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.

Дополнительные системы отопления

Наряду с классической системой отопления, вентиляции и кондиционирования многие современные автомобили оснащаются дополнительной системой отопления. В автомобилях с высокоэффективными двигателями непосредственного впрыска отводимого тепла при низких температурах недостаточно для обогрева салона автомобиля. Доля автомобилей, которые оснащаются системами отопления при неработающем двигателе (автономными отопителями), также постоянно увеличивается. Дополнительно возможны комбинации обоих систем.

Варианты систем отопления

В основном, различают электрические и топливные дополнительные отопители. Электрические отопители имеют либо нагревательный элемент, который нагревает охлаждающую жидкость по принципу кипятильника, либо как тепловентилятор с нитями накаливания, нагревает проходящий через них воздух. Топливные отопители как и электрические нагревают либо охлаждающую жидкость либо воздух при неработающем двигателе.

Система управления отопителями часто интегрирована в систему отопления, вентиляции и кондиционирования. Только в автономных системах отопления им нужен собственный блок управления.

В автономных системах отопления, используемых в легковых автомобилях, происходит нагрев охлаждающей жидкости. При этом различают магистральные, байпасные и системы комфорта. В случае магистральной системы автономного отопления она последовательно устанавливается в контур охлаждающей жидкости в ряд с двигателем и теплообменником автомобиля.

Рисунок. Магистральная автономная система отопления

1. Отопитель
2. Водяной насос
3. Соединительная деталь
4. Теплообменник
5. Двигатель автомобиля

При таком варианте установки нагревается весь контур охлаждающей жидкости, включая двигатель. При запуске двигателя это позволяет уменьшить расход топлива и выбросы вредных веществ, а мотор быстрее достигает своей рабочей температуры. Однако такое соединение требует более продолжительной фазы нагрева для достижения комфортной температуры в салоне и оттаивания стекол. Из-за такой более продолжительной по времени фазы нагрева, по сравнению с байпасным соединением, аккумуляторная батарея автомобиля подвергается большей нагрузке.

При байпасном соединении системы автономного отопления нагрев охлаждающей жидкости происходит только в теплообменнике и соответствующих трубопроводах. Благодаря этому обеспечивается более быстрый нагрев воздуха в салоне и оттаивание стекол. При последующем запуске двигателя автомобиля, который не был разогрет, переключающий клапан поддерживает байпасный режим до тех пор, пока двигатель не достигнет своей рабочей температуры.

Рисунок. Байпасное соединение системы автономного отопления

1. Отопитель
2. Водяной насос
3. Комбинированный клапан (5 разъемов)
4. Тройник
5. Теплообменник
6. Двигатель автомобиля

Система комфорта. Комбинация магистральной и байпасной систем представляет собой систему комфорта. В ней сначала отапливается салон. При температуре прибл. 75 °С открывается термостат, открывая контур воды для дополнительного нагрева двигателя.

Рисунок. Водяной контур. Монтажный набор комфортной системы отопления

Система комфорта является самым дорогостоящим вариантом автономного отопления, поскольку для нее необходимы дополнительные трубопроводы, обратный клапан и термостат.

Система автономного отопления может включаться по предварительно заданному времени, посредством пульта дистанционного управления или телефона.

Самой недорогой возможностью активации системы автономного отопления и выбора времени включения является многофункциональный таймер. Его достаточно, когда клиент всегда пользуется автомобилем в одно и то же время или другие альтернативы невозможны.

Пульт дистанционного управления предлагается, если клиента пользуется автомобилем нерегулярно, но он может своевременно активировать отопление до того, как ему понадобится автомобиль. Автомобиль должен находиться в радиусе действия пульта дистанционного управления.

Система автономного отопления может управляться также посредством телефонных звонков. Этот вариант является самым удобным. Однако если автомобиль с соответствующим блоком управления через телефон часто находится в районах с плохим покрытием сети, это может привести к сбоям в работе.

Принцип действия отопителя

Рисунок. Интегрированный в контур охлаждающей жидкости отопитель

1. Электродвигатель
2. Прибор управления
3. Место сопряжения/8-полюсной штекер
4. Реле, автомобильный вентилятор
5. Главный предохранитель/держатель предохранителя
6. Мини-таймер
7. Вентилятор
8. Водяной насос
9. Датчик температуры
10. Камера сгорания
11. Датчик перегрева
12. Теплообменник
13. Сито, встроенное в дозирующий насос
14. Дозирующий насос
15. Выпускной трубопровод с глушителем
16. Свеча накаливания
17. Датчик пламени
18. Воздуховод сгорания

• А Отработавший газ
• В Топливо
• V Воздух для сгорания

Интегрированный в контур охлаждающей жидкости отопитель получаеттопливо из топливного бака автомобиля при помощи отдельного дозирующего насоса. В зависимости от автомобиля (бензин/дизель/газ) имеются незначительные различия в принципе действия отопителей. Тепло, возникающее в результате сгорания топлива внутри отопителя, передается охлаждающей жидкости. Отдельный водяной насос в отопителе обеспечивает прохождение жидкости через него.

После включения системы автономного отопления сначала активируется водяной насос Затем нагревается свеча накаливания. И только потом происходит подача топлива и дозирование, то есть начинается сгорание. Это приводит к запуску вентилятора приточного воздуха. Процесс сгорания постоянно контролируется датчиком пламени. При наличии стабильного пламени свеча накаливания отключается через определенный промежуток времени. Если пламя не образуется спустя 90 секунд после начала подачи топлива, то старт повторяется снова. Если и в этом случае зажигания не происходит, то автономная система отопления отключается по причине неисправности. То же самое касается и угасания пламени во время работы. Аварийное отключение отопителя также происходит при перегреве, слишком низком или высоком напряжении, неисправной свече накаливания, нехватке топлива и сбоях при вращении электродвигателя вентилятора.

Аварийное отключение можно отменить после устранения причин посредством короткого выключения и включения системы автономного отопления. После двукратного повторного срабатывания аварийного отключения или дефектов, влияющих на безопасность системы, происходит аварийная блокировка!

Указания для дополнительного оснащения и законные предписания

Поскольку дооснащение в зависимости от автомобиля чаще всего длится от нескольких часов до двух дней и связано со значительными расходами, к нему необходимо тщательно подготовиться.

Для дооснащения автономной системой отопления существуют разные монтажные комплекты. Из-за сложности, как правило, рекомендуется выбор монтажного комплекта, подходящего к автомобилю, с подробной инструкцией по монтажу. Существует ряд правил и указаний, которые следует соблюдать во время установки автономной системы отопления. Самые важные приведены ниже. В основном, отопитель устанавливается с водяным насосом в моторном отсеке.

• К установке допускаются только отопители с «Общей омологацией» с официальным знаком технического контроля на заводской табличке.
• Монтаж должен выполняться только специалистами согласно руководству по монтажу.
• Дооснащение должно проверяться производителем типовым испытанием согласно § 20 Правил допуска транспортных средств к движению (StVZO) или отдельным испытанием согласно § 21 StVZO.
• Если типовые испытания не проводились, то монтаж должен быть подтвержден согласно § 19 StVZO.
• Год первого ввода в эксплуатацию должен быть нанесен на заводскую табличку.
• В соответствующем месте рядом с наливной топливной горловиной должна быть установлена табличка («Перед заправкой отключите отопитель»).
• Нельзя устанавливать отопитель, прокладывать топливопроводы и выпускные трубопроводы в салоне автомобиля.
• Воздух, необходимый для сгорания, должен поступать снаружи; выпускные трубопроводы следует прокладывать таким образом, чтобы в салон автомобиля не попадали отработавшие газы.

Монтаж топливопроводов следует выполнять с особенной тщательностью. Они должны располагаться на достаточном расстоянии от горячих деталей автомобиля, например, отводов ОГ, защищены от механических повреждений и надежно закреплены. При этом работа двигателя или иные движения автомобиля не должны влиять на срок службы системы. Не допускайте попадания капель топлива на горячие детали или электрические соединения. В целом, подача топлива не должна осуществляться посредством силы тяжести или избыточного давления, то есть без отбора топлива из находящихся под давлением топливопроводов, или за автомобильным топливным насосом. В этой связи, топливопроводы от дозирующего насоса к отопителю всегда должны прокладываться с наклоном по восходящей. В большинстве случаев используется отдельное соединение с топливным баком.

Рисунок. Прокладка системы подачи топлива

1. Разъем для подключения к топливному 6а ку топливной арматуры
2. Дозирующий насос
3. Топливопровод
4. Топливный шланг
5. Топливопровод

Укладка впускного воздуховода для сгорания и трубопроводов для отвода ОГ должна выполняться таким образом, чтобы отверстия всегда были свободными, не забивались грязью или снегом, не были направлены против встречного потока воздуха и установлены с легким уклоном для возможности беспрепятственного стекания конденсата.

Рисунок. Расположение воздуховодов впускного и выпускного трубопровода

1. Отопитель
2. Впускной воздуховод
3. Гибкий выпуск для отработавших газов
4. Глушитель
5. Выпускной трубопровод

Кроме того, выходящие отработавшие газы не должны снова всасываться как воздух, необходимый для сгорания. Поскольку выпускной трубопровод при работе сильно нагревается, следует следить за достаточным расстоянием до теплочувствительных деталей.

Отопитель и водяной насос должны устанавливаться, в основном, ниже минимального уровня охлаждающей жидкости автомобиля. Благодаря этому отопитель и водяной насос могут самостоятельно вентилироваться, а опасность перегрева уменьшается. Подключение отопителя с водяным насосом к контуру охлаждающей жидкости автомобиля выполняется, как правило, на подающей магистрали, ведущей от двигателя автомобиля к теплообменнику. При укладке водяных шлангов также следует обращать внимание на достаточное расстояние до горячих деталей автомобиля, а также до чувствительных к температуре деталям. Кроме того, водяные шланги должныпрокладываться без изломов, чтобы они нигде не терлись, а соединения шлангов должны быть герметичными. Перед окончательным подключением к контуру охлаждающей жидкости они должны быть заполнены охлаждающей жидкостью.

Если отопитель уже установлен, то дооснащение ограничивается только установкой органов управления и системеы управления, а также перепрограммированием автомобиле. В результате получается очень экономный вариант дооснашения автомобиля автономной системой отопления.

Для квалифицированной консультации клиента перед дооснащением всегда спрашивается режим езды клиента, поскольку нагрузка на аккумуляторную батарею при работе автономной системы отопления большая. Основное правило: время работы автономной системы отопления = необходимому последующему времени движения автомобиля для подзарядки аккумуляторной батареи. Поэтому при дооснащении автомобиля автономной системой отопления часто рекомендуется заменить установленный аккумулятор, на аккумулятор с большей емкостью.

Кроме того, обращают внимание клиента на то, что автономную систему отопления нельзя использовать в закрытых помещениях, таких как гаражи и мастерские, или вблизи заправок и нефтехранилищ.

Диагностика и электрическая схема автономной системы отопления

При диагностике неисправной автономной системы отопления, как и в других случаях, прежде всего рассматривают простые причины. Самыми распространенными неисправностями являются слабый заряд аккумуляторной батареи, перегибы или забитые топливопроводы, малое количество топлива в баке или неисправные предохранители. И только на следующем этапе может потребоваться диагностический компьютер/тестер. Для систем, которые идентичны серийным или опционным системам производителя, диагностику можно осуществить через диагностические системы автомобиля. В противном случае, потребуется компьютер с диагностическим программным обеспечением производителя отопителя и соответствующий диагностический ПК-адаптер. Это оборудование позволит считывать память ошибок, управлять различными функциями и устранить аварийную блокировку.

Рисунок. Диагностический адаптер

1. HYDRONIK
2. Кабель адаптера
3. Мини-таймер
4. SUB-D-соединительный кабель
5. ISO-адаптер

Примечание для СТО: аварийную блокировку можно снять после устранения причин также вручную. Для этого необходимо сначала включить автономную систему отопления, на 30 с прервать подачу тока, затем снова включить систему отопления и подождать несколько минут. После возобновления подачи питания аварийная блокировка будет снята.

Агрегат автономной системы отопления со свечой накаливания, датчиком перегрева, датчиком пламени, датчиком температуры и блоком управления, как правило, соединяется с электроникой автомобиля при помощи двух штекеров. Благодаря этому обеспечивается подача напряжения с соответствующими мерами безопасности и выполняется управление автомобильным вентилятором, а также водяным насосом и топливным дозирующим насосом. На рисунке представлена электрическая схема автономной системы отопления.

Рисунок. Электрическая схема автономной системы отопления

• 1.1 Дизель
• 1.2. Свеча накаливания
• 1.5 Датчик перегрева
• 1.12 Датчик пламени
• 1.13 Датчик температуры
• 2.1 Блок управления
• 2.2 Топливный дозирующий насос
• 2.5.7 Реле автомобильного вентилятора
• 2.7 Главный предохранитель 20 А
• 2.7.1 Предохранитель, управление 5 А
• 2.7.5 Предохранитель автомобильного вентилятора 25 А
• 2.12 Водяной насос
• 5.1 Аккумуляторная батарея
• 5.1.2 Колодка предохранителей в автомобиле
• 5.9.1 Выключатель автомобильного вентилятора
• 5.10 Автомобильный вентилятор
• а) для опции дополнительного отопителя подключите к D+
• f) разделите линию
• к) выключатель (подогрев, например, наружная температура