سیستم تهویه خودرو و انواع آن را بشناسید

سیستم تهویه خودرو یکی از المان های مهم در امکانات رفاهی خودروهای امروزی محسوب می شود. اما این سیستم چگونه عمل می کند؟

تاریخچه

تا سال ها پس از اختراع خودرو به دلیل طراحی باز بدنه که جریان هوا در آن زیاد بود نیاز چندانی برای وجود سیستم تهویه در خودروها احساس نمی شد. اما رفته رفته و با تغییر قالب خودروها و بسته تر شدن فضای کابین نیاز به سیستم تهویه نیز بیشتر احساس شد. اولین بار سیستم تهویه ابتدایی در خودرو در سال ۱۹۳۹ توسط کمپانی خودروسازی پاکارد مورد استفاده قرار گرفت اما به دلیل مشکلات مکانیکی زیاد از نظر تجاری چندان موفقیت آمیز نبود و پس از سال ۱۹۴۱ نیز متوقف شد.

اما پس ازجنگ جهانی دوم تولیدکنندگان شروع به  نصب سیستم تهویه روی خودروها نمودند  تا جایی که  سال ۱۹۶۹ بیش از نیمی از خودروهای تولیدی مجهز به سیستم تهویه خودرو مطبوع بودند. البته اگر دقیق تر بخواهیم بگوییم موضوع به سال ها قبل تر باز می گردد. جایی که در  سال ۱۹۰۲ مهندس جوانی به نام ویلیس کریر دستگاه تصفیه هوا را طراحی کرد که اساس سیستم تهویه امروزی است.

ویلیس کریر برای یک انتشاراتی کار می کرد و به دنبال راهی برای کمک به خشک شدن سریع تر جوهر بود تا به او امکان افزایش سرعت تولید را بدهد و توانست دستگاه تصفیه را طراحی کند و سپس در ادامه تهویه مطبوع کارآمدتری اختراع نمود و نام آن را چیلر گذاشت که در سال ۱۹۲۵ آن را معرفی نمود .

امروزه در تصور اکثریت مردم سیستم تهویه خودرو به سیستم کولر خودرو معطوف می شود در صورتی که اگرچه کولر و بخاری جزئی از سیستم تهویه مطبوع به حساب می آیند اما سیستم تهویه مطبوع عملکردی فراتر از آن دارد. به عنوان مثال کولر بصورت دستی دمای هوای کابین را صرفا خنک می کند و پس از خنک شدن این راننده است که باید کولر را خاموش کند اما سیستم تهویه مطبوع تا رسیدن دمای اتاق به حد تعادل فعالیت می کند و علاوه بر این هوای اتاق را به وسیله فیلتر اتاق تعبیه شده در قسمت ورودی اتاق و زیر داشبورد از آلودگی  تصفیه می کند. همچنین  علاوه بر این باعث بخارزدایی شیشه ها در فصل سرد می شود.

حتما بخوانید : سیستم تعلیق مولتی لینک چیست ؟

اجزای تشکیل دهنده سیستم تهویه

۱ – کمپرسور(compressor) : کمپرسور که وظیفه متراکم کردن گاز مبرد سیستم تهویه را برعهده دارد نیروی مورد نیاز خود را توسط یک تسمه از میل لنگ موتور دریافت می کند.

۲ – گاز مبرد(Refrigerant) : در قدیم از گاز فریون برای خنک کردن کابین استفاده می شد که به دلیل اثر مخرب ای که برای محیط زیست و لایه اوزون دارد چندین سال است با نمونه R134 و R134A جایگزین شده است. R-134a یک مبرد مبتنی بر HFC (هیدروفلوئوروکربن) است که خاصیت تخریب اوزون  را مانند R-12/Freon  ندارد. جدیدترین مبرد R-1234yf است که گازهای گلخانه ای کمتری تولید می کند و اروپا به استفاده از R-1234yf روی آورده و احتمالاً در آینده نزدیک این استاندارد جدید در ایالات متحده نیز اجباری خواهد بود.این گاز  در یخچال‌های خانگی، کولر ماشین، کانتینرهای یخچال‌دار، آبسردکن‌ها، چیلرهای صنعتی و تجاری و سوپرمارکت‌ها بکار می رود. بد نیست بدانید ماده مبرد ماده یا ترکیبی از مواد است، که معمولاً به شکل سیال بوده و در سیستم‌های تبرید استفاده می‌شود. مبردها در اکثر چرخه‌های تبرید تغییر فاز داده و از مایع به گاز و سپس برعکس تبدیل می‌شوند.

۳ – کندانسور(condenser) : این بخش مانند یک رادیاتور کوچک عمل می کند از که داخل آن از پره های افقی از جنس آلومینیوم  تشکیل شده است و در کنار رادیاتور قرار گرفته که توسط فن های پشت سپر خنک می شود.

۴ – مخزن خشک کن (Reciever_Dryer) : این بخش از سیستم تهویه خودرو با داشتن کریستال هایی خاص رطوبت موجود در مایع مبرد را به خود جذب می کند. خشک کن یا درایر  از قسمت های مختلفی از جمله شیر سه وضعیتی، فیلتر، بدنه مخزن ذخیره، کریستال های جذب رطوبت، درپوش شیشه ای،مجرای خروجی به شیرانبساطی و مجرای ورودی از کندانسور تشکیل شده است.

۵ – شیر انبساطی (Expantion valve) : شیر انبساطی که توسط یک لوله به خشک کن متصل شده و مایع تحت فشار به آن میرسد دارای یک سوراخ بسیتر کوچک است که پس از آب عبور مایع از آن فشار از روی مایع مبرد برداشته میشود و به گاز تبدیل میشود

۶ – اواپراتور( evaporator) : فرایند تبدیل۳ق مایع به گاز یا همان تبخیر فرایندی گرماگیر است و این قطعه که عملکردی مشابه کندانسور دارد دمای گاز مبرد را به خود می گیرد و خنک می شود و دمای کابین در عبور از این قطعه خنک شده و وارد کابین می شود.

حتما بخوانید : پلتفرم خودرو چیست؟ + تعاریف

انواع سیستم تهویه از نظر منطقه تحت پوشش

تهویه تک کاناله (single zone)

این نوع از سیستم تهویه خودرو به لطف خودروهای تولید داخل برای ما قابل لمس تر خواهد بود.در این نوع سیستم تهویه کلیه دریچه های هوا در کابین به یک منبع هوا در سیستم تهویه متصل اند ‌و چنانچه راننده یک درجه دمای هوا و میزان پرتاب باد را انتخاب کند این هوا در تمام سطح کابین بطور یکسان پخش خواهد شد.

سیستم تهویه دو کاناله (Dual zone)

در ابتدا این سیستم بصورت آپشن روی خودروهای لوکس بکار می رفت اما امروزه کمتر خودروی مدرنی را می توان دید که از  این سیستم تهویه بهره نبرد. در این سیستم این امکان برای سرنشین فراهم شده تا بصورت مجزا از راننده میزان درجه دمای هوا را برای خود تنظیم کند. یعنی اگر سرنشین دمای خنک تری را ترجیح دهد می تواند بطور مجزا دمای اطراف صندلی خود را تنظیم کند. در خودروهای جدیدتر میزان پرتاب باد نیز بصورت جداگانه قابل تنظیم می باشد.

سیستم تهویه چندکاناله(multi zone)

با بزرگتر شدن کابین  و همچنین افزایش سطح رفاه خودروها احترام به راحتی و رفاه سرنشینان ردیف عقب بخصوص در خودروهای تجملاتی و لوکس مانند مرسدس sکلاس و بی ام و سری ۷ بیش از سایرخودروها حس می شد. در همین راستا و به جهت افزایش رفاه حال سرنشینان عقب سیستم تهویه سه کاناله و چهار کاناله به خودروها اضافه شد. البته در سیستم سه کاناله سرنشینان عقب باید بر سر درجه هوا و  میزان پرتاب باد به توافق برسند اما در مدل چهار کاناله هر فرد بطور مجزا امکان تنظیم دمای دلخواه خود را دارد.

حتما بخوانید : گیربکس اتوماتیک AT چیست و چگونه عمل می کند؟

تفاوت سیستم تهویه خودرو اتوماتیک و دستی در چیست؟

تهویه مطبوع دستی

در حالت دستی که در خودروهای سطح پایین تر مشاهده می شود دمای مورد نظر راننده بصورت دستی تنظیم می شود و بصورت فیزیکی روشن و خاموش می شود.در این سیستم میزان پرتاب باد و دمای کابین بصورت دستی توسط راننده تنظیم می شود و بدون دخالت راننده دمای سیستم تهویه تغییر نخواهد نکرد.

تهویه مطبوع خودکار

اکثر خودروهای مدرن امروزه مجهز به تهویه اتوماتیک یا همان  خودکار هستند در صورتی که قبل تر این نوع تهویه به عنوان یک آپشن در خودرو ها استفاده می شد.تفاوت اصلی آن با مدل دستی در قابلیت تنظیم دمای کابین است که در این حالت راننده دمای مورد نظر را تنظیم می کند و پس از رسیدن دمای کابین به درجه مورد نظر سیستم تهویه از طریق اطلاعات دریافتی از حسگرهای تعبیه شده داخل کابین تنظیم می شود..میزان دمای محیط کابین توسط سنسورهایی سنجیده می شود که بخشی از  آنها روی داشبورد تعبیه شده اند و میزان دمای تششع تور خورشید به داخل کابین از طریق شیشه جلو را می سنجند و اطلاعات را به ECUارسال میکنند.هنگامی که دمای بیرون خیلی گرم یا خیلی سرد می شود و از دمای مشخص شده بالا یا پایین می رود، سیستم کنترل آب و هوا سرعت فن و ترموستات را تغییر می دهد تا متناسب با آن تنظیم شود تا دمای مورد نظر دوباره به دست آید.

عملکرد سیستم کولر

ابتدا گاز وارد کمپرسور می شود و در آنجا تحت فشار قرار گرفته و متراکم می شود .سپس گاز پرفشار از طریق شیلنگ خروجی کمپرسور وارد کندانسور می شود که عملکردی مشابه رادیاتور دارد. گاز تحت فشار با حرکت در طی لوله های افقی داخل کندانسور با انتقال دمای خود به پره های دمایش به تدریج  کاهش دما و در انتهای این مسیر گردش در لوله ها تغییر حالت می دهد و به مایع تبدیل می شود و از لوله زیرین کندانسور خارج می شود. این همان تغییر فاز از گاز به مایع است که در علم شیمیایی میعان نام دارد و فرایندی گرماده است.

سپس مایع  به سمت درایر یا همان خشک کننده حرکت می کند.داخل محفظه خشک کننده مواد وجود دارد که رطوبت موجود در مایع را به خود جذب می کند و در ادامه شیر سه وضعیتی تعبیه شده روی درایر(خشک کننده) اجازه عبور مایع به مرحله بعدی را می دهد .نکته قابل توجه اینکه داخل قسمت های مختلف و لوله ها به هیچ عنوان آب نباید وجود داشته باشد چرا که آب علاوه بر ایجاد پوسیدگی و زنگ زدگی سطوح داخلی قابلیت تراکم پذیری نیز ندارد. سپس گاز تحت فشار که درحال حاضر به مایع تبدیل شده و رطوبت آن جذب شده وارد مرحله بعدی یعنی شیر انبساطی می شود که با فشار ۸_۳۰ بار وارد آن می شود. وقتی مایع تحت فشار از خروجی شیر انبساطی خارج می شود فشار از روی آن برداشته می شود و از مایع به گاز تغییر حالت می دهد. فرآیند تبدیل مایع به گاز گرماگیر است و باعث می شود گرمای محیط را جذب کند این گاز سرد وارد اواپراتور می شود و از آنجا هوای سرد وارد کابین می شود.

کاربرد دکمه های پنل سیستم تهویه خودرو

دکمهAC : این دو حرف مخفف کلمه Air Conditioning می باشد با زدن این دکمه کمپرسور سیستم تهویه فعال می شود و کولر وارد مدار می شود تا هوای خنک وارد کابین می شود.

دکمه تنظیم درجه دما : در خودروهای قدیمی تر بصورت فیزیکی و درخودروهای امروز از طریق یک طیف سرد به گرم میتوان میزان دمای هوا را به دلخواه تنظیم کرد دو حالت قرمز و آبی برای آن وجود دارد

وضعیت آبی : در فصل گرم با قرار دادن وضعیت دکمه در حالت آبی هوایی که قرار است وارد کابین شود از اواپراتور عبور می کند و توسط دریچه ای در مسیر هوا از برخورد هوای خنک به رادیاتور جلوگیری می کند.

وضعیت قرمز: در ازن حالت برخلاف حالت دمای خنک که اشاره کردیم دریچه سر راه هوای خنک باز می شود و پس از عبور از اواپراتور به پره های رادیاتور بخاری برخورد می کند و هوای گرم وارد کابین می شود. در خودروهای قدیمی دریچه تنظیم هوا به صورت سیمی و مکانیکی تنظیم می شد اما در خودروهای مدرن این دریچه بصورت موتور الکتریکی تنظیم می شود.

سوالی که ممکن است پیش بیاید این است اگر همزمان دکمه AC را بزنیم و وضعیت دمای ورودی را در حالت دمای گرم (قرمز) قرار دهیم چه حالتی پیش می آید؟ در این حالت هوای گرم و خشک به جریان افتاده و از بخار کردن شیشه جلوگیری می شود.

۳ – دکمه گردش هوا : با فشردن این دکمه هوای تازه و تصفیه شده بعد از عبور از فیلتر اتاق وارد کابین می شود تا حجم مونوکسید کربن را کاهش دهد.

۴ – دکمه یخ زدای شیشه جلو : این دکمه که به حالت یک ذوزنقه و چند خط مواج بین آن در پنل تهویه نشان داده می شود در فصل سرما با خروج هوای گرم از دریچه های پشت شیشه که روی داشبورد تعبیه شده باعث از بین رفتن بخار و یخ زدایی شیشه جلو می شود.