汽车空调用冷冻机油的现状和今后的动向课件.ppt

1、汽车空调用冷冻机油的现状和今后的动向出光兴产株式会社出光兴产株式会社润滑油部润滑技术二科润滑油部润滑技术二科 R134a用用PAG的的采用过程和特点采用过程和特点随着转变为随着转变为HFCHFC而引起的关于汽车空调压缩机油的探讨而引起的关于汽车空调压缩机油的探讨经过经过汽车空调的特征汽车空调的特征 ：开放型、使用橡胶软管开放型、使用橡胶软管 PAGPAG(烷基乙二醇化合物烷基乙二醇化合物)的构造和特征的构造和特征PAGPAG 的特征的特征 关联事项关联事项 与与 HFC(R134aHFC(R134a 等等)的相溶性良好的相溶性良好 由制冷剂稀释产生的回油由制冷剂稀释产生的回油 通过通过观察孔可

2、以确认制冷剂的量观察孔可以确认制冷剂的量 由于是从醚键中生成的化合物由于是从醚键中生成的化合物、加水不会分解加水不会分解。通过橡胶软管吸湿也不会引起基油反应通过橡胶软管吸湿也不会引起基油反应 粘度指数高粘度指数高 低温流动性佳，并能在高温部保持高粘度低温流动性佳，并能在高温部保持高粘度 极压添加剂容易发挥效果极压添加剂容易发挥效果 润滑性和稳定性良好润滑性和稳定性良好 与矿物油相比较吸湿性与矿物油相比较吸湿性较高较高 在填充时要注意吸湿性在填充时要注意吸湿性 电气绝缘性低电气绝缘性低 在在 HFCHFC 的密闭型压缩机中漏电较大的密闭型压缩机中漏电较大 CH3-(OCH2CH)n-(OCH2C

3、H2)m-OCH33CH C4H9-(OCH2CH)n-(OCH2CH2)m-OH3CH汽汽车车空空调调用用PAG代表性构造代表性构造出光双末端出光双末端PAG占世界占世界汽车空调压汽车空调压缩机油缩机油80%以上以上份额份额双末端双末端PAG单末端单末端PAG双末端双末端PAGPAG的特征的特征 良好的润滑性良好的润滑性 长期的疲劳寿命长期的疲劳寿命 高抗氧化稳定性高抗氧化稳定性 高防锈性高防锈性 低吸湿性低吸湿性 与弹性体的良好兼容性与弹性体的良好兼容性 l汽车空调使用汽车空调使用PAG 油的市场份额油的市场份额全球：高于全球：高于 80%日本：高于日本：高于 95%l多个制造基地确保全球

4、供应多个制造基地确保全球供应日本日本法国法国出光双末端出光双末端PAGPAG的市场份额的市场份额汽车空调的动向和汽车空调的动向和冷冻机油的课题冷冻机油的课题汽车空调的动向和冷冻机油的课题环境环境、需求、需求CO2、R152a密闭型压缩机密闭型压缩机外部控制外部控制无离合器化无离合器化混合燃料车混合燃料车 电池燃料车电池燃料车 电动车电动车低低GWP制冷剤制冷剤热泵热泵防止转矩变动防止转矩变动省省燃料燃料防止地球温室化防止地球温室化提高舒适性提高舒适性动向动向冷冻机油的课题冷冻机油的课题 提高低温流动性提高低温流动性 耐热性耐热性 和和CO2的相溶性的相溶性 稳定性稳定性 极压性极压性 电气绝缘

5、性电气绝缘性汽车空调机油的低粘度化汽车空调机油的低粘度化背景背景以欧洲为中心，以以欧洲为中心，以节约节约燃费燃费 节约动力节约动力提高加速性提高加速性减低离合器减低离合器ON-OFFON-OFF的冲击的冲击为目的的外部控制式压缩机正在逐渐成为主流为目的的外部控制式压缩机正在逐渐成为主流。从把容量在从把容量在0 0100%100%之间进行变化到实现无离合器化之间进行变化到实现无离合器化。因此，为了降低在冬天低温时的搅拌阻力因此，为了降低在冬天低温时的搅拌阻力，要求实现冷冻要求实现冷冻机油的机油的低低粘度化粘度化。作为衡量低粘度化对润滑性产生影响的指标，作为衡量低粘度化对润滑性产生影响的指标，通过

6、密封法列克司实验实施评价。通过密封法列克司实验实施评价。由于汽车空调的润滑在润滑不良状态下的油膜保持力非常重由于汽车空调的润滑在润滑不良状态下的油膜保持力非常重 要，采用从涂上少量冷冻油开始运行，一直到冷冻油要，采用从涂上少量冷冻油开始运行，一直到冷冻油烧结烧结为止为止的时间来进行评价。的时间来进行评价。总之为了得到在低粘度化下的基油的最佳化、总之为了得到在低粘度化下的基油的最佳化、对对PAGPAG的末端基也进行了探讨。的末端基也进行了探讨。评价目的评价目的评价油的性状评价油的性状PAGPAG类型类型双末端双末端单末端单末端双末端双末端单末端单末端双末端双末端单末端单末端动动 粘度粘度 40

7、40 (m m (m m/s)/s)45.6645.6656.8956.8932.5632.5633.0233.0221.2921.2923.0023.00动动 粘度粘度 100 100(m m(m m/s)/s)9.9929.99210.6810.687.5507.5506.8606.8605.3245.3245.0665.066粘度指数粘度指数214214181181212212174174201201156156动动 粘度 粘度 (m m (m m/s)/s)2,1882,1884,7874,7871,4611,4612,4902,4908688681,6931,693密度密度 15 1

8、5(g/cm(g/cm)1.00671.00670.99840.99840.99720.99721.00981.00980.98910.98911.00751.0075双末端双末端PAG和单末端和单末端PAG相比较，粘度指数较高相比较，粘度指数较高。为此在为此在-30下的粘度也较低下的粘度也较低，希望降低低温条件下的搅拌力矩希望降低低温条件下的搅拌力矩。条条件件 1 条条件件 2 插插脚脚 块块体体 旋旋转转速速度度 负负荷荷 温温度度 给给油油量量 HFC134a 的的压压力力 Fe(SCM415)Fe(SUJ2)300rpm 1,780N RT 4l 0.5Ma Fe(SUJ2)Al (A

9、390)300rpm 1,330N RT 4l 0.5MPa 插脚插脚V块体块体制冷剂制冷剂/油油密封法列克司试验机和试验条件密封法列克司试验机和试验条件 双末端双末端双末端双末端PAG市场销售产品市场销售产品单末端单末端 把市场销售的把市场销售的基油基油变更为变更为单单末端末端0 05050100100150150200200250250300300350350#10#10#7#7#5#5100100时的粘度时的粘度mm2/smm2/s滞塞时间（段）滞塞时间（段）Doubl eDoubl eEndEndSi ngl eSi ngl eEndEnd双末端单末端Fe/FeFe/Fe密封法列克司的

10、评价结果密封法列克司的评价结果由于粘度降低使烧结的时间缩短，但是对于由于粘度降低使烧结的时间缩短，但是对于双末端双末端PAG来说由低粘度化而来说由低粘度化而产生的影响很小产生的影响很小。双末端双末端 Daphne Hermetic Oil PS单末端（单末端（1）单末端单末端PAG/PSPAG/PS的添加剂规格的添加剂规格0 05050100100150150200200#10#10#7#7#5#5100100时的粘度时的粘度mm2/smm2/s滞塞时间（秒）滞塞时间（秒）Doubl eDoubl eEndEndSi ngelSi ngelEndEnd单末端单末端Fe/AlFe/Al 密封法列

11、克司的评价结果密封法列克司的评价结果在在单末端单末端PAGPAG中，由于中，由于末端末端的的羟基羟基使铝用油性剂的效果降低使铝用油性剂的效果降低。(特别对于低粘度其影响更加显著特别对于低粘度其影响更加显著）总结总结在密封在密封法列克司试验机法列克司试验机中中，评价，评价Fe/Fe、Fe/Al中的中的涂层法的烧结涂层法的烧结时间时间。其结果，其结果，双末端双末端PAGPAG相对相对单末端单末端PAGPAG而言，在任何粘度下其烧结而言，在任何粘度下其烧结时间都较长时间都较长。因此即使在低粘度化的对应方面因此即使在低粘度化的对应方面，也可以考虑采用也可以考虑采用双末端双末端PAG。COCO2 2汽车

12、空调压缩机油的开发状况汽车空调压缩机油的开发状况 CO2 汽车空调系统的冷冻机油要求汽车空调系统的冷冻机油要求 开放式压缩机开放式压缩机冷凝器冷凝器接收器接收器蒸发器蒸发器内置热内置热交换器交换器膨胀阀膨胀阀回油管回油管Pd:16MPaTd:150Ps:3.5MPaTs:0102.5MPa 020 适宜的混合物粘度极大压力下的润滑性超临界条件下的稳定性高温下的稳定性与CO2的可混合性与不同材料兼容冷冻油的一般规格冷冻油的一般规格PAG#9 PAG#20 PVE#10 POE#9粘度粘度(-20)mm2/s103321662980021300粘度粘度(40)mm2/s43.32100.1104.

13、288.93粘度粘度(100)mm2/s9.23420.0110.519.61粘度指数粘度指数2032257982密度密度(15)g/cm30.9941.0200.9460.962流动点流动点-45-45-35-40酸值酸值mgKOH/g0.010.010.010.02与与CO2的可混合性的可混合性-60-40-200204060801001200102030405060油消耗率油消耗率(wt%)CO2 两个状态的分离温度两个状态的分离温度()PAG#9PAG#20分离分离可溶可溶CO2 的临界温度的临界温度(31)PAG/CO2-60-40-2002040608010012001020304

14、05060油消耗率油消耗率(wt%)CO2 两个状态的分离温度两个状态的分离温度()PVE#10CO2的临界温度的临界温度(31)可溶可溶POE#10 PVE,POE/CO2MO,AB：所有区域内均不能混合：所有区域内均不能混合含含CO2 测试机油的稀释粘度测试机油的稀释粘度可溶性可溶性稀释粘度稀释粘度PAG10wt%8.2mm2/sPVE18wt%3.4mm2/sPOE18wt%3.2mm2/s50、9MPa条件下的稀释粘度条件下的稀释粘度密封型密封型LFW-1设备及其测试条件设备及其测试条件负荷负荷加热器加热器热电偶热电偶制冷剂制冷剂试块试块检验环检验环测试冷淡油测试冷淡油块体块体环环负荷

15、负荷(N)分辨率分辨率(rpm)3009001800测试时间测试时间(min)CO2 压力压力(MPa)油温油温()60250Al(A4032)Fe(SUJ2)1372测试条件测试条件CO2环境下的耐磨性环境下的耐磨性POE#9PAG#9PVE#10块体块体(A4032)磨损宽度磨损宽度(mm)0.01.02.03.04.05.0CO2：2MPa300rpm900rpm1800rpm块体磨块体磨损宽度损宽度基础油基础油+EP 剂剂1.0%电绝缘电绝缘4球测试器球测试器*绝缘率绝缘率=测得电压测得电压/附加电压附加电压(15mv)100%测试条件测试条件分辨率：分辨率：500 ppm油温油温 ：

16、50C负荷负荷 ：每三分钟：每三分钟0.02 Mpa制冷剂：制冷剂：R134a，5ltr./min.冷冻油：冷冻油：M.O.(VG56)，POE，PVE(VG68)10 K 负荷负荷记录器记录器100 HFC-134a1.5VEP剂的效应剂的效应(1)020406080100020040060080010001200负荷负荷(N)绝缘率绝缘率(%)0.0%0.5%1.0%矿物油矿物油HS-POE020406080100020040060080010001200负荷负荷(N)绝缘率绝缘率(%)0.0%0.5%1.0%PVE020406080100020040060080010001200负荷负荷

17、(N)绝缘率绝缘率(%)0.0%0.5%1.0%PAG020406080100020040060080010001200负荷负荷(N)绝缘率绝缘率(%)0.0%0.5%1.0%TCP的效应：的效应：PAG，PVEPOE圆盘测试条件下的球圆盘测试条件下的球 负荷：负荷：4.99.4N 转速：转速：100rpm 机油粘度机油粘度：44mm2/s (40)添加剂：添加剂：原油原油 B/O+TCP1.0%B/O+硬脂酸硬脂酸 0.5%TCP效应：效应：PVE，PPG POEEP剂的效应剂的效应(2)Yamamoto；九州大学；九州大学摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数密封型密封型FALE

18、X设备及其测试条件设备及其测试条件插脚插脚V 块体块体块体块体环环负荷负荷(N)速度速度(m/s)油油CO2 压力压力(MPa)温度温度()41RTFe(SUJ2)Fe(SUJ2)6670.15测试条件测试条件CO2环境下的滞塞性环境下的滞塞性0 05 510101515POE#9POE#9PVE#10PVE#10PAG#9PAG#9滞塞时间滞塞时间(分钟分钟)基础油基础油+EP剂剂 1.0%疲劳寿命测试器和测试条件疲劳寿命测试器和测试条件测试条件测试条件使用推力轴承的疲使用推力轴承的疲劳寿命测试器劳寿命测试器制冷气制冷气体入口体入口负荷负荷出气口出气口加速计加速计SUJ218x5.55mm(

19、3根针根针)SUJ2最大压力最大压力(GPa)2.23接触频率接触频率(Rev./min.)1200温度温度()120油油(cc)(cc)150制冷剂制冷剂（L/hr)0.5(CO2)负荷负荷(kgf)212圆盘（推力轴承的挡圈）圆盘（推力轴承的挡圈）针针圆盘圆盘 针针 在在CO2环境下环境下 PAG和和POE的疲劳寿命的疲劳寿命L10(105圈圈)PAG1.8PVE2.4POE0.45稳定性测试的条件稳定性测试的条件耐热性测耐热性测试试抗氧化性测抗氧化性测试试水解稳定性水解稳定性测试测试温度温度()时间时间(日日)机油机油(g)CO2(g)空气空气(cc)50H2O(ppm)30020010

20、5010稳定性测试结果稳定性测试结果耐热性测试耐热性测试PAG#9 PAG#20 PVE#10 POE#9油油良良良良良良良良种类种类良良良良良良Fe/黑黑0.010.010.010.01抗氧化性测试抗氧化性测试PAG#9 PAG#20 PVE#10 POE#9油油良良良良良良良良种类种类良良良良良良Fe/黑黑0.010.010.010.01水解稳定性测试水解稳定性测试PAG#9 PAG#20 PVE#10 POE#9油油良良良良良良良良种类种类良良良良良良Fe/黑黑0.010.010.010.32TAN(mgKOH/g)外观外观TAN(mgKOH/g)外观外观TAN(mgKOH/g)外观外观

21、结合能备选用为冷冻油之间的比较结合能备选用为冷冻油之间的比较-结合结合差差 水解、摩擦润滑化学反应水解、摩擦润滑化学反应C-HC-CC-O C=O-结合结合98.983.18484-结合结合66共振共振24（总计）（总计）1741.091.541.481.23差差PAGPVEPOE良好良好成分成分C-H,C-C,C-OC-H,C-C,C-OC-H,C-C,C-O,C=O结合类型结合类型结合能结合能(kcal/mol)结合长度结合长度()化学稳定性化学稳定性 OC-(CH2-O-C-R)4 POEPVEOEtH-(CH-CH)-(CH-CH)-HOBt CH3CH3-O-(CH-CH2-O)m-

22、(CH2-CH2-O)n-CH3PAG仅为仅为-结合结合良好良好PAG和和PVE的摩擦润滑化学反应的摩擦润滑化学反应 没有反应没有反应 EP剂带来的良好润滑性剂带来的良好润滑性 润滑表面润滑表面FePAGFe CH3CH3-O-(CH-CH2-O)m-(CH2-CH2-O)n-CH3 CH3CH3-O-(CH-CH2-O)m-(CH2-CH2-O)n-CH3FeFePVEOEtH-(CH-CH)-(CH-CH)-HOBtPVEPVEOEtH-(CH-CH)-(CH-CH)-HOBtPVEFe O C-(CH2-O-C-R)4 POEPOE的摩擦润滑化学反应的摩擦润滑化学反应 O Fe+-O-C

23、-R O Fe2+(-O-C-R)2碳酸铁皂碳酸铁皂堵塞、磨损、疲劳寿命堵塞、磨损、疲劳寿命1520，1560cm-1 羧基盐羧基盐(-CO2-）C-O 结合伸展振动结合伸展振动Fe前前 后后 IR 图图CO2环境下环境下PAG 的体积电阻率的体积电阻率 1.E+051.E+061.E+071.E+081.E+091.E+101.E+111.E+121.E+131.E+140102030405060708090100(m)RT,250Vx1minPAG/CO2PVECO PVEHFC410APOEHFC410A制冷剂含量(wt%)概要概要(CO2)项目项目PAGPVEPOE与与CO2的混合性的混合性+混合物粘度混合物粘度+-润滑性润滑性+-稳定性稳定性+-：良：中等：差：良：中等：差双末端双末端PAG具有具有结论结论高高VI良好的润滑性良好的润滑性良好的稳定性良好的稳定性CO2 环境下良好的环境下良好的 体积电阻率体积电阻率 CO2 热泵热水器系统热泵热水器系统 用于燃料电池机动车的用于燃料电池机动车的 CO2空调系统空调系统 CO2自动售货机自动售货机PAG已用于已用于适用于适用于 CO2 或或 R152a 汽车空调系统的最佳冷冻机油汽车空调系统的最佳冷冻机油11以上以上