呂秋碩，朱亮亮

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汽車空調(diào)冷凍機(jī)油的選用與加注方法研究

呂秋碩，朱亮亮

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

冷凍機(jī)油是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)正常工作的重要工質(zhì)，通過對(duì)冷凍機(jī)油的功能和分類，研究和應(yīng)用現(xiàn)狀等方面的介紹，結(jié)合制冷系統(tǒng)各組成元件對(duì)其性能要求，重點(diǎn)從制冷劑種類和壓縮機(jī)的類型、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等方面給出了冷凍機(jī)油的選用依據(jù)，最后結(jié)合汽車空調(diào)維護(hù)保養(yǎng)的實(shí)際，提出了冷凍機(jī)油的比較實(shí)用的加注方法。

冷凍機(jī)油；壓縮機(jī)；選用；加注

引言

當(dāng)今社會(huì)，汽車空調(diào)為人們?cè)谑褂闷囘^程中提供的舒適與方便越來(lái)越多，它的維護(hù)和保養(yǎng)也成為廣大車主在冬夏兩季必須面臨的問題。其中，冷凍機(jī)油是保證汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)正常工作尤其是壓縮機(jī)良好運(yùn)轉(zhuǎn)的重要工質(zhì)。隨著當(dāng)前環(huán)保型制冷劑在汽車空調(diào)上的廣泛應(yīng)用，如何正確選擇與之匹配的，能使壓縮機(jī)就發(fā)揮最大效能的冷凍機(jī)油就顯得尤為迫切和重要[5]。

1 冷凍機(jī)油的作用與分類

1.1 冷凍機(jī)油的作用

冷凍機(jī)油與壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能和使用壽命有密切關(guān)系，應(yīng)根據(jù)使用的要求和冷凍機(jī)油的特性選擇合適的冷凍機(jī)油。在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中，冷凍機(jī)油有以下主要作用[8]：

（1）減少摩擦。壓縮機(jī)具有各種運(yùn)動(dòng)摩擦副，由于摩擦，一方面需要消耗更多的能量，另一方面，致使摩擦面磨損，影響壓縮機(jī)正常運(yùn)行。冷凍機(jī)油的注入，在摩擦面形成油膜，既減少摩擦又可以減少能耗。

（2）帶走熱量。摩擦產(chǎn)生熱量，致使運(yùn)動(dòng)部件溫度升高，影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，甚至造成運(yùn)動(dòng)副的“卡死”。注入冷凍機(jī)油，可以帶走摩擦熱，使運(yùn)動(dòng)副的溫度保持在合適范圍；同時(shí)，可以清洗掉各種摩擦產(chǎn)生的機(jī)械雜質(zhì)，起到防銹和清潔作用。

（3）減少泄露。壓縮機(jī)的摩擦表面具有一定的間隙，是氣態(tài)制冷劑內(nèi)部泄露的主要通道，在摩擦面間隙中注入冷凍機(jī)油可以起到密封作用。

此外，冷凍機(jī)油還可以起到消聲作用，降低壓縮機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和啟動(dòng)噪聲。

1.2 冷凍機(jī)油的分類

冷凍機(jī)油通常分為天然礦物油和人工合成油兩類。

（1）天然礦物油。礦物油是從石油中提取的潤(rùn)滑油，一般有烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成，它只能和極性較弱和非極性的制冷劑相互溶解。由于制冷劑種類的原因，這類冷凍機(jī)油不在汽車空調(diào)中使用。

（2）人工合成油。合成油彌補(bǔ)了礦物油的不足和使用限制。它具有較強(qiáng)的極性，可以溶解于極性較強(qiáng)的制冷劑中，如R134a。常用的合成冷凍機(jī)油有聚烯烴乙二醇油（PAG）、烷基苯油（AB）、聚酯類油（POE）、聚醚類油（PAE）等。由于目前汽車空調(diào)廣泛采用R134a作為制冷劑，所以PAG油在汽車空調(diào)上應(yīng)用較多，但是PVE油的性能相對(duì)更為優(yōu)越，具有推廣應(yīng)用的良好前景。

2 汽車空調(diào)對(duì)冷凍機(jī)油的性能要求

冷凍機(jī)油在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中完全溶解于制冷劑中，并隨制冷劑一起在制冷系統(tǒng)中循環(huán)，因此，冷凍機(jī)油的油溫有時(shí)會(huì)超過120℃，而制冷劑的蒸發(fā)溫度范圍為-30～+10℃，所以它的工作環(huán)境是在高溫與低溫交替的條件下進(jìn)行的。為保證其正常工作，汽車空調(diào)各組成元件對(duì)冷凍機(jī)油提出了一些具體性能要求：

表1 制冷系統(tǒng)對(duì)冷凍機(jī)油的性能要求

Tab1 Performance requirement of refrigeration oil for refrigerating system

3 新型冷凍機(jī)油研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

目前汽車空調(diào)使用的主要是環(huán)保型制冷劑R134a，與之對(duì)應(yīng)的冷凍機(jī)油為聚酯油PAG，但是由于PAG油和R134a在高溫區(qū)和低溫區(qū)易產(chǎn)生兩層分離，對(duì)壓縮機(jī)的排氣壓力和制冷帶來(lái)不利影響，如圖1所示。同時(shí)，PAG油具有強(qiáng)吸濕性，會(huì)對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)中大量存在的銅管產(chǎn)生腐蝕，通過置換反應(yīng)，使銅離子留在零件表面，形成“鍍銅”，這將對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)形成安全隱患[8]。

圖1 PAG與R134a的相容性

此外，這種強(qiáng)吸濕性會(huì)導(dǎo)致制冷劑含水過高，使制冷管路形成“冰堵”。這些都促使新型的性能更優(yōu)良的冷凍機(jī)油的不斷研制和應(yīng)用，主要集中在以下幾個(gè)方面：

3.1 改性處理

通過對(duì)PAG油的末端進(jìn)行改性處理獲得了比普通PAG油更好的相溶性和潤(rùn)滑性，同時(shí)可以有效抑制金屬腐蝕，減少“鍍銅”和“冰堵”現(xiàn)象的發(fā)生[2][5]。

3.2 烷基苯（AB）油

由于全球氣候問題，高GWP值的R134a制冷劑退出市場(chǎng)是大勢(shì)所趨，有著極低ODP和GWP的天然制冷劑R290和R600a等正越來(lái)越受到關(guān)注，與之相對(duì)應(yīng)的冷凍機(jī)油的研制和應(yīng)用是其能順利推向市場(chǎng)的關(guān)鍵。由于烷基苯冷凍機(jī)油在熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、絕緣特性，尤其是抗吸濕性方面相對(duì)PAG油有明顯的優(yōu)勢(shì)，在后續(xù)與R290的匹配中將會(huì)取代PAG油[3][4]。

3.3 納米冷凍機(jī)油

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)：添加納米粒子可以解決礦物類冷凍機(jī)油和環(huán)保型制冷劑的相溶性問題，并減少壓縮機(jī)內(nèi)部的磨損從而提高能源利用效率和設(shè)備的可靠性[1]。

4 冷凍機(jī)油的選擇

針對(duì)以上新型冷凍機(jī)油的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)對(duì)冷凍機(jī)油的性能要求，在選擇和使用冷凍機(jī)油時(shí)，需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮[6]：

4.1 制冷劑類型

空調(diào)系統(tǒng)所用的制冷劑種類很多，常用的有氨、R22、R134a和R290等幾種，考慮到應(yīng)用不同制冷劑時(shí)的制冷系統(tǒng)工作條件（如排氣溫度、壓力等）也不相同，所有這些都會(huì)影響冷凍機(jī)油的潤(rùn)滑條件，所以選擇冷凍機(jī)油時(shí)必須考慮所用的制冷劑，一般情況下，一種制冷劑類型決定對(duì)應(yīng)的冷凍機(jī)油牌號(hào)。

4.2 壓縮機(jī)類型

壓縮機(jī)的種類很多，由于冷凍機(jī)油在不同種類的制冷壓縮機(jī)所處的工作條件不同，所以不同類型的制冷壓縮機(jī)必定對(duì)冷凍機(jī)油提出不同的質(zhì)量要求。在活塞式、離心式和螺桿式三種制冷壓縮機(jī)中，冷凍機(jī)油所處的工作條件以活塞式制冷壓縮機(jī)最為苛刻，所以活塞式制冷壓縮機(jī)對(duì)冷凍機(jī)油要求也最為嚴(yán)格。一般說(shuō)來(lái)，若能滿足活塞式制冷壓縮機(jī)的要求，也能滿足離心式和螺桿式制冷壓縮機(jī)的要求。

4.3 壓縮機(jī)的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速

壓縮機(jī)的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速是選擇冷凍機(jī)油粘度的主要依據(jù)。很多國(guó)家冷凍機(jī)油的牌號(hào)都是根據(jù)油品的粘度來(lái)劃分的。所以壓縮機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速是選擇冷凍機(jī)油牌號(hào)的最主要根據(jù)。

目前，我國(guó)冷凍機(jī)油的牌號(hào)有四個(gè)，即13號(hào)、18號(hào)、25號(hào)和30號(hào)，牌號(hào)越大，其粘度越大。進(jìn)口的冷凍機(jī)油一般有SUNISO 3GS～SUNISO 5GS牌號(hào)，其牌號(hào)越大，粘度也越大。在選擇冷凍機(jī)油牌號(hào)時(shí)，要充分考慮空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)部冷凍機(jī)油的工作狀態(tài)，如吸氣、排氣溫度等。在實(shí)際選用時(shí)，應(yīng)以低溫性能為主來(lái)選擇，但也要適當(dāng)考慮對(duì)熱穩(wěn)定性能的影響[7]。汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)一般選擇國(guó)產(chǎn)的18號(hào)、25號(hào)冷凍機(jī)油，或進(jìn)口的SUNISO 5GS冷凍機(jī)油。

5 冷凍機(jī)油的加注

對(duì)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)加注冷凍機(jī)油前必須保證是同一牌號(hào)的，因?yàn)椴煌铺?hào)的冷凍機(jī)油會(huì)生成沉淀物[5]。如果壓縮機(jī)里冷凍機(jī)油存油過少，壓縮機(jī)會(huì)過熱，甚至發(fā)生卡缸現(xiàn)象；如果系統(tǒng)內(nèi)冷凍機(jī)油存油過多，膨脹閥、蒸發(fā)器會(huì)發(fā)生故障。因此，壓縮機(jī)里必須保持正常的存油量。

5.1 壓縮機(jī)冷凍機(jī)油油量的檢查

壓縮機(jī)冷凍機(jī)油油量的檢查一般有兩種方法。

（1）觀察檢視鏡通過壓縮機(jī)上安裝的視鏡玻璃，可觀察壓縮機(jī)油量。如壓縮機(jī)冷凍機(jī)油達(dá)到視鏡高度的80%位置，一般認(rèn)為是合適的；如果油面在此界限之上，應(yīng)引出多余的機(jī)油；如果油面在此界限之下，則應(yīng)添加冷凍機(jī)油。

（2）觀察量油尺未裝檢視鏡的壓縮機(jī)，可用量油尺檢查其油量。這種壓縮機(jī)有的只有一個(gè)油塞，油塞下面有的裝有油尺。沒有油尺的油塞，需另外用專用油尺插入檢查，觀察油面的位置是否在規(guī)定的上、下限之間。

5.2 加注冷凍機(jī)油

加注冷凍機(jī)油可用以下兩種方法[8]。

（1）直接加入法將冷凍油按標(biāo)準(zhǔn)量稱好或用潔凈的量杯量好，直接倒入壓縮機(jī)內(nèi)，此方法只在更換蒸發(fā)器、冷凝器和儲(chǔ)液干燥器時(shí)可以采用。

（2）真空吸入法真空吸入法是先將系統(tǒng)抽真空到98 kPa，用帶有刻度的合適量杯，準(zhǔn)備比要補(bǔ)充量多一些的冷凍機(jī)油，然后開始加冷凍機(jī)油，如圖2所示。真空吸入法的操作程序如下：

關(guān)閉高壓側(cè)手動(dòng)閥；關(guān)閉壓縮機(jī)上的檢修閥；把高壓側(cè)軟管從歧管壓力表組上卸下，插到冷凍機(jī)油的杯里；打開檢修閥，把冷凍機(jī)油從油杯中吸入系統(tǒng)；吸油即將完畢時(shí)，要注意立即關(guān)閉檢修閥，以免吸入空氣；把高壓側(cè)軟管接頭擰在歧管壓力表組上，打開高壓側(cè)手動(dòng)閥，開動(dòng)真空泵，先為高壓側(cè)軟管抽真空。然后再打開檢修閥，為系統(tǒng)抽真空，先抽到98kPa，再加抽2kPa，以便排除進(jìn)入系統(tǒng)里的空氣。此時(shí)，冷凍機(jī)油在高壓側(cè)，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，冷凍機(jī)油就返回壓縮機(jī)。

1—低壓表；2—高壓表；3—高壓手閥（關(guān)閉）；4—回氣口；5—排氣口；6—輔助閥；7—高壓管路；8—真空泵；9—低壓手閥（打開）

5.3 冷凍機(jī)油的補(bǔ)充

汽車空調(diào)在維修過程中，如對(duì)損壞或產(chǎn)生故障的元件如壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐、熱交換器等進(jìn)行更換時(shí)，會(huì)使原本儲(chǔ)存在該元件的冷凍機(jī)油流失，所以在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)某個(gè)元件更換完成后，需要按量對(duì)冷凍機(jī)油進(jìn)行補(bǔ)充，保證冷凍機(jī)油總量滿足汽車空調(diào)正常運(yùn)行的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

冷凍機(jī)油的合理選用和按需加注是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證，在環(huán)保型制冷劑日益廣泛應(yīng)用的形勢(shì)下，必須嚴(yán)格分辨、正確選擇與制冷劑匹配，符合壓縮機(jī)工況要求的冷凍機(jī)油，才能使汽車空調(diào)發(fā)揮其應(yīng)有的功能，為人們提供更多的舒適和方便。

[1] 何亞峰,王汝金,田旭東,張秀平,吳俊峰.納米材料在制冷領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].制冷與空調(diào),2013,27（2）:192-195.

[2] 叢偉,徐榮吉,傅烈虎,吳業(yè)正.三氟甲醚作為汽車空調(diào)制冷劑的性能研究[J].制冷與空調(diào),2008,22（1）:76-79.

[3] 趙云,鄭立輝.聚醚酯冷凍機(jī)油的研究[J].合成潤(rùn)滑材料,2016,43（3）.5-7.

[4] 陳美名,蔡熠.適用于多種冷媒的合成冷凍機(jī)油的研制[J].合成潤(rùn)滑材料,2014,41（4）.1-4.

[5] 陳美名.旋葉式汽車空調(diào)壓縮機(jī)冷凍機(jī)油的研制 [J].潤(rùn)滑與密封, 2013,38（1）:108-111,116

[6] 楊明,丁煒.冷凍機(jī)油的選擇[J].低溫與特氣,2011,29（3）:1-3,12.

[7] NB/SH/T 0849-2010汽車空調(diào)合成冷凍機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)[S].

[8] 楊貴田,張華.汽車空調(diào)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2010.

Research on Selecting and Filling Method of Refrigeration Oil for Automobile Air-conditioning

Lv Qiushuo, Zhu Liangliang

（Yangling Vocational and Technical College, Shaanxi Yangling 712100）

Refrigerator oil is one of the important working medium for automotive air conditioning refrigerating system normal work, through introduct the fuction, classification,the status quo of research and application, combined with the requirement of the refrigerant system,focus on refrigeran type and the type, the load, the rotate speed of compressor, then put forward the basis of selecting refrigeration oil.At the end,combined with the acttual situation of automobile air-conditioning.maintenance,give the practical methods of filling it.

Refrigerator Oil;Compressor; Selecte; Filling

A

1671-7988(2018)16-240-03

TE626.3+7

A

1671-7988(2018)16-240-03

CLC NO.: TE626.3+7

呂秋碩，1984-，男，河南南陽(yáng)人，講師，碩士研究生，研究方向：汽車運(yùn)用與維護(hù)。

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然科學(xué)研究基金項(xiàng)目--汽車空調(diào)實(shí)訓(xùn)臺(tái)改進(jìn)研究（A2016023）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.087