汽車空調系統制冷劑加注抽真空不合格問題研究與改進

錢進　任志亮

摘要：空調系統是汽車的重要組成部分，制冷劑加注是影響汽車空調系統性能的重要因素，在整車生產中，零件狀態、零件裝配工藝、設備密封性等都將對制冷劑加注質量產生重要影響。通過對以上因素進行分析、研究，找出影響汽車空調系統制冷劑加注的關鍵因素，并提出改進方案。

關鍵詞：空調系統；制冷劑加注；抽真空；水含量

1.引言

隨著汽車技術的不斷發展，汽車舒適性和安全性已越來越引起人們重視，而空調系統作為汽車采暖、制冷、除霜、除霧、空氣過濾、溫濕度自動控制的核心系統，已愈發凸顯其重要作用。良好的汽車空調系統可以為乘車人員提供舒適的乘車環境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。2汽車空調系統構成

汽車空調系統主要由四大部件組成，分別是壓縮機、蒸發器、冷凝器和膨脹機構。同時，完整的汽車空調系統還包括：空調管、儲液干燥器、控制元件、出風口等輔助部件，如下圖1。汽車空調又分高壓管路和低壓管路，高壓側包括壓縮機輸出側、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側包括蒸發器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側和壓縮機機油池。

3.汽車制冷劑加注工藝

制冷劑是汽車空調制冷系統的工作流體，它在制冷系統中循環流動，通過自身熱力狀態的循環變化不斷與外界發生能量交換，達到制冷的目的，制冷劑加注質量的好壞將直接決定整車空調系統的性能感受。

目前整車生產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，并配以一定時間的保壓測試，用以檢驗整車空調系統在高壓狀態下是否存在泄漏；高壓檢測后，將進行抽真空及保壓檢測，用以檢測空調系統內部是否存在揮發性物質及是否存在高真空狀態下泄漏，以上兩步檢測完成后，對空調系統進行后抽真空，使空調系統內部達到3.5mbar以下高真空狀態，緊接著進行制冷劑加注。以上步驟構成一個完成的制冷劑加注工藝，在整車廠生產時，每一步均會設置嚴格的評判標準，一次合格的制冷劑加注應滿足各步驟的監控標準要求。

4.制冷劑加注抽真空影響因素分析

4.1整車生產廠制冷劑加注現狀

零件裝配、設備密封性、零件本身質量狀態是影響汽車空調系統制冷劑加注的三大關鍵因素。零件裝配及設備密封性，目前都有標準的作業流程和檢測方案，在分析處理制冷劑加注不合格問題時一般都較好分析，處理起來相對方便，而零件本身質量狀態因為受空調系統零件生產廠家多，生產環境復雜，運輸、儲存過程難以監控等因素影響而較難分析，處理起來相對比較困難。

目前國內多家整車生產廠都出現過不同程度的制冷劑加注抽真空不合格問題，特別當南方陰雨潮濕天氣來臨時，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重時，不合格率高達15%，嚴重影響工廠的生產效率。

經過長期觀察、實驗及理論分析，發現零件質量因素中，主要集中在零件中含有的易揮發性液體，而這些易揮發性液體中，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抽真空時間內，整車空調系統內真空值達到3 5mbar以下，這對整車系統零件質量要求非常高。

4.2空調管含水率對制冷劑加注影響分析

選取整車空調系統的4種零件管，取掉零件兩端的塑料防塵帽，分別用烘干箱進行60°C、4小時持續烘干實驗，發現4種空調管表面均有少量水分出現；加長烘干時間到19小時，發現空調管c的管口有大量水分出現。將烘干后的空調管安裝到整車上，重新進行制冷劑加注，抽真空現象有明顯好轉，抽真空不合格率從當天的12.7%下降到1.7%。

另外一組對比實驗：利用6bar的壓縮空氣，配以專用的轉接頭，對4種空調管分別吹氣30秒，發現空調管另一端都有少量水汽沖出，而空調管c管口的水汽尤為明顯。將經過壓縮空氣吹干的空調管裝到整車中，進行制冷劑加注，抽真空不合格率下降到2.1%。以上兩個實驗結果表明，空調管中的水汽是影響制冷劑加注抽真空不合格的一大關鍵因素。

分析：對空調管c進行剖切實驗，發現該管為雙層管結構，如下圖2，管路在內層使用的是旋管（扭旋后的管子），這樣就在雙層管之間就會產生2個通道。彎管后內外管更加貼近，但旋管產生的通道依然存在，可以傳送制冷劑。該通道空間狹窄，且多彎曲，非常不利于加注設備對其抽真空。當空調系統內部真空值達到20mbar以下時，管內殘余的水汽會逐漸在高真空的環境下揮發出來，使空調系統內部真空值難以進一步下降或者下降非常緩慢，在55s的抽真空時間內不能達到3.5mar以下，從而導致抽真空不合格。

4.3壓縮機PAG冷凍油含水率對制冷劑加注影響分析

在進行完空調管分析后，筆者又對壓縮機進行了分析，壓縮機內含有一定量的PAG冷凍油，該油能對汽車空調系統起到潤滑、密封、降溫、能量調節作用。PAG冷凍油具有易吸水的特性，如果長時間暴露在空氣中，PAG冷凍油內會吸取一定量的水汽，對抽真空產生影響。筆者隨機抽取了24個空調壓縮機，在環境溫度20°C，相對濕度55%的條件下，抽取0.5-1mlPAG冷凍油進行含水量分析，參照QC/T 660-2000標準進行實驗分析，結果表明：1.此PAG冷凍油平均含水率1021ppm（標準：低于1000ppm），已超標2.送檢的24臺空調壓縮機，PAG冷凍油含水率有16臺超上限，不合格率66.7%。筆者將PAG油含水率超標的壓縮機剔除掉，挑選含水率合格的壓縮機，安裝到整車中（注：此部分車的空調管已進行烘干），進行制冷劑加注，抽真空不合格率下降到0.1 1%。

分析：制冷劑加注時，當抽真空進行到一定階段，空調系統內部處于高真空狀態，此時壓縮機PAG冷凍油中的水汽會逐漸揮發出來，如果壓縮機里PAG冷凍油含水量超標，水汽將揮發的更加明顯，揮發出來的水汽使空調系統內部真空值難以進一步下降，從而導致抽真空不合格。

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鍵因素，對整車生產中空調加注提出3點改進建議：

1.建議空調管、冷凝器零件生產廠，在零件出廠前對其進行含水率抽檢，確保一個批次的零件含水率達標

2.建議汽車空調系統的所有零件，在出廠時做好防水、防潮保護措施，避免遠距離運輸及長時間倉儲時，零件受潮而導致水含量超標。建議在已有的零件防塵蓋基礎上，在包裝箱里放置干燥劑，并增加塑料密封袋，如圖2所示。

3.建議汽車整車生產廠可以配備一定量的軟管和轉接頭，在遇到空調系統零件含水率超標時，可以用軟管及轉接頭接工廠壓縮空氣，對零件進行吹洗，可快速消除制冷劑加注時抽真空不合格問題

6.結語

水汽是影響空調系統制冷劑加注抽真空合格與否的關鍵因素，空調管c、壓縮機的PAG冷凍油，分別因其內部復雜的結構、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。建議整車生產廠通過嚴控空調管、壓縮機PAG冷凍油含水率，做好運輸、倉儲防水防潮保護措施，配備應急的零件吹洗除水方案，提升整車生產過程中空調加注抽真空的合格率。對提升工廠生產效率，保障汽車空調系統優良性能具體重要意義。