制冷劑又稱制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，也稱冷媒。汽車空調(diào)是由制冷劑循環(huán)流動來實現(xiàn)制冷的。液態(tài)制冷劑在空調(diào)蒸發(fā)器中吸收冷卻對象的熱量而汽化，使被冷卻對象降溫；然后氣態(tài)制冷劑又將熱量在冷凝器中傳遞給周圍介質(zhì)而液化。如此不斷循環(huán)，借助于制冷劑的狀態(tài)變化，達到制冷的目的。如果沒有制冷劑，制冷裝置就無法實現(xiàn)制冷。

制冷劑在標準大氣壓下的汽化溫度（即蒸發(fā)溫度）較低，冷凝溫度不宜過高。單位容積制冷量要大，汽化潛熱大，比容小；無毒，不燃燒，不爆炸，無腐蝕，使用安全；價格便宜，容易取得。還要求對大氣臭氧層無破壞作用，以減小地球的溫室效應(yīng)。

在壓縮式制冷中廣泛使用的制冷劑是氨、氟利昂和烴類。按照化學成分，制冷劑可分為五類：無機化合物制冷劑、氟利昂、飽和碳氫化合物制冷劑、不飽和碳氫化合物制冷劑和共沸混合物制冷劑。根據(jù)冷凝壓力，制冷劑可分為三類：低壓（高溫）制冷劑、中壓（中溫）制冷劑和高壓（低溫）制冷劑。目前，我國汽車空調(diào)中的制冷劑主要使用的是R134a。隨著人們對環(huán)境保護意識的增強，環(huán)保節(jié)能型碳氫類制冷劑正在推廣和應(yīng)用之中。

2.7.1 制冷劑R134a的性質(zhì)

R134a的學名為四氟乙烷（CH2 FCF3），又稱為HFC-134a。其分子結(jié)構(gòu)中不含氯原子，對大氣臭氧層的破壞小，具有無毒、無味、不燃燒、與空氣混合不爆炸等優(yōu)點。根據(jù)聯(lián)合國蒙特利爾協(xié)定書，我國現(xiàn)在都用R134a來取代氟利昂（R12）作為空調(diào)制冷劑。

1. R134a的熱物理性

R134a的熱物理性能包括分子量、沸點、臨界參數(shù)、飽和蒸氣壓和汽化潛熱等，均與R12相近，如表2-8所示為R134a與R12的熱物理性對比表。

2. 傳熱性能

R134a制冷劑的傳熱性優(yōu)于R12。當冷凝溫度為40 ～60℃、質(zhì)量流量為45 ～ 200 kg/s

聯(lián)合國環(huán)保組織1987年在加拿大蒙特利爾市召開會議，36個國家和10個國際組織共同簽署了《關(guān)于消耗大氣臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，我國1992年正式宣布加入修訂后的《蒙特利爾議定書》。協(xié)議有如下規(guī)定。

① 對于CFCs：發(fā)達國家，從1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)和消費；發(fā)展中國家，最后停用日期是2010年。

② 對于HCFCs：發(fā)達國家，從1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量，2004年開始削減，2020年完全停用；發(fā)展中國家，從2016年開始凍結(jié)生產(chǎn)量，2040年完全停用。

時，R134a蒸發(fā)和冷凝傳熱系數(shù)比R12系統(tǒng)要高出25%以上。因此，在換熱器表面積不變的情況下，可減小傳熱溫差，降低傳熱損失；當制冷量或放熱時間相等時，可減少換熱器表面積。

3. 相容性

（1）與潤滑油的相容性。

R134a中不含有氯原子，不能像R12一樣在壓縮機運動部件之間生成潤滑性好的氯化物薄層。而且R134a與礦物油幾乎完全不相容，不能使用礦物油，必須使用合成潤滑油來取代，如PAG類和ESTER類等。

（2）與干燥劑的相容性。

R134a的分子直徑比R12要小，若使用R12系統(tǒng)中的硅膠型干燥劑，則R134a的分子容易被吸收而產(chǎn)生催化分解。且由于R134a與水的親合力較大，吸水性強，脫水困難。故應(yīng)采用新型的沸石干燥劑。

（3）與塑料及橡膠的相容性。

R134a對除苯乙烯以外的塑料基本沒有影響，但與現(xiàn)在常用的一些橡膠材料不相容。當R134a與氟橡膠或丁腈橡膠（NBR）共存時，會使橡膠產(chǎn)生變質(zhì)膨脹而引起制冷劑的泄漏。故R134a制冷系統(tǒng)中的“O”形圈和連接軟管采用與R134a相容性較好的氫化丁腈橡膠（HNBR）來制作。

4. 滲透性

空調(diào)系統(tǒng)中，各個總成之間常用軟管相連。由于R134a的分子較小，且對橡膠的溶脹性比R12大，故R134a分子的穿透性較強，在軟管中的滲透量較大。

2.7.2 環(huán)保新型制冷劑

因為R134a具有溫室效應(yīng)，蒙特利爾議定中規(guī)定中國在2040年要全面停止使用R134a，取而代之的是環(huán)保型的碳氫化合物制冷劑。

碳氫化合物制冷劑是天然制冷劑。有甲烷、乙烷、丁烷等。其中丙烷制冷劑是一種較成熟的制冷劑。丙烷在常溫下是無色無味的氣體，不破壞大氣臭氧層，無溫室效應(yīng)產(chǎn)生，但具有可燃性。在標準大氣壓下，其沸點為-42℃，凝固溫度為-187.1℃。

2.7.3 冷凍潤滑油的選用與注意事項

冷凍潤滑油通常又稱為冷凍機油，簡稱為冷凍油。它是一種在高、低溫工況下均能正常工作的特殊潤滑油。在制冷系統(tǒng)中，冷凍機油與制冷劑混合，并隨制冷劑一起循環(huán)于制冷系統(tǒng)各部分。除對壓縮機各運動件起潤滑作用外，還能協(xié)助潤滑制冷系統(tǒng)中各控制閥件的運動構(gòu)件，并對各密封件起到滋潤和密封作用。

1. 冷凍潤滑油的性能要求

冷凍潤滑油在空調(diào)制冷系統(tǒng)中完全溶解于制冷劑中，并隨制冷劑一起循環(huán)，油溫有時會超過120℃，而在蒸發(fā)器中溫度只有-30 ～10℃。因此，冷凍潤滑油的工作是在高、低溫交替的條件下進行的。為保證其能正常工作，在選用冷凍機油時提出了一些性能要求。

（1）冷凍潤滑油與制冷劑要能互溶。在制冷系統(tǒng)所有可能的壓力、溫度范圍內(nèi)，冷凍潤滑油均要與制冷劑互溶，至少要半溶。在制冷系統(tǒng)中，冷凍機油與制冷劑混合在一起，當制冷劑流動時，冷凍潤滑油也隨之流動。若兩者不互溶，則冷凍潤滑油會從冷凝器的液態(tài)制冷劑中分離出來形成油塞阻礙制冷劑的流動，增加噪聲。一旦進入蒸發(fā)器內(nèi)，將沉降在管子底部，進一步降低制冷劑流動，降低熱交換能力。同時壓縮機內(nèi)因潤滑油量減少而加劇磨損，甚至損壞。因此，與制冷劑互溶是冷凍潤滑油的基本要求。

（2）冷凍潤滑油的凝固點要低，要有良好的低溫流動性。低溫流動性差，則低溫時會沉積在蒸發(fā)器內(nèi)影響制冷能力，或凝結(jié)在壓縮機底部，失去潤滑作用而損壞壓縮機。

（3）冷凍潤滑油要有適當?shù)酿ざ群土己玫酿靥匦浴＠鋬鰴C油的黏度過大或過小均對壓縮機不利。黏度過大，則壓縮機因克服阻力而損耗的能量越多，需要的啟動力矩越大，壓縮機部件承受的壓力也相應(yīng)增大。黏度過小，則壓縮機軸承不能建立所需要的油膜，會加劇磨損，影響壓縮機的密封性能。油的黏度過大和過小都會引起汽缸溫度升高，造成排氣溫度增大，影響制冷系統(tǒng)的正常工作。冷凍潤滑油的黏度與制冷劑種類有關(guān)。與冷凍潤滑油互溶的制冷劑會使?jié)櫥偷酿ざ认陆担瞬捎灭ざ容^高的牌號。不同形式的壓縮機，由于其結(jié)構(gòu)、間隙、轉(zhuǎn)速范圍不同，要求不同黏度的潤滑油。如在汽車上采用R134a為制冷劑的斜盤式壓縮機，宜使用40℃時動力黏度為10 -4 m2/s的合成油。一般而言，間隙小、負荷小、轉(zhuǎn)速高的壓縮機應(yīng)采用黏度較低的冷凍油；反之，用黏度高一些的。冷凍潤滑油在工作時溫度變化很大，所以要求冷凍潤滑油在溫度變化時黏度變化要小。

（4）冷凍潤滑油的閃點溫度要高，具有較高的熱穩(wěn)定性。即高溫下不氧化、不分解、不結(jié)膠、不積炭。冷凍潤滑油的閃點必須比排氣溫度高15 ～30℃。

（5）冷凍潤滑油的吸水性較小。冷凍潤滑油中應(yīng)無水分。若有水分，則會在膨脹閥節(jié)流口處結(jié)冰，造成冰堵，影響制冷劑流動，降低制冷效能。

（6）冷凍潤滑油的化學性質(zhì)要穩(wěn)定。與制冷劑和其他材料不起化學反應(yīng)。

2. 冷凍潤滑油的選擇

我國的冷凍潤滑油種類有四個牌號，即13號、14號、25號和30號。牌號越大，黏度越高，其性能如表 2-9所示。進口的冷凍潤滑油有SUNISO3 GS ～ SUNISO5 GS三個牌號，其性能如表2-10所示。選用冷凍潤滑油時，要充分考慮空調(diào)壓縮機內(nèi)部潤滑時的工作狀態(tài)，如排氣溫度、工作壓力等。在實際選擇時，應(yīng)以低溫性能為主來選擇，同時考慮冷凍機油的熱穩(wěn)定性能。

汽車空調(diào)系統(tǒng)一般選擇25號冷凍潤滑油，或選擇SUNISO5GS進口冷凍潤滑油。

3. 冷凍潤滑油使用注意事項

使用冷凍潤滑油要注意和遵守以下事項：

（1）不同牌號的冷凍潤滑油不能混合使用，否則會引起變質(zhì)。

（2）冷凍潤滑油吸水性強，使用后的冷凍潤滑油壺應(yīng)該馬上擰緊。

（3）不能使用變質(zhì)的冷凍潤滑油。

（4）加入冷凍潤滑油要加到規(guī)定的用量。過少會使壓縮機磨損加劇；過多會降低空調(diào)制冷效果。

2.7.4 與R134 a匹配的冷凍潤滑油

1. 聚烴基乙二醇（PAG）潤滑油

R134a制冷劑應(yīng)用初期主要采用PAG油。PAG是一種合成多元醇，由于有不同的分子結(jié)構(gòu)而分成許多種類，分別呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)。

PAG油在使用過程中發(fā)現(xiàn)了下列問題：

（1）PAG與R134a不完全互溶。機油黏度越高，互溶性越低。有可能在空調(diào)蒸發(fā)器中沉積，影響熱交換或壓縮機的潤滑。

（2）PAG油的吸水性強，從大氣中吸收水分的飽和量可超過1%。

（3）PAG與礦物油、R12及清洗用的R11不相容，若原系統(tǒng)中存在有1%～ 2%的礦物油等殘留物，則會使PAG油潤滑性能下降，甚至變質(zhì)。

（4）PAG在高溫時有二相分離現(xiàn)象，分解成水、酸、CO和CO2，可能造成壓縮機鍍銅現(xiàn)象。

（5）PAG與較多的彈性材料不相容。

（6）PAG的絕緣性能不好，用在全封閉的壓縮機中要慎重。

（7）有些PAG在鋼-鋁表面不能提供所需要的潤滑，抗磨性差。

（8）PAG油價格較貴，是礦物油的4 ～5倍。

現(xiàn)在用于R134a制冷系統(tǒng)中的PAG潤滑油均是經(jīng)過改性處理的。

2. 聚酯類潤滑油（ESTER）

ESTER是一種合成多元醇酯，又稱酯類油。主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各種直鏈可支鏈型脂酸。

ESTER具有如下特性：

（1）ESTER與R134a及R12等制冷劑互溶，具有良好的抗磨性、潤滑性、穩(wěn)定性和防腐性。

（2）ESTER與R134a互溶性好，二相分離現(xiàn)象不明顯。

（3）ESTER的吸水性比礦物油強，從大氣中吸收水分的飽和量可超過0.1%。但ESTER中的水和油結(jié)合牢固，不會在膨脹閥中結(jié)冰，但會影響制冷能力。因此仍應(yīng)限制ESTER中的含水量。

（4）ESTER受制冷系統(tǒng)中的礦物油等殘留物的影響較小，當殘留物含量小于5%時，基本不受影響。

（5）ESTER在高溫下以鐵為催化劑會分解成水、CO2和足以腐蝕金屬的酸性。故在ES?TER中應(yīng)加一種金屬鈍化劑保護ESTER不分解。

（6）在ESTER中加入了極限壓力添加劑，耐磨潤滑性能良好。

（7）ESTER與高丁腈橡膠、氯丁腈橡膠等彈性材料的相容性較好。

儲存ESTER的容器應(yīng)密閉或用氮封，以防與空氣接觸而使酸度增加。

ESTER與PAG油的性能比較如表2-11所示。

2.7.5 制冷劑量與制冷劑純度的檢查

1. 制冷劑量的檢查

將發(fā)動機怠速穩(wěn)定在1500 r/min，鼓風機開關(guān)打到最高擋，打開空調(diào)A/C開關(guān)，溫度設(shè)定在強冷，打開所有車門，用眼在觀察窗觀察液體制冷劑的流動狀態(tài)，如圖2-59所示。許多系統(tǒng)失效可由視覺檢查到。制冷劑量的檢查及維修方法如表2-12所示。

2. 制冷劑純度的檢測

在對汽車空調(diào)系統(tǒng)進行維修之前，如對制冷劑的狀況有任何懷疑，應(yīng)進行純度檢測。如懷疑制冷劑被污染，純度檢測尤為重要。如使用檢測儀，按照產(chǎn)品說明書進行。如果無檢測儀，根據(jù)制冷劑壓力與溫度的對應(yīng)關(guān)系，可按下列程序進行檢測。

（1）將汽車停在相對通風之處，環(huán)境溫度不低于21℃。

（2）打開發(fā)動機罩。

（3）確定系統(tǒng)使用的制冷劑是R12還是R134a。

（4）接上與制冷劑相適應(yīng)的壓力表測量制冷劑的壓力。

（5）將溫度計放在流動空氣中汽車上最接近制冷系統(tǒng)的附近，測量環(huán)境溫度（即制冷的溫度）。

（6）過6h后，記錄壓力值和環(huán)境溫度值。

（7）將讀數(shù)與表2-13中的數(shù)據(jù)進行比較。

考慮到壓力表、溫度計及讀數(shù)的合理誤差，若制冷劑純的話，壓力表讀數(shù)應(yīng)近似地符合確定溫度下對應(yīng)的期望值。

在該檢測中，也有其他因素未考慮。例如，若系統(tǒng)中有空氣，也不能得到正確的讀數(shù)與結(jié)果。

2.7.6 冷凍潤滑油的質(zhì)量檢查

1. 濾紙法

當潤滑油變壞時，其顏色要變深。檢驗方法是將油樣滴在白色吸水紙上，若油中央部分無黑色痕跡，說明它沒有變壞。若有黑色污跡，說明已變壞。當油中含有水分時，油的透明度就降低。

2. 對比法

將冷凍機油與潤滑油色度極限樣本進行對比，用50 cm3玻璃杯，取樣10 cm3，觀其顏色并與色度樣本對照比較，0 ～ 2號顏色可繼續(xù)使用；3 ～ 5號已變壞，不能再使用。建議2號以上的不要使用，如表2-14所示。