<<
>>

1.1. Конструкции систем отопления и вентиляции автомобилей

За более чем столетнюю эволюцию автомобиля, система отопления и вентиляции претерпела значительные изменения, в настоящее время применяются следующие её виды [24]:

Системы с использованием тепла двигателя:

а) от системы охлаждения двигателя;

б) от системы выпуска отработавших газов.

Системы с собственным источником тепла:

а) не зависимые от двигателя;

б) зависимые от двигателя.

Комбинированные системы.

Если двигатель охлаждается жидкостью, то в системах отопления с использованием тепла от двигателя возможна передача тепла в кузов от радиатора отопления с применением труб, по которым подается в кузов или нагретая жидкость, или нагретый сю воздух.

При воздушном охлаждении двигателя теплоносителем служит воздух. В системах отопления с использованием тепла отработавших газов тепло передается в кузов по трубам от воздушной или водяной рубашки, охватывающей одну из нагретых частей системы выпуска отработавших газов. Системы отопления с собственным источником тепла так же бывают воздушными или жидкостными.

Наиболее распространены отопительные устройства, для которых источником тепла служит система жидкостного охлаждения двигателя. Эти устройства просты и эффективны, а также исключают передачу в кузов отработавших газов, гари и неприятных запахов из под капотного пространства. Система отопления от отработавших газов, применяемая на автомобилях с двигателями с воздушным охлаждением, вследствие присущих ей

недостатков (сильной зависимости от реализуемой мощности двигателя, малой теплоемкости, повышенного шума по сравнению с жидкостной системой отопления) рассматриваться не будет.

Приведённая выше классификация систем отопления делит их но источникам тепла, тем не менее, системы отопления с источником тепла от жидкостной системы отопления имеют различные типы конструкций систем отопления и вентиляции и управление ими [23,25,35,52,54].

Система отопления любого легкового автомобиля с жидкостным охлаждением двигателя, как минимум, состоит из радиатора отопителя, шлангов подвода и отвода жидкости, крана, перекрывающего ее поток, и (или) заслонки, регулирующей поступление наружного воздуха к радиатору, электровентилятора и воздуховодов (рис.

1.1).

3 4 5 6

Рис. 1.1 Принципиальная схема простейшего отопителя

салона автомобиля:

1 - кран; 2 - подводящий шланг; 3 - дефлектор забора наружного воздуха; 4 - радиатор; 5 - система распределения воздуха; 6 - заслонка;

7 - электровентилятор; 8 - отводящий шланг; 9 - жидкостная система охлаждения двигателя

Ниже рассмотрены типичные системы отопления и вентиляции, их общие свойства и схемы управления ими.

Каждая система отопления и вентиляции состоит из корпуса с воздуховодами и воздухораспределительными каналами; теплообменника с вентилятором; органов управления температурой, поступлением и распределением воздуха.

В результате прироста скоростного напора и работы вентилятора поступление воздуха увеличивается в большей мере, чем скорость движения. Поступление воздуха можно относительно просто регулировать с помощью заслонки воздухопритока, которая всегда имеется (она также требуется для того, чтобы предотвратить проникновение токсичных обработавших газов при транспортном заторе). Это возможно только в том случае, если управление заслонкой воздухопритока не зависит от других регулировок, кроме включения вентилятора. Для того чтобы летом можно было обеспечить поступление большого количества воздуха в салон, дополнительно предусматривают крышку воздухопритока, управляемую вручную. Путем соответствующего проектирования системы воздухопритока можно получить подачу воздуха, нарастающую медленнее, чем скорость. В целях отделения крупных частиц пыли и влаги во впускном канале следует предусматривать резкий разворот потока воздуха.

Регулировка температуры воздуха в салоне может осуществляться тремя способами:

регулировкой количества горячей воды, поступающей в радиатор отопителя (водяная регулировка); смешиванием свежего воздуха с горячим, прошедшим через теплообменник (воздушная регулировка); комбинированием обоих способов (смешанная регулировка).

Вентилятор имеет два-три режима работы; возможно объединение работы вентилятора с регулировкой количества поступающего воздуха.

В случае движения автомобиля с малой скоростью (городское

движение) это особенно необходимо.

При очень жаркой погоде такой вентилятор обеспечивает эффективную работу системы вентиляции на всем скоростном диапазоне автомобиля. В системах отопления и вентиляции могут использоваться осевые вентиляторы, которые имеют небольшие габаритные размеры и относительно дешевы, а также радиальные вентиляторы, которые имеют более высокие показатели по расходу, т. е. количество воздуха, поступающего в салон, меньше зависит от скоростного напора. Радиальные вентиляторы работают с меньшим шумом, однако имеют большие размеры. Вентилятор устанавливают преимущественно в воздушном потоке перед теплообменником таким образом, что летом свежий воздух, прошедший через теплообменник, непосредственно подается в салон. Все типы регулировки имеют свои особенности, преимущества и недостатки. При регулировке количеством горячей воды, поступающей в теплообменник (водяная регулировка), температура регулируется с помощью специального крана, изменяющего количество воды, поступающей в теплообменник. Очень трудно получить линейную зависимость между регулировочным ходом органов управления и температурой выходящего горячего воздуха, так как для получения небольшой производительности отопителя через радиатор должно пройти предельно малое количество воды. Производительности системы отопления, равной 50% соответствуют 2-3% максимально возможного потока воды. Кроме того, запорный клапан должен иметь герметичное уплотнение и легко открываться после длительного перерыва.

Разработано два типа кранов: мембранный и поршневой. Недостатком водяной регулировки является то, что необходимая температура воздуха устанавливается с большим опозданием после поворота крана, так как сначала должна прогреться (или охладиться) вода, находящаяся в системе отопления. Производительность системы отопления в большой степени зависит от количества поступающего воздуха и циркулирующей воды, даже при

открытом кране. Несмотря на это, регулировку такого типа вследствие ее простоты часто применяют на дешевых автомобилях (рис.

1.2). Путем разделения теплообменника на несколько отдельных блоков, регулируемых краном по отдельности, можно устранить основной недостаток водяной регулировки - сложность регулировки.

Рис. 1.2 Система отопления, регулируемая путем изменения расхода воздуха (автомобиль «Опель рекорд») 1 - поступление свежего воздуха; 2 - осевой вентилятор; 3 - кран управления расходом воды; 4 - рычаг регулировки подачи воздуха; 5 - рычаг управления вентилятором; 6 - рычаг регулирования температуры; 7 - воздуховоды для оттаивания ветрового стекла

При регулировке путем смешивания холодного и горячего воздуха (воздушная регулировка) требуются большие конструктивные затраты и большее пространство для размещения дополнительных заслонок и каналов. Равномерное смешивание холодного и горячего воздуха осуществить сложно, поэтому можно примириться с некоторым

расслоением потоков, т.е. с тем, что холодный воздух пойдет вверх, как это происходит в некоторых системах. Так как поток воды в таких системах не регулируется, то в жаркую погоду он сильно зависит от герметичности управляющей заслонки, поэтому хотя бы для летней эксплуатации автомобиля следует предусматривать возможность отключения горячей воды, чтобы предотвратить подогрев свежего воздуха. Преимуществами описываемого типа регулировки являются быстрая реакция на регулировочные воздействия; независимость от поступления воздуха (скорости движения); возможность точной регулировки температуры; при этом кран регулировки поступления воды может отсутствовать.

Управление различными воздушными заслонками, предназначенными для поступления, смешивания и распределения воздуха, сложно и сопряжено со значительными конструктивными затратами. Управление должно осуществляться посредством механических связей, чтобы были исключены ошибки в механизме управления. Это ведет к еще большему увеличению конструктивных затрат. Пример продуманной системы отопления и вентиляции показан на рис.

1.3.

Смешанная регулировка является видоизменением указанных выше способов регулировки. Она отличается тем, что управление температурой осуществляется как регулировкой количества горячей воды, поступающей в теплообменник, так и смешиванием холодного и горячего воздуха. В результате этого управление водяным краном становится менее важным, возможности регулировки и реакция системы улучшаются. Управление водяным краном и смесительной заслонкой могут быть механически связаны. Канал для поступления свежего воздуха в такой конструкции может быть небольшим, так как часть воздуха проходит через управляемый теплообменник. Поэтому для размещения такой системы требуется меньше места. Смешанное регулирование имеет много преимуществ, вследствие чего именно его, в настоящее время, чаще всего используют на автомобилях среднего класса.

Рис. 1.3 Система отопления, регулируемая путем смешивания потоков воздуха (автомобиль «Опель рекорд» выпуска 1978 г.) 1 - поступление свежего воздуха; 2 - радиальный вентилятор; 3 - смесительная заслонка; 4 - радиатор отопителя; 5 - теплый воздух; 6 - поступление смешанного воздуха в зону ног; 7 - рычаги управления; 8 - свежий воздух; 9 - поступление смешанного воздуха к ветровому стеклу для оттаивания

<< | >>
Источник: Матвеев Денис Викторович. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск - 2006. 2006

Еще по теме 1.1. Конструкции систем отопления и вентиляции автомобилей: