汽車空調(diào)R1234yf制冷系統(tǒng)概覽

◆文/北京 馮永忠 康永祿

汽車空調(diào)R1234yf制冷系統(tǒng)概覽

◆文/北京 馮永忠 康永祿

入夏以來，持續(xù)出現(xiàn)30℃以上的高溫，全球范圍內(nèi)汽車空調(diào)占所有空調(diào)系統(tǒng)的40%。歐盟排放法規(guī)2006/40/EC對汽車空調(diào)制冷劑有新要求：自2017年起，在歐盟市場銷售的所有新車必須使用R1234yf制冷劑。汽車空調(diào)中使用生態(tài)友好型制冷劑將會(huì)顯著減少溫室氣體的排放。

R1234yf制冷劑有下列優(yōu)點(diǎn)：1.專門為汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2.提供的制冷容量和能量效率可以達(dá)到R134a制冷劑的技術(shù)參數(shù)；3.適用于全球所有氣候區(qū)域；4.符合全球環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；5.全球變暖潛能值GWP=4，比R134a少99.7%；6.臭氧消耗潛能是零；7.無毒。

一、汽車空調(diào)專業(yè)術(shù)語

車輛空調(diào)系統(tǒng)基于物理定律，使用一種稱為制冷劑的特殊化學(xué)試劑。為了更好地理解汽車空調(diào)的原理，需先了解學(xué)習(xí)下列專業(yè)術(shù)語。

1.熱量：熱量是一種能量，熱量的單位是焦耳，熱量可以傳遞和儲存。

2.熱交換：熱交換是一個(gè)過程，兩個(gè)不同溫度的物體之間會(huì)發(fā)生熱交換。進(jìn)行熱交換時(shí)，較熱的物體將其部分內(nèi)能傳遞到較冷的物體。制冷原理是基于熱交換。

3.對流：是熱傳遞的途徑之一，對流期間流體的溫度發(fā)生變化。對流通過循環(huán)傳遞熱量，只能發(fā)生在液體或氣體之間。

4.冷：冷是熱的較低狀態(tài)。溫度低于冰點(diǎn)的水通常認(rèn)為比較冷。人體接觸到比他體溫明顯低的物體時(shí)就會(huì)感覺到冷。

5.沸騰：沸騰是液體狀態(tài)的改變，在此期間液體會(huì)轉(zhuǎn)化成氣體。不同液體的沸點(diǎn)不同。沸點(diǎn)還取決于液體的壓力。液體的壓力越高，沸點(diǎn)也越高。

6.冷凝：也稱液化，這時(shí)氣體變成液體。

7.制冷劑：制冷劑是進(jìn)行熱交換的工質(zhì)。制冷劑在氣態(tài)或液態(tài)有溫度壓力函數(shù)關(guān)系曲線。膨脹過程中，汽車空調(diào)制冷劑會(huì)冷卻空氣。

8.膨脹制冷：氣體通過膨脹閥后，會(huì)迅速膨脹，這種氣體的制冷效果非常顯著。

二、制冷劑的概述

1.R12制冷劑：1995年以前，汽車空調(diào)使用的R12制冷劑，其化學(xué)組成是CCl2F2(二氯二氟甲烷)，對臭氧層有破壞作用。

2.R134a制冷劑：現(xiàn)在汽車空調(diào)廣泛使用的R134a制冷劑，其化學(xué)組成是CH2FCF3(四氟乙烷)。R134a制冷劑含有不含氯原子，對臭氧層沒有破壞作用，但會(huì)排出溫室氣體。

3.R1234yf制冷劑：新開發(fā)的R1234yf制冷劑，化學(xué)組成是CF3CF=CH2(四氟丙烯)，被開發(fā)者作為R134a制冷劑的替代產(chǎn)品，可以減少溫室氣體排放。

三、全球變暖潛能值(GWP)比較

不同氣體排放對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)使用全球變暖潛能值(GWP)。R1234yf制冷劑的全球變暖潛能值(GWP)是4，遠(yuǎn)低于R134a制冷劑的全球變暖潛能值(GWP)1 430。因此，它產(chǎn)生的溫室氣體排放比舊的R134a制冷劑顯著降低。新的R1234yf制冷劑完全符合歐盟法2006/40/EC對全球變暖潛能值(GWP)低于150的要求，如圖1所示。

圖1 GWP比較

四、R134a和R1234yf特征對比

R134a和R1234yf特征如表1所示。

五、R1234yf特征介紹

1.R1234yf制冷劑與金屬/塑料的反應(yīng)

純的R1234yf制冷劑化學(xué)性能穩(wěn)定，不腐蝕鐵、鋁以及專門開發(fā)的塑料。然而，制冷劑中含有雜質(zhì)就會(huì)腐蝕和破壞制冷管路的零部件。不是制冷系統(tǒng)專用物料，如密封圈和軟管會(huì)被R1234yf制冷劑和冷凍機(jī)油腐蝕，發(fā)生損壞。氯化物或紫外線污染的R1234yf制冷劑會(huì)腐蝕金屬和塑料，這可能會(huì)導(dǎo)致堵塞，泄漏或空調(diào)壓縮機(jī)活塞上沉積雜物。注意R1234yf制冷劑還能腐蝕鋅、鎂等金屬。

表1 R134a和R1234yf特征表

2.R1234yf制冷劑的顏色和氣味

R1234yf制冷劑無色，通常為氣態(tài)或液態(tài)。在觀察孔中可能會(huì)出現(xiàn)乳白色，這是由于制冷劑中含有冷凍油，不是發(fā)生故障。R1234yf制冷劑幾乎無味，如果制冷劑泄漏，可能會(huì)聞出輕微氣味。

3.R1234yf制冷劑的可燃性

R1234yf制冷劑在一定的空氣濃度中可燃。與火焰或熱表面接觸時(shí)，制冷劑發(fā)生分解，產(chǎn)生有毒的煙霧。紫外線輻射時(shí)，R1234yf制冷劑會(huì)裂變分解。

4.飽和蒸汽壓力

R1234yf和R134a制冷劑飽和蒸汽壓力曲線如圖2所示。兩條曲線非常相似，性能接近。不需要更改壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、傳感器、執(zhí)行器、管路等制冷系統(tǒng)零部件。差異僅在控制單元軟件的不同。R1234yf制冷劑飽和蒸汽壓力溫度對應(yīng)表如表2所示。

圖2 制冷劑壓力曲線

六、管內(nèi)換熱

新款寶馬新7系(G12)等車型的空調(diào)制冷系統(tǒng)使用特殊的管內(nèi)換熱系統(tǒng)，蒸發(fā)器中溫度約為5℃的制冷劑把冷凝器中的制冷劑從55℃冷卻到45℃。這增加了蒸發(fā)器的性能，降低了制冷劑的循環(huán)流量。使空調(diào)壓縮機(jī)的功耗減少，降低了燃料消耗。

由于管內(nèi)換熱，流入壓縮機(jī)的制冷劑完全蒸發(fā)，這樣可以防止液態(tài)制冷劑進(jìn)入空調(diào)壓縮機(jī)，如圖3所示。

圖3 管內(nèi)換熱

七、R1234yf制冷劑的儲存與系統(tǒng)維護(hù)

由于R1234yf制冷劑的可燃性，必須按規(guī)定單獨(dú)儲存。它不應(yīng)該與油液和潤滑劑儲存在同一個(gè)空間。R1234yf制冷劑的最高儲存環(huán)境溫度是50℃。禁止將R1234yf制冷劑在陽光下曝曬或靠近熱源。制冷劑僅儲存在制造商或經(jīng)銷商專用的壓力瓶內(nèi)。維護(hù)空調(diào)制冷系統(tǒng)時(shí)，使用R1234yf制冷劑專用加注機(jī)，而且只能使用R1234yf原廠加注軟管。奧迪/大眾R1234yf制冷劑專用加注機(jī)如圖4所示。

圖4 奧迪/大眾R1234yf制冷劑專用加注機(jī)

R1234yf制冷劑儲存在壓力瓶中，加注閥是左旋螺紋，壓力瓶上配一個(gè)單向閥，防止制冷劑倒流。與R134a相比，R1234yf制冷劑很昂貴，所以一定要防止泄漏。如果您需要測試泄漏或執(zhí)行系統(tǒng)壓力測試，總是使用干燥的氮?dú)狻Ｈ绻褂每諝猓捎谥评鋭┛赡軞埩粼诠苈分校斜ǖ奈ｋU(xiǎn)。

1.維護(hù)接頭

車輛的空調(diào)制冷系統(tǒng)配備了兩個(gè)維護(hù)接頭。一個(gè)連接空調(diào)制冷管路的高壓側(cè)，另一個(gè)連接空調(diào)制冷管路的低壓側(cè)。這兩個(gè)維護(hù)接頭的直徑不同，與R134a制冷劑空調(diào)的維護(hù)接頭也各不相同，不能互換，如圖5所示。維護(hù)接頭尺寸對照表如下。維護(hù)接頭對照表如表3所示。

圖5 維護(hù)接頭

表3 維護(hù)接頭對照表

2.維護(hù)接頭蓋帽

維護(hù)接頭都配備了塑料蓋帽。這樣可以把維護(hù)接頭密封在里面。為了快速識別維護(hù)接頭蓋帽，R134a制冷劑空調(diào)使用黑色蓋帽，而R1234yf制冷劑空調(diào)使用灰色蓋帽。如圖6所示。

3.警告標(biāo)簽

警告標(biāo)簽提供關(guān)于制冷劑的類型，工廠制冷劑的加注量和冷凍機(jī)油的類型。警告標(biāo)簽上的提示符號表示處理制冷劑時(shí)的危險(xiǎn)性。警告標(biāo)簽一般位于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器支架附近。如圖7所示。

圖6 維護(hù)接頭蓋帽

圖7 警告標(biāo)簽