IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

  Современная система отопления салона автомобилей

Система отопления салонов автомобилей  среднего класса имеет существенные недостатки, которые можно исключить при помощи предлагаемого в настоящем проекте способа усовершенствования автомобильного оборудования.

К примеру, в процессе применения самостоятельно разработанного студентами проекта усовершенствования системы отопления автомобиля марки  LADA можно устранить имеющийся существенный недостаток в системе обогрева салона, связанный с неэффективной работой отопителя салона. Целью проекта является создание оптимальных условий обогрева лобового стекла, а так же боковых и стекол в процессе эксплуатации автомобиля в зимнее время года.

Конструкционные особенности в существующих моделях автомобилей марки LADA таковы, что система обогрева салона автомобиля начинает работать полноценно только  с момента нагрева двигателя до температуры приблизительно 80 градусов Цельсия. Процесс обогрева салона автомобиля до оптимальной приемлемой температуры занимает много времени, и  несомненно, вызывает неудобства при использовании в зимнее время года, когда в некоторых регионах России температура воздуха достигает в среднем 20-25 градусов Цельсия ниже нуля. Конечно же, время достижения оптимальной температуры воздуха в салоне может колебаться (в среднем до 10 минут), в зависимости и от внешних погодных условий, которые влияют на температуру двигателя, и от температуры внутри салона.

Далее на Рисунке 1 предоставлено схематичное устройство имеющейся (и требующей доработки) системы распределения воздуха по салону,  которое устанавливается на автомобилях среднего класса и выполняется в однотипных конструкционных решениях.

Усовершенствование системы отопления салона автомобиля среднего класса

В целях усовершенствования системы отопления салона с целью обогрева стекол автомобиля за основу был взят не сложный механизм, который устанавливается на участке, расположенном на вышеуказанном рисунке между кожухом печки и воздухораспределительной крышкой, теоретически устройство отопителя салона позволяет это сделать. Общее устройство механизма, позволяющего усовершенствовать систему обогрева стекол автомобиля, включает в себя следующие элементы: 1) вентилятор, 2) нить накала, 3) таймер включения, 4) соединительные провода, 5) крепежный элемент.

Рассмотрим более подробно содержательно-функциональное назначение составных элементов предлагаемого механизма.

1. Вентилятор: предполагает использование 12-вольтового источника питания, подключение производится к блоку предохранителей, подключенному к источнику тока.
2. Нить накала: предполагает использование 12-вольтового источника питания, изготавливается из сплава нихрома.
3. Таймер: предназначен для включения вентилятора и нагрева нити накала на время, продолжительностью до 5 минут.
4. Соединительные провода: предположительно  изготавливаются из меди, рассчитанные на 12-вольтовый источник питания, предназначены для соединения вентилятора, нити накала, таймера  включения и подключения к источнику питания, в нашем случае к блоку предохранителей.
5. Крепежный элемент: предназначен для скрепления вентилятора и нити накала к корпусу кожуха печки в месте выхода воздуха, возможно использование крепежа из легких и прочных металлов, предварительно изолированных.

Описание принципа работы механизма, позволяющего усовершенствовать систему отопления салона автомобиля

С помощью крепежного элемента соединяются дополнительный вентилятор и нить накала и крепятся внутри кожуха под основной вентилятор таким образом, чтобы сохранялась следующая геометрическая конфигурация, совпадающая с последовательностью  установки элементов конструкции.

На выходе воздухораспределителя должен был установлен дополнительный вентилятор, предусмотренный конструкцией механизма усовершенствования системы отопления салона автомобиля, следом за вентилятором (ближе к воздухораспределительной крышке) устанавливается нить накала. Обогревание автомобильных стекол осуществляется при помощи воздушного потока, нагнетаемого при помощи дополнительного вентилятора, и обувающего нить накала. Воздушный поток направляется к стеклам автомобиля по специальным воздушным каналам, которые  предусмотрены в салоне автомобилей среднего класса.

Включение вентилятора в электрическую цепь необходимо для исключения вероятности нарушения целостности изоляции в результате нагревания электропроводки в процессе ее использования. Использование нити накала предусматривает ее установку вдали от воспламеняющихся и способных к плавлению элементов автомобиля. Так же для того, чтобы исключить возможность длительного нагревания нити накала используется таймер, который предотвращает возможность не контролируемого продолжительного нагревания нити накала. 

В зависимости от конфигурации салона автомобиля соединительные провода могут быть выведены на щиток предохранителей, присоединенным к источнику тока, а так же на консольную панель автомобиля может быть выведен таймер включения данного механизма.

В итоге получаем следующее: при включении зажигания на щитке предохранителей на контактах возникает электрический ток, под действием которого начинает работать нить накала и встроенный вентилятор, предварительно включенные таймером на консольной панели автомобиля. При этом теплый воздух независимо от основного вентилятора начнет поступать в салон автомобиля, в нашем случае на стекла автомобиля по воздушным каналам стандартной системы обогрева салона, что и обеспечит более быстрый обогрев лобовых и боковых стекол автомобиля.

Плюсы, минусы и перспективы использования механизма, позволяющего усовершенствовать систему обогрева стекол автомобиля

Плюсы. Данный механизм не зависит от основной системы обогрева салона автомобиля, что позволяет включать её в любое время в независимости от основной системы, это в свою очередь позволит быстрее обогреть стекла, что позволяет улучшить обзор дорожных условий со стороны водителя. То есть включение автомобиля в режим  эксплуатации может быть произведен раньше, и позволит сэкономить время. Кроме того, улучшение видимости за счет устранения следов запотевания стекол позволяет уменьшить время работы двигателя, затрачиваемого на обогрев салона, что  в целом уменьшает расход топлива.

Минусы. Данный механизм не может быть изготовлен универсального размера, подходящего под все модели автомобилей среднего класса. Проектирование и последующее изготовление указанного механизма связано с необходимостью  строгого учета конструкционных особенностей автомобиля.  Другими словами, сразу установить готовый механизм произвольных размеров и конфигурации в автомобиль не получиться, нужно сделать замеры, осмотреть стандартную систему обогрева, убедиться в противопожарной безопасности и уже после этого можно усовершенствовать конкретную марку автомобиля, исходя из его геометрических параметров. Так же при использовании данного механизма увеличивается расход электроэнергии.

Перспективы. За счет того, что работоспособность механизма обеспечивается электричеством, его  использование может осуществляться так же в  электромобилях, которые приобретают все большую популярность среди автовладельцев. Поскольку указанный механизм нуждается для своей работы только в электроэнергии, он может быть установлен и на электромобиле с отсутствующим двигателем внутреннего сгорания.