汽车空调系统制冷剂加注抽真空不合格问题研究与改进

钱进　任志亮

摘要：空调系统是汽车的重要组成部分，制冷剂加注是影响汽车空调系统性能的重要因素，在整车生产中，零件状态、零件装配工艺、设备密封性等都将对制冷剂加注质量产生重要影响。通过对以上因素进行分析、研究，找出影响汽车空调系统制冷剂加注的关键因素，并提出改进方案。

关键词：空调系统；制冷剂加注；抽真空；水含量

1.引言

随着汽车技术的不断发展，汽车舒适性和安全性已越来越引起人们重视，而空调系统作为汽车采暖、制冷、除霜、除雾、空气过滤、温湿度自动控制的核心系统，已愈发凸显其重要作用。良好的汽車空调系统可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。2汽车空调系统构成

汽车空调系统主要由四大部件组成，分别是压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀机构。同时，完整的汽车空调系统还包括：空调管、储液干燥器、控制元件、出风口等辅助部件，如下图1。汽车空调又分高压管路和低压管路，高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。

3.汽车制冷剂加注工艺

制冷剂是汽车空调制冷系统的工作流体，它在制冷系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的，制冷剂加注质量的好坏将直接决定整车空调系统的性能感受。

目前整车生产厂的制冷剂加注工艺一般分为：建压、高压检测、抽真空、真空检测、后真空、加注等步骤，在制冷剂加注前，需要建立10bar以上的高压，并配以一定时间的保压测试，用以检验整车空调系统在高压状态下是否存在泄漏；高压检测后，将进行抽真空及保压检测，用以检测空调系统内部是否存在挥发性物质及是否存在高真空状态下泄漏，以上两步检测完成后，对空调系统进行后抽真空，使空调系统内部达到3.5mbar以下高真空状态，紧接着进行制冷剂加注。以上步骤构成一个完成的制冷剂加注工艺，在整车厂生产时，每一步均会设置严格的评判标准，一次合格的制冷剂加注应满足各步骤的监控标准要求。

4.制冷剂加注抽真空影响因素分析

4.1整车生产厂制冷剂加注现状

零件装配、设备密封性、零件本身质量状态是影响汽车空调系统制冷剂加注的三大关键因素。零件装配及设备密封性，目前都有标准的作业流程和检测方案，在分析处理制冷剂加注不合格问题时一般都较好分析，处理起来相对方便，而零件本身质量状态因为受空调系统零件生产厂家多，生产环境复杂，运输、储存过程难以监控等因素影响而较难分析，处理起来相对比较困难。

目前国内多家整车生产厂都出现过不同程度的制冷剂加注抽真空不合格问题，特别当南方阴雨潮湿天气来临时，抽真空不合格问题更加明显。笔者所在的A工厂，制冷剂加注抽真空问题严重时，不合格率高达15%，严重影响工厂的生产效率。

经过长期观察、实验及理论分析，发现零件质量因素中，主要集中在零件中含有的易挥发性液体，而这些易挥发性液体中，以水汽为主。

以A工厂B车型制冷剂加注为例，工艺要求在55S抽真空时间内，整车空调系统内真空值达到3 5mbar以下，这对整车系统零件质量要求非常高。

4.2空调管含水率对制冷剂加注影响分析

选取整车空调系统的4种零件管，取掉零件两端的塑料防尘帽，分别用烘干箱进行60°C、4小时持续烘干实验，发现4种空调管表面均有少量水分出现；加长烘干时间到19小时，发现空调管c的管口有大量水分出现。将烘干后的空调管安装到整车上，重新进行制冷剂加注，抽真空现象有明显好转，抽真空不合格率从当天的12.7%下降到1.7%。

另外一组对比实验：利用6bar的压缩空气，配以专用的转接头，对4种空调管分别吹气30秒，发现空调管另一端都有少量水汽冲出，而空调管c管口的水汽尤为明显。将经过压缩空气吹干的空调管装到整车中，进行制冷剂加注，抽真空不合格率下降到2.1%。以上两个实验结果表明，空调管中的水汽是影响制冷剂加注抽真空不合格的一大关键因素。

分析：对空调管c进行剖切实验，发现该管为双层管结构，如下图2，管路在内层使用的是旋管（扭旋后的管子），这样就在双层管之间就会产生2个通道。弯管后内外管更加贴近，但旋管产生的通道依然存在，可以传送制冷剂。该通道空间狭窄，且多弯曲，非常不利于加注设备对其抽真空。当空调系统内部真空值达到20mbar以下时，管内残余的水汽会逐渐在高真空的环境下挥发出来，使空调系统内部真空值难以进一步下降或者下降非常缓慢，在55s的抽真空时间内不能达到3.5mar以下，从而导致抽真空不合格。

4.3压缩机PAG冷冻油含水率对制冷剂加注影响分析

在进行完空调管分析后，笔者又对压缩机进行了分析，压缩机内含有一定量的PAG冷冻油，该油能对汽车空调系统起到润滑、密封、降温、能量调节作用。PAG冷冻油具有易吸水的特性，如果长时间暴露在空气中，PAG冷冻油内会吸取一定量的水汽，对抽真空产生影响。笔者随机抽取了24个空调压缩机，在环境温度20°C，相对湿度55%的条件下，抽取0.5-1mlPAG冷冻油进行含水量分析，参照QC/T 660-2000标准进行实验分析，结果表明：1.此PAG冷冻油平均含水率1021ppm（标准：低于1000ppm），已超标2.送检的24台空调压缩机，PAG冷冻油含水率有16台超上限，不合格率66.7%。笔者将PAG油含水率超标的压缩机剔除掉，挑选含水率合格的压缩机，安装到整车中（注：此部分车的空调管已进行烘干），进行制冷剂加注，抽真空不合格率下降到0.1 1%。

分析：制冷剂加注时，当抽真空进行到一定阶段，空调系统内部处于高真空状态，此时压缩机PAG冷冻油中的水汽会逐渐挥发出来，如果压缩机里PAG冷冻油含水量超标，水汽将挥发的更加明显，挥发出来的水汽使空调系统内部真空值难以进一步下降，从而导致抽真空不合格。

5.解决制冷剂加注抽真空不合格问题方案

针对以上影响制冷剂加注抽真空不合格的两大关键因素，对整车生产中空调加注提出3点改进建议：

1.建议空调管、冷凝器零件生产厂，在零件出厂前对其进行含水率抽检，确保一个批次的零件含水率达标

2.建议汽车空调系统的所有零件，在出厂时做好防水、防潮保护措施，避免远距离运输及长时间仓储时，零件受潮而导致水含量超标。建议在已有的零件防尘盖基础上，在包装箱里放置干燥剂，并增加塑料密封袋，如图2所示。

3.建议汽车整车生产厂可以配备一定量的软管和转接头，在遇到空调系统零件含水率超标时，可以用软管及转接头接工厂压缩空气，对零件进行吹洗，可快速消除制冷剂加注时抽真空不合格问题

6.结语

水汽是影响空调系统制冷剂加注抽真空合格与否的关键因素，空调管c、压缩机的PAG冷冻油，分别因其内部复杂的结构、易吸水的特性，而成为影响制冷剂加注抽真空不合格的核心因素。建议整车生产厂通过严控空调管、压缩机PAG冷冻油含水率，做好运输、仓储防水防潮保护措施，配备应急的零件吹洗除水方案，提升整车生产过程中空调加注抽真空的合格率。对提升工厂生产效率，保障汽车空调系统优良性能具体重要意义。