汽车空调冷冻机油的选用与加注方法研究

吕秋硕，朱亮亮



汽车空调冷冻机油的选用与加注方法研究

吕秋硕，朱亮亮

（杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

冷冻机油是汽车空调制冷系统正常工作的重要工质，通过对冷冻机油的功能和分类，研究和应用现状等方面的介绍，结合制冷系统各组成元件对其性能要求，重点从制冷剂种类和压缩机的类型、负荷、转速等方面给出了冷冻机油的选用依据，最后结合汽车空调维护保养的实际，提出了冷冻机油的比较实用的加注方法。

冷冻机油；压缩机；选用；加注

引言

当今社会，汽车空调为人们在使用汽车过程中提供的舒适与方便越来越多，它的维护和保养也成为广大车主在冬夏两季必须面临的问题。其中，冷冻机油是保证汽车空调制冷系统正常工作尤其是压缩机良好运转的重要工质。随着当前环保型制冷剂在汽车空调上的广泛应用，如何正确选择与之匹配的，能使压缩机就发挥最大效能的冷冻机油就显得尤为迫切和重要[5]。

1 冷冻机油的作用与分类

1.1 冷冻机油的作用

冷冻机油与压缩机运转性能和使用寿命有密切关系，应根据使用的要求和冷冻机油的特性选择合适的冷冻机油。在汽车空调制冷系统中，冷冻机油有以下主要作用[8]：

（1）减少摩擦。压缩机具有各种运动摩擦副，由于摩擦，一方面需要消耗更多的能量，另一方面，致使摩擦面磨损，影响压缩机正常运行。冷冻机油的注入，在摩擦面形成油膜，既减少摩擦又可以减少能耗。

（2）带走热量。摩擦产生热量，致使运动部件温度升高，影响压缩机的正常运行，甚至造成运动副的“卡死”。注入冷冻机油，可以带走摩擦热，使运动副的温度保持在合适范围；同时，可以清洗掉各种摩擦产生的机械杂质，起到防锈和清洁作用。

（3）减少泄露。压缩机的摩擦表面具有一定的间隙，是气态制冷剂内部泄露的主要通道，在摩擦面间隙中注入冷冻机油可以起到密封作用。

此外，冷冻机油还可以起到消声作用，降低压缩机运行过程中产生的机械噪声和启动噪声。

1.2 冷冻机油的分类

冷冻机油通常分为天然矿物油和人工合成油两类。

（1）天然矿物油。矿物油是从石油中提取的润滑油，一般有烷烃、环烷烃和芳香烃组成，它只能和极性较弱和非极性的制冷剂相互溶解。由于制冷剂种类的原因，这类冷冻机油不在汽车空调中使用。

（2）人工合成油。合成油弥补了矿物油的不足和使用限制。它具有较强的极性，可以溶解于极性较强的制冷剂中，如R134a。常用的合成冷冻机油有聚烯烃乙二醇油（PAG）、烷基苯油（AB）、聚酯类油（POE）、聚醚类油（PAE）等。由于目前汽车空调广泛采用R134a作为制冷剂，所以PAG油在汽车空调上应用较多，但是PVE油的性能相对更为优越，具有推广应用的良好前景。

2 汽车空调对冷冻机油的性能要求

冷冻机油在汽车空调制冷系统中完全溶解于制冷剂中，并随制冷剂一起在制冷系统中循环，因此，冷冻机油的油温有时会超过120℃，而制冷剂的蒸发温度范围为-30～+10℃，所以它的工作环境是在高温与低温交替的条件下进行的。为保证其正常工作，汽车空调各组成元件对冷冻机油提出了一些具体性能要求：

表1 制冷系统对冷冻机油的性能要求

Tab1 Performance requirement of refrigeration oil for refrigerating system

3 新型冷冻机油研究和应用现状

目前汽车空调使用的主要是环保型制冷剂R134a，与之对应的冷冻机油为聚酯油PAG，但是由于PAG油和R134a在高温区和低温区易产生两层分离，对压缩机的排气压力和制冷带来不利影响，如图1所示。同时，PAG油具有强吸湿性，会对汽车空调系统中大量存在的铜管产生腐蚀，通过置换反应，使铜离子留在零件表面，形成“镀铜”，这将对压缩机的运转形成安全隐患[8]。

图1 PAG与R134a的相容性

此外，这种强吸湿性会导致制冷剂含水过高，使制冷管路形成“冰堵”。这些都促使新型的性能更优良的冷冻机油的不断研制和应用，主要集中在以下几个方面：

3.1 改性处理

通过对PAG油的末端进行改性处理获得了比普通PAG油更好的相溶性和润滑性，同时可以有效抑制金属腐蚀，减少“镀铜”和“冰堵”现象的发生[2][5]。

3.2 烷基苯（AB）油

由于全球气候问题，高GWP值的R134a制冷剂退出市场是大势所趋，有着极低ODP和GWP的天然制冷剂R290和R600a等正越来越受到关注，与之相对应的冷冻机油的研制和应用是其能顺利推向市场的关键。由于烷基苯冷冻机油在热稳定性、氧化稳定性、绝缘特性，尤其是抗吸湿性方面相对PAG油有明显的优势，在后续与R290的匹配中将会取代PAG油[3][4]。

3.3 纳米冷冻机油

近年来的研究发现：添加纳米粒子可以解决矿物类冷冻机油和环保型制冷剂的相溶性问题，并减少压缩机内部的磨损从而提高能源利用效率和设备的可靠性[1]。

4 冷冻机油的选择

针对以上新型冷冻机油的研究和应用现状，结合汽车空调制冷系统对冷冻机油的性能要求，在选择和使用冷冻机油时，需要从以下几个方面进行考虑[6]：

4.1 制冷剂类型

空调系统所用的制冷剂种类很多，常用的有氨、R22、R134a和R290等几种，考虑到应用不同制冷剂时的制冷系统工作条件（如排气温度、压力等）也不相同，所有这些都会影响冷冻机油的润滑条件，所以选择冷冻机油时必须考虑所用的制冷剂，一般情况下，一种制冷剂类型决定对应的冷冻机油牌号。

4.2 压缩机类型

压缩机的种类很多，由于冷冻机油在不同种类的制冷压缩机所处的工作条件不同，所以不同类型的制冷压缩机必定对冷冻机油提出不同的质量要求。在活塞式、离心式和螺杆式三种制冷压缩机中，冷冻机油所处的工作条件以活塞式制冷压缩机最为苛刻，所以活塞式制冷压缩机对冷冻机油要求也最为严格。一般说来，若能满足活塞式制冷压缩机的要求，也能满足离心式和螺杆式制冷压缩机的要求。

4.3 压缩机的负荷及转速

压缩机的负荷及转速是选择冷冻机油粘度的主要依据。很多国家冷冻机油的牌号都是根据油品的粘度来划分的。所以压缩机的负荷和转速是选择冷冻机油牌号的最主要根据。

目前，我国冷冻机油的牌号有四个，即13号、18号、25号和30号，牌号越大，其粘度越大。进口的冷冻机油一般有SUNISO 3GS～SUNISO 5GS牌号，其牌号越大，粘度也越大。在选择冷冻机油牌号时，要充分考虑空调压缩机内部冷冻机油的工作状态，如吸气、排气温度等。在实际选用时，应以低温性能为主来选择，但也要适当考虑对热稳定性能的影响[7]。汽车空调制冷系统一般选择国产的18号、25号冷冻机油，或进口的SUNISO 5GS冷冻机油。

5 冷冻机油的加注

对汽车空调制冷系统加注冷冻机油前必须保证是同一牌号的，因为不同牌号的冷冻机油会生成沉淀物[5]。如果压缩机里冷冻机油存油过少，压缩机会过热，甚至发生卡缸现象；如果系统内冷冻机油存油过多，膨胀阀、蒸发器会发生故障。因此，压缩机里必须保持正常的存油量。

5.1 压缩机冷冻机油油量的检查

压缩机冷冻机油油量的检查一般有两种方法。

（1）观察检视镜通过压缩机上安装的视镜玻璃，可观察压缩机油量。如压缩机冷冻机油达到视镜高度的80%位置，一般认为是合适的；如果油面在此界限之上，应引出多余的机油；如果油面在此界限之下，则应添加冷冻机油。

（2）观察量油尺未装检视镜的压缩机，可用量油尺检查其油量。这种压缩机有的只有一个油塞，油塞下面有的装有油尺。没有油尺的油塞，需另外用专用油尺插入检查，观察油面的位置是否在规定的上、下限之间。

5.2 加注冷冻机油

加注冷冻机油可用以下两种方法[8]。

（1）直接加入法将冷冻油按标准量称好或用洁净的量杯量好，直接倒入压缩机内，此方法只在更换蒸发器、冷凝器和储液干燥器时可以采用。

（2）真空吸入法真空吸入法是先将系统抽真空到98 kPa，用带有刻度的合适量杯，准备比要补充量多一些的冷冻机油，然后开始加冷冻机油，如图2所示。真空吸入法的操作程序如下：

关闭高压侧手动阀；关闭压缩机上的检修阀；把高压侧软管从歧管压力表组上卸下，插到冷冻机油的杯里；打开检修阀，把冷冻机油从油杯中吸入系统；吸油即将完毕时，要注意立即关闭检修阀，以免吸入空气；把高压侧软管接头拧在歧管压力表组上，打开高压侧手动阀，开动真空泵，先为高压侧软管抽真空。然后再打开检修阀，为系统抽真空，先抽到98kPa，再加抽2kPa，以便排除进入系统里的空气。此时，冷冻机油在高压侧，系统运转后，冷冻机油就返回压缩机。

1—低压表；2—高压表；3—高压手阀（关闭）；4—回气口；5—排气口；6—辅助阀；7—高压管路；8—真空泵；9—低压手阀（打开）

5.3 冷冻机油的补充

汽车空调在维修过程中，如对损坏或产生故障的元件如压缩机、储液罐、热交换器等进行更换时，会使原本储存在该元件的冷冻机油流失，所以在汽车空调制冷系统某个元件更换完成后，需要按量对冷冻机油进行补充，保证冷冻机油总量满足汽车空调正常运行的要求。

6 结束语

冷冻机油的合理选用和按需加注是汽车空调制冷系统正常运行的重要保证，在环保型制冷剂日益广泛应用的形势下，必须严格分辨、正确选择与制冷剂匹配，符合压缩机工况要求的冷冻机油，才能使汽车空调发挥其应有的功能，为人们提供更多的舒适和方便。

[1] 何亚峰,王汝金,田旭东,张秀平,吴俊峰.纳米材料在制冷领域中的应用研究进展[J].制冷与空调,2013,27（2）:192-195.

[2] 丛伟,徐荣吉,傅烈虎,吴业正.三氟甲醚作为汽车空调制冷剂的性能研究[J].制冷与空调,2008,22（1）:76-79.

[3] 赵云,郑立辉.聚醚酯冷冻机油的研究[J].合成润滑材料,2016,43（3）.5-7.

[4] 陈美名,蔡熠.适用于多种冷媒的合成冷冻机油的研制[J].合成润滑材料,2014,41（4）.1-4.

[5] 陈美名.旋叶式汽车空调压缩机冷冻机油的研制 [J].润滑与密封, 2013,38（1）:108-111,116

[6] 杨明,丁炜.冷冻机油的选择[J].低温与特气,2011,29（3）:1-3,12.

[7] NB/SH/T 0849-2010汽车空调合成冷冻机油标准[S].

[8] 杨贵田,张华.汽车空调[M].大连:大连理工大学出版社,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

吕秋硕，1984-，男，河南南阳人，讲师，硕士研究生，研究方向：汽车运用与维护。

杨凌职业技术学院自然科学研究基金项目--汽车空调实训台改进研究（A2016023）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.087