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

制冷劑在標準大氣壓下的汽化溫度（即蒸發溫度）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。

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，我國汽車空調中的制冷劑主要使用的是R134a。隨著人們對環境保護意識的增強，環保節能型碳氫類制冷劑正在推廣和應用之中。

2.7.1 制冷劑R134a的性質

R134a的學名為四氟乙烷（CH2 FCF3），又稱為HFC-134a。其分子結構中不含氯原子，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點。根據聯合國蒙特利爾協定書，我國現在都用R134a來取代氟利昂（R12）作為空調制冷劑。

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、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制冷劑的傳熱性優于R12。當冷凝溫度為40 ～60℃、質量流量為45 ～ 200 kg/s

聯合國環保組織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《關于消耗大氣臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，我國1992年正式宣布加入修訂后的《蒙特利爾議定書》。協議有如下規定。

① 對于CFCs：發達國家，從1996年1月1日起完全停止生產和消費；發展中國家，最后停用日期是2010年。

② 對于HCFCs：發達國家，從1996年起凍結生產量，2004年開始削減，2020年完全停用；發展中國家，從2016年開始凍結生產量，2040年完全停用。

時，R134a蒸發和冷凝傳熱系數比R12系統要高出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系統中的硅膠型干燥劑，則R134a的分子容易被吸收而產生催化分解。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，會使橡膠產生變質膨脹而引起制冷劑的泄漏。故R134a制冷系統中的“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

空調系統中，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 環保新型制冷劑

因為R134a具有溫室效應，蒙特利爾議定中規定中國在2040年要全面停止使用R134a，取而代之的是環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，無溫室效應產生，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。在制冷系統中，冷凍機油與制冷劑混合，并隨制冷劑一起循環于制冷系統各部分。除對壓縮機各運動件起潤滑作用外，還能協助潤滑制冷系統中各控制閥件的運動構件，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

冷凍潤滑油在空調制冷系統中完全溶解于制冷劑中，并隨制冷劑一起循環，油溫有時會超過120℃，而在蒸發器中溫度只有-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。在制冷系統所有可能的壓力、溫度范圍內，冷凍潤滑油均要與制冷劑互溶，至少要半溶。在制冷系統中，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。一旦進入蒸發器內，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器內影響制冷能力，或凝結在壓縮機底部，失去潤滑作用而損壞壓縮機。

（3）冷凍潤滑油要有適當的黏度和良好的黏溫特性。冷凍機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，影響制冷系統的正常工作。冷凍潤滑油的黏度與制冷劑種類有關。與冷凍潤滑油互溶的制冷劑會使潤滑油的黏度下降，宜采用黏度較高的牌號。不同形式的壓縮機，由于其結構、間隙、轉速范圍不同，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、轉速高的壓縮機應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，具有較高的熱穩定性。即高溫下不氧化、不分解、不結膠、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。冷凍潤滑油中應無水分。若有水分，則會在膨脹閥節流口處結冰，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要穩定。與制冷劑和其他材料不起化學反應。

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，要充分考慮空調壓縮機內部潤滑時的工作狀態，如排氣溫度、工作壓力等。在實際選擇時，應以低溫性能為主來選擇，同時考慮冷凍機油的熱穩定性能。

汽車空調系統一般選擇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。

（2）冷凍潤滑油吸水性強，使用后的冷凍潤滑油壺應該馬上擰緊。

（3）不能使用變質的冷凍潤滑油。

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

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構而分成許多種類，分別呈現出不同的性質。

PAG油在使用過程中發現了下列問題：

（1）PAG與R134a不完全互溶。機油黏度越高，互溶性越低。有可能在空調蒸發器中沉積，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。

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

（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。

現在用于R134a制冷系統中的PAG潤滑油均是經過改性處理的。

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、穩定性和防腐性。

（2）ESTER與R134a互溶性好，二相分離現象不明顯。

（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中的水和油結合牢固，不會在膨脹閥中結冰，但會影響制冷能力。因此仍應限制ESTER中的含水量。

（4）ESTER受制冷系統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

將發動機怠速穩定在1500 r/min，鼓風機開關打到最高擋，打開空調A/C開關，溫度設定在強冷，打開所有車門，用眼在觀察窗觀察液體制冷劑的流動狀態，如圖2-59所示。許多系統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

在對汽車空調系統進行維修之前，如對制冷劑的狀況有任何懷疑，應進行純度檢測。如懷疑制冷劑被污染，純度檢測尤為重要。如使用檢測儀，按照產品說明書進行。如果無檢測儀，根據制冷劑壓力與溫度的對應關系，可按下列程序進行檢測。

（1）將汽車停在相對通風之處，環境溫度不低于21℃。

（2）打開發動機罩。

（3）確定系統使用的制冷劑是R12還是R134a。

（4）接上與制冷劑相適應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的附近，測量環境溫度（即制冷的溫度）。

（6）過6h后，記錄壓力值和環境溫度值。

（7）將讀數與表2-13中的數據進行比較。

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

在該檢測中，也有其他因素未考慮。例如，若系統中有空氣，也不能得到正確的讀數與結果。

2.7.6 冷凍潤滑油的質量檢查

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。