第四章汽车空调制冷系统主要部件.docx

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1、第四章 汽车空调制冷系统主要部件(参考文献：张蕾主编，汽车空调.)4.1 汽车空调制冷压缩机4.1.1 汽车空调制冷压缩机概况汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力源，变排量压缩机还起着根据热负荷大小调节制冷剂循环量的作用。一、汽车空调对配置制冷压缩机的要求汽车空调制冷压缩机主要采用容积式压缩机。汽车空调压缩机的动力，大部分来自汽车发动机。因此根据汽车本身的特点，对应用的压缩机提出如下要求： 1)汽车低速行驶时，应具有较强的制冷能力；在高速时，有较低的功率消耗。其目的是同时满足汽车空调低速时的舒适性和汽车高速时的动力性要求。 2)体积小、重量轻。目的是减轻汽

2、车自重，提高汽车的动力性和经济性。 3)经久耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行的机器，且压缩机又靠近发动机，因此有上述要求。 4)工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破坏发动机的稳定工况，又要求压缩机本身的震动小，噪声小。 5)制造容易，价格低廉。二、汽车空调制冷机的性能指标 在压缩机的性能指标中，主要有排气量、制冷量、输入功率、净重和容积效率。 压缩机的排气量是指在单位时问里，所排出的蒸气量转换成吸气状态时输出的体积大小。单位用m3或Lh表示。 对于汽车空调压缩机而言，由于发动机工况不断变化，压缩机的转速亦不断变化，所以用每一个循环的排气量作为排气量指标，即

3、Vh = D2SZ4 (2-3)式中 Vh压缩机一个循环的排气量，单位为cm3r； D气缸直径，单位为cm； S活塞行程，单位为cm； Z气缸数。 由于实际的排气量受到排气阀门的阻力、余隙容积、等熵指数、制冷剂泄漏及运行工况等因素影响，实际排气量永远小于理论值。这样可用容积效率来表示二者的关系 = VhVh (2-4)式中 压缩机的容积效率，又称输气系数； Vh实际排气量。 压缩机的制冷量Q为 Q = Me=AVhCV (2-5)式中 Q每转的制冷量，单位为wr； Me每转的排气质量，单位为kg；制冷剂每lkg的汽化潜热，单位为Jkg； 压缩机的输气系数； CV制冷剂在吸气状态的比体积，单位为

4、m3kg； Vh理论排气量，单位为m3h。要计算汽车空调压缩机每小时的制冷量，必须规定空调压缩机的标准工况。对汽车空调压缩机而言，其标准工况为：压缩机转速1800rmin，冷凝器表面温度为55，冷凝器进口干球温度为67，湿球温度为595，风扇高速转动。三、汽车空调制冷压缩机应用概况 目前正式应用在汽车空调上的压缩机不少于30多种，按其运动形式和主要零部件形状，压缩机分类如下： 各类压缩机的应用情况如下： 1)曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品。中型曲轴连杆式压缩机仍在公共汽车和旅游客车上大量应用。 2)翘板式和斜板式活塞压缩机是第二代产品。它的优点是没有连杆，主轴上惯性较小、结构

5、紧凑。从1953年至今，汽车空调仍以它为主。 3)径向活塞压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。 以上这几种压缩机均属于往复活塞式压缩机。往复活塞式压缩机共同的特点是活塞作往复运动。所以运动惯性力大，转速的提高受到了限制。在相同体积下与其他制冷机比较，其制冷量小、振动大、容积效率较低。特别是惯性力对转速的限制，是它们可能被旋转式压缩机所取代的根本原因。 4)旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻油润滑和密封，所以润滑系统较复杂。5)涡旋

6、式压缩机为第四代。其特点是基本具备了汽车对空调压缩机提出的要求和特性，是一种最有前途的压缩机。目前应用在轿车上的一些型号已全面地显示了其优越性，但其在大型客车上的应用还有一段距离。 为了保护地球的有限资源、减少环境污染，各国对汽车的每100km耗油量都作出严格的限制。加装空调后，汽车油耗增加710，因此节能型汽车空调压缩机是今后的发展方向。很显然，在高速下，调节压缩机的制冷输出量、降低发动机的能量消耗、保证汽车具有优良的动力性和车内的舒适性，以及降低油耗，是当今各类型压缩机开发研制的方向。 变容量压缩机便是根据上述要求提出来的。它可以根据发动机的转速、车内的温度自动调节压缩机的容量。4.1.2

7、 汽车空调定容量压缩机结构及工作原理 压缩机的理想工作过程可用如图2-8所示的P-V图来表示。纵坐标表示压力P，横坐标表示活塞移动时在气缸中形成的容积V。在图2-8中： 4-l表示吸气过程。活塞从上止点开始向右移动，吸气阀打开，在压力p1下吸入制冷剂。此时，压力为p1的制冷剂对活塞作功，其值等于面积4-1-6-0-4。 1-2表示压缩过程。活塞从下止点向左移动，制冷剂从压力p1被绝热压缩到p2。此时，活塞对制冷剂做的机械功可用面积l-2-5-6-l表示。 2-3表示排气过程。当活塞左行到点2位置时排气阀打开，活塞继续左移，在压力p2条件下将制冷剂全部排出。此时活塞对制冷剂作功等于面积2-3-0

8、-5-2。由于假设不存在余隙容积，排气终了时气缸中没有残留的制冷剂。当活塞再一次向右移动时重复4-l吸气过程。 压缩机的实际工作过程与理想工作过程有很大不同。实际工作过程存在余隙容积、吸排气阀有阻力、工作时存在压力损失、气缸壁与制冷剂之间有热交换、有漏气损失等情况。 1曲轴连杆式压缩机图2-9所示为曲轴连杆式压缩机断面图，主要由曲轴、活塞、连杆、气缸体、气缸盖、曲轴箱、吸排气阀片和阀板等零件构成。该压缩机是立式，机体为箱型。机体就是压缩机的机身，由气缸体、曲轴箱和缸盖等部件组成。机体的几何形状复杂、加工面多，在工作时承受较大的流体压力和运动部件的惯性力。氟里昂制冷剂的渗透性极强，故必须采用强度

9、高和密封性好的灰铸铁铸造。小型压缩机的机体一般都采用把气缸体和曲轴箱铸成一体的整体结构，称为气缸体曲轴箱结构。该结构的优点是整个机体的刚度好，工作时变形小，因此压缩机的磨损和耗功有所减少；其次，机体的配合面少，可以改善压缩机的密封性。 大、中型压缩机的气缸工作面不是直接和机体铸造在一起，而是另配有可单独装卸的气缸套，这样做主要有以下优点： 1)气缸套耗材少，可以采用优质材料或表面镀铬，提高气缸面的耐磨性。 2)如气缸面磨损到超过允许范围，只要更换气缸套就可以，既可节省修理费用，又简单省时。 3)可以简化气缸体曲轴箱结构，便于铸造。 当发动机带动曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞在气缸内作上下往复

10、运动，在吸、排气阀的配合下，完成对制冷剂气体的吸人、压缩和输送的任务。压缩机的活塞在气缸内不断地运动，改变了气缸的容积，从而在制冷系统中起到了压缩和输送制冷剂的作用。 压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程，如图2-10所示。 (1)压缩过程 活塞在曲轴的带动下在气缸内运动，当活塞运行到缸内最低点(下止点II)时，气缸内充满了由蒸发器吸入的制冷剂气体。活塞再上行时，吸气阀被关闭，而排气阀因缸内压力降低而不能顶开。因此，活塞上行，缸内体积缩小，即气缸工作容积不断变化，密闭在缸内的制冷剂气体的压力和温度不断升高。当活塞向上移动到一定位置()，即缸内气体压力略高于排气阀上部的压力时，排

11、气阀便被打开，开始排气。制冷剂气体在气缸内从进气时的低压升高到排气乐力的过程称为压缩过程。 (2)排气过程 活塞继续向上运行，气缸内的制冷剂气体压力不再升高，而是不断地经过排气阀向排气管输出，直到活塞运动到最高位置(上止点)时，排气过程结束。制冷剂气体从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。 (3)膨胀过程 当活塞运行到上止点位置时，由于压缩机的结构及工艺等原因，活塞顶部与气阀座之间存在一定的间隙，该间隙所形成的容积称为余隙容积。排气过程结束时，由于该间隙内有一定数量的高压气体，当活塞再下行时，排气阀已关闭，可进气阀并不能马上打开，吸气管内的气体不能很快进入气缸，这是因为残留的高压气体还需在气缸

12、容积增大后膨胀，使其压力下降到气缸内的压力稍低于吸气管道内的压力时，吸气阀才能打开。活塞从上止点向下移动到吸气阀打开的位置(IVIV)，称为膨胀过程。 (4)吸气过程 活塞继续下行，吸气阀打开，低压制冷剂气体便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入气缸，直到活塞下行至下止点为止，这一过程称为吸气过程。 完成吸气过程后，活塞又上行，重新开始了压缩过程，如此周而复始，循环不已。 目前小型曲轴连杆式压缩机已经停止生产，但在大、中型汽车上的空调压缩机仍然采用曲轴连杆式。这是因为它可以按照需要的制冷量，配置多缸制冷压缩机，既便于生产，又便于维修。它的低速性能也比其他压缩机好，所以特别适用于大、中制冷量需求的

13、汽车空调。 2径向活塞式压缩机 径向活塞式压缩机是一种往复活塞式压缩机，在一个截面上有四个气缸对置。由于采用径向十字形排列、轴向尺寸短、平衡性能好、振动小，这是往复活塞式压缩机中结构最简单、最紧凑的品种，而且低速性能好，可靠性高。径向活塞式压缩机一般都为四缸，它有两种类型：一类有四个径向活塞，四个气缸位于同一径向平面，一根连杆联接两个活塞，曲柄在连杆槽中滑动，将曲轴的旋转运动转变为活塞的直线往复运动，如图2-11 a所示，称为连杆径向活塞式压缩机；另一类无连杆，称为滑环径向活塞式压缩机，气缸分别在压缩机的一端，互相间隔90，气缸轴线垂直于压缩机曲轴。曲轴与汽车发动机的曲轴一样，有一个呈U形的曲

14、拐，但它没有普通的连杆和活塞，而是由一个对置双活塞总成构成，如图2-llb所示。这个对置的(左和右，上和下)双活塞总成称为滑环，滑环总成中间部分装有两个活塞，相隔1800，靠轭叉相联，轭叉和曲轴相联。曲轴转动时，U形曲拐使这个对置双活塞总成前后移动，推动一个活塞在其气缸内上行，同时将与其对置的活塞向下拉。压缩机有两个对置双活塞总成，即有两个滑环。如通用汽车公司的径向式四缸压缩机，气缸布置在同一平面上，有两个滑环一前一后，使四个活塞可沿径向布置在同一圆形壳体中。当压缩机轴旋转时，它迫使每个滑环在与曲轴垂直的平面上前后运动。 3翘板式压缩机翘板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，图2-12所示为SD-

15、5翘板式压缩机的结构图。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向平行于压缩机的主轴，活塞和翘板用连杆相联，连杆的两端和活塞及翘板之间用球形万向节联接，使翘板的摆动和活塞的移动协调而不发生干涉。翘板中心用钢球作支承中心，并用一对固定锥齿轮来限制翘板的运动，使翘板只能沿压缩机轴线方向前后移动，但不能绕轴线转动。 压缩机的主轴与传动板固定在一起，主轴转动时带动传动板一起旋转。由于传动板是楔形的，迫使翘板翘动，翘板的任何一边向后推动，相对的另一边就向前移动，就像翘翘板。通过钢球与翘板连接的连杆，活塞就进行往复运行。 由于翘板式压缩机与曲柄连杆式压缩机一样，设有进、排气阀片，所以其工作循环也有压缩、排

16、气、膨胀和吸气四个过程。当活塞向前运动时，该气缸处于膨胀、吸气两个过程；而翘板另一端的活塞作相反方向的向后运动，该气缸处于压缩、排气两个过程。主轴转动一周，一个气缸就要完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环。如果一个翘板上有五个活塞，对应的五个气缸在主轴转动一周就有五次排气过程。 4斜板式压缩机斜板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，结构如图2-13所示，其工作原理如图2-14所示，斜板压缩机的主要零件是主轴和斜板。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行，以便活塞在气缸体中运动。活塞制成双头活塞，如果是轴向六缸，则三个气缸在压缩机前部，另外三个气缸在压缩机后部；如果是轴向十缸，则

17、五个气缸在压缩机前部，另外五个气缸在压缩机后部。双头活塞的两活塞各自在相对的缸(一前一后)中滑动，活塞一头在前缸中压缩制冷剂蒸气时，活塞的另一头就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时互相对调。各缸均备有高低气阀，另有一根高压管，用于联接前后高压腔。斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。如果斜板转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个气缸作用。如果是轴向六缸压缩机，缸体截面上均匀分布三个气缸和三个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于六个气缸的作用。 斜板

18、式压缩机的润滑有两种，一种是采用强制润滑，用由主轴驱动的油泵供油到各润滑部位及轴封处，主要用于豪华型轿车或小型客车较大制冷量的压缩机；另一种是采用飞溅润滑，我国上海内燃机油泵厂生产的斜板式压缩机即是采用飞溅润滑。 5旋叶式压缩机图2-15所示为旋叶式压缩机轴向断面图。从图2-15中看出，旋叶式压缩机由缸体、转子、主轴、叶片、排气阀等零件构成，前缸盖上有离合器和主轴的轴封，后端盖和前缸盖上有两个滚动轴承支承主轴转动，后端盖内有一个油气分离器。旋叶式压缩机的气缸形状有圆形和椭圆形两种，叶片有两片、三片、四片和五片等几种。圆形缸对应有两片、三片、四片，椭圆形缸对应有四片、五片，如图2-16所示。 在

19、圆形气缸的旋叶式压缩机中，转子的主轴与气缸的圆心有一个偏心距离使转子紧贴气缸内表面的进、排气孔之间。在椭圆形气缸中，转子的主轴和椭圆中心重合，转子上的叶片和它们之间的接触线将气缸分成几个空间。当主轴带动转子旋转一周时，这些空间的容积发生扩大一缩小一几乎为零的循环变化，制冷剂蒸气在这些空间内也发生吸气一压缩一排气的循环。压缩后的气体通过安装在接触线旁的簧片阀排出。旋叶式压缩机没有吸气阀，因为滑片能完成吸入和压缩制冷剂的任务。对于圆形气缸而言，两叶片将空间分成两个空问，主轴旋转一周，即有两次排气过程，四叶片则有四次。叶片越多，压缩机的排气脉冲越小。对于椭圆形气缸，四叶片将气缸分成四个空间，主轴旋转

20、一周，有四次排气过程。 旋叶式压缩机具有如下特点： 1)容积效率高。旋叶式压缩机没有吸气阀，吸气损失小，并具有良好的密封性能，因此容积效率高。 2)能高速运转、平稳性好。旋叶式压缩机的转子作旋转运动，无往复惯性力，而旋转惯性力易平衡。另外，转矩变化小、吸排气气流脉动小。因此运转平稳、噪声小，即使在高速旋转时，振动也小。 3)体积小、质量轻。其质量只有同制冷量往复式压缩机的5070，旋叶式压缩机零件少，易损件少，运动机构简单、质量小，机械的可靠性较高。 4)旋叶式压缩机存在的主要缺点是叶片的耐磨性较差，端面密封性能较差。 6滚动活塞式压缩机 滚动活塞式压缩机主要由曲轴、气缸、滚动活塞、排气阀、吸

21、气口、滑片和弹簧组成。气缸固定在轴承座与端板之间，三个弹簧将刮片顶在滚动活塞上。电磁离合器与安装滚动活塞的曲轴联接。滚动活塞偏心地套在曲轴上，由曲轴带动偏心轮在气缸内绕旋转中心转动。同时，滚动活塞自身绕曲柄销转动。滑片在滑片槽内作往复运动，受到弹簧力作用。滑片端部与滚动活塞外圆接触。滚动活塞式压缩机不设吸气阀，设有排气阀。制冷剂中润滑油由油分离器分离，在壳底部积聚起来，靠压力差再注到各运动部件中。 滚动活塞式压缩机的工作原理如图2-17所示。 当滚动活塞处于图2-17a位置时，活塞外表面与气缸内表面形成月牙形空间(图中容积K)，从蒸发器流入的低压制冷剂蒸气经吸入口流入该空间 (气室)。此时该气

22、室内为低压气体，排气阀处于关闭状态。曲轴继续旋转，活塞在气缸内表面滑动。当活塞处于图2-17b位置时，滑片、气缸及活塞将气缸内容积分成两个空间。滑片左侧与吸气口相通的空间为低压室(图中容积R)，随活塞转动容积不断增大，吸人气体。滑片另一侧容积则由于活塞转动而使容积缩小(图中阴影部分)，压力升高。 滚动活塞位于图2-17c时，滑片左侧容积R扩大，吸入气体；而右侧容积K继续缩小，压力升高。 活塞位于图2-17d时，吸气容积R扩大，吸入更多的气体。同时，压缩腔容积缩小而使气体压力高于排气阀外气体压力，排气阀打开，高压气体自排气阀排入冷凝器中。 滚动活塞式压缩机具有质量小、体积小、零部件少、效率高、可

23、靠性好以及适宜于大批量生产等优点。与往复活塞式压缩机相比，质量为往复活塞式的45、体积为44、零件数为62、耗电量只为往复活塞式的66，但是与往复活塞式相比，其加工精度要求高，尤其在大型化时难以保证其精度。另外在高转速和大功率时，单缸压缩机的振动及磨损会随之加剧。目前滚动活塞式压缩机的发展正在逐步完善，并有双缸和变容量滚动活塞式压缩机问世。 7三角转子式压缩机 三角转子式压缩机又称汪克尔(wankel)压缩机，是由汪克尔转子发动机演变而来的，其原理、结构和制造工艺都与汪克尔发动机相类似。三角转子式压缩机主要由缸体、前后缸盖、转子、偏心轴、隔板和密封结构等组成。其工作原理如图2-l8所示。三角转

24、子三个角尖将气缸分成三个空间。当偏心内齿轮带动三角转子运动时，三角转子一方面绕小齿轮公转，另一方面绕本身中心自转，由此产生三个容积扩大、缩小的周期变化。当吸气腔容积扩大时，制冷剂蒸气从端面吸气孔进入气腔A中，如图a所示，三角转子继续顺时针转动至图b所示位置，吸气孔关闭，A腔进气完毕，此时开始压缩，三角转子继续转动至图c所示位置时，A腔内的压力略大于排气腔的压力，排气阀6打开，气体开始从排气阀排出，直到图d所示位置，A腔中的气体排完。三角转子继续转动，A腔由最小又逐渐变大进气，再压缩、排气，如此循环完成吸气、压缩、排气工作过程。三角转子每转一周，一个腔完成两个循环，一个缸有三个腔，则完成六个循环

25、。偏心轴齿轮和三角转子齿轮的齿数比为i=l3，所以偏心轴每转三次，三角转子才转一圈。也就是说，偏心轴每转一次就有两次吸气、压缩、排气过程的循环，所以三角转子式压缩机的排气脉冲较小。 汪克尔压缩机与滚动活塞式压缩机最大的区别是汪克尔压缩机的活塞三角尖与气缸壁不论任何位置都接触，而且三角转子是通过齿轮被偏心轴强迫旋转，三角尖和气缸壁是滑动而不是滚动。 三角转子式压缩机由于其密封结构的成功，低速性能比任何一种压缩机都好，特别适合汽车空调。同时偏心轴的回旋半径小，故其高转速时振动小，运转平稳。 8螺杆式压缩机 螺杆式压缩机主要由阴阳螺杆、缸体、前后缸盖、油分离器和单向阀等组成，如图2-19所示。一对阴

26、阳螺杆是关键零件，阴螺杆有六条凹齿螺纹，阳螺杆则为四条。阴螺杆为主动杆，带动阳螺杆。螺杆式压缩机的工作利用一对互相啮合的螺杆转子的转动来实现对制冷剂蒸气的压缩和输送。阴螺杆凹腔吸进制冷剂蒸气并充满凹型空间(见图2-19a)。此时阳螺杆在阴螺杆的带动下，凸起部分嵌进阴螺杆的吸气螺齿头部，这时阴螺杆、阳螺杆和缸体构成一个封闭空间，并进入压缩过程(见图2-19b)。阴螺杆继续带动阳螺杆转动，阳螺杆啮合进阴螺杆越来越多，则蒸气不断地被压缩(见图2-19c)；此时阴螺杆再旋转，与排气口相通，压缩的蒸气排出，随着螺杆的转动，阴阳螺杆在排气口将所有气体排尽(见图2-19d)。此时阴螺杆的凹齿又处于最大容积，

27、开始新的吸气、压缩和排气过程的循环。一对凹凸腔每旋转一周完成一个吸气、压缩、排气的循环。如果阴螺杆上有六条凹齿螺纹，并且由阴螺杆带动阳螺杆转动，那么阴螺杆转一周，则六条凹齿螺纹也转了一周，则有六次循环过程，所以螺杆式压缩机的工作过程可以认为是连续的、无脉冲的。 9涡旋式压缩机关于涡旋式压缩机，文献【王宜义，王军 编著. 汽车空调.】论述比较多，可参考。涡旋式压缩机是一种新型压缩机，主要适用于汽车空调，与往复式压缩机相比，具有效率高、噪声低、振动小、质量小、结构简单等优点，被认为是一种先进的压缩机。 涡旋式压缩机主要由固定涡旋盘、动涡旋盘、机架、联接器和曲轴等组成。动涡旋盘上的叶片采用渐开线，与

28、其啮合的固定涡旋盘上应是包络线，因此动、静两个涡旋圈为一对渐开线曲线。 涡旋压缩机的回旋机构如图2-20所示，通过回旋机构产生回旋运动(而不是旋转运动)。当电磁离合器接通时，曲轴l转动，曲柄销驱动偏心套3作回旋运动，传动轴承4也作回旋，传动轴承上的动涡旋盘5也作回旋运动，即动涡旋盘中心绕固定涡旋盘的回旋半径的圆作公转回旋。设置在偏心套上的平衡块可以平衡动涡旋盘的回旋离心力，因此在运行期间，涡旋盘压缩室的径向密封不取决于离心力，而主要取决于偏心套的回旋转矩。该力矩是由作用于偏心套的气体压力的切向分力和作用在曲轴销的动盘回旋驱动力所构成的力偶产生的。两离心力的轴向位置是错开的，为了保持压缩机的动平

29、衡，曲轴和离合器设置了平衡块。动圈背面与前盖之间装有球形联接机构。球形联接机构有两个作用：一个是起回旋止推轴承的作用，承受气体的轴向压力；另一个作用是防止动圈自转并能消除轴向偏移。 动涡旋盘和固定涡旋盘在安装时存在1800的相位角，从而使两涡旋盘相互啮合形成一系列的月牙形容积。动涡旋盘由一个偏心距很小的曲轴带动，使之绕静涡旋盘的轴线转动。此外在动涡旋盘背后利用一联接机构，用来保证动涡旋盘和静涡旋盘之间的相对平动。在此平动过程中，制冷剂蒸气由涡旋盘的外边缘吸人到月牙形工作容积中，工作容积逐渐向中心移动并减小，使制冷剂蒸气被压缩，最后经中心部位的排气口轴向排出，从而完成吸气、压缩和排气的整个周期。

30、 涡旋式压缩机主要由具有涡旋叶片圈的动、定两涡旋盘所组成，相互错开1800，在几个点上相互接触，相当于啮合作用。涡旋式压缩机的工作原理如图2-21所示。 图2-2la是吸气结束时，一对涡旋圈形成了两对月牙形容积，最大的月牙形容积11即将开始压缩，动圈涡旋中心绕定圈涡旋中心继续同旋公转，原来最大的月牙形容积已压缩到图2-21b所示，动圈被曲轴带动而再作回旋运动，被压缩的容积缩小到如图2-21c所示最小压缩容积7(此容积是根据内容积比值确定)，这一月牙形容积中的制冷剂蒸气即将与设在涡旋圈中心的排气口9相通。在压缩的同时，动圈与定圈的外周又形成吸气容积，又回旋，再压缩，如此周而复始完成吸气、压缩、排

31、气工作过程。4.1.3 汽车空调变容量压缩机的结构与原理1变容量斜板式压缩机斜板式进行变容量的形式很多，但是其原理差不多，都是用电磁三通阀来改变余隙容积的大小，使排气量发生变化，从而改变制冷量的变化。 斜板式的六个缸都按图2-22安装成一个余隙容积变化阀，共同用一个电磁阀控制或两个电磁阀控制，也可以三个电磁阀控制六个气缸的排气量。正常负荷工作时电磁阀接通排气腔工作管，高压气体将余隙容积变化阀向右推，将阀口堵住，则压缩机按正常排气量工作，即按100负载工作。 当需要降低压缩机的排气量时，电磁阀接通回气管和工作管。当吸气时，余隙阀首先将原来左端的高压气通过工作管、回气管送到吸气缸；在活塞压缩时，气

32、体推动余隙左移，留下一个空间，如图2-22b。当压缩完毕时，余隙阀内的气体保留下来。当活塞右移时，余隙内的高压气体首先膨胀，这样就减少了气缸的吸气量和排气量，也减少了功耗。每个气缸减少排气的数量，视设计余隙阀容积的大小，一般按减少75设计，这时功耗可减少50。 很明显，斜板式变容量控制是有级变化的，这点就远不及翘板式工作输气质量好。同时用一个电磁阀来控制六个缸也不合适，因为这样排气的波动太大，易引起制冷量的急剧变化。所以最好用三个电磁阀，每个控制两个气缸，根据车内的温度或者车外的温度来决定先变容两个气缸，再变容四个气缸或六个气缸。这样控制结构就会变得复杂化，这点也不及翘板式简单。所以从变容的结

33、构、能耗、空调舒适性来说，翘板式的整体性能比其他往复式好得多。2自动调节能量的旋叶式压缩机 日本松下电器公司开发了一种每转排量为94mL(1mL=1cc)的两叶片节能压缩机，其横断面结构见图2-23。它可根据发动机转速的高低，自动调节制冷量，转速低时，保持足够制冷量，转速高时，能抑制制冷量过大，降低高速时的功耗，达到节能目的。其工作原理如下： 在气缸的吸气口处，有一条吸气槽。当叶片刮过吸气口时，吸气过程应该结束，但由于开了一条吸气槽，在气流惯性作用下，继续通过吸气槽充气，提高充气效率，并且不影响下次气缸的吸气过程。吸气槽和叶片构成一个缺口，通过吸气槽压缩机进入气缸的气体流量，正比于缺口截面积和

34、流入时间的乘积，即流量=k面积时间叶片厚度，k为比例系数。低转速时，叶片刮过吸气槽的时间长、充气量增多、制冷量大；而高转速时，叶片刮过吸气槽的时间短、气缸充气量相对减少、制冷量减小、能耗降低。 从工作原理可知，这种压缩机提高了充气效率，所以在相同制冷量条件下，气缸容积可以减小：30，而质量降低20。从整体来说，不仅容量自动可调，而且是节能机型。3变容量翘板式压缩机变容量翘板式压缩机是对原翘板式压缩机的改进，如图2-24所示。改进后的变容量压缩机斜盘与主轴间增加了一个可在主轴上滑动的轴套，主轴上装有驱动斜盘运动的驱动杆。斜盘与驱动杆通过两个同心短销轴相联接，驱动杆上开有腰形槽，斜盘与驱动杆通过长

35、销轴构成活动联接，如图2-25所示。斜盘倾角的改变可以改变活塞的行程，从而实现压缩机随主轴旋转一周的每转排量。研究表明：压缩机排量是由压缩机转速n、压缩机吸气排气压力Ps、Pd及压缩机腔内压力Pc共同决定的。当转速增加时，斜盘所受的离心力增加，倾角将减小，使压缩机每转排量减小；排气、吸气压力增加，使气缸内气体压力增加，斜盘倾角增加，压缩机每转排量增加；腔内压力增加，斜盘倾角减小，压缩机每转排量减小。这样，当主轴回转运动时，斜盘在外力驱动下，既可回转运动又可摆动角度来改变活塞行程，实现变排量变化。 为了保证斜盘推动翘盘运行平稳，翘盘上装有导向瓦和导向球，通过导向瓦的万向运动，达到排量变化时翘盘进

36、行综合运动的目的。导向球在导向杆上滑动，使翘盘能平稳地作摇摆往复运动，起到导向作用。变容量翘板式压缩机是通过安装于后盖(见图2-25)上的拉制阀实现温度自动控制的。控制阀则通过波纹管来感知吸气压力的变化。这种内部抽真空的波纹管能够补偿不同海拔高度大气压力变化，压缩机控制阀不断调节吸气压力与曲轴箱压力的差值，通过改变斜盘角度而改变活塞行程，实现排量变化。 通过安装在压缩机内部的控制阀的动作，可以调节轴箱内压力的大小，从而达到控制排量的目的。与以往控制压缩机排量的气动控制阀不同，采用电动型控制阀作为执行器，电动控制阀是电动控制型变排量压缩机的关键部件。变排量压缩机的工作性能将主要取决于电动控制阀的

37、性能。 图2-26是电动控制阀的结构示意图。电动控制阀可以根据系统负荷的需要，通过改变加到电动控制阀上控制信号(这里是电流)的大小，调整铁心推杆的电磁推力，从而控制联接压缩机吸气腔、排气腔和压缩机腔内各通道的开启和关闭，调节压缩机腔内气体的升压和泻流，改变斜盘倾角，来满足不同的排量控制要求。4.1.4 电动压缩机对于电动汽车、燃料电池车等新动力汽车，空调采用电动压缩机是最好的出路。对于混合动力车，一般也希望采用电动压缩机，以保证在任何动力驱动时都有空调。也有的汽车厂开发的混合动力车还是采用常规的压缩机，只在发动机驱动时开空调。转换成电驱动模式时则一般停止空调，除非一定需要空调时，副发动机(如丰

38、田)供电动模式时开空调的需要。20世纪80年代后期北美开始采用电动汽车，为适应这种汽车的需求，美国哈立森，日本三电、电装等公司都相继开发了电动压缩机。现在三电正在开发将电流变换器与压缩机做成一体的涡旋式电动压缩机。（以下内容为：阙雄才，陈江平 主编. 汽车空调实用技术. P157 6.4.1 6.4.2）1在汽车空调上使用电动压缩机的优点(1)减少制冷剂的泄漏电动压缩机由于采用电动机内置的封闭式结构，无需轴封，可以避免轴封处及其它部位联结处难以密封所造成的制冷剂泄漏。还可以用金属管替代易渗透的制冷剂橡胶软管，从而大大减少制冷剂的泄漏。目前汽车空调普遍推行使用的HFC134a，一旦泄漏，不仅增加

39、汽车空调的运行成本，还会给环境带来温室效应。(2)变容量调节性能好 目前汽车空调上采用压缩机变容量调节的方法，大多是气缸卸载法或气体旁通法，与定容量相比，已有很大的进步。但是，与在固定式空调或制冷装置上已经普遍使用的变频调速方法相比，仍然存在着调节效率低的弊端。而且压缩机上增加了机械调节机构以后，压缩机的可靠性也受到影响。电动压缩机由于是由48V以上的电压驱动的、配有小型高效直流无刷电动机的高性能全封闭压缩机，便可以采用变脉宽调速方法，具有高效、可靠的变容量性能。(3)无需电磁离合器控制压缩机的运转这就消除了离合器吸合或脱开时产生的噪声，也消除了周期性离合对汽车驾驶性能的影响。(4)安装灵活、

40、方便非独立式汽车空调，采用由主发动机通过传动带驱动的开启式压缩机，压缩机安装位置受到很大限制，须设计专门的托架，并安装于发动机仓内。采用电动压缩机后，安装位置就灵活得多，可根据汽车的总体结构、传入车室的噪声、振动及空调系统的配置等情况合理安装。2对电动压缩机电动机的特殊要求电动压缩机的电动机由于置于机壳内，其工作性能、结构、质量、尺寸和工作可靠性、耐久性等方面，与压缩机有着密切联系，因而必然会对它提出一些特殊要求。与一般电动机相比，主要区别是： 1)电动机的周围都有压缩机吸入的制冷剂蒸气流过，其运行所产生的热量大部分被制冷剂吸收，使制冷剂的温度升高。这不仅会使压缩机输气量减少，导致制冷量的下降

41、，而且还会导致电动机绝缘材料的老化和润滑油的恶化，从而影响压缩机的寿命。因此，对内置电动机的绝缘材料和润滑油，有耐腐蚀和耐高温的进一步要求。 2)耐腐蚀内置电动机和润滑油、制冷剂三者共存于高温、高压、或许还有少量水分的环境中，内置电动机的漆包线应具有足够的电气绝缘能力。 3)内置电动机应具有较大的起动转矩和耐振、耐冲击能力，能适应压缩机的负荷变化。4.2 冷凝器汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。冷凝器的管片材料最早是全铜的，现在大部分是全铝的，少量有采用铜管铝片的(主要用于大客车空调

42、器，美国少数轿车上仍保留铜管铝片形式)。 汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。 汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳍片式三种。冷凝器的结构从管片式向管带式发展，并主要向平行流动式发展。层叠式和平行流动式的内部结构又在不断发展，以利于进一步提高换热效率和减轻重量，平行流动式冷凝器从单元平行流动式发展成多元平行流动式。由于采取减薄管片厚度、增加管子内肋片、翅片开切口、改变翅片形状及开口角度等措施，加大了翅片散热面积，强化了气侧和液侧的

43、热交换效率。上述发展，使冷凝器尺寸和质量大幅度降低。 目前我国轿车上主要采用全铝管带式和平行流动式冷凝器，大型客车上主要采用铜管铝片式冷凝器，中型客车上几种形式都有，以管带式为主。如奥迪A6、宝莱、本田、别克、赛欧、上海帕萨特等车空调均采用平行流动式冷凝器，桑塔纳轿车采用的管带式冷凝器，即将改成层叠式蒸发器。 1管片式管片式由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图2-27所示。片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单、加工方便，但散热效果较差。一般用在大、中型客车的制冷装置上。 2管带式管带式由多孔扁管与S形散热带焊接而成，如图2-28所示。管

44、带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10左右)，但工艺复杂，焊接难度大且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。 3鳍片式 鳍片式是在扁平的多通道表面直接铣出鳍片状散热片，然后装配成冷凝器，其生产过程和结构如图2-29所示。由于散热鳍片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外管、片之间无需复杂的焊接工艺、加工性好、节省材料，而且抗振性也特别好。所以是目前较先进的汽车空调冷凝器。对于轿车，冷凝器一股安装在发动机冷却系统散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气流进行冷却。对于一些大、中型客车和一些小型客车，冷凝器安装在车厢两侧或车厢后侧和车

45、厢的顶部。当冷凝器远离发动机散热器时，在冷凝器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风冷，加速冷却。 在安装冷凝器时，需注意以下两点： 1)在联接冷凝器的管接头时，要注意哪里是进口、哪里是出口。从压缩机输来的高压制冷剂蒸气，必须从冷凝器上端入口进入，再流动到下部管道，冷凝成液态的制冷剂再沿下方出口流出而进人储液干燥器，此顺序绝对不能接反。否则会引起制冷系统压力升高、冷凝器胀裂的严重事故。 2)在未装联接管接头之前，不要长时间打开管口的保护盖，以免潮气进入。4.3 膨胀阀膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷装置的主要部件，安装在蒸发器入口处，如图2-30所示，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其

46、功用是：把来自储液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象和蒸发器出口蒸气异常过热。 在实际工作中，要求进入蒸发器的低温、低压液态制冷剂量不能过多或过少，进入蒸发器的液态制冷剂汽化沸腾后，只要足以吸收车厢内的热量，使车厢内的温度降低到调定温度即可。若进入蒸发器中的制冷剂量过多，则不仅易使液态制冷剂不能完全汽化而进到压缩机气缸内产生液击现象损坏压缩机，而且还会导致蒸发器过度冷却，造成蒸发器表面结霜、挂冰，阻止空气通过蒸发器，使整个制冷系统的制冷能力下降；若进入蒸发器的制冷剂量过少，则液态制冷剂在蒸发器管内流动途中就已蒸发成气体，而在这之后的蒸发器中就没有液态制冷剂可供蒸发，从而使车厢内得不到足够的冷气。而膨胀阀可自动地控制进入蒸发器的制冷剂量，保证制冷系统的正常工作。 1热力膨胀阀工作原理汽车空调系统用的感温式膨胀阀根据平衡力分为两种形式，即内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀。其结构如图2-3l所示。 现以内平衡式热力膨胀阀为例说明其工作原理。膨胀阀具有计量、调