Ой, мороз, мороз: история автомобильного кондиционера

Да будет холод!

В прошлой части мы закончили на том, что к пятидесятым-шестидесятым годам прошлого века окончательно сформировалась единая система вентиляции и обогрева салона. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.