目前分類:構造與原理 (10)

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一般修護手冊通常只記載零件正壓力的測試數據規範,而負壓力的測試數據規範多使用於零件作動或感測數值的比對程序,很難看到有關真空數值(負壓力)的相關記載。

真空數值對引擎開冷氣增加負載的多寡有對應關係沒錯,前一陣子也開始思考如何用客觀的數據(如怠速真空值數據變化...)證明與開冷氣重拖有何關聯性。

如果改善壓縮機潤滑效果或是冷凝器散熱效果,怠速真空度下降的幅度的確會降低(意指20in.Hg降至18in.Hg的情形)。例如原來不開冷氣,怠速真空值為20in.Hg,開冷氣怠速真空度為16in.Hg,改善壓縮機潤滑效果或是冷凝器散熱效果以後,引擎驅動壓縮機的負載也會降低(磨擦係數數降低,壓縮壓力降低),不開冷氣,怠速真空度仍為20in.Hg,開冷氣怠速真空度會上升至18in.Hg,這是怠速真空值可直接看到的改善結果。如果車主有裝3環錶,很容易發現怠速真空值的改變。

至於引擎的提速控制也能看到改變,使用引擎診斷電腦設備可直接看到怠速提速器的提速程度,改善壓縮機潤滑效果或是冷凝器散熱效果以後,同樣也會看到怠速提速器的提速幅度降低,例如開冷氣,怠速步進馬達步進數由原本20降低至15(步進數越高,提速範圍越高,但車主看到的怠速不變)對降低引擎油耗有直接的改善效果,如果壓縮機潤滑效果或是冷凝器散熱效果太差,引擎怠速負荷太大,超過怠速提速器的提速能力,引擎轉速會開始降低,怠速過低時,有些引擎電腦會直接將壓縮機與冷凝器風扇停止運轉,一般的修護手冊並未註明此結果,技術人員碰到冷氣系統在怠速無法起動時,可注意引擎轉速是否過低。

改善壓縮機潤滑效果或是冷凝器散熱效果以後,因為冷房效果提昇,蒸發器吸熱效率提昇、降溫快,所以到達冷度感知器設定過冷範圍的時間會縮短,壓縮機會提前停止運轉(新式可變容積式壓縮機會提前降低壓縮量/降低壓縮壓力,減輕引擎負載),壓縮機運轉時間減少,引擎油耗就會降低。而且壓縮機會停止運轉,連冷凝器風扇馬達、壓縮機電磁離合器的電能消耗也同時停止,發電機發電量降低,引擎負載降低,引擎油耗也會降低。

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K6的冷凝器從一開始裝加長型(台製)→日本加厚型(不必改水箱風扇同步運轉)→台灣加厚型(日本加厚型賣完了)→原廠冷凝器(台灣加厚型沒有原廠冷凝器效果好)→進口特厚型(原廠冷凝器賣完了)25mm厚,實際為25.5mm,有人稱26mm(包裝箱印25mm)→目前又改回加長型(台製),以個人實務經驗來看,Miller對進口特厚型品質與耐用度沒信心。

 

目前K6改用加長型冷凝器以一根電線與一個二極體來控制水箱風扇同步運轉的方式也不再使用,改回傳統以加裝繼電器控制水箱風扇同步運轉的方式,不過繼電器的控制是使用冷凝器風扇繼電器的訊號,與一般擷取水箱風扇與冷凝器風扇的電源當控制訊號的手法不同。

 

會這樣做,主要還是受限冷凝器品質與考量系統穩定度,K6改用加長型冷凝器,配合加裝繼電器控制水箱風扇同步運轉的方式(2個風扇運轉),如果發生其中一個風扇故障,至少還有1個風扇會轉,冷氣管路壓力在怠速與慢車狀態,壓力不至急遽飆高。另一個目的是當成水箱風扇控制線路故障的備用系統,只要水箱風扇運轉正常,開冷氣直接啟用水箱風扇散熱。

 

K8只裝過幾片進口特厚型(25mm),就不再繼續用了,因為長期記錄數據,發現特厚型的散熱效果並不突出,也常碰到他處已更換特厚型冷凝器沒多久,卻又洩漏的案件(K8的原廠冷凝器蠻耐用的),因此繼續使用K8原廠冷凝器,但K8原廠冷凝器也步上K6原廠冷凝器後塵開始缺貨,Miller不得不尋找替代方案(改台製加長冷凝要改水箱風扇固定架與線路...),在自己庫存的K8原廠冷凝器(SANDEN)用完之際,幸運地找到了依原廠規格製造的台製冷凝器,以Miller冷度測試程序確認,散熱效率與原廠日製冷凝器不相上下,目前正觀察耐用度之中。

 

K8原廠冷凝器(16mm)效果並不差的原因如下:

 

K8原廠冷凝器有36排,每一排長度有約260片散熱鰭片。

 

K8進口特厚型只有33排,每一排長度只有約230片散熱鰭片。

 

排數較多與散熱鰭片密度較高,是K8原廠冷凝器散熱效果能與進口特厚型抗衡的原因,如果沒有以量化數據實際比較,會陷入加厚一定比較好的迷思。

 

不管是更換加長或加厚冷凝器,如果冷凍油管理不確實、冷凍油品質不好或容量不足,會衍生壓縮機潤滑不良、冷氣管路壓力高等問題,冷房效果不但不會變好,冷氣管路系統零件(壓縮機、高壓軟管、冷凝器...)的壽命也會縮短,冷氣相關的處理程序與更換效果好的零件其實同樣重要。

 

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會探討汽車使用的冷媒到底有沒有毒,主要是因為蒸發器裝在車裡儀表板內部,車主會關心蒸發器洩漏的R-12或R-134冷媒瀰漫在車內,對人體健康的負面影響有多大?

冷媒毒性與可燃性分類的標準之一是美國的國家標準ANSI/ASHRAE Standard 34,冷媒毒性分A(低毒性)、B(高毒性)兩個等級,冷媒可燃性分1(無可燃性)、2(中可燃性)、3(高可燃性)三個等級,冷媒毒性與可燃性分類共分為A1、A2、A3、B1、B2、B3等6個等級。R-12、R-22、R -134a 都屬於A1(低毒性/無可燃性)等級的冷媒

很多人強調汽車冷媒的特性之一是無毒性(一般高職汽車科教科書也這麼寫),但R-12、R-22、R -134a 實際上都具低毒性,在長期吸取一定濃度或短期吸取高濃度冷媒的情況下,有可能引發身體不適等症狀(心跳不規律、心跳停止、呼吸停止或昏迷...),不過從車上的操作環境、冷媒充填量與洩漏率等條件來看,不致發生嚴重危害人體健康的結果,絕大部份的車主對冷媒洩漏的問題不必過於恐慌。

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誠天汽車冷氣 地址: 新竹縣竹北市中華路180號

誠天汽車冷氣 電話:03-5543582   0920-997020   LINE ID:0920997020

 

一般家用的直流變頻冷氣系統跟汽車用的恆溫系統在壓縮機轉速與冷媒量控制完全不同。


家用的直流變頻冷氣系統以控制壓縮機轉速的方式,達到控制冷媒流量的目的。

汽車恆溫空調系統配置傳統壓縮機的設計,以控制膨脹閥開度、壓縮機運轉時間,達到控制冷媒流量的目的,壓縮機轉速無法控制。

汽車恆溫空調系統配置可變容積壓縮機可變流量壓縮機的設計,以控制膨脹閥開度、壓縮機壓縮行程、控制閥或電磁閥,達到控制冷媒流量的目的,壓縮機轉速同樣無法控制。

一般車輛因為機械效率的考量,幾乎都直接使用引擎的動力驅動壓縮機,因為使用電動馬達驅動壓縮機會消耗更多引擎的動力(引擎以皮帶驅動發電機→發電機驅動電動馬達→電動馬達驅動壓縮機,能量轉換太多次),除非是電動車或是油電混合動力車才會採用電動馬達驅動壓縮機的設計,才有可能出現所謂汽車用的直流變頻冷氣系統

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搜尋環保署、工研院...等網頁資料以後,擷取與車輛有關的資料以利網友了解參考。

因為使用CFCs(R-12冷媒...)等化學物質會破壞臭氧層。R-12臭氧層破壞指數(O.D.P)為1.00,溫室效應指數(GWP)為8500(另一數據為10600);R -134a 臭氧層破壞係數(O.D.P)為0,溫室效應指數(GWP)為1320;R-22臭氧層破壞指數(O.D.P)為0.055,溫室效應指數(GWP)為1780。1985年共有28個國家於維也納達成保護臭氧層協議(Vienna Convention),1987年再於加拿大蒙特婁市舉行國際會議,並由全世界二十六個國家共同簽署「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書(Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer)」,管制氟氯碳化物使用之國際公約,於1989年1月起正式生效。

我國車輛空調系統所使用的冷媒,1994年7月1日 以前小客車使用R-12冷媒,大客車與卡車使用R-12或R-22冷媒。1994年1月經濟部及行政院環保署會銜公告,自1994年7月1日 起,禁止國內產製及進口之車輛使用CFC冷媒系統,所以從1994年7月1日 開始,小客車(新車)使用R -134a 冷媒,大客車與卡車(新車)使用R -134a 或R-22冷媒

近年來全球已開始進行高暖化潛勢溫室氣體排放的管制措施,汽車限用或停用R -134a 冷媒(溫室效應指數高的氣體)的可能性逐漸升高。歐盟已立法通過2011 年開始禁止汽車空調使用GWP(溫室效應指數/全球暖化潛勢Global Warming Potential)大於150的HFC冷媒(R -134a GWP值為1300),2014 年開始,所有歐盟的新車禁止使用HFC 冷媒。目前最有可能替代HFC(R -134a )冷媒的是碳氫化合物(HCs)與二氧化碳(CO2)等兩種自然冷媒,以及GWP 值較低的R -152a 冷媒(GWP 值為140)。因為HCs(碳氫冷媒)與R -152a 都屬於可燃物質,對車內的人員有潛在的危險性,因此歐盟國家的汽車製造廠都將研發目標放在二氧化碳空調系統上。

由於二氧化碳空調系統的工作壓力非常高(約100kg/c㎡,大概6~15倍的R -134a 空調系統工作壓力),生產製造的門檻大幅提高,關鍵技術在於高效率CO2 壓縮機的設計與製造,以及循環系統最佳化設計,因為成本高,未來車用二氧化碳空調系統應該會先少量配置在大客車或高級房車上。

美國也是HFC 冷媒的主要生產國之一,因此R -152a 空調系統為美國發展的重點。R -152a 冷媒的GWP 值約為R -134a 冷媒的十分之ㄧ,可以減輕對溫室效應的影響。不過R -152a 冷媒也具有可燃性,汽車製造廠必須確保乘客的安全,設計製造出安全的R -152a 空調系統。

雖然HCs冷媒(例如以C3H8/丙烷為基礎發展出的碳氫冷媒/自然冷媒)有可燃性的問題,事實上國內已經有人引進以換裝的方式替代R-12或R -134a 冷媒,Miller也曾經購入其中一種測試,用量只要三分之ㄧ,但冷房效果與管路壓力未如預期理想,因效果見人見智,目前並未普及,市場能見度不高。因為碳氫冷媒的潛在危險性,目前汽車製造廠在政府法令尚未限用R -134a 冷媒以前,似乎無法不可能貿然使用HCs與R -152a 冷媒。

最後,國際間對於R-22冷媒的禁用期限為2020年,所以到目前為止,國內仍不見有何實際的限用與替代冷媒計劃。

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R-12冷媒逐漸分解產生的鹽酸(HCl),會造成冷凍油酸化(劣化)的問題逐漸嚴重,不只在膨脹閥高壓接頭處產生腐蝕與生成化合物的現象,圖1可明顯看出腐蝕與生成化合物的現象,還會漫延至蒸發器入口內部,雖然車主在其他地方已將蒸發器更新(外表看起來還很新),因為腐蝕導致蒸發器再度洩漏冷媒的問題。不只銅質的膨脹閥高壓接頭處產生腐蝕與生成化合物的現象,請參閱同車款使用R-12與R-134a冷媒在管路腐蝕與生成化合物的差異性的K6-R12銅質膨脹閥圖片(圖5及圖6)。圖21992年CAMRY-3.0鋁質的H型膨脹閥高壓接頭處,一樣會產生腐蝕與生成化合物的現象。R-12冷媒逐漸分解產生的鹽酸,對其他冷氣管路金屬接頭一樣會產生腐蝕與生成化合物的現象,只是沒有膨脹閥接頭處這麼嚴重而已。

 

R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的問題,不必過慮,依實務經驗,品質良好的R-12冷媒推估要使用10年以上,分解累積的鹽酸才足以產生嚴重的腐蝕與生成大量化合物的問題

 

品質不良的冷媒,大約只需1~3年左右(快的幾個月),冷氣管路內部就能產生嚴重的腐蝕與生成大量化合物的問題

 

冷氣管路內部嚴重的腐蝕與生成大量化合物的問題就如同汽車空調系統的癌症,怎麼修都修不完

使用品質不良的冷媒,冷氣管路內部產生腐蝕與生成化合物的現象會更嚴重,有興趣進一步了解與確認的人,可以參考Miller冷度測試程序的內容與Miller提供各車系冷氣系統實車數據,就能確認冷氣管路內是否充填標準的高品質R12或R134a冷媒,以及冷凍油量是否可能過多、過少

 

近年來冷氣管路清洗的設備與技術不斷提昇,除了可清洗原來的冷氣管路零件內部(冷凝器、蒸發器...),目前已不必拆開壓縮機高、低壓軟管,就能將壓縮機內部殘留酸化(劣化)的冷凍油、螢光劑、油精...等清洗乾淨,大幅提高冷凍油的替換率,目的就是為了讓冷房效果更好、冷氣管路系統零件(壓縮機、蒸發器...等等)更耐用。

 

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上面的蒸發器照片都是2007年8月從2台K6的車上拆下拍攝的。

圖1~圖3是1994年份的K6-R-134a蒸發器,從1994年用到2007年才漏冷媒。

圖4~圖6是1993年份的K6-R-12蒸發器,車主在其他地方已更換過(日期不詳),不過又發生漏冷媒的問題。

 

R-12的冷氣系統使用年份越久,冷凍油酸化的程度會逐漸嚴重,依照檢修經驗,有車主在其他地方修冷氣時,沒有將冷氣管路系統內酸化/劣化的冷凍油清除乾淨(沒有清洗冷氣管路),更換質優適量的冷凍油,最快不到1年(外表看起來還很新),剛換新的蒸發器,又因為管路腐蝕導致蒸發器再度洩漏冷媒的問題,如圖4~圖6所示。因為誠天汽車冷氣都會建議車主清洗冷氣管路(以前使用冷氣管路專用清洗藥劑清洗管路,2006年開始用冷媒回收機清洗管路),所以在誠天汽車冷氣更換蒸發器又沒有清洗冷氣管路(車主自己決定要不要洗),只碰過1台1993年份的Corolla-1.6案例,更新1年半以後發生再度洩漏冷媒的問題,當場拆開蒸發器接頭,讓車主親眼看管路內部腐蝕嚴重的現象,車主總算接受清洗冷氣管路的建議。

 

關於R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的問題,在吳啟明編著的汽車空調(全國工商出版社圖書)第26頁,3-5使用冷媒應注意事項,第6點內容有記載,這本書很多高職汽車科的學生都看過。如果要專業的資料,日本出光台灣總代理的汽車冷凍油訓練資料第5頁,冷媒的特性對潤滑油的影響一節內容也記載R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的結果。日本出光主要供應哪幾家車廠冷凍油?TOYOTA、HONDA、NISSAN都名列在內,有足夠的冷凍油專業代表性。R-134a冷媒不管從分子式、理論、文獻或實務上都可證明長期使用的高穩定性與低腐蝕性,如圖1~圖3所示,這是無法忽視/否認的結果。

 

使用品質不良的冷媒,冷氣管路內部產生腐蝕與生成化合物的現象會更嚴重,有興趣進一步了解與確認的人,可以參考Miller冷度測試程序的內容與Miller提供各車系冷氣系統實車數據,就能確認冷氣管路內是否充填標準的高品質R12或R134a冷媒,以及冷凍油量是否可能過多、過少

 

為什麼要清洗保養冷氣管路系統?

1.R12冷媒的化學式為CCl2F2,分子結構上比較不安定,因為含Cl,分解時會產生鹽酸,而鹽酸(化學式 HCl )是氣體的氯化氫溶於水而成的水溶液(學名氫氯酸),鹽酸會促進冷凍油劣化(酸化),造成冷氣管路零件腐蝕發生冷媒洩漏的問題,管路零件腐蝕也會生成大量化合物,造成冷凍油潤滑壓縮機的效果快速衰退。

2.水份會從冷氣管路橡膠零件(軟管、O型環等)滲入冷氣管路系統內,而R 134a 冷媒與冷凍油(PAG、POE類合成油)的吸水性比R12冷媒與冷凍油(礦物油)高約20倍以上,水份對R 134a 冷凍油水解產生很多負面的影響如:水解酸化、生成金屬不溶解/鹽類化合物等,一般而言R 134a 冷凍油酸化腐蝕管路零件的程度低於R12冷凍油,但水解劣化造成壓縮機潤滑效果衰退的幅度較高。

3.國外如日本,車輛行駛5年就開始報廢,沒有清洗冷氣管路系統的需求,而台灣使用年限平均高於日本3~5倍以上,定期將冷氣管路系統內劣化(酸化)的冷凍油清除乾淨,重新添加質優適量的冷凍油,能避免因冷凍油劣化(酸化),造成冷氣管路零件腐蝕與壓縮機潤滑不良的問題,可延長冷氣管路零件的壽命並提昇冷房效果。

4.儲液筒的功能是儲存液態冷媒、吸收水份、過濾雜質。冷氣管路內的水份靠儲液筒內置的乾燥劑吸收,如果乾燥劑吸水飽和以後,水份就開始由冷媒與冷凍油吸收,而且乾燥劑吸水飽和以後容易碎裂污染冷氣管路系統或造成膨脹閥阻塞。冷氣管路內的雜質、碎屑由儲液筒內置的過濾層吸附濾除,如果過濾層太髒,有可能會導致液態冷媒提前膨脹,或是阻塞造成冷媒無法通過循環,都會產生冷氣不冷的結果,所以一般建議清洗保養冷氣管路系統時,順便更換儲液筒。

 

冷氣管路系統如何清洗保養?

1.冷凍油會跟冷媒融合在一起流動,平均附著在壓縮機、冷氣軟管、冷氣鋁管、儲液筒、冷凝器、蒸發器管路內部,無法像引擎機油拆開洩油螺絲就能排放乾淨。

2.一般正規的冷氣維修業者,使用冷氣管路專用清洗藥劑,搭配清洗設備,拆開壓縮機高、低壓軟管接頭並連接好,因儲液筒(內有濾棉及乾燥劑)不能用專用清洗藥劑清潔,所以也要拆開安裝特殊接頭連接,再用專用清洗藥劑將劣化(酸化)的冷凍油注入溶解沖出,雖然清洗效果良好,但是會有藥劑殘留的潛在風險。

3.因為壓縮機構複雜,無法用冷氣管路專用清洗藥劑去除殘留在內部劣化(酸化)的冷凍油,而拆下壓縮機倒置,冷凍油的洩漏量也有限,耗工費時且成效不彰。

4.使用冷媒回收機,以冷媒清洗冷氣管路,連壓縮機內部都能清洗,達到更換冷凍油的目的,但不同的機種與清洗流程,在冷凍油替換率上,有非常大的差異性。

 

多久要做一次?

冷氣管路系統多久要清洗保養一次,其實並沒有一定的標準,有的車廠的冷凍油品質好、充填量精確,行駛5年或10萬公里以後才需要進行冷氣管路系統清洗保養的程序。有的車廠的冷凍油品質不佳、充填量不精準(充填螢光劑),剛買新車就可以直接進行冷氣管路系統清洗保養的程序,壓縮機才會耐用,冷氣才會更冷。

 

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雖然R -134a冷媒的COP(卡諾循環理論/效能係數)值為3.06,比R-12冷媒的3.14低一點,冷房效果取決於冷媒的蒸發潛熱(汽化潛熱)高低,蒸發潛熱越大,冷房效果越好。R-12冷媒的蒸發潛熱為165.91kJ/kg,而R -134a 冷媒的蒸發潛熱為216.83kJ/kg,從原理上來看,R -134a 冷媒的蒸發潛熱比較高,冷房效果也會比較好。從原廠修護手冊的冷媒量也能證明同車款由R-12改用R -134a 冷氣系統以後,R -134a冷媒充填量 大約只需原來R-12冷媒量的77%左右,因為R -134a冷媒的冷房效果較佳,冷媒充填量可大幅降低。

 

如果正常的R -134a 冷氣系統先以Miller冷度測試程序測試取得冷房效果數據,再改充填R-12冷媒(同車款R-12冷氣系統的冷媒量,大約是R -134a 冷氣系統的1.3倍),再經Miller冷度測試程序測試取得冷房效果數據,一樣會得到充填R -134a 冷媒比較冷的結果,理論與實驗都能證實,使用R -134a 冷媒的冷房效果比較好。如果測試結果有異,可能是冷媒品質不良或冷凍油質與量的不佳/不適合等原因,得到使用R-12冷媒比較冷的結果,建議先排除冷媒、冷凍油不佳/不適合的問題以後,再進行測試程序。

 

採用可變容積壓縮機或可變流量壓縮機控制低壓管路壓力,或是採用感應低壓管路壓力(低壓開關),控制壓縮機電磁離合器線圈的電源,讓壓縮機停止運轉。如果可變容積壓縮機或可變流量壓縮機控制低壓管路壓力控制異常,或是低壓管路低壓開關故障,也會發生蒸發器溫度太低、結冰的問題。

 

如果不是充填標準的R134a冷媒,這類以低壓壓力當控制點,防止蒸發器過冷結冰/低壓儲液筒結冰的功能就會失效,相同的低壓壓力,R134a/R12混合冷媒(回收冷媒)的溫度最低,R12冷媒次之,R134a冷媒溫度最高,這也是很多人誤以為R12冷媒比較冷的原因之一。因此如果使用R12冷媒或R134a/R12混合冷媒(回收冷媒),壓力還沒降到30psi,蒸發器溫度已偏冷或過冷結冰(出風口溫度偏低或過低),這也是Miller為何要寫誠天汽車冷氣特別提醒您,冷氣太冷,也是冷氣管路零件不正常損壞的前兆!-使用汽車空調系統要注意什麼事?進階版的原因。

 

所以只要有車型、出風口溫度、低壓壓力等數據,只要冷氣系統正常(1.冷媒的質與量。2.冷凍油的質與量。3.抽真空與充填冷媒程序確實。都正常),看數據就能推測店家有沒有將R134a冷氣系統,改充填用R134a/R12混合冷媒(回收冷媒)或R12冷媒。

 

R-12冷媒的分子式為CCl2F2,因為含Cl,長期在高溫狀態下會與水份產生化學反應,逐漸轉變成鹽酸(HCl),化學反應式如下:

CCl2F2+2H2O→2HCl+2HF+CO2

 

當冷氣管路內的鹽酸越來越多時,會逐漸促進冷凍油劣化(酸化),造成冷氣管路零件腐蝕發生冷媒洩漏的問題,管路零件腐蝕也會生成大量化合物,造成冷凍油潤滑壓縮機的效果快速衰退,但R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的問題,不必過慮,依實務經驗,品質良好的R-12冷媒推估要使用10年以上,分解累積的鹽酸才足以產生嚴重的腐蝕與生成大量化合物的問題

 

關於R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的問題,在吳啟明編著的汽車空調(全國工商出版社圖書)第26頁,3-5使用冷媒應注意事項,第6點內容有記載,這本書很多高職汽車科的學生都看過。如果要專業的資料,日本出光台灣總代理的汽車冷凍油訓練資料第5頁,冷媒的特性對潤滑油的影響一節內容也記載R-12冷媒會分解時會產生鹽酸的結果。日本出光主要供應哪幾家車廠冷凍油?TOYOTA、HONDA、NISSAN都名列在內,有足夠的冷凍油專業代表性。R-134a冷媒不管從分子式、理論、文獻或實務上都可證明長期使用的高穩定性與低腐蝕性,這是無法忽視及否認的結果。如果R-134a冷媒與冷凍油原始含水量過高,加上抽真空、冷媒充填不確實的程序,冷氣管路內過多水份與空氣有可能產生冷凍油提前劣化變質的連鎖反應(R-134a空調系統要非常注意水份殘留與滲入的問題),會產生R-134a冷媒不耐用的假象

 

R-12與R-134a冷媒實車長期使用的結果,請參閱本部落格同車款使用R-12與R-134a冷媒在管路腐蝕與生成化合物的差異性的蒸發器與膨脹閥照片。

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各種壓縮機有何差異?優缺點各為何?

 

各種壓縮機設計有何差異?優缺點各為何?下列資料為A/C-ON(開冷氣)時,壓縮機的運轉狀態。

 

1.傳統壓縮機

優點:結構較簡單,故障率較低,價格較便宜,拆裝檢修也比較簡單。

缺點:轉速越高冷媒流量越高,蒸發器需要設計冷度保護的機制蒸發器一般會維持在固定的低溫範圍,以防止因蒸發器溫度太低開始結冰(引擎室的低壓鋁管結冰),阻礙空氣通過蒸發器,產生出風口風量慢慢變小/無風的結果,由蒸發器冷度感知器/冷度開關感應蒸發器溫度,在引擎怠速/關窗/最低溫/最低風速的運轉條件下,當蒸發器溫度降低至1~3℃左右(出風口溫度5~8℃左右),接收蒸發器冷度感知器/冷度開關訊號的冷氣控制器/空調模組/引擎電腦就控制壓縮機停止運轉,等出風口溫度上升1~3℃左右,又讓壓縮機開始運轉(壓縮機起動至停止運轉之間的時間,一般約為10~30秒之間)引擎會因為壓縮機反覆停止/運轉的動作(壓縮機離合器組分離/接合),怠速比較不穩定,而且壓縮機離合器組的磨損會比較大。壓縮機離合器組在分離/接合時會產生噪音,冷卻風扇也會同步停止/運轉(少數車款不會停止),車主可能會覺得開冷氣聲音很大(有異音)。

配置傳統壓縮機的車輛,冷房效果越好(請參考Miller冷度測試程序的內容),壓縮機運轉的時間越短;出風口溫度差越小(請參考汽車冷氣要怎麼樣才會「感覺」很冷?的內容),壓縮機停止運轉的的時間也越短。

 

2.可變容積壓縮機

優點:可直接控制冷媒流量/低壓壓力值(第1道蒸發器冷度保護的機制),一般不必再設計第2道蒸發器冷度保護的機制(少部份車款有額外增加蒸發器冷度感知器/蒸發器冷度保護設計/第2道蒸發器冷度保護的機制),而且開冷氣壓縮機不會有反覆停止/運轉的動作(持續運轉),所以怠速時引擎會比較穩定,而且離合器組的損耗很低。壓縮機離合器組只在剛啟動空調系統時會接合(關閉空調系統才會分離),不會持續產生反覆分離/接合的噪音,冷卻風扇也同樣在剛啟動空調系統時才會運轉,關閉空調系統才會停止。新型的可變容積壓縮機在車內/環境溫度降低的時候,會改變活塞壓縮行程(由長行程變短行程),降低高壓側的壓力,以較低的負荷運轉(降低冷媒壓縮/輸出量),可降低引擎的負荷,不但可降低壓縮機的磨損,也達到省油的效果。

缺點:結構較複雜,故障率會比較高,價格較貴,拆裝檢修的困難度較高。

 

3.可變流量壓縮機

優點:目前新車開始配置無離合器組/電磁離合器線圈的可變輸出/可變流量壓縮機,系統正常運作無壓縮機離合器組的分離/接合噪音,同時怠速穩定度更佳,直接利用電磁閥精確控制冷媒的適當流量(第1道蒸發器冷度保護的機制),管路壓力變化平緩,不但可達到省油的效果,也提昇怠速穩定的控制效果。有車款同時採用蒸發器冷度感知器/蒸發器冷度保護設計/第2道蒸發器冷度保護的機制,如果壓縮機冷媒流量/低壓壓力控制異常,或是蒸發器冷度感知器異常等等,可變流量壓縮機與可變容積壓縮機都會出現壓縮機反覆停止/運轉的異常動作(壓縮機離合器組分離/接合)。

缺點:冷氣控制器/電腦根據各種感知器輸入訊號,控制壓縮機冷媒流量電磁閥,並將壓縮機的輸出/負載訊號傳輸至引擎電腦(一般採CAN設計),檢測所需設備與技術門檻較高。

汽車傳統空調系統也有配置可變容積壓縮機的設計,汽車恆溫空調系統也有配置傳統壓縮機的設計,很多人誤以為配置可變容積壓縮機就是恆溫空調系統,配置傳統壓縮機就是傳統空調系統。如果汽車恆溫空調系統配置可變容積壓縮機或可變流量壓縮機,在冷度控制、怠速控制、噪音量、省油性方面的表現會更好。

 

4.變頻壓縮機

優點:無離合器組/電磁離合器線圈的變頻壓縮機系統正常運作無壓縮機離合器組的分離/接合噪音,直接利用壓縮機轉速精確控制冷媒的適當流量(第1道蒸發器冷度保護的機制),管路壓力變化平緩,因為以電動馬達驅動壓縮機,不會直接消耗引擎,不需怠速補償,引擎能更穩定運轉。

正常同時採用蒸發器冷度感知器/蒸發器冷度保護設計/第2道蒸發器冷度保護的機制,如果壓縮機冷媒流量/低壓壓力控制異常,或是蒸發器冷度感知器異常等等,變頻壓縮機也會出現壓縮機反覆停止/運轉的異常動作。

點:非傳統設計,檢測難度與零件成本都較高。

目前,一般是電動車或是油電混合動力車才會採用(交流/直流轉交流)電動馬達驅動壓縮機的設計,才有可能出現所謂汽車用的變頻冷氣系統

 

相關資料請參考:

汽車冷氣要怎麼樣才會「感覺」很冷?

汽車恆溫空調系統跟變頻冷氣有關係嗎?

使用恆溫空調系統,為什麼出風口會吹出暖氣?

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冷氣管路包覆泡棉管實驗車款:Altis 1.8(2002年)

 

冷氣系統性能測試條件如下(Miller冷度測試程序):

1.在室內測試。

2.打開引擎蓋。

3.四門車窗玻璃搖下。

4.冷氣溫度調到最冷。

5.調至正面吹臉部的出風口位置。

6.調至空氣內循環。

7.鼓風機風量調最大,AC開關ON。

8.引擎怠速運轉10分鐘。

 

步驟一.環境溫度28℃ ,濕度54%:只有接壓力錶。

高壓:12.5kg/c㎡以上(超過15.5kg/c㎡,風扇開始高速運轉,壓力降至12kg/c㎡變低速運轉)

低壓:2.3kg/c㎡

冷媒視窗:透明

冷凝器風扇:高速運轉

出風口溫度:9.5℃

 

步驟二.環境溫度26.5℃ ,濕度59%:更換儲液筒乾燥過濾包(前段及濾網有金屬屑)、管路清洗、補充冷凍油及油精、R 134a 冷媒充填540g 。

高壓:14.5kg/c㎡(如果冷凝器風扇仍高速運轉,壓力會更低)

低壓:2.2kg/c㎡(等同蒸發器溫度/中央出風口溫度,數據下降,中央出風口溫度也降低0.5℃)

冷媒視窗:透明

冷凝器風扇:低速運轉(冷凝器散熱效果提升,尚未超過15.5kg/c㎡/冷凝器風扇高速運轉)

出風口溫度:9℃(如果冷凝器風扇仍高速運轉,溫度會更低)

 

步驟三.環境溫度26.5℃ ,濕度60%:引擎室內的高、低壓管路包覆泡棉管(冷凝器散熱未強化)。 

高壓:14.5kg/c㎡

低壓:2.2kg/c㎡

冷媒視窗:透明

冷凝器風扇:低速運轉

出風口溫度:9℃

 

實驗結論:

 

1.引擎室內的高、低壓管路包覆泡棉管在打開引擎蓋的狀態下測試,對高低壓力及出風口溫度幾乎沒影響,是意料中的結果(熱空對流與輻射熱量易發散),但壓力與溫度數據完全沒有明顯改變,還是有一點做白工的感覺,不過行駛市區在大太陽曝曬與引擎蓋關閉下,高、低壓管路吸收的熱量就不會這麼少,這時才有發揮效果的空間。

 

2.冷氣管路包覆隔熱棉,以實驗的數據來看,除非冷氣管路會非常接近與吸收高溫熱源,一般車輛冷氣管路包覆泡棉管,對管路壓力、出風口溫度降低的效果非常小(小到一般的壓力錶與溫度計看不出差異),冷氣管路包覆泡棉管對橡膠材料隔絕輻射與對流熱的幫助較大(延長壽命),同時可避免低壓管路外表水份冷凝滴水的問題(冷凝水對零件生銹、電路接頭接點有負面影響),有益無害,冷氣管路包覆隔熱棉不能期待可明顯提昇冷房效果,而添加冷凍油精(能不加就不加)、強化冷凝器散熱等效果,對冷房效果提昇的直接效果會遠優於冷氣管路包覆泡棉管的結果。

 

有人認為冷氣管路未包覆泡棉,引擎室的熱量會透過冷氣管路的熱傳導送至蒸發器上,在引擎熄火後,冷氣管路吸收的熱量會讓蒸發器加熱(冷氣管路吸熱與散熱的效果有限),產生高溫潮溼的條件,蒸發器附著的異物容易發霉產生異味,不過蒸發器既然能吸熱,反過來說也容易散熱,即使引擎室的熱量會透過冷氣管路的熱傳導送至蒸發器上,這少量的熱量很快就會發散,車輛熄火靜置時,會加熱蒸發器本體的最大熱源,其實是太陽與暖氣水箱產生的熱量,所以Miller冷度測試程序為了避免太陽與暖氣水箱干擾測試結果,一定是在室內進行測試(避免陽光加熱車體),要確認冷熱空氣混合閥門是否關閉不良,也有一定的測試程序(避免暖氣水箱加熱冷氣的通道),以避免太多的熱源影響測試數據。

 

相關討論請參考:

 

到達目的地以前,有必要先將A/C開關OFF(壓縮機停止運轉),繼續開送風嗎?

 

為什麼車內有異味?如何保持車內空氣清新?

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