汽車空調(diào)冷凍機油的選用與加注方法研究

呂秋碩，朱亮亮

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汽車空調(diào)冷凍機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)學院，陜西 楊凌 712100）

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

冷凍機油；壓縮機；選用；加注

引言

當今社會，汽車空調(diào)為人們在使用汽車過程中提供的舒適與方便越來越多，它的維護和保養(yǎng)也成為廣大車主在冬夏兩季必須面臨的問題。其中，冷凍機油是保證汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)正常工作尤其是壓縮機良好運轉(zhuǎn)的重要工質(zhì)。隨著當前環(huán)保型制冷劑在汽車空調(diào)上的廣泛應用，如何正確選擇與之匹配的，能使壓縮機就發(fā)揮最大效能的冷凍機油就顯得尤為迫切和重要[5]。

1 冷凍機油的作用與分類

1.1 冷凍機油的作用

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

（1）減少摩擦。壓縮機具有各種運動摩擦副，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，影響壓縮機正常運行。冷凍機油的注入，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，致使運動部件溫度升高，影響壓縮機的正常運行，甚至造成運動副的“卡死”。注入冷凍機油，可以帶走摩擦熱，使運動副的溫度保持在合適范圍；同時，可以清洗掉各種摩擦產(chǎn)生的機械雜質(zhì)，起到防銹和清潔作用。

（3）減少泄露。壓縮機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油可以起到密封作用。

此外，冷凍機油還可以起到消聲作用，降低壓縮機運行過程中產(chǎn)生的機械噪聲和啟動噪聲。

1.2 冷凍機油的分類

冷凍機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，這類冷凍機油不在汽車空調(diào)中使用。

（2）人工合成油。合成油彌補了礦物油的不足和使用限制。它具有較強的極性，可以溶解于極性較強的制冷劑中，如R134a。常用的合成冷凍機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)上應用較多，但是PVE油的性能相對更為優(yōu)越，具有推廣應用的良好前景。

2 汽車空調(diào)對冷凍機油的性能要求

冷凍機油在汽車空調(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，冷凍機油的油溫有時會超過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行的。為保證其正常工作，汽車空調(diào)各組成元件對冷凍機油提出了一些具體性能要求：

表1 制冷系統(tǒng)對冷凍機油的性能要求

Tab1 Performance requirement of refrigeration oil for refrigerating system

3 新型冷凍機油研究和應用現(xiàn)狀

目前汽車空調(diào)使用的主要是環(huán)保型制冷劑R134a，與之對應的冷凍機油為聚酯油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，對壓縮機的排氣壓力和制冷帶來不利影響，如圖1所示。同時，PAG油具有強吸濕性，會對汽車空調(diào)系統(tǒng)中大量存在的銅管產(chǎn)生腐蝕，通過置換反應，使銅離子留在零件表面，形成“鍍銅”，這將對壓縮機的運轉(zhuǎn)形成安全隱患[8]。

圖1 PAG與R134a的相容性

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

3.1 改性處理

通過對PAG油的末端進行改性處理獲得了比普通PAG油更好的相溶性和潤滑性，同時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制冷劑退出市場是大勢所趨，有著極低ODP和GWP的天然制冷劑R290和R600a等正越來越受到關(guān)注，與之相對應的冷凍機油的研制和應用是其能順利推向市場的關(guān)鍵。由于烷基苯冷凍機油在熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、絕緣特性，尤其是抗吸濕性方面相對PAG油有明顯的優(yōu)勢，在后續(xù)與R290的匹配中將會取代PAG油[3][4]。

3.3 納米冷凍機油

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

4 冷凍機油的選擇

針對以上新型冷凍機油的研究和應用現(xiàn)狀，結(jié)合汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)對冷凍機油的性能要求，在選擇和使用冷凍機油時，需要從以下幾個方面進行考慮[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，考慮到應用不同制冷劑時的制冷系統(tǒng)工作條件（如排氣溫度、壓力等）也不相同，所有這些都會影響冷凍機油的潤滑條件，所以選擇冷凍機油時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應的冷凍機油牌號。

4.2 壓縮機類型

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

4.3 壓縮機的負荷及轉(zhuǎn)速

壓縮機的負荷及轉(zhuǎn)速是選擇冷凍機油粘度的主要依據(jù)。很多國家冷凍機油的牌號都是根據(jù)油品的粘度來劃分的。所以壓縮機的負荷和轉(zhuǎn)速是選擇冷凍機油牌號的最主要根據(jù)。

目前，我國冷凍機油的牌號有四個，即13號、18號、25號和30號，牌號越大，其粘度越大。進口的冷凍機油一般有SUNISO 3GS～SUNISO 5GS牌號，其牌號越大，粘度也越大。在選擇冷凍機油牌號時，要充分考慮空調(diào)壓縮機內(nèi)部冷凍機油的工作狀態(tài)，如吸氣、排氣溫度等。在實際選用時，應以低溫性能為主來選擇，但也要適當考慮對熱穩(wěn)定性能的影響[7]。汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)一般選擇國產(chǎn)的18號、25號冷凍機油，或進口的SUNISO 5GS冷凍機油。

5 冷凍機油的加注

對汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)加注冷凍機油前必須保證是同一牌號的，因為不同牌號的冷凍機油會生成沉淀物[5]。如果壓縮機里冷凍機油存油過少，壓縮機會過熱，甚至發(fā)生卡缸現(xiàn)象；如果系統(tǒng)內(nèi)冷凍機油存油過多，膨脹閥、蒸發(fā)器會發(fā)生故障。因此，壓縮機里必須保持正常的存油量。

5.1 壓縮機冷凍機油油量的檢查

壓縮機冷凍機油油量的檢查一般有兩種方法。

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

（2）觀察量油尺未裝檢視鏡的壓縮機，可用量油尺檢查其油量。這種壓縮機有的只有一個油塞，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 加注冷凍機油

加注冷凍機油可用以下兩種方法[8]。

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

（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，準備比要補充量多一些的冷凍機油，然后開始加冷凍機油，如圖2所示。真空吸入法的操作程序如下：

關(guān)閉高壓側(cè)手動閥；關(guān)閉壓縮機上的檢修閥；把高壓側(cè)軟管從歧管壓力表組上卸下，插到冷凍機油的杯里；打開檢修閥，把冷凍機油從油杯中吸入系統(tǒng)；吸油即將完畢時，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)手動閥，開動真空泵，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，以便排除進入系統(tǒng)里的空氣。此時，冷凍機油在高壓側(cè)，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)后，冷凍機油就返回壓縮機。

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 冷凍機油的補充

汽車空調(diào)在維修過程中，如對損壞或產(chǎn)生故障的元件如壓縮機、儲液罐、熱交換器等進行更換時，會使原本儲存在該元件的冷凍機油流失，所以在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)某個元件更換完成后，需要按量對冷凍機油進行補充，保證冷凍機油總量滿足汽車空調(diào)正常運行的要求。

6 結(jié)束語

冷凍機油的合理選用和按需加注是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)正常運行的重要保證，在環(huán)保型制冷劑日益廣泛應用的形勢下，必須嚴格分辨、正確選擇與制冷劑匹配，符合壓縮機工況要求的冷凍機油，才能使汽車空調(diào)發(fā)揮其應有的功能，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)域中的應用研究進展[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.聚醚酯冷凍機油的研究[J].合成潤滑材料,2016,43（3）.5-7.

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

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

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

[7] NB/SH/T 0849-2010汽車空調(diào)合成冷凍機油標準[S].

[8] 楊貴田,張華.汽車空調(diào)[M].大連:大連理工大學出版社,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，河南南陽人，講師，碩士研究生，研究方向：汽車運用與維護。

楊凌職業(yè)技術(shù)學院自然科學研究基金項目--汽車空調(diào)實訓臺改進研究（A2016023）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.087