КОНДИЦИОНЕРЫ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Кондиционирование воздуха в салоне автомобиля обеспечивает создание наиболее ком­ фортного микроклимата. Для охлаждения воздуха в салоне автомобиля используются из­ вестные физические принципы, в соответствие с которыми при быстром расширении жидко­ сти или газа, находящегося под давлением, происходит падение температуры, поскольку снижение давления сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. Другим источником холода могут служить затраты тепла на испарение жидкости. Если капнуть на ру­ ку какой-либо летучей жидкости (спирт, эфир), она начнет испаряться и в этом месте почув­ ствуется холод. В кондиционерах используются оба этих явления.

В простейшем кондиционере (рис. 7.41) имеется баллон (ресивер), в котором под давлени­ ем находится жидкий хладоагент с температурой окружающей среды.

Хладоагент выходит из ресивера по трубопроводу и через редуктор давления поступа­ ет в испаритель. Испаритель ускоряет процесс испарения. Для этого он имеет большую по­ верхность и является теплообменником между хладоа ген том и окружающим воздухом. Для уско­ рения прохождения воздуха через испаритель используется вентилятор, который может продувать воздух, поступающий снаружи автомобиля или циркулирующий внутри салона. Хладоагент, пройдя через редуктор, постепенно испаряется внутри змеевика испарителя, и охлаж­ дается, отдавая холод воздуху, проходящему через испаритель. Из испарителя хладоагент выходит в газообразном состоянии и при низком давлении. Для того чтобы цикл охлажде­ ния происходил постоянно, необходимо сжать газ и перевести его в жидкое состояние. С этой целью используют компрессор и конденсатор. Газообразный хладоагент по трубопро­ воду поступает в компрессор, который приводится в действие от вала двигателя. Компрес­ сор сжимает газ до высокого давления. Для охлаждения сжатого газа используется еще один теплообменник — конденсатор, который устанавливается перед радиатором системы охла­ ждения двигателя. Сжатый хладоагент охлаждается в конденсаторе продуваемым воздухом и переходит в жидкую фазу, после чего возвращается в ресивер, и цикл может повторяться. Долгое время в автомобильных системах кондиционирования применялся хладоагент, при­ надлежащий к классу хлорфторуглеродных химических соединений (CFC) и называемый фрео­ ном (например, фреон 12). Из-за возможного разрушения озонового слоя Земли и общей

токсичности во многих странах использова­ ние фреона запрещается. Производители автомобилей вынуждены были перейти к хла- доагенту R134a. Этот хладоагент относится к классу гидрофторуглеродов (HFC), не содер­ жит хлора и не очень вреден. Однако для эффективной работы автомобильных конди­ ционеров, использующих R134a, требуется более высокое рабочее давление.

Ресивер кондиционера не только обеспе­ чивает хранение хладоагента, но фильтрует его и удаляет влагу (иногда фильтр устанавли­ вается отдельно от ресивера). Влага удаляет­ ся с помощью специального адсорбента, который имеет ограниченный срок службы.

Рис. 7.41. Принципиальная схема конди­ ционера:1 — компрессор с электромагнит­ ной муфтой; 2 — конденсатор; 3 — ресивер; 4 — кран; 5 — фильтр; 6 — смотровое окно; 7 — редукционный клапан; 8 — испаритель; 9 — датчик температуры

Ресивер не ремонтируется и подлежит замене в случае выхода из строя. Попадание воздуха в систему приводит ресивер в негодность.

Редуктор понижает давление жидкого хладоагента и управляет его расходом в за­ висимости от температуры на выходе из ис-

парителя. В редукторе имеется терморегулятор, который уменьшает подачу жидкого хладо- агента, если температура выходящего из испарителя хладоагента очень низкая, что, в свою очередь, указывает на неполное его испарение.

Испаритель выполнен в виде нескольких змеевиков, изготовленных из алюминиевых трубок (для R134a). При работе кондиционера на трубках испарителя конденсируется влага, содержащаяся в воздухе. Капли влаги собираются в поддоне и удаляются через трубопровод под автомобиль. Вода, собирающаяся под автомобилем с работающим кондиционером, не является следствием неисправности его агрегатов.

Наиболее распространенным типом компрессоров автомобильных кондиционеров явля­ ются поршневые (рис. 7.42). Вал компрессора приводится в действие от коленчатого вала двигателя с помощью ременной передачи и электромагнитной муфты.

С ведущим валом компрессора соединена наклонная шайба, которая при своем вра­ щении перемещает несколько (5-7) поршней. Корпус с цилиндрами закрыт крышкой с си­ стемой клапанов. Существуют поршневые компрессоры переменной производительности. Производительность компрессора определяется заданной температурой охлаждения. У таких компрессоров может изменяться наклон шайбы, что приводит к изменению хода поршней и, следовательно, производительности. Такие компрессоры оказывают меньшее влияние на работу двигателя при включении муфты, что очень важно для маломощных двигателей. Кроме того, они обеспечивают большую стабильность заданной температуры.

В последнее время в автомобильных кондиционерах на смену поршневым компрессо­ рам приходят роторно-пластинчатые. В таких компрессорах на вращающемся вале установлен ротор с радиальными прорезями, в которые вставлены скользящие пластины, прижимающиеся к эллиптической поверхности статора. При вращении ротора рабочие полости, расположенные между соседними пластинами, изменяют свой объем, что дает возможность создавать высо­ кое давление хладоагента. Компрессоры этого типа имеют меньшие габариты, отличаются плавностью в работе и низким уровнем шума.

В самых последних разработках компрессоров для автомобильных кондиционеров ис­ пользуются переменно-угловые пластинчатые двигатели, изменяющие рабочий ход ком­ прессора и таким образом регулирующие расход мощности в зависимости от потребностей системы. Также появилось большое количество компрессоров с электрическим приводом (особенно в Японии). Основное преимущество электрического двигателя — энергетическая эффективность в совокупности с возможностью электронного управления.

Все больше современных автомобилей оборудуется не простыми кондиционерами, а системами климат-контроля (HVAC — Heating, Ventilation and Air Conditioning).

Такие системы управляются с помощью электроники, используя датчики температуры и интенсивности солнечного излучения, чтобы автоматически поддерживать заданные пара­ метры микроклимата независимо от наруж­ ной температуры. Во всех датчиках температу­ ры — внутренней и наружной температуры воздуха, температуры испарителя и охлажда­ ющей жидкости двигателя — используются термисторы. В некоторых автомобилях имеются

небольшие холодильники и бары. Конструкции отдельных климатических установок допускают раздельное регулирование температуры в раз­ личных зонах салона автомобиля.

Рис. 7.42. Схема компрессора автомобиль­ ного кондиционера:1 — шкив; 2 — электро­ магнит; 3 — наклонная шайба; 4 — поршень; 5 — крышка блока цилиндров; 6 — клапаны

Практически все междугородные автобусы в настоящее время также оборудуются конди­ ционерами (рис. 7.43). Сам кондиционер устанавливается на крыше автобуса, а охлажден­ ный воздух подается по воздуховодам к сиденьям пассажиров. Каждый пассажир с помощью регулятора может настроить силу и направление потока холодного воздуха.

Рис. 7.43. Система кондиционирования воздуха в автобусе:1 — передний отопитель; 2 — дополнительные боковые отопители; 3 — компрессор; 4 — вентилятор с вискомуфтой; 5 — радиатор; 6 — устройство вентиляции и кондиционирования

Г Л А В А

Движение необходимо лю­ бому человеку, и любое техническое средство, позво­ ляющее ускорить это дви­ жение, повысить мобиль­ ность человека, всегда бу­ дет пользоваться спросом в этом мире. Потребность

в каждодневном переме­ щении на относительно не­ большие расстояния наилуч­ шим способом удовлетво­ ряет легковой автомобиль, находящийся в собствен­ ности владельца.

Тенденции развития конструкции автомобиля

§50

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ

Персональный легковой автомобиль в современном мире наиболее привлекателен для че­ ловека как средство каждодневного транспорта, во-первых, по своим техническим возмож­ ностям, во-вторых, из-за способности удовлетворить в наибольшей степени индивидуальные запросы каждого владельца.

Это привело к тому, что автомобиль стал самым массовым транспортным средством в ми­ ре, количество автомобилей увеличивается (в первую очередь легковых), и, видимо, эта тен­ денция сохранится и в ближайшем будущем.

Но массовая автомобилизация несет и негативные последствия: гибель и ранения людей на дорогах, загрязнение окружающей среды, снижение скорости перемещения из-за транс­ портных заторов, влияние на здоровье человека транспортного шума, увеличение площадей полезных земель, занятых автомобильными дорогами, стоянками и т. д.

В связи с этим конструкция автомобиля будет совершенствоваться в следующих направлениях:

1. Повышение безопасности автомобиля.

Установлено, что причинами большинства дорожно-транспортных происшествий являются ошибки водителей. Можно ожидать, что получат дальнейшее распространение системы, ско­ рее всего, электронные, которые будут принимать на себя некоторые функции управления автомобилем или помощи водителю в критических режимах.

Получат распространение общие информационные системы, имеющие связь с каждым ав­ томобилем (системы телематики) и позволяющие осуществлять контроль за состоянием транс­ портной сети определенного региона и заранее предупреждать водителя о возникновении аварийных ситуаций, рекомендовать наиболее рациональные маршруты движения. По оцен­ кам европейских специалистов применение электронных помощников водителя и систем те­ лематики позволит к 2010 г. вдвое уменьшить число дорожно-транспортных происшествий.

2. Уменьшение вредного воздействия на окружающую среду и снижение затрат энергии.Получат дальнейшее развитие устройства, позволяющие снижать вредные выбросы тра­ диционных двигателей внутреннего сгорания. Усилится борьба за экономию нефтяного топ­ лива как с позиций снижения объемов его потребления, так и с позиции уменьшения объе­

мов выбросов С02, создающего парниковый эффект.

Увеличится доля автомобилей, работающих на альтернативных источниках энергии: при­ родный газ, водород, биотопливо. Экономии энергии будет способствовать уменьшение соб­ ственной массы автомобиля, применение гибридных силовых установок. Ожидается, что об­ щий расход энергии автомобилями к 2010 г. по сравнению с 2000 г. уменьшится на 25 %.

Будет снижен транспортный шум автомобилей, в первую очередь за счет разработки и использования малошумных автомобилей.