制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，也称冷媒。汽车空调是由制冷剂循环流动来实现制冷的。液态制冷剂在空调蒸发器中吸收冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象降温；然后气态制冷剂又将热量在冷凝器中传递给周围介质而液化。如此不断循环，借助于制冷剂的状态变化，达到制冷的目的。如果没有制冷剂，制冷装置就无法实现制冷。

制冷剂在标准大气压下的汽化温度（即蒸发温度）较低，冷凝温度不宜过高。单位容积制冷量要大，汽化潜热大，比容小；无毒，不燃烧，不爆炸，无腐蚀，使用安全；价格便宜，容易取得。还要求对大气臭氧层无破坏作用，以减小地球的温室效应。

在压缩式制冷中广泛使用的制冷剂是氨、氟利昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟利昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：低压（高温）制冷剂、中压（中温）制冷剂和高压（低温）制冷剂。目前，我国汽车空调中的制冷剂主要使用的是R134a。随着人们对环境保护意识的增强，环保节能型碳氢类制冷剂正在推广和应用之中。

2.7.1 制冷剂R134a的性质

R134a的学名为四氟乙烷（CH2 FCF3），又称为HFC-134a。其分子结构中不含氯原子，对大气臭氧层的破坏小，具有无毒、无味、不燃烧、与空气混合不爆炸等优点。根据联合国蒙特利尔协定书，我国现在都用R134a来取代氟利昂（R12）作为空调制冷剂。

1. R134a的热物理性

R134a的热物理性能包括分子量、沸点、临界参数、饱和蒸气压和汽化潜热等，均与R12相近，如表2-8所示为R134a与R12的热物理性对比表。

2. 传热性能

R134a制冷剂的传热性优于R12。当冷凝温度为40 ～60℃、质量流量为45 ～ 200 kg/s

联合国环保组织1987年在加拿大蒙特利尔市召开会议，36个国家和10个国际组织共同签署了《关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，我国1992年正式宣布加入修订后的《蒙特利尔议定书》。协议有如下规定。

① 对于CFCs：发达国家，从1996年1月1日起完全停止生产和消费；发展中国家，最后停用日期是2010年。

② 对于HCFCs：发达国家，从1996年起冻结生产量，2004年开始削减，2020年完全停用；发展中国家，从2016年开始冻结生产量，2040年完全停用。

时，R134a蒸发和冷凝传热系数比R12系统要高出25%以上。因此，在换热器表面积不变的情况下，可减小传热温差，降低传热损失；当制冷量或放热时间相等时，可减少换热器表面积。

3. 相容性

（1）与润滑油的相容性。

R134a中不含有氯原子，不能像R12一样在压缩机运动部件之间生成润滑性好的氯化物薄层。而且R134a与矿物油几乎完全不相容，不能使用矿物油，必须使用合成润滑油来取代，如PAG类和ESTER类等。

（2）与干燥剂的相容性。

R134a的分子直径比R12要小，若使用R12系统中的硅胶型干燥剂，则R134a的分子容易被吸收而产生催化分解。且由于R134a与水的亲合力较大，吸水性强，脱水困难。故应采用新型的沸石干燥剂。

（3）与塑料及橡胶的相容性。

R134a对除苯乙烯以外的塑料基本没有影响，但与现在常用的一些橡胶材料不相容。当R134a与氟橡胶或丁腈橡胶（NBR）共存时，会使橡胶产生变质膨胀而引起制冷剂的泄漏。故R134a制冷系统中的“O”形圈和连接软管采用与R134a相容性较好的氢化丁腈橡胶（HNBR）来制作。

4. 渗透性

空调系统中，各个总成之间常用软管相连。由于R134a的分子较小，且对橡胶的溶胀性比R12大，故R134a分子的穿透性较强，在软管中的渗透量较大。

2.7.2 环保新型制冷剂

因为R134a具有温室效应，蒙特利尔议定中规定中国在2040年要全面停止使用R134a，取而代之的是环保型的碳氢化合物制冷剂。

碳氢化合物制冷剂是天然制冷剂。有甲烷、乙烷、丁烷等。其中丙烷制冷剂是一种较成熟的制冷剂。丙烷在常温下是无色无味的气体，不破坏大气臭氧层，无温室效应产生，但具有可燃性。在标准大气压下，其沸点为-42℃，凝固温度为-187.1℃。

2.7.3 冷冻润滑油的选用与注意事项

冷冻润滑油通常又称为冷冻机油，简称为冷冻油。它是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。在制冷系统中，冷冻机油与制冷剂混合，并随制冷剂一起循环于制冷系统各部分。除对压缩机各运动件起润滑作用外，还能协助润滑制冷系统中各控制阀件的运动构件，并对各密封件起到滋润和密封作用。

1. 冷冻润滑油的性能要求

冷冻润滑油在空调制冷系统中完全溶解于制冷剂中，并随制冷剂一起循环，油温有时会超过120℃，而在蒸发器中温度只有-30 ～10℃。因此，冷冻润滑油的工作是在高、低温交替的条件下进行的。为保证其能正常工作，在选用冷冻机油时提出了一些性能要求。

（1）冷冻润滑油与制冷剂要能互溶。在制冷系统所有可能的压力、温度范围内，冷冻润滑油均要与制冷剂互溶，至少要半溶。在制冷系统中，冷冻机油与制冷剂混合在一起，当制冷剂流动时，冷冻润滑油也随之流动。若两者不互溶，则冷冻润滑油会从冷凝器的液态制冷剂中分离出来形成油塞阻碍制冷剂的流动，增加噪声。一旦进入蒸发器内，将沉降在管子底部，进一步降低制冷剂流动，降低热交换能力。同时压缩机内因润滑油量减少而加剧磨损，甚至损坏。因此，与制冷剂互溶是冷冻润滑油的基本要求。

（2）冷冻润滑油的凝固点要低，要有良好的低温流动性。低温流动性差，则低温时会沉积在蒸发器内影响制冷能力，或凝结在压缩机底部，失去润滑作用而损坏压缩机。

（3）冷冻润滑油要有适当的黏度和良好的黏温特性。冷冻机油的黏度过大或过小均对压缩机不利。黏度过大，则压缩机因克服阻力而损耗的能量越多，需要的启动力矩越大，压缩机部件承受的压力也相应增大。黏度过小，则压缩机轴承不能建立所需要的油膜，会加剧磨损，影响压缩机的密封性能。油的黏度过大和过小都会引起汽缸温度升高，造成排气温度增大，影响制冷系统的正常工作。冷冻润滑油的黏度与制冷剂种类有关。与冷冻润滑油互溶的制冷剂会使润滑油的黏度下降，宜采用黏度较高的牌号。不同形式的压缩机，由于其结构、间隙、转速范围不同，要求不同黏度的润滑油。如在汽车上采用R134a为制冷剂的斜盘式压缩机，宜使用40℃时动力黏度为10 -4 m2/s的合成油。一般而言，间隙小、负荷小、转速高的压缩机应采用黏度较低的冷冻油；反之，用黏度高一些的。冷冻润滑油在工作时温度变化很大，所以要求冷冻润滑油在温度变化时黏度变化要小。

（4）冷冻润滑油的闪点温度要高，具有较高的热稳定性。即高温下不氧化、不分解、不结胶、不积炭。冷冻润滑油的闪点必须比排气温度高15 ～30℃。

（5）冷冻润滑油的吸水性较小。冷冻润滑油中应无水分。若有水分，则会在膨胀阀节流口处结冰，造成冰堵，影响制冷剂流动，降低制冷效能。

（6）冷冻润滑油的化学性质要稳定。与制冷剂和其他材料不起化学反应。

2. 冷冻润滑油的选择

我国的冷冻润滑油种类有四个牌号，即13号、14号、25号和30号。牌号越大，黏度越高，其性能如表 2-9所示。进口的冷冻润滑油有SUNISO3 GS ～ SUNISO5 GS三个牌号，其性能如表2-10所示。选用冷冻润滑油时，要充分考虑空调压缩机内部润滑时的工作状态，如排气温度、工作压力等。在实际选择时，应以低温性能为主来选择，同时考虑冷冻机油的热稳定性能。

汽车空调系统一般选择25号冷冻润滑油，或选择SUNISO5GS进口冷冻润滑油。

3. 冷冻润滑油使用注意事项

使用冷冻润滑油要注意和遵守以下事项：

（1）不同牌号的冷冻润滑油不能混合使用，否则会引起变质。

（2）冷冻润滑油吸水性强，使用后的冷冻润滑油壶应该马上拧紧。

（3）不能使用变质的冷冻润滑油。

（4）加入冷冻润滑油要加到规定的用量。过少会使压缩机磨损加剧；过多会降低空调制冷效果。

2.7.4 与R134 a匹配的冷冻润滑油

1. 聚烃基乙二醇（PAG）润滑油

R134a制冷剂应用初期主要采用PAG油。PAG是一种合成多元醇，由于有不同的分子结构而分成许多种类，分别呈现出不同的性质。

PAG油在使用过程中发现了下列问题：

（1）PAG与R134a不完全互溶。机油黏度越高，互溶性越低。有可能在空调蒸发器中沉积，影响热交换或压缩机的润滑。

（2）PAG油的吸水性强，从大气中吸收水分的饱和量可超过1%。

（3）PAG与矿物油、R12及清洗用的R11不相容，若原系统中存在有1%～ 2%的矿物油等残留物，则会使PAG油润滑性能下降，甚至变质。

（4）PAG在高温时有二相分离现象，分解成水、酸、CO和CO2，可能造成压缩机镀铜现象。

（5）PAG与较多的弹性材料不相容。

（6）PAG的绝缘性能不好，用在全封闭的压缩机中要慎重。

（7）有些PAG在钢-铝表面不能提供所需要的润滑，抗磨性差。

（8）PAG油价格较贵，是矿物油的4 ～5倍。

现在用于R134a制冷系统中的PAG润滑油均是经过改性处理的。

2. 聚酯类润滑油（ESTER）

ESTER是一种合成多元醇酯，又称酯类油。主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各种直链可支链型脂酸。

ESTER具有如下特性：

（1）ESTER与R134a及R12等制冷剂互溶，具有良好的抗磨性、润滑性、稳定性和防腐性。

（2）ESTER与R134a互溶性好，二相分离现象不明显。

（3）ESTER的吸水性比矿物油强，从大气中吸收水分的饱和量可超过0.1%。但ESTER中的水和油结合牢固，不会在膨胀阀中结冰，但会影响制冷能力。因此仍应限制ESTER中的含水量。

（4）ESTER受制冷系统中的矿物油等残留物的影响较小，当残留物含量小于5%时，基本不受影响。

（5）ESTER在高温下以铁为催化剂会分解成水、CO2和足以腐蚀金属的酸性。故在ES⁃TER中应加一种金属钝化剂保护ESTER不分解。

（6）在ESTER中加入了极限压力添加剂，耐磨润滑性能良好。

（7）ESTER与高丁腈橡胶、氯丁腈橡胶等弹性材料的相容性较好。

储存ESTER的容器应密闭或用氮封，以防与空气接触而使酸度增加。

ESTER与PAG油的性能比较如表2-11所示。

2.7.5 制冷剂量与制冷剂纯度的检查

1. 制冷剂量的检查

将发动机怠速稳定在1500 r/min，鼓风机开关打到最高挡，打开空调A/C开关，温度设定在强冷，打开所有车门，用眼在观察窗观察液体制冷剂的流动状态，如图2-59所示。许多系统失效可由视觉检查到。制冷剂量的检查及维修方法如表2-12所示。

2. 制冷剂纯度的检测

在对汽车空调系统进行维修之前，如对制冷剂的状况有任何怀疑，应进行纯度检测。如怀疑制冷剂被污染，纯度检测尤为重要。如使用检测仪，按照产品说明书进行。如果无检测仪，根据制冷剂压力与温度的对应关系，可按下列程序进行检测。

（1）将汽车停在相对通风之处，环境温度不低于21℃。

（2）打开发动机罩。

（3）确定系统使用的制冷剂是R12还是R134a。

（4）接上与制冷剂相适应的压力表测量制冷剂的压力。

（5）将温度计放在流动空气中汽车上最接近制冷系统的附近，测量环境温度（即制冷的温度）。

（6）过6h后，记录压力值和环境温度值。

（7）将读数与表2-13中的数据进行比较。

考虑到压力表、温度计及读数的合理误差，若制冷剂纯的话，压力表读数应近似地符合确定温度下对应的期望值。

在该检测中，也有其他因素未考虑。例如，若系统中有空气，也不能得到正确的读数与结果。

2.7.6 冷冻润滑油的质量检查

1. 滤纸法

当润滑油变坏时，其颜色要变深。检验方法是将油样滴在白色吸水纸上，若油中央部分无黑色痕迹，说明它没有变坏。若有黑色污迹，说明已变坏。当油中含有水分时，油的透明度就降低。

2. 对比法

将冷冻机油与润滑油色度极限样本进行对比，用50 cm3玻璃杯，取样10 cm3，观其颜色并与色度样本对照比较，0 ～ 2号颜色可继续使用；3 ～ 5号已变坏，不能再使用。建议2号以上的不要使用，如表2-14所示。