汽车空调制冷系统

1、3/15/20221汽车空调制冷系统主要由压汽车空调制冷系统主要由压缩机，冷凝器，贮液干燥器，缩机，冷凝器，贮液干燥器，节流装置，蒸发器等部件组节流装置，蒸发器等部件组成。成。3/15/202223/15/20223 汽车空调对压缩机的要求汽车空调对压缩机的要求n要有良好的低速性能，即要求在低速运转时有较大的制冷能力要有良好的低速性能，即要求在低速运转时有较大的制冷能力和较高的效率。和较高的效率。n高速运行时要求能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高高速运行时要求能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车动力性。汽车动力性。n体积小，重量轻，这也是对所有汽车零件的要求。从发动机机体积小，重

2、量轻，这也是对所有汽车零件的要求。从发动机机舱安装空调越来越小这一角度考虑，也要求压缩机小型化。舱安装空调越来越小这一角度考虑，也要求压缩机小型化。n要能经受恶劣的运行条件，可靠性好。由于汽车发动机室温度要能经受恶劣的运行条件，可靠性好。由于汽车发动机室温度较高，怠速时常达较高，怠速时常达8080以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，因此要求压缩机耐高温和高压。由于汽车在颠簸的道路上高速因此要求压缩机耐高温和高压。由于汽车在颠簸的道路上高速行驶，部件必须有良好的抗振性，机组密封性能要好。行驶，部件必须有良好的抗振性，机组密封性能要好。n对汽车的不利影响要小。要求压

3、缩机运行平稳、噪音低、振动对汽车的不利影响要小。要求压缩机运行平稳、噪音低、振动小，开、停压缩机时对发动机转速的影响不应太大，起动扭矩小，开、停压缩机时对发动机转速的影响不应太大，起动扭矩要小。要小。3/15/20224 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 汽车空调压缩机的分类汽车空调压缩机的分类3/15/20225 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 汽车空调常用压缩机的发展汽车空调常用压缩机的发展3/15/20226 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行近十多年，对汽车空调压缩机的结

4、构进行了许多改进，主要表现如下：了许多改进，主要表现如下：1 改进结构，提高容积效率，以减少外形尺寸，提高制冷改进结构，提高容积效率，以减少外形尺寸，提高制冷量。量。2 简化或取消进排气阀，以降低压力损失。简化或取消进排气阀，以降低压力损失。3 提高压缩机转速，以增大制冷量。扩大最高和最低转速提高压缩机转速，以增大制冷量。扩大最高和最低转速范围，以提高对不同车速的适应性。范围，以提高对不同车速的适应性。4 改善压缩机扭矩特性。这不仅关系到离合器大小、皮带改善压缩机扭矩特性。这不仅关系到离合器大小、皮带轮尺寸及重量、运转平稳性，也影响到振动。轮尺寸及重量、运转平稳性，也影响到振动。5 利用卸载机

5、构、缸体上开缺口、改变参加工作的缸数、利用卸载机构、缸体上开缺口、改变参加工作的缸数、利用吸、排气压力差改变斜盘角度方法改变排量大小，以利用吸、排气压力差改变斜盘角度方法改变排量大小，以降低高速时的动力消耗，改善起动性能。降低高速时的动力消耗，改善起动性能。 3/15/20227 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：了许多改进，主要表现如下：6 用飞溅润滑等方式代替油泵，以增大低速时的制冷量，用飞溅润滑等方式代替油泵，以增大低速时的制冷量，减少功率消耗，减轻重量及零件数。减

6、少功率消耗，减轻重量及零件数。7 减小外形尺寸，采用与发动机的装接位置贴合的外形，减小外形尺寸，采用与发动机的装接位置贴合的外形，取消安装凸缘及支架，以减轻重量。取消安装凸缘及支架，以减轻重量。8 采用小缸径，多缸数，以改善压缩机输出脉动性，减轻采用小缸径，多缸数，以改善压缩机输出脉动性，减轻重量和减小外形尺寸。重量和减小外形尺寸。9 采用高强度材料及耐磨性好的新型摩擦副材料匹配，以采用高强度材料及耐磨性好的新型摩擦副材料匹配，以提高零件寿命和可靠性。例如机体和活塞采用高硅铝合金提高零件寿命和可靠性。例如机体和活塞采用高硅铝合金,活塞环采用含金属粉末的聚四氟乙烯活塞环采用含金属粉末的聚四氟乙烯

7、, 活塞表面喷涂聚四氟活塞表面喷涂聚四氟乙烯耐磨材料。乙烯耐磨材料。3/15/20228 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：了许多改进，主要表现如下：10 为提高密封性和密封的耐压强度，缸体采用浸渍处理技为提高密封性和密封的耐压强度，缸体采用浸渍处理技术术,气缸垫和缸盖垫采用薄钢片双面复合橡胶等。气缸垫和缸盖垫采用薄钢片双面复合橡胶等。11 采用采用V形多槽皮带，以提高传动效率。形多槽皮带，以提高传动效率。12 采用特殊高强度轴承，延长轴承寿命。采用特殊高强度轴承，延长轴

8、承寿命。13 为减少制冷剂泄漏，采取了下列措施：为减少制冷剂泄漏，采取了下列措施： 吸排气口的连接方式从螺纹连接改为板式快速连接； 接口从喇叭口形式改为型密封圈形式；轴封装置从机械密封式改为多唇口密封式。3/15/20229 汽车空调压缩机的分类及其发展汽车空调压缩机的分类及其发展n 近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：改进，主要表现如下：14 由于汽车空调制冷剂改用由于汽车空调制冷剂改用R134a，代替原来的，代替原来的R12，压，压缩机作了相应改动：缩机作了相应改动：提高了零部件强度，主要是提高主轴强度和加大轴承；密封材料

9、从原来的丁腈橡胶(NBR)，氟橡胶等改用与R134a相容性好的橡胶,例如氢化丁腈橡胶(HNBR)等；轴封改用多唇口密封式，其中的橡胶唇材料改用与R134a相容性好的材料；润滑油由原来的矿物油改用合成油，例如多元醇或多元醇酯；改变吸排气口形状。15 有的生产厂家为了提高压缩机的可靠性和寿命，采取了有的生产厂家为了提高压缩机的可靠性和寿命，采取了一些特殊措施。例如美国塞莫金公司为冷藏车压缩机配备了一些特殊措施。例如美国塞莫金公司为冷藏车压缩机配备了特别的特别的Jet CoolTM 压缩机射流冷却喷射系统和压缩机射流冷却喷射系统和Jet CoolTM 压缩机射流润滑喷射系统，可供汽车空调系统借鉴。压

10、缩机射流润滑喷射系统，可供汽车空调系统借鉴。 3/15/202210 结构结构l整机结构整机结构l工作过程工作过程3/15/202211 结构结构舌簧式进排气阀舌簧式进排气阀轴封装置轴封装置3/15/202212 工作循环工作循环1.1.活塞式压缩机气缸活塞式压缩机气缸的的工作原理图工作原理图。2.2.压缩机的理论和实压缩机的理论和实际排气过程。际排气过程。3/15/202213 工作循环工作循环3.3.充气效率充气效率V P T L 工作过程中各种影响造成的损失越小，上式中四个工作过程中各种影响造成的损失越小，上式中四个系数越大，使系数越大，使也越大，也越大，越大，排量越大，制冷量也就越大，

11、排量越大，制冷量也就越大。越大。3/15/202214 工作循环工作循环3.3.充气效率充气效率 V V余隙系数余隙系数 从上式中可以看出，余隙系数从上式中可以看出，余隙系数V 与压比与压比 ，相对余隙，相对余隙c和过程和过程指数指数m有关。有关。 当当c和和m不变，压比不变，压比增大时会使增大时会使V 变小，当变小，当增大到一定值时，增大到一定值时，会使会使V=Vp ,V =0，即压缩机不能吸排气。通常，对单级活塞，即压缩机不能吸排气。通常，对单级活塞式压缩机来说，从充气效率以及排温和功耗来考虑，压比一般不式压缩机来说，从充气效率以及排温和功耗来考虑，压比一般不超过超过10。 相对余隙容积相

12、对余隙容积c值的大小，往往受结构和工艺的影响，不可能值的大小，往往受结构和工艺的影响，不可能无限地减少。在相同无限地减少。在相同Vp和和m下，下，c越小，越小，V 越大。越大。 m值主要取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体的热交换，值主要取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体的热交换，m增大对增大对V 有利。对于氟里昂压缩机，膨胀指数有利。对于氟里昂压缩机，膨胀指数m=0.951.05，压，压缩过程指数缩过程指数n1.051.18。11103msddkVpppc111mcV3/15/202215 工作循环工作循环3.3.充气效率充气效率 P P节流系数节流系数 P取决于吸气终了相对压力损失取决于吸气终了

13、相对压力损失Psl /Pso 。在一定的运行。在一定的运行工况下，即工况下，即Pso一定时一定时,吸气阀只有在吸气阀只有在Psl略小于吸气阀的弹簧力略小于吸气阀的弹簧力时才开始关闭。因此时才开始关闭。因此, Psl取决于吸气阀弹簧力的大小。弹簧力取决于吸气阀弹簧力的大小。弹簧力过大，气阀会提前关闭过大，气阀会提前关闭,Psl增大，增大，P减小，即压力降导致的容减小，即压力降导致的容积损失增大。相反，过弱的弹簧力又会使活塞运动到下止点时无积损失增大。相反，过弱的弹簧力又会使活塞运动到下止点时无法关闭，即延迟关闭太多，使吸入的气体从吸气阀处倒流回去。法关闭，即延迟关闭太多，使吸入的气体从吸气阀处倒

14、流回去。Psl还与工质流经气阀时的流动阻力损失有关。因此，对制冷压还与工质流经气阀时的流动阻力损失有关。因此，对制冷压缩机，要按其选用的工质和工况条件正确设计气阀流通面积和气缩机，要按其选用的工质和工况条件正确设计气阀流通面积和气阀弹簧力。阀弹簧力。soslPP1P3/15/202216 工作循环工作循环3.3.充气效率充气效率 余热系数余热系数 T的大小与压缩机的工况有关，的大小与压缩机的工况有关， 蒸发温度降低和冷凝温度蒸发温度降低和冷凝温度升高，即压比增大均使升高，即压比增大均使T降低。降低。 T的大小还与吸气过热度和工质特性有关。适应增加吸气过的大小还与吸气过热度和工质特性有关。适应增

15、加吸气过热度会减少吸入蒸气和压缩机的温差，降低吸入气体受热量，使热度会减少吸入蒸气和压缩机的温差，降低吸入气体受热量，使T提高。至于工质物性，绝热指数较小提高。至于工质物性，绝热指数较小, 比热大比热大, 导热性差的工导热性差的工质，其温升小，质，其温升小，T会大些会大些 。kXTTVV0T99. 097. 03/15/202217 工作循环工作循环3.3.充气效率充气效率l 气密系数气密系数 l 与压缩机的运行工况有关与压缩机的运行工况有关, 压比增大会使泄漏量增加压比增大会使泄漏量增加, l 变小。变小。 与压缩机的设计，制造和安装质量有关。为减少气体经活塞与压缩机的设计，制造和安装质量有

16、关。为减少气体经活塞和气缸之间间隙的泄漏和气缸之间间隙的泄漏,在活塞上设活塞环。气阀关闭时应严密，在活塞上设活塞环。气阀关闭时应严密，同时要防止出现气阀的延迟关闭而造成气体倒流。汽车空调标准同时要防止出现气阀的延迟关闭而造成气体倒流。汽车空调标准(IMACA308-77)对排气阀处泄漏速度有专门规定对排气阀处泄漏速度有专门规定, 不得超过不得超过0.85 m3/h。 气体泄漏不仅使压缩机排量降低，还使压缩机吸入蒸气的温气体泄漏不仅使压缩机排量降低，还使压缩机吸入蒸气的温度升高，排气温度升高，降低了压缩机的可靠性和耐久性。对往度升高，排气温度升高，降低了压缩机的可靠性和耐久性。对往复活塞式压缩机

17、，一般推荐复活塞式压缩机，一般推荐 l =0.970.99。XSVVl3/15/202218 工作循环工作循环4.4.汽车空调往复式压缩机的充气效率汽车空调往复式压缩机的充气效率n 还要考虑转速变化对还要考虑转速变化对的影响。的影响。 压缩机转速对充气效率的影响可以从上图看出。当工况不变时压缩机转速对充气效率的影响可以从上图看出。当工况不变时,可以认为余隙系数可以认为余隙系数V受转速的影响较小。当转速增加时受转速的影响较小。当转速增加时, 由于流速由于流速增加使工质受热量和泄漏量相对减少增加使工质受热量和泄漏量相对减少, 故余热系数故余热系数T和气密性系数和气密性系数e增加。对节流系数增加。对

18、节流系数p来说，受转速变化的影响较大。一方面，转来说，受转速变化的影响较大。一方面，转速增加使气体流经气阀时的压力损失和由此而转化来的热量增加，速增加使气体流经气阀时的压力损失和由此而转化来的热量增加，导致充气效率降低；另一方面，在一定工况下，某一转速范围对应导致充气效率降低；另一方面，在一定工况下，某一转速范围对应有一个气阀阀片的最佳运动规律，此时的损失最小。综上所述，充有一个气阀阀片的最佳运动规律，此时的损失最小。综上所述，充气效率应在某转速下对应有一个最大值。从右图可以看出，压缩机气效率应在某转速下对应有一个最大值。从右图可以看出，压缩机转速在转速在20002500r/min时充气效率最

19、大。时充气效率最大。 3/15/202219 工作循环工作循环4.4.汽车空调往复式压缩机的充气效率汽车空调往复式压缩机的充气效率n 估算经验公式估算经验公式 584716154432221302827652432211000867.21008708.2C1009552.11039951.91004966.9C46257.3107772.11015484.4C1050854.6min;/NCCCCCCCrNCNCNCNCNCNCCCCOl系数。转速，压比；式中3/15/202220 工作循环工作循环5.5.固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗功率的比较功

20、率的比较n固定转速压缩机完成一个循环的耗功固定转速压缩机完成一个循环的耗功W WO O。11W1OkkkkVPVdpPSOba3/15/202221 工作循环工作循环5.5.固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗功率的比较功率的比较n汽车空调变速压缩机完成一个循环的耗功汽车空调变速压缩机完成一个循环的耗功W Wi i。式中式中 nn压缩过程指数，可近似取为绝热指数压缩过程指数，可近似取为绝热指数k k。 0 0吸排气过程平均相对压力损失，取吸排气过程平均相对压力损失，取0.150.150.230.23。 故：故：W Wi i/W/WO O11，即，即W W

21、i iWWO O。 所以，汽车空调压缩机由于变速关系，完成一个循环的耗功所以，汽车空调压缩机由于变速关系，完成一个循环的耗功比固定转速度耗功要大。比固定转速度耗功要大。111W110innnnnnVPPSOPV3/15/202222 汽车空调压缩机的性能曲线汽车空调压缩机的性能曲线 压缩机的性能曲线通常是根据实验给出的，用来压缩机的性能曲线通常是根据实验给出的，用来表示压缩机制冷量和功耗同压缩机表示压缩机制冷量和功耗同压缩机 工况和转速之间关工况和转速之间关系的一组曲线。系的一组曲线。 汽车空调用压缩机的性能曲线不同于一般空调装汽车空调用压缩机的性能曲线不同于一般空调装置中压缩机性能曲线，除绘

22、出制冷量、功率与蒸发温置中压缩机性能曲线，除绘出制冷量、功率与蒸发温度和冷凝温度的关系外，还需由压缩机转速这一变量度和冷凝温度的关系外，还需由压缩机转速这一变量来描述其性能。来描述其性能。 3/15/202223 汽车空调压缩机的工况汽车空调压缩机的工况 目前汽车空调制冷机的工况各国并无统一的标准目前汽车空调制冷机的工况各国并无统一的标准可遵循，我国目前推荐的专业标准把汽车空调压缩机可遵循，我国目前推荐的专业标准把汽车空调压缩机的名义工况定为：的名义工况定为：3/15/202224 结构与工作原理结构与工作原理l 结构结构1活塞活塞 2止推轴承止推轴承3驱动球驱动球 4滑履滑履5前阀板前阀板

23、6轴封轴封7离合器轴承离合器轴承8衔铁板衔铁板 9皮带轮皮带轮10线圈线圈 11前缸头前缸头12前轴承前轴承 13斜盘斜盘14后轴承后轴承 15吸油管吸油管16后阀板后阀板 17后缸头后缸头18油泵油泵 19“O”型环型环 3/15/202225 结构与工作原理结构与工作原理l 工作原理工作原理 回转斜盘式压缩机是往复式双向活塞结构，又称双向斜盘式。回转斜盘式压缩机是往复式双向活塞结构，又称双向斜盘式。 它的工作原理是把装在主轴上的斜盘的回转运动变为双向活塞沿轴它的工作原理是把装在主轴上的斜盘的回转运动变为双向活塞沿轴向的往复运动向的往复运动(如如动画动画所示所示)。活塞以斜盘主轴为中心。活塞

24、以斜盘主轴为中心,在同一圆周上在同一圆周上均布了三个均布了三个(如如活塞组件图活塞组件图所示所示)或五个。各活塞是通过斜盘两端面或五个。各活塞是通过斜盘两端面的滑履和钢球而装配的。通过斜盘的回转，活塞在气缸进行往复运的滑履和钢球而装配的。通过斜盘的回转，活塞在气缸进行往复运动。活塞的两边都是气缸，因而一个活塞起到双缸的作用，整个压动。活塞的两边都是气缸，因而一个活塞起到双缸的作用，整个压缩机则起到六缸缩机则起到六缸(或十缸或十缸)的作用。的作用。 缸体两端都装有吸排气阀及气缸盖，两个缸体结合后形成吸排缸体两端都装有吸排气阀及气缸盖，两个缸体结合后形成吸排气两条通路。气两条通路。 斜盘式压缩机的

25、润滑现倾向于采用飞溅润滑方式，即利用斜盘斜盘式压缩机的润滑现倾向于采用飞溅润滑方式，即利用斜盘回转时使润滑油在离心力作用下飞溅到缸壁，然后落到轴上，在轴回转时使润滑油在离心力作用下飞溅到缸壁，然后落到轴上，在轴上及缸壁上设有导油孔道或挡油导槽。也有少数压缩机仍采用油泵上及缸壁上设有导油孔道或挡油导槽。也有少数压缩机仍采用油泵强制性润滑，或利用吸排气压力差，进行差压式供油的方式。强制性润滑，或利用吸排气压力差，进行差压式供油的方式。 3/15/202226 结构与工作原理结构与工作原理l 工作原理工作原理返返 回回3/15/202227 斜盘式压缩机的特点斜盘式压缩机的特点n 斜盘式压缩机的优点

26、：斜盘式压缩机的优点： (1)是圆柱形卧式机组，便于在发动机上安装。是圆柱形卧式机组，便于在发动机上安装。 (2)是往复式活塞结构，可靠性高。是往复式活塞结构，可靠性高。 (3)结构紧凑，容易实现小型化和轻量化。结构紧凑，容易实现小型化和轻量化。 (4)噪音小。噪音小。 (5)排气脉动小，工作较平稳。排气脉动小，工作较平稳。n 斜盘式压缩机的缺点：斜盘式压缩机的缺点： (1)缸数多，造成零件数多。缸数多，造成零件数多。 (2)组装时需调整的零件数多，尤其是滑履和钢球需要选配，这组装时需调整的零件数多，尤其是滑履和钢球需要选配，这是该机最大缺点。是该机最大缺点。 (3)轴向尺寸较大。轴向尺寸较大

27、。 3/15/202228l 摇板式与斜盘式压缩机的区别摇板式与斜盘式压缩机的区别斜盘式斜盘式摇板式摇板式3/15/202229 摇板式压缩机的工作原理摇板式压缩机的工作原理l主轴带动传动板转动。主轴带动传动板转动。l传动板（圆盘）厚薄不均，使靠在传动板上的摇板传动板（圆盘）厚薄不均，使靠在传动板上的摇板（不能转动）作摇摆运动。（不能转动）作摇摆运动。l摇板的摇摆运动推动单向活塞作往复运动完成吸、压、摇板的摇摆运动推动单向活塞作往复运动完成吸、压、排气的工作循环。排气的工作循环。请看动画演示请看动画演示3/15/202230 摇板式压缩机的工作原理摇板式压缩机的工作原理3/15/202231

28、摇板式压缩机的结构摇板式压缩机的结构l传动机构传动机构3/15/202232 摇板式压缩机的结构摇板式压缩机的结构l活塞连机组件活塞连机组件3/15/202233 摇板式压缩机的结构摇板式压缩机的结构l摇板自转的限制机构摇板自转的限制机构 对于对于SD5型压缩机，摇板的防自转结构是一型压缩机，摇板的防自转结构是一对齿数相等的啮合伞齿轮，一个固定在摇板中心，对齿数相等的啮合伞齿轮，一个固定在摇板中心，随摇板摆动，称动齿轮；另一个的上部插入气缸体随摇板摆动，称动齿轮；另一个的上部插入气缸体中心孔，用平键与气缸体连接，靠压紧弹簧与动齿中心孔，用平键与气缸体连接，靠压紧弹簧与动齿轮紧密啮合（即使摇板紧

29、靠斜盘）。用特制高强度轮紧密啮合（即使摇板紧靠斜盘）。用特制高强度连接螺钉将阀板和气缸盖连接到气缸体上。连接螺钉将阀板和气缸盖连接到气缸体上。 3/15/202234 摇板式压缩机的摇板式压缩机的结构结构l动平衡机构动平衡机构 该图为斜盘动平衡的受该图为斜盘动平衡的受力分析示意图，图中力分析示意图，图中P1 x1为为一阶往复惯性力形成的合力矩；一阶往复惯性力形成的合力矩；P2 传动板上部偏心质量产生传动板上部偏心质量产生的旋转惯性力；的旋转惯性力；P3为摇板的为摇板的旋转惯性力；旋转惯性力；P2为内平衡块为内平衡块及传动板下部偏心质量共同产及传动板下部偏心质量共同产生的旋转惯性力；生的旋转惯性

30、力；P3 为为 外平外平衡块产生的旋转惯性力。衡块产生的旋转惯性力。3/15/202235 摇板式压缩机的优势与不足摇板式压缩机的优势与不足l优势优势(1) 由于将轴的旋转运动转换成活塞往复运动的机构被改变由于将轴的旋转运动转换成活塞往复运动的机构被改变, 使活塞平行使活塞平行于主轴于主轴, 缸体呈圆形卧式安放缸体呈圆形卧式安放, 因而因而, 便于在发动机上安装和传动。便于在发动机上安装和传动。(2) 气缸围绕主轴中心的圆周布置，可使结构紧凑，易于实现小型化和气缸围绕主轴中心的圆周布置，可使结构紧凑，易于实现小型化和轻量化。轻量化。(3) 采用多缸工作，动力平衡性能好，运转平稳。活塞往复运动而

31、产生采用多缸工作，动力平衡性能好，运转平稳。活塞往复运动而产生的往复惯性力能完全地自然得到平衡，往复惯性力矩也可利用主轴的往复惯性力能完全地自然得到平衡，往复惯性力矩也可利用主轴或斜盘上加平衡质量的方法予以完全平衡。或斜盘上加平衡质量的方法予以完全平衡。(4) 排气均匀，驱动力矩变化小。排气均匀，驱动力矩变化小。(5) 由于其基本工作仍为往复式由于其基本工作仍为往复式,故设计和生产工艺成熟故设计和生产工艺成熟,结构较为完善。结构较为完善。 (6) 容易组织无级变容量工作，实现制冷量无级可调。容易组织无级变容量工作，实现制冷量无级可调。3/15/202236 摇板式压缩机的优势与不足摇板式压缩机

32、的优势与不足l不足不足 气缸多，零部件多，加工量大。气缸多，零部件多，加工量大。 组装时调整的部位多。组装时调整的部位多。 轴向尺寸较大。轴向尺寸较大。3/15/202237l为什么要变容量，达到什么样的目的？为什么要变容量，达到什么样的目的？l传统控制不让蒸发器表面结霜的办法。传统控制不让蒸发器表面结霜的办法。l变容量摇板式压缩机，排量可无级调节。变容量摇板式压缩机，排量可无级调节。3/15/202238 汽车空调压缩机要变容量的目的汽车空调压缩机要变容量的目的u汽车空调压缩机由车用发动机直接带动。汽车空调压缩机由车用发动机直接带动。l汽车低速运行时汽车低速运行时, ,热负荷最大而制冷量却最

33、小热负荷最大而制冷量却最小, ,希望转速低时，希望转速低时，排量变大排量变大, ,提高制冷量。提高制冷量。l汽车高速行驶时汽车高速行驶时, ,排量随转速的增加而增加排量随转速的增加而增加, ,功耗也随之增加。功耗也随之增加。这一方面影响汽车的驾驶性能，另一方面，使压缩机制冷量过这一方面影响汽车的驾驶性能，另一方面，使压缩机制冷量过剩，造成蒸发压力降低，蒸发器结霜，制冷系数降低。希望高剩，造成蒸发压力降低，蒸发器结霜，制冷系数降低。希望高速时能控制多余的制冷能力，减少耗功率，也避免蒸发器表面速时能控制多余的制冷能力，减少耗功率，也避免蒸发器表面结冰。结冰。l变容量压缩机是目前汽车空调压缩机最重要

34、的研究方向之一。变容量压缩机是目前汽车空调压缩机最重要的研究方向之一。3/15/202239 传统方式控制免结冰方法传统方式控制免结冰方法1.1.利用离合器的周期离合，让压缩机间断运行，即温度利用离合器的周期离合，让压缩机间断运行，即温度高时制冷，温度达到调定温度时停机。高时制冷，温度达到调定温度时停机。l只是在高转速、温度达到要求时实现零排量，不制冷不会结冰，只是在高转速、温度达到要求时实现零排量，不制冷不会结冰，但在低速时却无法加大排量，增加制冷量。但在低速时却无法加大排量，增加制冷量。l冷风出口温度冷风出口温度波动大，空调舒适性欠佳；其次，周期离合引起发波动大，空调舒适性欠佳；其次，周期

35、离合引起发动机断续变负荷，产生违背司机意愿的加减速，影响汽车的驾驶动机断续变负荷，产生违背司机意愿的加减速，影响汽车的驾驶性能；另外，压缩机转速只受汽车发动机转速的影响，而与空调性能；另外，压缩机转速只受汽车发动机转速的影响，而与空调负荷无法相呼应负荷无法相呼应,高速时排量大空调能力过剩，效率低，功耗大高速时排量大空调能力过剩，效率低，功耗大;而低速时排量小，冷量不足。汽车空调中，离合器的频繁离合又而低速时排量小，冷量不足。汽车空调中，离合器的频繁离合又会产生噪音和震动，制冷系统压力剧烈变化，影响系统的可靠性会产生噪音和震动，制冷系统压力剧烈变化，影响系统的可靠性和耐久性。和耐久性。3/15/

36、202240 传统方式控制免结冰方法传统方式控制免结冰方法2.2.工作气缸数控制工作气缸数控制( (斜盘式压缩机适用斜盘式压缩机适用)有级有级调节制冷量。调节制冷量。 在吸气腔和排气腔之间设计一个可滑动的挡板，排气腔出口在吸气腔和排气腔之间设计一个可滑动的挡板，排气腔出口处还装有一个逆止阀。当气缸正常工作时，滑动挡板左移，将吸处还装有一个逆止阀。当气缸正常工作时，滑动挡板左移，将吸排气腔隔开。当气缸卸载时，挡板向右移动，使吸排气腔相通，排气腔隔开。当气缸卸载时，挡板向右移动，使吸排气腔相通，而逆止阀关闭，此时排气阀被顶开，由于吸气管与气缸保持常通，而逆止阀关闭，此时排气阀被顶开，由于吸气管与气

37、缸保持常通，使该缸无排量，即无制冷量。使该缸无排量，即无制冷量。 当斜盘压缩机一侧的排气阀顶开时，压缩机在当斜盘压缩机一侧的排气阀顶开时，压缩机在5050排量下工排量下工作。与定容量相比，两级变容量可节能作。与定容量相比，两级变容量可节能3030。此外，压缩机停机。此外，压缩机停机时，各阀门仍处于容量为时，各阀门仍处于容量为5050的位置，再次启动时，启动转矩小的位置，再次启动时，启动转矩小易于启动。易于启动。3/15/202241 摇板式压缩机的无级变容量控制摇板式压缩机的无级变容量控制 图为图为V-5V-5型变容量摇板型变容量摇板压缩机的剖面图压缩机的剖面图, ,实现可变实现可变排量的原理

38、是排量的原理是V-5V-5型机的摇型机的摇板和传动板能与主轴倾斜板和传动板能与主轴倾斜成某一范围内的任意角度，成某一范围内的任意角度，从而改变了压缩机的排量：从而改变了压缩机的排量：摇板倾角大，活塞行程长，摇板倾角大，活塞行程长，排量大；反之，摇板倾角排量大；反之，摇板倾角小，活塞行程短，排量少，小，活塞行程短，排量少，制冷量少，耗能也少。制冷量少，耗能也少。3/15/202242 摇板式压缩机的无级变容量控制摇板式压缩机的无级变容量控制1.1.摇板式压缩机变容量摇板式压缩机变容量工作过程工作过程l排量的改变是依靠摇板箱压力排量的改变是依靠摇板箱压力的改变来实现的，摇板箱压力降的改变来实现的，

39、摇板箱压力降低，作用在活塞上的反作用力就低，作用在活塞上的反作用力就使摇板倾斜增大一定角度，这就使摇板倾斜增大一定角度，这就增加活塞行程（即增加了压缩机增加活塞行程（即增加了压缩机排量）；反之，摇板箱压力增加，排量）；反之，摇板箱压力增加，就增加了作用在活塞背面的作用就增加了作用在活塞背面的作用力，使摇板往回移动，减小了倾力，使摇板往回移动，减小了倾角，即减小了活塞行程（也就减小了压缩机排量）。角，即减小了活塞行程（也就减小了压缩机排量）。 3/15/202243 摇板式压缩机的无级变容量控制摇板式压缩机的无级变容量控制1.1.摇板式压缩机变容量摇板式压缩机变容量工作过程工作过程l排发动机转速

40、降低时，压缩机转速低制冷量小，使蒸发器出来排发动机转速降低时，压缩机转速低制冷量小，使蒸发器出来的蒸气压力较高，当吸气侧压力超过了的蒸气压力较高，当吸气侧压力超过了0.35MPa0.35MPa，说明需要增加，说明需要增加制冷量，这样高的吸气压力使波纹管收缩，针阀下落，弹簧及制冷量，这样高的吸气压力使波纹管收缩，针阀下落，弹簧及高压侧压力把钢球推向球座，将球座下连接高压侧气体与摇板高压侧压力把钢球推向球座，将球座下连接高压侧气体与摇板箱气体的通道箱气体的通道A A封死。这样就阻止了高压侧气体进入摇板箱。与封死。这样就阻止了高压侧气体进入摇板箱。与此同时，从低压侧到摇板箱的通道此同时，从低压侧到摇

41、板箱的通道B B打开，部分摇板箱气体通向打开，部分摇板箱气体通向吸气侧，从而降低了摇板箱压力，使活塞在压缩行程时，两端吸气侧，从而降低了摇板箱压力，使活塞在压缩行程时，两端压差变大，作用在活塞顶一侧的气缸上的反作用力使摇板倾角压差变大，作用在活塞顶一侧的气缸上的反作用力使摇板倾角增大，活塞行程变长，增加排量。反之，发动机高转速时压缩增大，活塞行程变长，增加排量。反之，发动机高转速时压缩机转速也高，制冷量大，使从蒸发器出来的蒸气压力降低，当机转速也高，制冷量大，使从蒸发器出来的蒸气压力降低，当吸气压力降到吸气压力降到0.30MPa0.30MPa时，波纹管膨胀，克服高侧压力及钢球弹时，波纹管膨胀，

42、克服高侧压力及钢球弹簧力，把钢球向上推，使之离开球座。这样，高压气体就能通簧力，把钢球向上推，使之离开球座。这样，高压气体就能通过控制阀组进入摇板箱。结果是摇板箱压力增加，作用在活塞过控制阀组进入摇板箱。结果是摇板箱压力增加，作用在活塞背面的压力增加，使摇板的倾斜角减小，活塞行程变短，从而背面的压力增加，使摇板的倾斜角减小，活塞行程变短，从而减小排量，耗能减少。减小排量，耗能减少。3/15/202244 摇板式压缩机的无级变容量控制摇板式压缩机的无级变容量控制1.1.摇板式压缩机变容量摇板式压缩机变容量工作过程工作过程l变容量摇板式压缩机工作时，可使变容量摇板式压缩机工作时，可使P P0 02

43、00200250KPa250KPa，t t0 0-1-133，不会结霜。，不会结霜。3/15/202245 摇板式压缩机的无级变容量控制摇板式压缩机的无级变容量控制2.2.变容量摇板式压缩机工作特性曲线图变容量摇板式压缩机工作特性曲线图l图为变容量摇板式压缩机制冷量、消耗功率和制冷系数随转图为变容量摇板式压缩机制冷量、消耗功率和制冷系数随转速的变化关系。转速增高时，可保持制冷量和输入功率大体速的变化关系。转速增高时，可保持制冷量和输入功率大体不变，不过制冷系数却因流动损失、摩擦损失和相对余隙容不变，不过制冷系数却因流动损失、摩擦损失和相对余隙容积的增加有所下降。积的增加有所下降。 3/15/2

44、02246l涡旋式压缩机轴侧图（如图所示）涡旋式压缩机轴侧图（如图所示）3/15/202247l变容量涡旋式压缩机结构（如图所示）变容量涡旋式压缩机结构（如图所示）主要控制构造有：活塞控制阀，此阀由主要控制构造有：活塞控制阀，此阀由 活塞、弹簧、波纹管和先导球阀所组成。活塞上有一个小孔，小孔由活塞、弹簧、波纹管和先导球阀所组成。活塞上有一个小孔，小孔由装在活塞内的波纹管上的先导球阀来控制，弹簧支承着活塞；节流孔装在活塞内的波纹管上的先导球阀来控制，弹簧支承着活塞；节流孔将排气压力引进活塞的右腔，这时活塞受到的力是三个：排气压力将排气压力引进活塞的右腔，这时活塞受到的力是三个：排气压力PoPo、

45、吸气压力吸气压力PsPs和弹簧力和弹簧力PHPH，波纹管内抽真空，通气孔将吸气腔和波纹管，波纹管内抽真空，通气孔将吸气腔和波纹管外腔相连，即波纹管的状态受吸气压力外腔相连，即波纹管的状态受吸气压力PsPs的控制，活塞可以在控制阀的控制，活塞可以在控制阀内左右移动，控制旁通孔的大小，从而控制涡旋压缩机初压腔流回吸内左右移动，控制旁通孔的大小，从而控制涡旋压缩机初压腔流回吸气腔气体流量的大小。控制阀的工作原理是这样的气腔气体流量的大小。控制阀的工作原理是这样的( (图示图示) )：吸气压力：吸气压力PsPs太低时，波纹管太低时，波纹管2 2伸长，打开先导球阀伸长，打开先导球阀3 3，排气压力通先导

46、球阀和通，排气压力通先导球阀和通气孔来到活塞室内部；这时活塞两端蒸气压相等，则弹簧力气孔来到活塞室内部；这时活塞两端蒸气压相等，则弹簧力1313将活塞将活塞推向右移，打开并扩大旁通孔推向右移，打开并扩大旁通孔4 4，使初压腔里的蒸气流回一部分到吸气，使初压腔里的蒸气流回一部分到吸气腔，排气量减少。反之，若吸气压力太高时，波纹管受压收缩，关闭腔，排气量减少。反之，若吸气压力太高时，波纹管受压收缩，关闭先导球阀，则活塞右侧的排气压力大于弹簧力和吸气压力，活塞向左先导球阀，则活塞右侧的排气压力大于弹簧力和吸气压力，活塞向左移动，减少和关闭旁通孔，使排气量增加，直至全负荷工作。移动，减少和关闭旁通孔，

47、使排气量增加，直至全负荷工作。 3/15/202248l变容量涡旋式压缩机变容量涡旋式压缩机工作过程工作过程当压缩机开始工作时，吸气腔压力很高，波纹管被压收缩，先当压缩机开始工作时，吸气腔压力很高，波纹管被压收缩，先导阀关闭，排气压力迅速推动活塞左移，关闭旁通孔，压缩机导阀关闭，排气压力迅速推动活塞左移，关闭旁通孔，压缩机处于满负荷工作，输出制冷量最大。处于满负荷工作，输出制冷量最大。 若发动机高速转动，吸气压力若发动机高速转动，吸气压力P PS S下降，则波纹管伸长，打开先下降，则波纹管伸长，打开先导球阀，排气压力进入活塞另一端，弹簧力将活塞右移，打开导球阀，排气压力进入活塞另一端，弹簧力将

48、活塞右移，打开旁通孔，压缩机输出制冷量减少。达到节能与汽车工况相匹配，旁通孔，压缩机输出制冷量减少。达到节能与汽车工况相匹配，提高空调舒适性。提高空调舒适性。 若发动机转速下降，则上述动作相反，关闭旁通孔，让压缩机若发动机转速下降，则上述动作相反，关闭旁通孔，让压缩机全负载工作。全负载工作。 当变容量涡旋压缩机达到一定的转速时，吸气压力则达到设计当变容量涡旋压缩机达到一定的转速时，吸气压力则达到设计的变容量调节范围，这时压缩机虽然转速继续升高，但其排气的变容量调节范围，这时压缩机虽然转速继续升高，但其排气压力、吸气压力、制冷量都保持在一个恒定值压力、吸气压力、制冷量都保持在一个恒定值( (变化

49、不大变化不大) )，这，这点对汽车空调是特别有利的。点对汽车空调是特别有利的。3/15/202249l涡旋式压缩机的特点涡旋式压缩机的特点密封性好，充气效率高，一般可达密封性好，充气效率高，一般可达90以上，低速以上，低速时也可达时也可达80，而一般往复式压缩机的容积率只有，而一般往复式压缩机的容积率只有(5577)。 体积小，重量轻，可实现高速旋转体积小，重量轻，可实现高速旋转。 动作平稳，噪音低动作平稳，噪音低。 排气温度低，对冷冻机油损害小排气温度低，对冷冻机油损害小 。结构简单，零件数少。结构简单，零件数少。l技术关键技术关键n密封问题，包括端面密封密封问题，包括端面密封(轴向密封轴向

50、密封)和切向和切向密封。密封。n设计参数的选定及动力平衡问题。设计参数的选定及动力平衡问题。n加工工艺问题，两个涡旋片比较难加工。加工工艺问题，两个涡旋片比较难加工。3/15/202250 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l往复活塞式压缩机共同的特点是活塞往复运动，因往复活塞式压缩机共同的特点是活塞往复运动，因此，运动惯性大，转速不能高，单位时间和单位体此，运动惯性大，转速不能高，单位时间和单位体积制冷量小，震动大，充气效率较低，特别是对转积制冷

51、量小，震动大，充气效率较低，特别是对转速的限制，使它们可能被旋转式所代替的。速的限制，使它们可能被旋转式所代替的。 3/15/202251 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l旋叶式压缩机的结构是很理想的，但是其密封的旋旋叶式压缩机的结构是很理想的，但是其密封的旋叶片是滑移式的，故磨损严重叶片是滑移式的，故磨损严重, ,寿命短寿命短, ,维修量大。维修量大。转子旋到月牙形容积最大的地方，叶片由于磨擦力转子旋到月牙形容积最大的地方，叶片由于磨擦力以及

52、伸长量大，易引起叶片震动，产生泄漏、震纹以及伸长量大，易引起叶片震动，产生泄漏、震纹以及折断。所以其速度、排气压力受到限制，制冷以及折断。所以其速度、排气压力受到限制，制冷量比较低。这种压缩机的发展还有待改进。量比较低。这种压缩机的发展还有待改进。3/15/202252 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l滚动活塞式压缩机最大的缺点是：充气效率、制冷滚动活塞式压缩机最大的缺点是：充气效率、制冷系数都随着转速的增加而减小。因此，这种压缩机系数都随着转

53、速的增加而减小。因此，这种压缩机在高速时，制冷性能不良，能耗增加。这点对汽车在高速时，制冷性能不良，能耗增加。这点对汽车空调非常不利空调非常不利 。3/15/202253 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l滚动活塞式压缩机的充气效率主要受气密性效率的滚动活塞式压缩机的充气效率主要受气密性效率的影响，这种压缩机主要的泄漏通道有：影响，这种压缩机主要的泄漏通道有：l滑片端的泄漏。滑片端的泄漏。l间隙泄漏，包括转子端面间隙泄漏、滑片侧面间隙泄漏，包

54、括转子端面间隙泄漏、滑片侧面间隙泄漏、转子间隙泄漏、转子(活塞活塞)和气缸间的间隙泄漏。和气缸间的间隙泄漏。3/15/202254 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l三角转子压缩机主要存在问题是主轴的齿轮和转子三角转子压缩机主要存在问题是主轴的齿轮和转子齿轮的齿数比为齿轮的齿数比为1:3，所以主轴的转速是转子的，所以主轴的转速是转子的3倍。倍。主轴在这么高的速度下运转，整个系统的润滑和难主轴在这么高的速度下运转，整个系统的润滑和难以组织，磨损

55、较大；压缩机离合器的接合也产生问以组织，磨损较大；压缩机离合器的接合也产生问题；压缩机震动厉害。但如果降低主轴转速，则制题；压缩机震动厉害。但如果降低主轴转速，则制冷量减少，性能下降。所以，三角转子压缩机的高冷量减少，性能下降。所以，三角转子压缩机的高速化还有许多问题需要解决。速化还有许多问题需要解决。3/15/202255 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l螺杆式压缩机螺杆式压缩机它在同一制冷量级别中，是重量最大、绝热效率最低的它在同一制冷

56、量级别中，是重量最大、绝热效率最低的压缩机。因为它依靠两个螺杆的啮合空间来吸气，由于压缩机。因为它依靠两个螺杆的啮合空间来吸气，由于啮合空间小，所以，排量小，单位重量的制冷量小。螺啮合空间小，所以，排量小，单位重量的制冷量小。螺杆压缩机还需要大量的润滑油来润滑和密封螺齿的啮合杆压缩机还需要大量的润滑油来润滑和密封螺齿的啮合面，并带走大量的热量。所以其绝热效率最低，能量利面，并带走大量的热量。所以其绝热效率最低，能量利用率低，即制冷系数比较低。用率低，即制冷系数比较低。3/15/202256 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复

57、活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l螺杆式压缩机螺杆式压缩机它是固定容积比的压缩机，而且其容积又比较小，因此它是固定容积比的压缩机，而且其容积又比较小，因此吸气压力对压缩机的性能影响特别大。吸气压力变大或吸气压力对压缩机的性能影响特别大。吸气压力变大或变小，极易引起过压或欠压，气体等容压缩或等容膨胀，变小，极易引起过压或欠压，气体等容压缩或等容膨胀，因此造成附加功率损失也比较大，故其能耗较高，经济因此造成附加功率损失也比较大，故其能耗较高，经济性能较差。性能较差。3/15/202257 汽车空调压缩机的发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压

58、缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l螺杆式压缩机螺杆式压缩机另外低速性能差也是其致命弱点。所以目前螺杆式压缩另外低速性能差也是其致命弱点。所以目前螺杆式压缩机主要应用在大型客车的独立式空调系统上。至于在小机主要应用在大型客车的独立式空调系统上。至于在小轿车空调器上应用，由于小螺杆加工工艺不容易保证及轿车空调器上应用，由于小螺杆加工工艺不容易保证及容易引起过压，欠压和低速制冷能力差等因素，因此前容易引起过压，欠压和低速制冷能力差等因素，因此前途不容乐观。途不容乐观。3/15/202258 汽车空调压缩机的

59、发展总趋势汽车空调压缩机的发展总趋势旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机旋转式压缩机代替往复活塞式压缩机; ;变容量压缩机代替固定容量压缩机。变容量压缩机代替固定容量压缩机。l涡旋式压缩机目前容量还不可能做得较大。容量大，涡旋式压缩机目前容量还不可能做得较大。容量大，轴向力就大，端面密封问题较难解决，设计参数的轴向力就大，端面密封问题较难解决，设计参数的优化选择还有一个综合实验、比较的过程，所以用优化选择还有一个综合实验、比较的过程，所以用在大型客车上还有许多技术难题。在大型客车上还有许多技术难题。3/15/202259 汽车空调压缩机发展的另一个趋势是变汽车空调压缩机发展的另一个趋势是变容量压缩机逐渐取代固定容量压缩机，且容量压缩机逐渐取代固定容量压缩机，且无级变容量压缩机是主要发展方向。无级变容量压缩机是主要发展方向。1.固定容量压缩机工作时：低转速，热负荷大，但