе охлаждения подключают автономный (работающий от штатного топлива и аккумулятора) или сетевой предпусковой подогреватель, который нагревает теплоноситель до температуры 70 градусов. Такое устройство позволяет запускать печку до включения двигателя, ведь в состав предпускового подогревателя входит дополнительный насос, обеспечивающий циркуляцию антифриза (охлаждающей жидкости, ОЖ). Без этого устройства холодный пуск силового агрегата негативно влияет на состояние двигателя, ведь вязкое масло не обеспечивает эффективной смазки трущихся поверхностей.

Куда сбрасывают излишки тепла

Чтобы обеспечить такой режим, избыток тепловой энергии необходимо куда-то сбросить. В схеме системы охлаждения для этого предназначены два отдельных круга циркуляции антифриза, каждый со своим радиатором (теплообменником):

• салонный (печки);
• основной (двигателя).

Теплоизлучающая способность салонного радиатора в десятки раз меньше, чем основного, поэтому он оказывает на температурный режим двигателя минимальное влияние, зато его производительности хватает для обогрева внутреннего пространства автомобиля. По мере прогрева мотора возрастает его температура, поэтому сразу после того, как водитель завел машину, через радиатор отопителя салона проходит холодный антифриз, который постепенно нагревается. Поэтому, когда стрелка термометра сдвигается с мертвой зоны, из дефлекторов, при включенной печке, начинает дуть теплый воздух.

Естественной циркуляции ОЖ по системе охлаждения недостаточно, поэтому ее принудительно перекачивает водяной насос (помпа), который ремнем соединен с распределительным или коленчатым валом. Нередко один ремень приводит в действие помпу, генератор и насос гидроусилителя руля (ГУР). Поэтому скорость движения жидкости напрямую зависит от оборотов двигателя, на холостом ходу циркуляция минимальна, хотя параметры системы охлаждения подобраны так, чтобы исключить перегрев мотора. Но, в машинах с уставшим силовым агрегатом и забитой системой охлаждения, двигатель на холостых часто перегревается.

Пока температура теплоносителя ниже уровня открытия термостата (80–95 градусов), циркуляция жидкости идет только по малому кругу, это снижает теплопотери, а такой режим работы называется прогревом. После достижения установленной температуры термостат открывается и начинается циркуляция по большому кругу, благодаря чему возрастают теплопотери и избыток тепла уходит в атмосферу.

Когда температура двигателя достигает отметки 95–100 градусов, включается вентилятор, который резко увеличивает эффективность охлаждения силового агрегата, позволяя ему максимально эффективно работать. Такая схема надежно защищает мотор, но, никак не влияет на функционирование печки, ведь температура антифриза, проходящего через нее, поддерживается на одном уровне, а тепловыделения мотора достаточно даже при максимальном обдуве салонного радиатора.

Как печка обогревает салон

Из-за небольших размеров и удаления от салона теплообменник отопителя не может напрямую обогревать внутреннее пространство автомобиля, поэтому в качестве теплоносителя используют внутрисалонный или забортный воздух. Поэтому печка – это сложное устройство, которое состоит из следующих элементов:

• вентилятора;
• салонного фильтра;
• радиатора;
• корпуса с каналами;
• заслонок;
• воздуховодов, транспортирующих нагретый воздух в разные части салона;
• дефлекторов, выпускающих нагретый воздух в салон;
• элементов управления

На легковушки устанавливают 2 типа вентиляторов:

• центробежные;
• пропеллерные.

Первые представляют собой корпус «улитку», внутри которой электромотор вращает оснащенное лопастями колесо. Во время вращения колесо закручивает воздух, из-за чего возникает центробежное ускорение, заставляющее его искать выход из «улитки». Таким выходом становится небольшое окошко, через которое он проходит с определенной скоростью. Чем быстрей вращается колесо, с тем сильней дует вентилятор.

Вентилятор печки авто

Второй тип вентилятора – это электрический моторчик с закрепленным на его валу пропеллером (крыльчаткой). Изогнутые под определенным углом крылья пропеллера во время движения выдавливают воздух. Такие вентиляторы дешевле в изготовлении, а также занимают меньше места, но менее эффективны, поэтому их ставили лишь на устаревшие модели бюджетных машин, например, все классическое семейство автомобилей «ВАЗ», то есть легендарные «Жигули».

Салонный фильтр

Печка засасывает воздух из нижней части подкапотного пространства, поэтому высока вероятность попадания в воздухозаборник мелких камней и другого мусора, который может повредить вентилятор или радиатор. Фильтрующий элемент изготавливают в виде съемного картриджа, а воздух очищает сложенный в гармошку нетканый синтетический материал с антибактериальной пропиткой.

Наиболее качественные и дорогие фильтры оснащают дополнительной секцией, заполненной активированным углем, благодаря чему они очищают входящий воздух даже от неприятного запаха.

Радиатор

Теплообменник является основным элементом отопителя, ведь именно он передает тепловую энергию от двигателя воздушному потоку, проходящему через него. Он представляет собой несколько трубок, проходящих через решетку из металла с высокой теплопроводностью, обычно алюминия или меди. Решетка, состоящая из отдельных пластинок-ребер расположена так, чтобы оказывать минимальное сопротивление проходящему через них воздушному потоку, но при этом максимально нагревать его, поэтому чем больше размер теплообменника, тем большее количество воздуха он может нагреть за единицу времени до заданной температуры. Эту деталь выпускают в двух основных вариантах:

• изогнутая змейкой труба, проходящая через ребра – такая конструкция максимально дешева в производстве и очень ремонтопригодна, но ее КПД невысок;
• два бачка (коллектора) соединенные тонкими трубками, проходящими через решетку, такая конструкция заметно дороже в производстве и сложней в ремонте, зато ее КПД гораздо выше

Радиатор печки машины

Недорогие модели изготавливают из стали и алюминия, более качественные делают из меди.

Корпус с каналами

От вентилятора через корпус проходят 2 канала, в одном расположен радиатор, второй обходит теплообменник стороной. Такая конфигурация позволяет регулировать температуру поступающего в салон воздуха от уличной, до максимально горячей. Направляет воздушный поток заслонка, расположенная на стыке каналов. Когда она находится посередине, воздушный поток поступает в оба канала с примерно одинаковой скоростью, смещение в любую сторону приводит к закрытию соответствующего канала и полному открытию другого.

Заслонки

В автомобильном отопителе установлены 3 заслонки:

• первая открывает и закрывает воздуховоды, через которые воздушный поток поступает к радиатору, именно от нее зависит, откуда отопитель будет засасывать воздух, с улицы или из салона;
• вторая управляет подачей воздуха к радиатору, а значит, регулирует его температуру на выходе;
• третья распределяет поступление воздушного потока к различным дефлекторам, позволяя обогревать как весь салон, так и только отдельные его части.

Заслонка печки авто

В бюджетных авто рычажки и ручки управления этими заслонками выведены на консоль передней панели, на более дорогих машинах их работой управляет микроконтроллер климатической установки.

Воздуховоды

В зависимости от модели и конфигурации машины воздуховоды прокладывают как под передней панелью, так и под полом, а их выходы располагаются в различных местах салона. Наиболее популярными являются местами выхода воздуха являются пространства под передними и задними сиденьями, ведь такое расположение идеально подходит для обогрева не только верхней, но и нижней части салона, а значит, ног водителя и пассажиров.

Дефлекторы

Эти элементы выполняют 2 важные задачи:

• рассекают поток воздуха на несколько меньших потоков, чтобы снизить скорость движения при сохранении общего объема подачи;
• защищают воздуховоды от попадания в них грязи.

Дефлектор печки авто

К примеру, дефлекторы на «торпеде», то есть передней панели, можно поворачивать, меняя таким образом направление движения воздуха, поступающего из них. Эта функция особенно полезна, если замерзло лицо и поворот дефлектора направляет на него горячий воздушный поток.

Читайте также: Мотор вентилятора отопителя — назначение, устройство, как работает

Элементы управления

В любом авто элементы управления печкой вынесены на переднюю панель или ее консоль, однако способ их воздействия на заслонки различен. В максимально недорогих моделях без кондиционера или системы климат-контроля, заслонками управляют тяги, присоединенные к выведенным наружу рычагам. В более дорогих и престижных моделях, а также топовых комплектациях всем управляет электроника, которая получает сигналы от выведенных на переднюю панель кнопок и потенциометров, а также от бортового компьютера или блока управления климатической установкой.

Заключение

Обогреватель салона – это не отдельное устройство, а сложная система, соединенная с двигателем автомобиля и бортовой электропроводкой, а источником тепла для нее является сгорающее в цилиндрах топливо. Поэтому ответ на вопрос – от чего работает печка в машине, очевиден, ведь именно двигатель внутреннего сгорания является настоящей «грелкой» водителя и пассажиров, а остальные элементы лишь передают им тепло, нагревая входящий воздух и распределяя его по салону. Вне зависимости от того, какая у вас машина – «Таврия», «УАЗ» или современная иномарка, обогрев салона всегда работает по этому принципу.

https://avtoshark.com/article/repairs/interior-repairs/ustrojstvo-pechki-avtomobilya/