汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注抽真空不合格問題研究與改進(jìn)

錢進(jìn)　任志亮

摘要：空調(diào)系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，制冷劑加注是影響汽車空調(diào)系統(tǒng)性能的重要因素，在整車生產(chǎn)中，零件狀態(tài)、零件裝配工藝、設(shè)備密封性等都將對制冷劑加注質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。通過對以上因素進(jìn)行分析、研究，找出影響汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注的關(guān)鍵因素，并提出改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；制冷劑加注；抽真空；水含量

1.引言

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車舒適性和安全性已越來越引起人們重視，而空調(diào)系統(tǒng)作為汽車采暖、制冷、除霜、除霧、空氣過濾、溫濕度自動(dòng)控制的核心系統(tǒng)，已愈發(fā)凸顯其重要作用。良好的汽車空調(diào)系統(tǒng)可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全。2汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要由四大部件組成，分別是壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹機(jī)構(gòu)。同時(shí)，完整的汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括：空調(diào)管、儲(chǔ)液干燥器、控制元件、出風(fēng)口等輔助部件，如下圖1。汽車空調(diào)又分高壓管路和低壓管路，高壓側(cè)包括壓縮機(jī)輸出側(cè)、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側(cè)包括蒸發(fā)器、積累器、回氣管路、壓縮機(jī)輸入側(cè)和壓縮機(jī)機(jī)油池。

3.汽車制冷劑加注工藝

制冷劑是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作流體，它在制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，通過自身熱力狀態(tài)的循環(huán)變化不斷與外界發(fā)生能量交換，達(dá)到制冷的目的，制冷劑加注質(zhì)量的好壞將直接決定整車空調(diào)系統(tǒng)的性能感受。

目前整車生產(chǎn)廠的制冷劑加注工藝一般分為：建壓、高壓檢測、抽真空、真空檢測、后真空、加注等步驟，在制冷劑加注前，需要建立10bar以上的高壓，并配以一定時(shí)間的保壓測試，用以檢驗(yàn)整車空調(diào)系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下是否存在泄漏；高壓檢測后，將進(jìn)行抽真空及保壓檢測，用以檢測空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部是否存在揮發(fā)性物質(zhì)及是否存在高真空狀態(tài)下泄漏，以上兩步檢測完成后，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行后抽真空，使空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到3.5mbar以下高真空狀態(tài)，緊接著進(jìn)行制冷劑加注。以上步驟構(gòu)成一個(gè)完成的制冷劑加注工藝，在整車廠生產(chǎn)時(shí)，每一步均會(huì)設(shè)置嚴(yán)格的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，一次合格的制冷劑加注應(yīng)滿足各步驟的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.制冷劑加注抽真空影響因素分析

4.1整車生產(chǎn)廠制冷劑加注現(xiàn)狀

零件裝配、設(shè)備密封性、零件本身質(zhì)量狀態(tài)是影響汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注的三大關(guān)鍵因素。零件裝配及設(shè)備密封性，目前都有標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)流程和檢測方案，在分析處理制冷劑加注不合格問題時(shí)一般都較好分析，處理起來相對方便，而零件本身質(zhì)量狀態(tài)因?yàn)槭芸照{(diào)系統(tǒng)零件生產(chǎn)廠家多，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程難以監(jiān)控等因素影響而較難分析，處理起來相對比較困難。

目前國內(nèi)多家整車生產(chǎn)廠都出現(xiàn)過不同程度的制冷劑加注抽真空不合格問題，特別當(dāng)南方陰雨潮濕天氣來臨時(shí)，抽真空不合格問題更加明顯。筆者所在的A工廠，制冷劑加注抽真空問題嚴(yán)重時(shí)，不合格率高達(dá)15%，嚴(yán)重影響工廠的生產(chǎn)效率。

經(jīng)過長期觀察、實(shí)驗(yàn)及理論分析，發(fā)現(xiàn)零件質(zhì)量因素中，主要集中在零件中含有的易揮發(fā)性液體，而這些易揮發(fā)性液體中，以水汽為主。

以A工廠B車型制冷劑加注為例，工藝要求在55S抽真空時(shí)間內(nèi)，整車空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)真空值達(dá)到3 5mbar以下，這對整車系統(tǒng)零件質(zhì)量要求非常高。

4.2空調(diào)管含水率對制冷劑加注影響分析

選取整車空調(diào)系統(tǒng)的4種零件管，取掉零件兩端的塑料防塵帽，分別用烘干箱進(jìn)行60°C、4小時(shí)持續(xù)烘干實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4種空調(diào)管表面均有少量水分出現(xiàn)；加長烘干時(shí)間到19小時(shí)，發(fā)現(xiàn)空調(diào)管c的管口有大量水分出現(xiàn)。將烘干后的空調(diào)管安裝到整車上，重新進(jìn)行制冷劑加注，抽真空現(xiàn)象有明顯好轉(zhuǎn)，抽真空不合格率從當(dāng)天的12.7%下降到1.7%。

另外一組對比實(shí)驗(yàn)：利用6bar的壓縮空氣，配以專用的轉(zhuǎn)接頭，對4種空調(diào)管分別吹氣30秒，發(fā)現(xiàn)空調(diào)管另一端都有少量水汽沖出，而空調(diào)管c管口的水汽尤為明顯。將經(jīng)過壓縮空氣吹干的空調(diào)管裝到整車中，進(jìn)行制冷劑加注，抽真空不合格率下降到2.1%。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，空調(diào)管中的水汽是影響制冷劑加注抽真空不合格的一大關(guān)鍵因素。

分析：對空調(diào)管c進(jìn)行剖切實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該管為雙層管結(jié)構(gòu)，如下圖2，管路在內(nèi)層使用的是旋管（扭旋后的管子），這樣就在雙層管之間就會(huì)產(chǎn)生2個(gè)通道。彎管后內(nèi)外管更加貼近，但旋管產(chǎn)生的通道依然存在，可以傳送制冷劑。該通道空間狹窄，且多彎曲，非常不利于加注設(shè)備對其抽真空。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部真空值達(dá)到20mbar以下時(shí)，管內(nèi)殘余的水汽會(huì)逐漸在高真空的環(huán)境下?lián)]發(fā)出來，使空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部真空值難以進(jìn)一步下降或者下降非常緩慢，在55s的抽真空時(shí)間內(nèi)不能達(dá)到3.5mar以下，從而導(dǎo)致抽真空不合格。

4.3壓縮機(jī)PAG冷凍油含水率對制冷劑加注影響分析

在進(jìn)行完空調(diào)管分析后，筆者又對壓縮機(jī)進(jìn)行了分析，壓縮機(jī)內(nèi)含有一定量的PAG冷凍油，該油能對汽車空調(diào)系統(tǒng)起到潤滑、密封、降溫、能量調(diào)節(jié)作用。PAG冷凍油具有易吸水的特性，如果長時(shí)間暴露在空氣中，PAG冷凍油內(nèi)會(huì)吸取一定量的水汽，對抽真空產(chǎn)生影響。筆者隨機(jī)抽取了24個(gè)空調(diào)壓縮機(jī)，在環(huán)境溫度20°C，相對濕度55%的條件下，抽取0.5-1mlPAG冷凍油進(jìn)行含水量分析，參照QC/T 660-2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明：1.此PAG冷凍油平均含水率1021ppm（標(biāo)準(zhǔn)：低于1000ppm），已超標(biāo)2.送檢的24臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)，PAG冷凍油含水率有16臺(tái)超上限，不合格率66.7%。筆者將PAG油含水率超標(biāo)的壓縮機(jī)剔除掉，挑選含水率合格的壓縮機(jī)，安裝到整車中（注：此部分車的空調(diào)管已進(jìn)行烘干），進(jìn)行制冷劑加注，抽真空不合格率下降到0.1 1%。

分析：制冷劑加注時(shí)，當(dāng)抽真空進(jìn)行到一定階段，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部處于高真空狀態(tài)，此時(shí)壓縮機(jī)PAG冷凍油中的水汽會(huì)逐漸揮發(fā)出來，如果壓縮機(jī)里PAG冷凍油含水量超標(biāo)，水汽將揮發(fā)的更加明顯，揮發(fā)出來的水汽使空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部真空值難以進(jìn)一步下降，從而導(dǎo)致抽真空不合格。

5.解決制冷劑加注抽真空不合格問題方案

針對以上影響制冷劑加注抽真空不合格的兩大關(guān)鍵因素，對整車生產(chǎn)中空調(diào)加注提出3點(diǎn)改進(jìn)建議：

1.建議空調(diào)管、冷凝器零件生產(chǎn)廠，在零件出廠前對其進(jìn)行含水率抽檢，確保一個(gè)批次的零件含水率達(dá)標(biāo)

2.建議汽車空調(diào)系統(tǒng)的所有零件，在出廠時(shí)做好防水、防潮保護(hù)措施，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸及長時(shí)間倉儲(chǔ)時(shí)，零件受潮而導(dǎo)致水含量超標(biāo)。建議在已有的零件防塵蓋基礎(chǔ)上，在包裝箱里放置干燥劑，并增加塑料密封袋，如圖2所示。

3.建議汽車整車生產(chǎn)廠可以配備一定量的軟管和轉(zhuǎn)接頭，在遇到空調(diào)系統(tǒng)零件含水率超標(biāo)時(shí)，可以用軟管及轉(zhuǎn)接頭接工廠壓縮空氣，對零件進(jìn)行吹洗，可快速消除制冷劑加注時(shí)抽真空不合格問題

6.結(jié)語

水汽是影響空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注抽真空合格與否的關(guān)鍵因素，空調(diào)管c、壓縮機(jī)的PAG冷凍油，分別因其內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、易吸水的特性，而成為影響制冷劑加注抽真空不合格的核心因素。建議整車生產(chǎn)廠通過嚴(yán)控空調(diào)管、壓縮機(jī)PAG冷凍油含水率，做好運(yùn)輸、倉儲(chǔ)防水防潮保護(hù)措施，配備應(yīng)急的零件吹洗除水方案，提升整車生產(chǎn)過程中空調(diào)加注抽真空的合格率。對提升工廠生產(chǎn)效率，保障汽車空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)良性能具體重要意義。