二氧化碳汽车空调用润滑油的概况

二氧化碳汽车空调用润滑油的研究概况摘要：CO2作为一种天然环保制冷工质，已成为汽车空调系统制冷剂替代的首选，但因二氧化碳分子本身不具备自润滑性，润滑油的选择成为制冷剂替代中的一个重要问题。本文介绍了PAG、POE、PVE、PAO和AB等几类合成润滑油的特点，在实验数据的基础上分析比较了它们在CO2制冷系统中的可溶性、润滑性、稳定性、使用寿命、互溶性，在换热器和吸气管道中的滞留及对系统性能的影响，结果表明PAG类润滑油的综合性能较好。关键字：二氧化碳汽车空调压缩机润滑油0.前言当今，制冷剂HFC134a大规模地应用于汽车空调系统中。HFC134a虽然不会破坏臭氧层，但其GWP值较高（1300），且化学性质稳定，释放后能够积累，最终会产生明显的温室效应。自从挪威的PettersonJ和LorentzenG论述了自然工质CO2用于汽车空调系统的可能性并进行试验研究后，CO2逐渐成为替代HFC134a的热点选择。然而，要实现HFC134a的完全替代还存在不少技术难点，用于CO2空调压缩机的润滑油的研制就是其中之一。1.常用合成润滑油目前的跨临界CO2制冷系统中常选用的是如下几种合成润滑油，目前对它们的对比研究也比较多。PAG（Polyalkyleneglycol）即聚亚烃基乙二醇油，该类润滑油倾点较低，有良好的低温流动性和润滑性。PAG油极性较强，同合成橡胶相容，该类油最大的缺点是吸湿性强。POE（Polyolester）即脂类油，可分为直碳链酸和支碳链酸,直碳链酸合成的POE油润滑性的互溶性较好，但抗水解稳定性较差，腐蚀性较强；支碳链酸合成的POE油除了润滑性能略差之外，其他性能均较好。POE油能由可再生的有机酸和醇合成，而且可以生物降解，环保性能优越。该类油最大的缺陷是容易水解。PVE（Polyvinylether）即聚乙烯醚类润滑油，是近年来新开发的空调压缩机用润滑油，其润滑性能好，绝缘性能优越，虽然有一定的吸湿性，但不会发生水解。烷基苯类润滑油AB（Alkylbenzene）是合成的芳香族碳氢化合物，该类润滑油有非常高的抗磨损、抗污染和抗水解性能，密封和绝缘性能优越。聚烯烃类润滑油PAO（Poly-alphaolefin）的润滑性能和稳定性能优越，而且低温流动性好，不水解，目前已广泛应用于航空航天和军用装置中。2.合成润滑油性能比较润滑油的性能主要有粘度，稳定性，与制冷剂的互溶性，使用寿命以及对换热器性能的影响等，各种特性之间又常常是相互影响的，以下分别比较上述几种合成润滑油的性能。2.1粘度与润滑性能润滑油的粘度与其润滑性能有着密切的联系。粘度太小，不但在摩擦面不易形成正常的油膜，加速机械磨损，而且机械密封性也不好，使制冷剂容易泄漏。粘度太大，其流动阻力增加，摩擦功和摩擦热增加，使压缩机消耗功率增大，且易造成发动机熄火。一般而言，粘度随着温度的升高而下降，润滑性也随之降低。如图1所示，PAG油的粘度随温度变化幅度最小，即粘温性能较好，这对压缩机在高温下的运转非常有利；而POE油的粘度随温度的变化较大，在选用时需要注意保证高温下能提供足够润滑。在实际应用过程中，部分制冷剂会溶于润滑油中，而制冷剂的粘度一般都远小于润滑油，因此会造成润滑油粘度降低，润滑性能下降。图2反映的是当润滑油中CO2的质量含量为10%时的粘度变化情况，从中可以看出PAG油的粘度受CO2溶解的影响最小，AB油受影响最大；而随着温度的升高，CO2溶解的影响，部分原因可能是润滑油的粘度随温度升高而降低。利用“BallonDisk”方法进行润滑性能测试时发现，在亚临界区域运行时，几种油的润滑性能相近，PAG油稍好；而在超临界区域，POE油的润滑性能明显下降，见图3。图1润滑油粘度随温度的变化关系[1]图2CO2的溶解对润滑油粘度的影响[2]图3三种润滑油的润滑性能比较[3]2.2稳定性与使用寿命薪润滑油的怜稳定性包输括热稳定张性和化学立稳定性。迈由秘于着CO馒2息汽车空调垂高压侧的疲工作压力唯和温度比牌较高，润杆滑油不能岸分解，不福能与系统灾中的材料佩发生化学匆反应而腐射蚀系统部仁件。此外颂，润滑油疯的吸水性刘要弱，水昏解作用要翁小。否则美，润滑油租的使用寿陈命会缩短卵，进而影征响系统性霜能，甚至呀损坏压缩发机等部件沿。庭若润滑油述的极性较深强，其亲起水性也较丸强，若如变PA扭G辽类润滑油分，见即图哭4越。在画对沉PA株G让、吩PV膏E肚和暂PO龙E应三种润滑冤油的基础贝油进行的角超临界条象件下的稳慨定性测试已发现，含赚水量骑为昨100p吧p拣m德时，分别烫置兵于胶PA裹G体油威景和准CO洋2京混合物赞及终PO绑E烈油草和励CO总2红混合物惩中香1哈0爆天之久的与铜片的颜妈色都发生凳了变化，配铁片和铝携片的颜色井无明显改渗变，这说档明这两种营油与铜片恭之间有化如学反应发漠生。当含锦水量冈为奋2000董pp达m仙时，测试间后盈的饮PO陷E医油的酸值攻超过拢5mg梦KOH/牛g弱，这很大奇程度上是企由尊PO迹E榆油水解生恨成的羧酸灾引起的默。患PV店E孩油在测试申中表现出访良好的稳稀定性，金扔属片的颜批色无明显烛变化，酸跪值也可忽沟略钩[5]墙。上述三鄙种润滑油版基础油的涛疲劳寿命及的测试结垄果见济图译5庄，在相同海条件下戴，泪PA兰G蜜的使用寿享命最长，骑退化速度敞最慢缓；欺PO伞E阁使用寿命乱相对较短涝，勉但断PV启E慎的退化速程度最快。赛图延4PA粪G谋油贯和奉PO越E象油吸水特栽性比较多[2]物图陷5PA阁G,PV掩E拌和军PO山E绝油疲劳寿秀命的比较欲[3]犁2.3壮烘与制冷剂陡的互溶性徒及其影响否与制冷剂朴的互溶性蕉是选择润腐滑油的重继要衡量标朝准。互溶达性是指润说滑油和制抹冷剂在某压一温度下锯达到平衡银状态时形鲁成单相溶宪液，而不星出现分层插。这种互州溶性主要距依赖于润占滑油与制报冷剂的极剑性，通常究认为极性线相近的物涉质互溶性葵好，极性覆差别大的家物质互溶劈性差，缎即诚“鲜相似相饱溶吴”换原理。当住制冷剂和蜘润滑油在哨换热器及瞧管道中流缩动时，如皮果二者不温互溶，则姜润滑油就猎有可能附阴着于管壁考上，影响缸换热甚至狗造成管道巾堵塞。测责试结果表赌明畏，漠PO织E纱油部与皇CO文2孩的互溶性需最好息，新PV劈E右油次之分，若PA丈G观和攻PA既O暂油损与宾CO钱2勉部分互溶派，吗而赏A哈B纤油辆与笔CO娇2赛则几乎完颗全不互溶面，采用时伶需要油分郊离器垫[3,5紫]筐。弓制冷剂中陶润滑油的顺存在可能霸会影响换革热器的效莫率，主要乳有以下三牵个因素：越（蒙1叨）改变了残液相时的狮换热热阻浩（蝶2爷）改变了炮制冷剂气浑液相之间责的平衡。度（理3丝）增加压在力损失，赴因为润滑淋油的粘度逆一般远大总于制冷剂嗓。岭Zing怕erl与i承等测试了导润滑油对臣超临界状傲态亚下着CO牛2优放热过程持的管内换火热系数和张压降的影雀响隙[6]奉。制冷剂罪中含油量温的增加会局使最大换饥热系数降跌低，但无勉论含油或炸不含油，惨最大换热售系数都出某现在准临曾界温喝度处。从丽中也可看见出，当润铃滑油含量叉处在较低型水平时，趋换热系数点会随着其略浓度的增刻加而上升垄。作者在奇实验中采瞒用的丑是潜PO长E正类润滑油扑。邀Yunh户oHw久an奸g戴等通过实狼验研究了亏润滑油收在容CO呜2暴制冷系统已部件中的帐滞留现象呜[9]牲，他们在兼实验中采为用的砍是嚷PA圾G放类润滑油怪。无论蒸忘发器还是终气冷器，湿相同的制平冷剂质量缺流量而（突MF伯R咽）下，润乱滑油的的箩浓度越大备，其滞留芹率（在该腔部件中的彩滞留量与洲系统中润甚滑油总量所的比值）穗越高；增量加制冷剂戚质量流量摄，润滑油待的滞留量魄会降低，牲但增大到就一定值后栋，它对润絮滑油的滞谢留量的影问响就很小曲了，见抄图苦7约。温度越罩低，润滑章油的粘度鹿越大；制驼冷剂干度么越大，它赢在润滑油翻中的溶解呢量越小，半对润滑油柱粘度的影缩响也就越渠小。因此归，润滑油撤在气冷器竿中的滞留煌量远少于益吸气管道当和蒸发器述。蒸发器猜内的压降俱随着润滑仿油浓度的众增加而增捕大，而且胜制冷剂流健量越低，巩压降越大济（压降比臭指制冷剂株含油时的犁压降与不鉴含油时的灰比值）。妖需要注意裁的是，部坑件的结构经和系统的乐布置对润养滑油的滞幸留量也有美很大的影拣响。熊此外，润自滑油对制章冷系统性及能壳（饭CO尤P辣）的影响疏也是必须矿要考虑的烦一个因素要。所寻用招的润滑油坚不能使得字系统性能靠大幅降低擦，否则就尝没有达到辱制冷剂替质代的目的践。干Jan盘Hinr敲ich第s霸在实验中听比较列了喂PA征G域和矮PO裳E游等几类润瓦滑油对兆一雨CO削2维汽车空调礼系湾统歪CO毒P芽的影响。隶在桨5代种不同的邀工况下，在采奋用紧PO克E尾类润滑油墙时系统邪的镜CO直P归略高于采咱用鞠PA爸G楼时，这可庙能是因判为振PO可E用油房与扮CO拥2妙的互溶性桂较好，换虚热器的效腰率较高没[8]漆。3.结论泥通过对几寒种合成润休滑油主要穿性能的比两较分析可贸以看出寻，宜PA替G嗽类润滑油旬稳定性好服，粘温性复能优越，引在超临界绑条件下能尽够的润滑野，而且使散用寿命较蹄长。虽然训与碰CO洒2构的互溶性更不咸如胖PO辉E雕类润滑油斧，但二者贴对制冷系宋统性能的亮影响差别相不大。鉴案于帮PA俊G矩类润滑油榨的综合性仙能最为出脱色，可以爆考虑采用窃为抛CO退2房汽车空调赢系统用润陆滑油。参考文献应[1]棍膝马一偏太乖,奔管海去清杀,征李敏霞等骡。补CO技2玩跨临界循窑环系统润催滑油分难析掘[J坛]妄。天津大逆学学报暑，岂200州4具，美37(9敲)蛋：捎783-龟786.粮[2]想ILK苹Dres蜻den.婚Phy努sica粘lpr占oper崖ties翼of蒙CO雪2障侄–窜ref决rige属rato攻roi洲lmi毙xtur扣es.修FUCH占Sre遭port犹.止[3]秒Yasu付hiro哨Kawa址guch样i,D非ietm疤arB虹oenn报inge阅r.E涌valu肾atio形nof鸦var尝ious起com胡pres车sor点lubr浑ican齿tsf甲orCO蚕2铲-ref宁rige特rati帝ons鉴yste闹m[C]胁.20帽04V绞DAW怕inte追rMe汁etin互g.春[4]监Kenn工eth消N.Ma池rsh,痕Moh拢amed哥E.界Kand尼il.腰Revi元ewo杂fth肯ermo蜻dyna伪mic伏prop福erti允eso补fre高frig骄eran垃ts+泊lubr迟ican荣toi护ls[J暴].F害luid狭Pha嚷seE毁quil吹ibri齐a19贝9(20颠02):茶31质9弃–幅334.削[5]猫Seet弃on,惨Fahl诵,He梨nder驼son.剩Solu鞭bili恭ty,馅visc鞋osit湿y,b央ound旋aryl饮ubri六cati育ona紧ndm云isci旷bili殊tyo构fCO轰2扫and脖synt法heti烘clu余bric钥ants症[C].丙Pro互ceed鼠ings爆oft花he4口th授IIR欠-Gus没tav均Lore的ntze兽nco望nfer塘ence总on状natu销ral弟work数ing译flui闻dsat珠Pur而due宽2000殃,41踪7-42沈5.亦[6]坊Zing袄erli闲,Gr授oll.饥Inf拳luen助ceo饺nre汉frig嗽erat盼ion老oil钳the打heat版tra刘nsfe菜ran走dpr柄essu便red丑rop卧supe由rcri火tica嘉lCO卸2馅dur狸ing烟in-t勒ube迅cool西ing[吸C].闹Proc脉.In炕t.R昼efri育.Con脊f.,胸Pur毯due筹2000种,26闪9~27裁8.式[7]Y津unho插Hwa花ng,肥Jun-叼Pyo肥Lee,匠Rei格nhar犹dRa悔derm五ache赏r.I拴nves巨tiga侍t