سیستم تهویه و کولر خودرو چگونه کار می‌کند؟

فصل تابستان با تمام ویژگی‌های خاص خود، باز هم برای بسیاری افراد به‌خصوص آنها که خودرو بخش اساسی زندگی آن‌ها  است، تفاوت بیشتری با دیگر فصل‌ها دارد. استفاده از کولر و سیستم تهویه (به‌ اختصار A/C)، اهمیت زیادی در تابستان دارد و گاهی به‌صورت روزمره باید از آن استفاده کرد. تقریباً تمام خودروهای تولید انبوه مدرن به انواع سیستم‌های تهویه و کولر ساده و پیشرفته مجهز هستند و آن را باید یک آپشن استاندارد نامید.

سیستم تهویه‌، سال ۱۹۳۹ به‌ همت مخترعان آمریکایی‌ها در خودروها استفاده شد. مهندسان شرکت خودروسازی پکارد (Packard) اولین خودروهای مجهز به سیستم تهویه را راهی بازار کردند که البته بسیار ابتدایی کار می‌کرد و خبری از ترموستات در آن نبود. با گذشت زمان، شرکت‌های بیشتری از سیستم تهویه استفاده کردند، به‌طوری که با نزدیک شدن به دهه‌ی ۱۹۷۰ بیش از ۵۰ درصد خودروهای جدید سیستم تهویه داشتند. البته پیش از خودروسازان و پس از ابتکار پکارد، بسیاری از افراد از سیستم‌های تهویه‌ی افترمارکت و سفارشی برندهای مختلف در خودرو استفاده می‌کردند.

تقریباً تمام سیستم‌های تهویه‌ی خودرو یک حلقه‌ی بسته هستند و از دو بخش پرفشار و کم‌فشار تشکیل شده‌اند. بخش پرفشار نقطه‌ی آغاز سیستم تهویه از سمت پیشرانه به هوای خنک کابین است.

کمپرسور یا متراکم‌کننده (Compressor) یک پمپ بوده که از طریق تسمه به میل‌لنگ موتور خودرو متصل است. ماده‌ سردکننده (همان گاز کولر) در حالت گاز کم‌فشار به کمپرسور وارد و سپس متراکم می‌شود. پس از تحت فشار قرار گرفتن، این گاز به سمت کندانسور پیش می‌رود. لازم به ذکر است که کمپرسور فقط گازها را متراکم می‌کند و بر مایعات تأثیری ندارد. برای جلوگیری از جریان مایع در سیستم تهویه، قطعات بیشتری صرفاً برای حذف آب در سیستم نصب شده است که در ادامه بررسی می‌شوند.

کندانسور یا چگالنده (Condenser) در اصل یک رادیاتور است و مانند رادیاتور خودرو کار می‌کند. در جریان تراکم گاز و ارسال به کندانسور گرما تولید می‌شود اما به‌دلیل وجود لوله‌های رادیاتور و جریان گرفتن در آن‌ها، ماده سردکننده که به حالت گاز بوده حالا به حالت مایع و سیال درمی‌آید. عملکرد کندانسور را مانند سرد شدن بخار و تبدیل آن به آب تصور کنید. خروجی کندانسور یک مایع متراکم شده و آماده‌ی خنک کردن کابین است.

قبل از ورود مایع متراکم شده به اواپراتور، باید از یک مخزن کوچک موسوم به ریسیور درایر (Receiver Dryer) یا خشک‌کننده عبور کرد. همانطور که از نام این قطعه مشخص است، ریسیور درایر با داشتن مواد شیمیایی خشک‌کننده به‌صورت دانه‌های زیر، هرگونه آب یا رطوبت موجود را جذب می‌کند. عملکرد این قطعه مانند بسته‌های کوچک درایر در جعبه‌های کفش است. شاید توجه کرده باشید که در جعبه‌ی کفش‌ها بسته‌های کوچک پر از دانه‌های کوچک قرار داده می‌شود تا رطوبت هوا گرفته شود. ریسیور درایر سیستم تهویه خودرو هم، با حذف آب موجود عمل می‌کند. در صورت حذف نشدن آب و تبدیل آن به کریستال‌های یخی، سیستم تهویه آسیب خواهد دید.

این سوپاپ یا شیر (TXV)، نقطه‌ی آغاز بخش کم‌فشار سیستم تهویه است که با لمس آن تبدیل گرما به سرما قابل تشخیص است. ماده سردکننده که حالا پس از عبور از ریسیور درایر یک سیال خالص است به سوپاپ انبساط وارد می‌شود تا فشار وارد بر ماده سردکننده کاهش یابد. این سوپاپ قابل تنظیم است و جریان ماده سردکننده را کنترل می‌کند. قابلیت تنظیم سوپاپ برای عملکرد باثبات سیستم تهویه ضروری است؛ همین مورد باعث خرابی اجزای مختلف سوپاپ انبساط در بلند مدت می‌شود. البته در برخی خودروها به‌جای سوپاپ از یک لوله‌ی کوچک روزنه‌دار استفاده شده است اما عملکرد هر دو قطعه یکسان است و در انبساط گرمایی سیال و کاهش فشار قبل از ورود به اواپراتور خلاصه می‌شود. تفاوت مهم این دو قطعه این است که لوله‌ی روزنه‌دار جریان سیال را ثابت نگه می‌دارد، اجزای محرک ندارد و در بلند مدت با تشکیل رسوب و مسدود شدن روزنه‌، کارایی خود را از دست می‌دهد. سیستم‌های تهویه مجهز به لوله‌ی وزنه‌دار، به‌صورت خودکار خاموش و روشن می‌شوند تا جریان ماده سردکننده به اواپراتور را تنظیم کنند.

تبخیرکننده یا اواپراتور (Evaporator) بخش مهم سیستم تهویه است که برخلاف دیگر قطعات، در خارج از فضای اصلی کاپوت، مهمولاً پشت داشبورد سرنشین جلو نصب شده است. اواپراتور با داشتن لوله‌های پیچی و چند تیغه ظاهری مانند رادیاتور دارد اما عملکرد آن جذب گرما است نه پخش آن. ماده سردکننده در حالت سیال سرد و کم‌فشار (دمای ایده‌آی صفر درجه‌ی سلسیوس) به اواپراتور وارد می‌شود؛ سیال منجمد نمی‌شود اما نقطه جوش آن بسیار پایین است.  حرارت موجود در کابین برای به‌جوش آمدن R-134a موجود در اواپراتور کافی است تا دوباره به حالت گازی تبدیل شود. با تبدیل ماده سردکننده به گاز، ظرفیت جذب حرارت در آن بالا می‌رود. گاز ایجاد شده از اواپراتور گرما و رطوبت کابین را به خود جذب می‌کند و پس از خنک شدن هوا با وجود فن، هوای مطبوع و سرد به فضای داخلی خودرو دمیده می‌شود. پس از این ماده سردکننده که حالت گاز دارد به کمپرسور برمی‌گردد تا این چرخ دوباره از سر گرفته شود.

در سیستم‌های تهویه مجهز به لوله روزنه‌دار، بین اوپراتور و کمپرسور یک مخزن کوچک ذخیره وجود دارد. در این سیستم‌ها گاهی سیال، بیش از اندازه به اواپراتور وارد می‌شود و به‌طور کامل تبخیر نمی‌شود. همانطور که پیش‌تر اشاره شد، کمپرسور نمی‌تواند مایعات را متراکم کند؛ مخزن بین اواپراتور و کمپرسور مایعات اضافه را قبل از ورود به کمپرسور ذخیره می‌کند تا جریان روان سیستم مختل نشود. همانطور که اشاره شد، اواپراتور رطوبت کابین را هم از بین می‌برد که خود عامل مهمی در هوای سرد فضای داخلی محسوب می‌شود. علاوه بر این، گرده‌ها و هر چیز دیگر معلق در هوای کابین به اواپراتور وارد می‌شود. گاهی اوقات در هنگام روشن بودن سیستم تهویه و توقف خودرو، قطره‌های آب از کاپوت چکیده می‌شوند که معمولاً مربوط به اواپراتور بوده و جای نگرانی نیست.

بخش پایانی این مطلب را به شارژ سیستم تهویه یا اصطلاحاً پر کردن گاز کولر اختصاص می‌دهیم.

عبارت شارژ گاز کولر با شروع فصل تابستان در تمام تعمیرگاه‌ها و مراکز خدماتی خودرو جلب توجه می‌کند. شارژ کولر خودرو به‌معنی پر کردن ظرفیت مخزن سردکننده‌ است. مانند روغن موتور، گاز سردکننده سیستم تهویه نیز پس از مدتی کمتر می‌شود؛ در صورتی که این مقدار کاهش قابل توجهی داشته باشد، باید به دنبال نشتی احتمال در ارتباطات کلی سیستم بود. امروز گاز R-134a به‌عنوان گزینه‌ای بهتر از فریون عملکرد خود را پس از آزمایش‌های فراوان ثابت کرده و در بیشتر خودروها از آن استفاده می‌شود اما گازهای دیگری چون فری زون (Free Zone)، فریز 12 (Free 12) و کارکول (Kar Kool) نیز در بازار وجود دارند.