Современный отопитель салона, который мы принимаем как должное, — продукт долгой эволюции. Мы разобрались, как конструкторы "приручили" сначала горячий воздух из выхлопной трубы, потом антифриз, а так же как был устроен климат-контроль 30-х годов.

Однажды мой приятель, который читал книгу Тома Бауэра «Формула-1 — история главной автогонки мира и ее руководителя Берни Экклстоуна» сказал: «Книга дурацкая, там есть эпизод, в котором Берни продал машину без печки. Не могли придумать, что ли, более правдоподобную историю?» Судя по всему, речь шла о следующем абзаце:

«Один из работников Уайтхауса по имени Питер Рикс как-то спросил его за кружкой пива:

— У тебя найдется хороший подержанный MG?

— Да, — ответил Экклстоун. — Ярко-красный.

— А печка там есть? — спросил Рикс, поскольку печка в машину ставилась отдельно.

— Есть.

Рикс заплатил за машину, а когда ее пригнали, обнаружил, что печки нет».

Пришлось объяснить моему приятелю, что печка, без которой мы машину не мыслим, была опцией еще в шестидесятых годах. А машины с ней считались отменно комфортными. В общем, самое время рассказать о том, как появился и эволюционировал такой привычный сегодня атрибут автомобиля, как климатическая установка, ранее в народе называемая «печкой».

Торпедо MG Magnette

Первые эксперименты

Начиная с конца XIX века машины выпускались без закрытого кузова, и там печка была бы почти бесполезна. Тем более что охлаждение двигателя обычно было термосифонным или вообще воздушным — отапливать целенаправленно салон с его помощью было сложно. Самые комфортабельные закрытые кузова отапливались по-каретному, отдельной маленькой печью или же более безопасными нагретыми камнями либо другими заранее прогреваемыми предметами. Да и сами кузова были деревянными, часто неплохо утепленными.

А вот на электромобилях (они были весьма популярны в США в начале века!) встречалась такая интересная опция, как подогрев рулевого колеса. Однако греть одного водителя было слишком накладно, так что до поры самым надежным его другом в холодную погоду была специальная одежда или попоны, закрывающие сразу салон и нескольких человек.

Первые рецепты действительно автомобильного отопления появились достаточно рано. Реклама 1907 года в журнале Motor предлагала уникальную возможность — устройство, подающее нагретый выхлопной системой воздух в салон. Подобного рода устройства предлагались множеством фирм.

Конструкция их была обычно незамысловата: из выхлопной трубы часть горячих газов отводилась в теплообменник-радиатор в салоне. Если обогрев не был нужен, то просто закрывали клапан подачи газов. Теплообменник ставили на пол машины. Разумеется, в стандартную комплектацию такие устройства не входили, но зато поставить его можно было на любую машину с ДВС.

Устройство было опасным, потому что выхлопные газы могли попасть прямо в салон при нарушении герметичности, а регулировать температуру было сложно, так как температура и давление выхлопных газов постоянно менялись. К тому же их нужно было периодически прочищать, ведь выхлоп на старых машинах был очень грязным. Существовала и опасность возгорания деревянных кузовов машин или других соприкасающихся с отопителем деталей. В общем, система не прижилась.

В 1925 году произошло одно знаменательное событие, смысл которого можно оценить только сейчас. Впервые мировое производство машин с закрытыми кузовами превысило производство открытых авто. Эра кабриолетов — ветра в лицо, пыли, снега и очков-консервов — закатилась. Выбор был сделан в пользу комфортного перемещения в любую погоду, в том числе и в зимнее время.

Отопитель с нагревом в выпускном коллекторе

Более совершенная система отопления салона появилась 1929 году на Ford Model A. Она уже разрабатывалась специально для этой модели и включала в себя теплообменник на выпускном коллекторе мотора и гибкие трубы.

Вентилятор в подкапотном пространстве, нагнетая воздух для двигателя, попутно «задувал» в воронку трубки «печки», оттуда воздух направлялся в теплообменник в коллекторе, нагревался и поступал затем в салон. Регулировалась такая система привычными нам сегодня заслонками и даже имела возможность направить поток горячего воздуха на лобовое стекло или в ноги.

Несколько более совершенная система опционально устанавливалась на Ford V8 с 1933 года. Воздушный поток, который нагнетался в воронку вентилятором, делился надвое. Одна часть оставалась холодной, другая – шла через трубчатый теплообменник в выхлопном коллекторе. Далее оба потока шли в смесительную камеру. Из салона можно было отрегулировать состав воздушной смеси, двигая заслонку смешения и получая таким образом более или менее горячий воздух.

Паровой отопитель

Конструкторская мысль не стояла на месте: компания Delco в те же годы предлагала систему парового отопления для машины. Котел системы устанавливался все туда же, на выхлопную трубу. А получившийся пар нагревал радиаторы в салоне. А те в свою очередь обдувались вполне привычными нам электрическими вентиляторами. Так понемногу собирались вместе компоненты обычной автомобильной «печки».

Жизнь подобных систем оказалась долгой, они применялись на множестве дешевых европейских машин, на знаменитом «Жуке», на 2CV и на первых вариантах наших «Запорожцев». На машинах с воздушным охлаждением мотора иногда применялся вариант с подачей в салон воздуха из системы охлаждения мотора, но примеси масла, бензина и выхлопа сделали такую конструкцию еще менее комфортной, чем обогрев от выхлопной трубы. На «Жуке» начальный вариант заменили сначала на простой теплообменник на выхлопной трубе, а потом попытались использовать масляный радиатор.

Неудивительно, что на фоне всех этих сложностей автомобили с паровыми машинами считались верхом комфорта. Паровички братьев Добл, например модели Doble Detroit 1917 года или скоростной Doble Model E 1924 года, не только поражали воображение скоростью и динамикой разгона — Model E разгонялась до 160 км/ч, что тогда считалось совершенно ошеломительным, но и тихо работали, не выдавали неприятного дыма (топливом служил спирт), и, разумеется, отапливались паром и были по тем временам потрясающе комфортными. К сожалению, они оказались в разы дороже машин с ДВС, и выпуск их не дотянул и до сотни штук суммарно.

Doble Model E 1924

Первые жидкостные отопители

Первые машины с водяной помпой и термостатом, то есть с циркуляционной системой охлаждения появились в середине двадцатых годов. Для них вскоре были созданы и опционные «печки» почти современной конструкции. Через маленький радиатор в салоне прогонялась горячая вода из системы охлаждения двигателя, а сам радиатор обдувался электрическим вентилятором.

В 1927 году А.Б. Арнольд построил экспериментальную установку для Ajax Car (подразделение Nash Motors, о которой ниже) радиатор системы был полнопроточным. Чуть позднее, в 1930 году, после доводки его системы Harrison Radiator Division of General Motors с группой предприятий взяли патент US 1,923,355 на подобные системы отопления и начали серийное производство.

Но это была все еще отдельная система, которую можно было поставить на любую машину с двигателем, имевшим помпу. Но зато она производилась массово и была проста в установке — достаточно было просверлить пару отверстий в моторном щите. Важно понимать: это была просто «печка», которая грела салон. Можно было отрегулировать ее нагрев и интенсивность работы вентилятора, а с системой вентиляции отопитель был не связан. Собственно говоря, для вентиляции никакой системы и не было — салон проветривали через форточки в боковых окнах, да на ходу через специальные заслонки обдувалось лобовое стекло.

Первой же машиной, на которой отопитель появился как встроенный элемент, принято считать Nash. Начиная с 1938 года на все машины марки можно было заказать отопитель салона жидкостного типа похожий на современный. «Печкой» можно было управлять двумя ручками на приборной панели. Одна регулировала скорость работы вентилятора, другая — клапан подачи антифриза в радиатор отопителя и заслонку смешения холодного забортного воздуха с воздухом, подаваемым с нагретого радиатора. Чем выше требовалась температура, тем больше антифриза и меньше забортного воздуха.

Торпедо Nash Rambler

Развитие систем климат-контроля

А уже в 1939 году в опциях появилась система Nash Weather Eye, которую можно считать прообразом систем климат-контроля, температура воздуха в ней поддерживалась автоматически. Систему можно было поставить на топовые модели LaFayette, Ambassador Six и Ambassador Eight.

Воздух не только подогревался, он еще и проходил через фильтры, а в салоне нагнетаемым воздухом поддерживалось повышенное давление, чтобы дорожная пыль и холодный воздух не проникали внутрь через щели. Впрочем, это были машины класса нынешнего «Роллс-Ройса» и «Бентли», ну или топовых «Мерседесов».

Конечно же, никаких электронных блоков управления и температурных датчиков в конце 30-х не было. Для автоматической регулировки температуры обдува использовался обычный термостат. Воздух из печки, подаваемый в салон, в зависимости от своей температуры, расширял или сжимал парафин в термостате, и тот, соответственно, регулировал клапан подачи антифриза в радиатор и заслонку смешения. Дальнейший технический прогресс был связан с развитием этой принципиальной схемы. Отопитель и климат-контроль становился компактнее, совершеннее и дешевле.

Уже упомянутое подразделение Harrison Radiator Division of General Motors на протяжении многих лет занималось усовершенствованием систем вентиляции и отопления на автомобилях GM и разработало систему, в которую входил радиатор для монтажа под сиденья и система подвода свежего воздуха. Комплект установки можно было заказать для машин Oldsmobile, Pontiac и Chevrolet, а на Cadillac такую опцию можно было заказать и в заводском исполнении.

После войны, в 1946 году, гораздо более «демократичный», нежели Nash, Buick представил собственную систему отопления с автоматическим контролем температуры. А Cadillac в том же году создал систему с двумя отдельными радиаторами под передними сиденьями — с их помощью можно было поддерживать разную температуру в правой и левой частях салона. Эту систему, наверное, можно считать первой системой раздельного регулирования, предком наших многозонных климат-контролей.

В 1950 году систему с вентиляцией и обогревом внедрил General Motors для всех своих моделей, а к 1962-му — интегральные климатические установки, совмещавшие вентиляцию салона и его обогрев. В 1968 году производство машин без системы отопления было в США запрещено законодательно.


Тем временем на нашей стороне океана

Переход к использованию систем отопления в Европе тоже был небыстрым и завершился примерно к середине шестидесятых годов. И начался он тоже с люксовых машин. Но в целом автомобили были проще американских, и отопитель часто оказывался дорогой опцией. Так и произошла история с Экклстоуном, которую мы упоминали выше, она вполне правдива.

На спортивных машинах вроде MG комфорт часто приносили в жертву цене и легкости. К началу семидесятых годов найти новый автомобиль без отопителя уже практически невозможно, даже самые дешевые обзаводятся «печкой».

Вот только обилие компактных авто заставляло конструкторов искать способы удешевления системы. Например, на Fiat 500 и Ford Anglia использовали систему с подводом тепла от специальной секции основного радиатора, то есть без отдельного радиатора отопителя. Чуть более дорогой Renault 4 мог похвастаться полноценной системой обогрева, хотя вентиляция салона все еще шла через форточки.


Советский опыт

Срок эксплуатации машин в Европе вообще и в СССР в частности был большим. Многие помнят путешествия на оригинальных «Москвичах»-400, где печки не было вовсе, или на ГАЗ-51 первых выпусков. А ведь они бегали по дорогам еще в восьмидесятые годы! Показателен в этом плане переход от ГАЗ-М-20 «Победа» к ГАЗ-21 «Волга».

На «Победе» не было полноценной печки, теплый воздух подавался в основном на лобовое стекло слабеньким моторчиком, а в «Волге» же при желании можно было «устроить Ташкент». На ГАЗ-24 появилась уже полноценная система вентиляции салона, обеспечивающая и его прогрев, и охлаждение. В целом отечественный автопром даже оказался в чем-то более прогрессивным, чем европейский. Суровая зима не позволяла сделать отопитель опциональным элементом, да и продажа опций не вязалась с советской экономикой. Правда, грели печки не всегда хорошо из-за плохой сборки, загрязнения и неудачных конструкций, но они были.


Альтернатива

Не всегда отопители используют температуру выхлопа, масла или антифриза. Есть и более экзотические варианты с бензиновыми горелками и электрическими отопителями.

И разумеется, рассказ о современных системах климатизации был бы неполным без описания систем кондиционирования воздуха. Но о дальнейшем прогрессе и экзотических решениях — в следующей части статьи.

Да будет холод!

Для улучшения вентиляции в жаркие дни могли использоваться и боковые окна, и люки в крыше, но в целом сформировалась система, при которой воздух подавался в салон с помощью вентилятора под небольшим давлением. Это позволяло избежать запыления внутренностей машины обычным наружным воздухом, к тому же этот воздух мог подогреваться. Тогда же сложилось разделение потоков воздуха на несколько зон, и теперь водитель мог регулировать его направление.

Попытки автоматизировать поддержание температуры начались еще в тридцатые годы. Эффективность систем на основе парафиновых термоэлементов и биметаллических пар оказалась невысокой, но любая приточная система хотя бы обеспечивала обдув салона воздухом с наружной температурой. Конечно, в жарких регионах этого было явно недостаточно. Но как охладить воздух?

В принципе, сама идея охлаждения за счет фазового перехода подана самой природой. Ведь наша с вами естественная система поддержания температуры с испарением пота с поверхности кожи — как раз из таких. При испарении жидкости поверхность сильно охлаждается. Вопрос только в том, где взять много жидкости, и какой.

Уильям Каллен

Уильям Каллен

Первые опыты по охлаждению фазовым переходом относятся еще к XVIII веку. В 1748 году Уильям Каллен в университете Глазго продемонстрировал работу системы, использующей диэтиловый эфир в качестве рабочего тела и замкнутый цикл работы. Первое промышленное использование подобных систем связывают с именем Джэйкоба Перкинса, который в 1834 году запатентовал и изготовил систему с приводом от паровой машины. И уже в 1844 году эту технологию использовали для охлаждения воздуха в помещениях: врач Джон Гори создал систему кондиционирования для кондиционирования палат.

Сравнительно компактные холодильные системы производились с 1910 года компанией General Electric. Но для автомобильной истории важнее другая компания.

В 1916 году была основана фирма Guardian Refrigerator Company, которая пыталась выйти на рынок со своей моделью холодильника. Она потерпела неудачу: удалось продать лишь 40 установок, после чего деньги закончились. Воспользовался этим президент и основатель компании General Motors Вильям Дюран, который купил компанию и переименовал ее в Frigidaire. Этот ход позволил не только развернуть массовое производство холодильников, но и получить в распоряжение автомобильного гиганта технологию фазового перехода.

Вильям Дюран, основатель General Motors

Вильям Дюран, основатель General Motors

Впрочем, в 30-е годы ХХ века самой массовой системой фазового перехода для использования в автомобилях оставались Thermador Car Cooler и ей подобные системы. Это была просто труба, которую вешали на боковое окно машины. Встречный поток воздуха испарял воду в резервуаре, и в салон он поступал охлажденным. Эффективность такой простой системы была небольшой, но 5-10 градусов можно было скинуть. Зато цена оказалась крайне низкой, расходный материал – обычная вода. Так что применяли простенькие испарители долго, и их производство не прекращалось до конца шестидесятых годов. В отличие от кондиционера, система была простой и дешевой, а эффект – вполне ощутимым. Разве что со временем появились варианты для монтажа системы на люке в крыше: там это смотрится не так странно, как на боковом окне.

Thermador Car Cooler

Thermador Car Cooler

Первым «настоящим» кондиционером оснастили машины Packard в 1939 году. На тот момент это были самые дорогие и передовые автомобили в мире, так что появление в них кондиционера было вполне закономерным.

Систему кондиционирования разместили в багажнике, производила ее компания Bishop и Babcock Co. Опция оказалась не слишком популярной по целому ряду причин. И не так страшно, что она заняла половину объемистого багажника. И даже цена в 274 доллара не была решающим негативным фактором, на фоне общей стоимости Паккарда это было не так уж много, хотя и сравнимо с ценой нового дешевого автомобиля. Просто система не отключалась: электромагнитную муфту в приводе еще не придумали, а снимать каждый раз ремень привода компрессора было тяжеловато. Надежность работы оказалась низкой: большая длина трубок и постоянные утечки не способствовали нормальной эксплуатации. После 1941 года опция исчезла из прайс-листа компании. В том же году Cadillac предлагал подобную систему для своих лимузинов, но опция не продержалась в производстве и года.

Packard Super Eight Touring Sedan '1939

Packard Super Eight Touring Sedan ‘1939

Следующая попытка создать прохладу в салоне предприняла компания Chrysler. В модели Imperial 1953 года использовалась куда более современная система Airtemp собственного производства. Причем ещё в 1941-1942 годах компания предпринимала попытки оснащения ею машин, но тогда в серийное производство эта опция не пошла. В Imperial системой уже можно было управлять с места водителя, но располагалась она все еще в багажнике. Зато с надежностью проблем не было, ведь технологию компания отработала на домашних кондиционерах Airtemp. И система не только охлаждала воздух в салоне, но и нагнетала охлажденный воздух с улицы.

Imperial 1953

Imperial ‘1953

Первенцы климат-контроля

В 1954 году на автомобиле Nash Ambassador появилась первая в мире интегрированная система отопления, вентиляции и кондиционирования. Назвали ее All-Weather Eye, и в ней впервые использовалась электромагнитная муфта в приводе кондиционера, а все ее узлы были установлены под капотом и в передней части салона. Конструкция предусматривала дальнейший подогрев охлажденного воздуха при необходимости, что даже при невысокой температуре снаружи создавало внутри приятную атмосферу. И стоит напомнить, это был первый автоматический климат-контроль с кондиционером: достаточно было задать температуру, и термостат поддерживал ее. All-Weather Eye задала направление развития для остальных климатических систем, но сверхпопулярной не стала.

И дело вновь было даже не в её стоимости — 345 долларов в послевоенной Америке были существенной суммой, но это было меньше, чем цена куда менее совершенных систем разработки GM и Chrysler. Проблема была в популярности самих машин Nash. Они были очень передовыми, с очень современным дизайном, но, тем не менее, объемы производства были невелики. И большая часть машин компании были сравнительно недорогими, их покупатели не тратили лишние деньги на новшества. Зато все остальные производители машин поняли, как нужно делать систему отопления и вентиляции.

Nash Ambassador '1954

Nash Ambassador ‘1954

Компания General Motors имела в своем составе двух разработчиков систем кондиционирования. Это уже упомянутая Frigidaire, на разработках которой запустили систему образца 1941 года, и Harrison, которая отвечала за производство радиаторов и дизайн системы охлаждения. Вторая попытка GM оснастить свои машины кондиционерами возлагалась уже на решения и дизайн Harrison, которая в свою очередь заимствовала многие идеи у Nash.

Так, на Pontiac 1954 года система полностью расположилась под капотом, а возможности компании позволили ей впервые в мире расположить радиаторы кондиционера и системы охлаждения «бутербродом» — вместе, обеспечив оптимальную продувку для них и не увеличивая габариты машины. К тому же им удалось значительно уменьшить размеры компрессора, перейдя к аксиальному компрессору вместо привычного V-образного.

Pontiac Chieftain DeLuxe Eight '1954

Pontiac Chieftain DeLuxe Eight ‘1954

Следующий, 1955 год был годом триумфа систем кондиционирования. В США было продано 892 Plymouth, более 400 Chevrolet, все основные компании предлагали свои машины с этой опцией. Прогресс систем шел таким темпом, что к 1957 году кондиционер в багажнике остался только на некоторых машинах Packard, Studebacker и Linсoln. Причем в 1958 году, когда Cadillac Eldorado Brougham стал первой в мире машиной с системой кондиционирования в стандартной комплектации, о кондиционере в багажнике уже забыли. На следующие 60 лет компоновка системы кондиционирования сформировалась.

Cadillac Eldorado Brougham 1958

Cadillac Eldorado Brougham ‘1958

Только к концу 90-х годов прогресс коснулся и этих систем. Например, появилась возможность создать компрессоры с регулируемым давлением и регулируемые испарители, а заодно обеспечить систему полностью электронной системой управления климат-контролем с полным разделением зон и электроприводом заслонок.

Но это — уже тема для следующей истории.

Источник