Дыхание через фары

Для многих автомобилистов, особенно для жителей мегаполисов, которые временами просто живут в пробках, автомобиль — как второй дом, поэтому хотелось бы проводить эти часы в комфортных условиях. Современные системы вентиляции позволят создать желаемые условия в салоне автомобиля уже через 10–15 минут при любой температуре снаружи. Но для того, чтобы достичь такого результата, пришлось потрудиться не одному поколению инженеров. Практически сто лет ушло на то, чтобы получить систему, которая позволит создавать действительно комфортные условия для водителя и пассажиров.

Самый большой в мире трек для испытания автомобилей в разных погодных условиях находится недалеко от Вены. В таких суровых условиях система климат-контроля автомобиля Мерседес R-класса с задачей обогрева салона должна справится не более чем за полчаса. Фото: Daimler AG

Первоначальная задача, которая стояла перед инженерами и конструкторами, заключалась в том, чтобы не допустить просачивание пыли и ветра через щели в дверных проёмах в салон автомобиля. Решение было найдено достаточно быстро и с годами лишь совершенствуется. До сих пор не придумали ничего лучше резиновых уплотнителей, они лишь меняют свой состав и форму профиля.

Салоны современных автомобилей настолько герметичны, что последнюю закрываемую дверь приходится захлопывать с бóльшим усилием, чем остальные — воздух внутри салона заметно пружинит. На Mercedes-Benz S-класса начала 1990-х годов (заводской индекс W140) дополнительно предлагалась установка доводчика дверей. Если дверь не была плотно захлопнута, пневматическая система буквально присасывала её.

Из нестандартных решений вопроса изоляции дверных проёмов можно отметить, пожалуй, использование двойных уплотнителей — в таком случае уплотнитель устанавливается на внутреннюю и внешнюю стороны дверного проёма. В серию такое решение попало ещё в средине 1980-х годов, но не получило широкого распространения. Как оказалось, за счёт изменения профиля уплотнителя даже с одинарным можно достичь сходных результатов при сохранении более низкой себестоимости производства.

Ещё одно интересное решение, часто используемое на дорогих моделях, — двери без рамок для стёкол. В этом случае гораздо тяжелее обеспечить хорошую изоляцию, поэтому нередко прибегают к хитрости: применяется механизм, приподнимающий стекло в специальный паз, когда дверь закрыта, и приопускающий стекло, чтобы дверь могла открыться, как только водитель или пассажир берётся за ручку. Из бюджетных моделей такое решение осуществлено на некоторых моделях Subaru.

Следующая задача, которая встала перед инженерами, — эффективно обогреть и охладить салон. К счастью, двигатель выделяет достаточно тепла, а жидкостное охлаждение двигателя позволяет сравнительно легко нагревать подаваемый в салон воздух. Достаточно пропустить горячую охлаждающую жидкость через теплообменник, установленный в воздуховоде системы вентиляции, и воздух будет нагреваться до температуры выше 30 °C. Меняя соотношение нагретого и не нагретого воздуха с помощью специальной заслонки, можно плавно изменять температуру в салоне.

Манекен Доктор Оскар создан специально для тестирования систем климат-контроля. 118 датчиков, расположенных по всему «телу» Оскара, собирают сведения о температуре, скорости воздушных потоков и о том, насколько хорошо его обогревают отопительные приборы и солнце. Фото: Daimler AG

Конечно, изначально не все автомобили оборудовались системами жидкостного охлаждения двигателя (нередко можно было встретить воздушное охлаждение). Отчасти из-за сложностей с обеспечением нормального обогрева салона воздушное охлаждение постепенно было вытеснено жидкостным.

С охлаждением воздуха в салоне справляются тем же путём: воздух пропускается через теплообменник кондиционера. Однако пришлось добавить стоки для конденсирующейся при охлаждении воздуха воды. Кондиционер мог незаметно переохладить пассажиров, а те, в свою очередь, заболеть, поэтому очень часто можно было встретить противников кондиционеров в автомобилях. 

Ситуация несколько изменялась с распространением систем климат-контроля, которые снизили риск переохлаждения пассажиров (но не избавили при этом от риска подхватить болезнетворные микробы) — электронный блок климат-контроля, управляющий вентиляцией, оснащён датчиком температуры в салоне и может самостоятельно изменять соотношение тёплого и холодного воздуха, интенсивность обдува, подключать и отключать кондиционер. Водителю остаётся выбрать желаемую температуру и направление движения воздуха, а климат-контроль самостоятельно определит, насколько подогреть подаваемый воздух. Интенсивность обдува также выбирается исходя из разности температур. Конечно, сохранена возможность выставить всё в ручном режиме.

Дальнейшее развитие этой системы — многозонные системы климат-контроля, позволяющие как минимум задавать разную температуру для каждой из половин салона (двухзонные). Более продвинутые системы климат-контроля позволяют задавать температуру раздельно для водителя, переднего пассажира и для задних пассажиров (трёхзонный). Есть и системы, позволяющие задать отдельную температуру для каждого из пассажиров.

Климат-контроль «Терматроник» в равной степени внимателен к сидящим как спереди, так и сзади и позволяет задавать разную температуру для трёх зон. Фото: Daimler AG

Но и эти системы различаются: некоторые позволяют регулировать раздельно только температуру, а другие — ещё и интенсивность, направление обдува. Пока ещё экзотическим является решение, применённое на Volkswagen Phaeton. Для того, чтобы исключить попадание прямых потоков охлаждённого воздуха на пассажиров, вентиляционные дефлекторы могут прикрываться специальными крышками и тогда салон охлаждается слабыми рассеянными потоками холодного воздуха. Это усовершенствование пока не нашло других серийных воплощений.

Зато другое экзотическое решение середины 1980-х годов сейчас активно используют. Инженеры заметили, что даже когда в салон подаётся тёплый воздух, отдельная подача холодного улучшает вентиляцию в салоне в общем и способствует комфорту пассажиров. Так, у Mercedes-Benz 190 середины 1980-х из средних дефлекторов шёл только холодный воздух. Сегодня это решение в немного изменённом виде снова используется. Теперь для холодного воздуха выделяют отдельный дефлектор сверху панели. Он направляет слабый поток свежего воздуха в область лица водителя и переднего пассажира, не охлаждая при этом стекло.

Ещё одна задача инженеров — обеспечить равную эффективность отвода воздуха из салона и на низкой скорости, и при движении по шоссе. Изначально отвод воздуха осуществлялся через задние стойки крыши. У «Волги» ГАЗ-24 эти воздухоотводы в стойках очень хорошо заметны, так как декорированы хромированными накладками. Иногда их очень удачно прятали за водосточные желобки, как на Mercedes-Benz W123. Но задерживавшийся около заднего стекла воздух вызывал его запотевание.

Постепенно от этой схемы перешли на отвод воздуха через багажник. В этом случае воздух из салона через отверстия в задней полке попадал в багажник, а оттуда выходил через отверстия, спрятанные за задним бампером. На сегодняшний день это одна из самых распространённых схем. Правда, существуют и экзотические решения, не нашедшие отклика, такие как на Ford Mondeo первого поколения. Воздух удалялся через отверстия за окнами задних дверей. Иногда отверстия для отвода воздуха на вседорожниках совмещали с задними фонарями.

Инженеры Mercedes-Benz для последнего поколения C-класса совместили у универсалов отвод через фонари и отвод воздуха через багажник. По бокам задних фонарей можно заметить небольшие отверстия, отводящие воздух из салона. Пока не ясно, будет ли подобное решение использоваться на других моделях концерна и поддержат ли его другие производители. О применимости такой схемы отвода воздуха можно будет судить только после длительной эксплуатации.

Как уже было упомянуто, плохо продуманная вентиляция может существенно ухудшить обзор. Хорошо рассчитанная вентиляция салона с потоками воздуха, проходящими вдоль стёкол, создаёт не только комфорт, но и обеспечивает хороший обзор. Нынешние автомобили имеют целый арсенал решений, призванных бороться с запотеванием стёкол изнутри и наледью снаружи.

Одними из первых появились воздуховоды в основании ветрового стекла. Горячий воздух из них быстро помогает оттаивать наледи и справляется с конденсатом. Видимость по бокам, особенно в той части, где находятся боковые зеркала, обеспечивают специальные дефлекторы, направляющие часть воздуха в эту область окна. А если выбрать режим обдува ветрового стекла, автоматически включается кондиционер. Дело в том, что кондиционер достаточно эффективно удаляет избыток влаги из воздуха и поэтому конденсат со стёкол сходит гораздо быстрее. Но добиться обдува заднего стекла, чтобы на нём не оседал конденсат, довольно сложно.

Вентиляционные отверстия ГАЗ-24 остались и в её наследнике (ГАЗ-3110), но стали меньше. Фото: Олег Сендюрев/«Вокруг света»

Конечно, были экзотические схемы с отдельным вентилятором, обдувавшем заднее стекло, например, на ГАЗ-24 «Волга». Но сейчас общепринятым решением считается установка электрического обогрева заднего стекла. Тонкие нити проводника при пропускании тока нагревают стекло, к которому они приклеены, и конденсат достаточно быстро испаряется. Электрообогрев боковых зеркал напрямую не относится к вентиляции, но работает в комплексе. Как правило, его предлагают как опцию. К интересным решениям можно отнести электрообогрев ветрового стекла, при этом нити проводника едва заметны. Сейчас обогрев всего ветрового стекла устанавливается в качестве опции на некоторые модели Ford.

Тем не менее сегодня некоторые недостатки всё же остаются. Так, жидкостная система охлаждения не позволяет быстро прогреть салон автомобиля с остывшим двигателем. С этим борются установкой подогрева сидений, который предлагается, как правило, как опция, либо установкой предпускового подогревателя, прогревающего охлаждающую жидкость, а с ней двигатель и салон автомобиля.

Большая площадь остекления и большой наклон стёкол открывает салон солнцу. Из-за этого во время летней жары там становится очень жарко. Впрочем, можно установить стёкла, не пропускающих инфракрасное излучение. Сегодня такие стёкла можно увидеть на моделях Renault и Peugeot (как правило, только ветровое стекло). Отличить такое стекло можно по сиреневому оттенку бликов.

В базовой версии Peugeot 308SW — огромная панорамная стеклянная крыша, плавно переходящая в лобовое стекло. Подобное решение обеспечивает отличную обзорность и даёт ощущение простора, но во время жары салон быстро нагревается. В качестве опции предусмотрен раздельный климат-контроль. Фото: MURATET stephane/© Automobiles Peugeot

Также нерешённой проблемой является то, что кондиционеры увеличивают расход топлива в среднем на 0,2 литра на 100 км для двухлитрового двигателя из-за того, что компрессор кондиционера работает от единого ремня для дополнительных агрегатов двигателя.

В принципе последние нововведения как раз и направлены на снижение энергопотребления системы вентиляции. Например, можно отметить люки с солнечными батареями, питающими на стоянке кондиционер, тем самым снижая нагрузку на кондиционер при запуске двигателя. В то же время, ни для кого не новость, что за комфорт приходится платить.