汽车空调知识是否需要定期加「氟」

内容概述：汽车空调系统运行原理讲解，制冷剂损耗原因与补充方式解析。汽车空调多久补充一次「氟」？相信很多汽车用户都有过相同的疑问，然而没有故障的汽车理论上用到报废都不用补充，因为制冷剂的损耗速度是极其缓慢的，甚至可以说缓慢到可以忽略不计。

因为制冷剂的形态与制冷系统的运行原理，决定了管路必须有极其严格的密封性；制冷剂只是在制冷空气调节设备的初装&维修过程中才需要添加，下面先来了解制冷的原因，掌握原理后自然懂得是否需要定期添加了。

核心知识：氟氯昂早已是制冷剂的过去式类型，原因为这种物质会破坏臭氧层。目前使用的制冷剂均为「四氟乙烷」，这是种HFC-氢氟碳化合物，其中不含有在破坏臭氧层中的氯与溴原子；而臭氧层是起到有效阻隔太阳光线中的紫外线的作用，是极其重要的大气层组成部分所以保护臭氧层当然是非常重要的。

然而四氟乙烷也不是没有缺点，这种物质是种温室气体，产生的二氧化碳排放量是很夸张的；说白了就是会加速温室效应，那么控制损耗量也自然非常重要，作为汽车空调的制冷剂使用绝不应该过量挥发。

运行原理：四氟乙烷的沸点非常低，在零下26.2℃时就会像烧水一样蒸腾为气态；加注到汽车空调系统中的四氟乙烷基本都是气态，除非在极寒地区的冬季才会成为液态。那么这种制冷剂在压缩机中则会有非常高的压力，因为需要压缩加注才能保证形态转变后的储量合格。

空调在开始制冷时是有内燃式发动机带动压缩机运转，产生的压力会驱动制冷剂往冷凝器运动，随即经过干燥罐达到膨胀阀；这一流程会让制冷剂变成液态，温度当然是会非常低的。

汽车空调压缩机的功率往往在3kw左右，折算马力会达到5PS（匹）上下。公制马力的驱动力是非常大的，1PS就可以让75公斤的物体以“1m·1s”（米/秒）的速度运动；由此可见空调管路内部的压力有多高，而且压缩机的驱动力本身也会形成高压力。

所以制冷系统必须严格密封，如果出现裂缝则会在高压作用下快速的挥发；至于缓慢一些的减少则是程度较低的密封性破坏，比如在两到三年中出现制冷效果的明显下降，原因就要从管路硬件着手检查。

正常标准：≥10年仍无需检查与补充制冷剂，只要接近空调出风口的位置仍有低温空气流出，温度标准可以低至16~18℃即没有问题。

汽车空调与家用空调的制冷最低温度标准为16度，这是在夏季不宜更低的体感温度阈值；但是冷风在管路送风过程中仍旧会吸热，管路本身的的温度在高温环境中是会不断升上的；所以出风口温度以＋2℃波动并没有问题，车内温度的下降需要一个过程很多时候感觉汽车制冷效果变差原因只是认为车辆老旧而产生的心理暗示而已。

汽车暖风系统与家用空调不同，制热时是不需要压缩驱动制冷剂运转的。家用空调制热是利用制冷剂蒸发为气态的相对“高温状态”，与低温的蒸发器接触，通过反向让蒸发器吸热的原理加温，之后再用鼓风机将低温空气出过蒸发器加温。

不过在很多冬季温度不是特别低的区域，这种制热方式的效果是挺不理想的；所以家用空调会加入电辅热系统，也就是利用高电阻导体配合大电流输入使其升温，并为空气加温达到制热目的。但是燃油汽车的暖风系统既不用压缩也不用电辅热而是用水暖系统。

燃油汽车装备的内燃机是以燃烧为基础产生热能，通过转化过程中微观物质物质的运动推动机械结构运转；而燃烧的结果包括热能，也就是会产生非常高温度的概念。

发动机机体必须加入「冷却液-水冷循环」系统才能实现温控，否则无法有效消耗的热能会让机体熔化变形；而冷却液在循环过程中正是以“吸热·散热·再吸热·再散热”的方式进行循环，但是在循环过程中仍旧会被加热到100℃左右的高温标准。那么引出另一组系统，通过高温冷却液加热一组小型暖风水箱，再用鼓风机把低温空气吹过高温水箱，是不是一样能达到制热效果呢？

答案就是这样了，而如果冬季使用暖风空调效果变差或一直很差，原因则可能出在以下三个方面。水温传感器故障节温器故障环境温度过低故障点需要专业维修人员去排除，环境温度影响的是水温升高速度与程度；

如果低温总能达到零下几十度的话，行驶中的汽车在强大的风冷作用下是难以升高温度的。所以很多货车会用纸板或被子挡住车头以降低风冷，但是家用汽车的进气口正在车头车辆无法以降低风冷提升水温解决方式则只有加装电暖系统了。

水射流切割工艺介绍

(2002-7-2)

加工材料的先进方法之一是用高压液体射流切割。美国在1961年已获得专利。但是，在俄罗斯第一次发表这题目是在40年代中期。而在80年代末才由莫斯科金属切削机床实验科学研究所开始深入研究。1997年的汉诺威和1999年的巴黎EMO展览会上证明，该方法有了很大发展，且在该领域中的技术进步十分显著。仅在巴黎就展出3台大型的工作装置，它们是Flow公司（德国）、Bystronic公司（瑞士）和Digital Control公司（法国）的。专门从事机械冲床和激光打孔机的Trumpf公司（德国）亦开始在研制水射流切割装置。

水射流切割法的工艺特点

水射流切割是水射流或磨料水混合物在压力达400MPa下，以速度达100m/s从直径0.1mm~0.2mm的喷嘴中射出进行的切割。在磨料水切割时，射流从喷嘴通过小直径（约1mm）硬质合金喷管喷出，并借助于在喷管入口喷射，从专用料斗中吸入磨料粉。水射流的动能将传给磨料颗粒，从而从被切割毛坯上去除微屑。这时，实际上在毛坯上完全没有热和力的作用，故切口表面不变形，且无毛刺及材料的组织畸变。

当切割功率达30kW以上时，工作头可用手或机器人的夹持装置自由握住。机器人的微处理器数控装置可在空间任意角度下实现切割。

水射流装置可切割板料、精确直角、打小孔、开窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非导热材料）。

切口可从制件表面的任意点开始。切口宽度较小（在水切割时为0.1mm~0.3mm，在磨料水切割时为1mm~1.5mm），从而可保证节约材料，降低能耗。工艺过程具有柔性的生态洁净的特点，通常可用于完成要求快速重调设备的单件订货。各种方法切割板料的评定结果列于表1（根据Flow公司的数据）。

表1 各种切割方法的比例

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评定准则 各种切割方法的评定（按5分制）

磨料水切割 激光切割 等离子切割 氧切割

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切口宽度 5 2 4 5

切口质量 5 5 2 2

切割速度 4 5 4 4

切割精度 5 5 4 3

研磨表面的可能性 5 4 4 2

形成泥渣 4 2 2 4

总加工时间 4 4 3 2

工艺柔性 5 4 2 3

通用性 5 3 4 2

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主要工艺参数是生产率或切割速度V。对大多数水射流装置：V=0.001m/min~12m/min，切割精度±0.1mm。表2列举出了Flow公司关于磨料水切割各种材料的速度与毛坯厚度有关的数据。表3中列出了Ingersoll-Rand公司（德国）关于水射流切割速度的数据。

表2 不同毛坯厚度的切割速度

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被切割材料 毛坯厚度（mm）

5 10 20 50

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铝 切 2.28 1.04 0.47 0.16

钛 割 1.09 0.49 0.22 0.08

耐蚀钢 速 0.62 0.28 0.12 0.04

玻璃 度 6.45 2.91 1.30 0.46

花岗岩 （m/ 3.55 1.60 0.72 0.25

大理石 min 4.59 2.06 0.93 0.32

）

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注：工作压力350MPa；磨料供给量680g/min；磨料为80号粒度花岗岩。

表3 Ingersoll-Rand公司采用的切割速度

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被切割材料 毛坯厚度（mm）

2 5 10

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橡胶① 25 - 10

聚氨酯 切割 20 8 3

聚四氟乙烯，聚氟乙烯 速度 6 2 0.8

胶合板 （m/min） 25 4 0.5

泡沫塑料② - - 25

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注：①当毛坯厚度20mm时 v=2m/min。

②当毛坯厚度100mm时 v=5m/min。

由于采用现代计算机装备水射流切割装置，可利用大量数据库优化切割过程（其中包括实时优化），和解决裁料的优化任务，故本方法的工艺性可显著扩大。

布局方案

水射流设备的布局目前有各种方案，其中包括机器人配套的形式、带回转工作台的形式等，但应用最广的是移动龙门架或固定龙门架的布局。

在一系列移动龙门架的装置内[例如Bystronic、Waterjet公司（意大利）]预先考虑有辅助角坐标。当工作头沿Z轴移动具有足够快速动作的恰服装置时可加工管坯，其中包括非圆型面。

消除射流的余能是在工作台下面的敞开槽内进行的，从而使生态环境变坏。槽内泥渣必须借助刮板传送带、螺旋输送机、水力涡旋机等进行定期清理。

毛坯定位用的工作台可用耐蚀板、金属丝网、磨尖的销钉做成格子形状来制成；工作台表面可用散粒材料等形成。类似工作台十分昂贵，且因射流作用而磨损，故寿命较低。

在Watejet公司装置上采用的工作台，其优点是由正方形（120mm×1200mm）网络形成的坚固的框架，深淀箱由耐蚀钢做成，传动装置配置在框架的外廓尺寸内，设有控制零点的终点开关，维护区安排在框架的长度一侧，装载区可完全敞开，网络元悠扬可更换，框架具有很高的承载能力。

带移动龙门架的设备最好用于加工在切割过程中不好移动的笨重制件。典型代表是Flow公司的Tll-200型装置，其工作台尺寸为2m×4m。

固定龙门架的布局示例是Ingersoll-Rand公司的装置，其工作台尺寸为2m×3m。

当收集器内的射流余能被消除后，形成的泥渣将沿专用软管排入沉淀槽。因在工作头出口孔附近区遮盖有专用罩，且罩与吸尘器相连，而收集器安排在距离毛坯几毫米处，故切割过程可达到最大的生态洁净。不设置废水槽，可显著减轻装置的重量。

上述布局在结构上较移动龙门架的布局复杂，且在收集器内有快速磨损的零件。此外，为了避免射流在毛坯出口上过于弯曲和对收集器的偏离，切割速度存在某些限制。

工作台的典型尺寸（以Flow公司的装置为例）：2m×1.5m；2m×3m；2m×4m；2m×6m；3m×2m；3m×4m和3m×6m（第一位数为沿X轴的尺寸）。为使工作头沿所有轴移动，大多采用带滚珠丝杠传动的机电伺服传动装置。沿Z轴的移动一般不超过180mm~200mm。

在建立装置时特别注意选择材料和传动装置的保护使水和尘埃不落入。在Waterjet公司的装置上，具有耐蚀钢小车和有预紧力的滚珠支承的铝滑块，滑块沿经抛光的耐蚀钢导轨移动。传动是由无刷交流电动机借助外摆线齿轮和拉伸强度足够的齿形带实现。沿Y坐标的传动关系借助铝轴实现。传动装置预先考虑有用橡胶带和波纹遮帘双保护。

水射流装置主要参数

水射流装置的主要部件之一是高压装置。它由液压装置箱、带传动电动机的变量泵、一个或若干个增压器、蓄能器、液压件、油液调节系统（过滤和冷却）、供工艺水用辅助泵、精滤水器和电器控制箱所组成。

在双作用增压器内，油液从1个泵经换向准备供入低压（一般12MPa~16PMa）液压缸内，迫使其活塞与高压液压缸的活塞一起运动。由于低压和高压液压缸活塞的工作面积之比为（20~30）：1，故可保证相应提高水的压力。因此，在0.8MPa~1MPa压力下的工艺水可通过另一单向阀充满高压液压缸进入蓄能器和工作头。

蓄能器可缓冲液压缸的活塞反向时的压力波动。在工作头入口处的压力波动不应超过5%。因此，在选择蓄能器的容量时必须考虑到当压力400MPa时在高压液压缸内水的压缩接近20%。因蓄能器是金属用量大的高压容器，故在现代化装置中尽可能不用它。为减小压力波动，在油泵的增压油路上一般安装容量约2.5L的蓄能器。

水射流切割过程的效率在很大程度上与工作压力P的大小有关，因此装置设计人员力图保证其最大，但超过400MPa极限的至今尚未应用成功。一般，P=350MPa~380MPa。问题在于当P=300MPa时高压液压缸内表面上的应力已达到大多数结构钢的屈服极限（甚至在无局部应力集中因素时）。这就要求采用高强度耐蚀钢。此外，弹性体密封的寿命目前尚未超过500h。为减小作用在液压缸紧固件上的轴向负荷，密封的径向尺寸应最小。

水射流装置的主要参数（工艺水流量Q和传动装置功率P）是根据喷嘴的直径D和考虑到液压系统的效率，确定的（图1），D一般不超过0.65mm。为了提高水的流量是通过安装辅助（第二）标准增压器达到的实际上在所有增压器的设计中，均采用双作用增压器，并配有可控液压换向阀。高压液压缸有贯穿的平滑内孔（无应力集中源）和带内置式单向阀的盖。

Flow公司出产30多种型号的增压器，其压力为380MPa，Q=1.93L/min~12L/min。

在Bystronic公司装置上采用的高压装置有下列主要优点：有两个双作用增压器，可保持参数P和Q恒定，且不利用蓄能器；无级调节打孔压力和工作压力；有三级精滤水器；可观察高压密封状况并可快速更换密封；足以供给若干工作头用的功率。