风神三代

空调压缩机是空调系统的核心部件。随着人们对汽车舒适性的要求越来越高,各种新式空调系统不断出现,这也推动了空调压缩机制造技术的不断进步。从目前空调压缩机的发展趋势来看,结构紧凑、高效节能以及微振低噪等特点是空调压缩机制造技术不断追求的目标。

功能

　　空调压缩机的功能是借助外力(例如发动机动力)维持制冷剂在制冷系统内的循环,吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气,压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高,并将制冷剂蒸气送往冷凝器,在热量吸收和释放的过程中,就实现了热交换。

分类和特点

　　根据工作原理的不同,空调压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。

　　(1)定排量压缩机　定排量压缩机的排气量是随着发动机的转速的提高而成比例的提高,它不能根据制冷的需求而自动改变功率输出,而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号,当温度达到设定的温度,压缩机电磁离合器松开,压缩机停止工作。当温度升高后,电磁离合器结合,压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制,当管路内压力过高时,压缩机停止工作。

　　(2)变排量空调压缩机　变排量压缩机可以根据设定的温度自动调节功率输出。空调控制系统不采集蒸发器出风口的温度信号,而是根据空调管路内压力的变化信号控制压缩机的压缩比来自动调节出风口温度。在制冷的全过程中,压缩机始终是工作的,制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端的压力过高时,压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比,这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度,低压端压力上升到一定程度时,压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。

　　根据工作方式的不同,压缩机一般可以分为往复式和旋转式,常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向活塞式,常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。

图1 曲轴连杆式压缩机

　　(1)曲轴连杆式压缩机(图1)　这种压缩机的工作过程可以分为4个,即压缩、排气、膨胀、吸气。曲轴旋转时,通过连杆带动活塞往复运动,由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面构成的工作容积便会发生周期性变化,从而在制冷系统中起到压缩和输送制冷剂的作用。

　　曲轴连杆式压缩机是第1代压缩机,它应用比较广泛,制造技术成熟,结构简单,而且对加工材料和加工工艺要求较低,造价比较低。适应性强,能适应广阔的压力范围和制冷量要求,可性强。

　　但是曲轴连杆式压缩机也有一些明显的缺点,例如无法实现较高转速,机器大而重,不容易实现轻量化。排气不连续,气流容易出现波动,而且工作时有较大的振动。

　　由于曲轴连杆式压缩机的上述特点,已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式,曲轴连杆式压缩机目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。

　　(2)轴向活塞压缩机　轴向活塞式压缩机可以称为第2代压缩机,常见的有摇板式或斜板式压缩机(图2),这是汽车空调压缩机中的主流产品。

图2 斜板式压缩机

　　斜板式压缩机的主要部件是主轴和斜板。各气缸以压缩机主轴为中心圆周布置,活塞运动方向与压缩机的主轴平行。大多数斜板式压缩机的活塞被制成双头活塞,例如轴向6缸压缩机,则3缸在压缩机前部,另外3缸在压缩机后部。双头活塞在相对的气缸中一前一后的滑动,一端活塞在前缸中压缩制冷剂蒸气时,另一端活塞就在后缸中吸入制冷剂蒸气。各缸均配有高低压气阀,另有一根高压管,用于连接前后高压腔。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。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2个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环,相当于2个气缸工作。如果是轴向6缸压缩机,缸体截面上均匀分布3个气缸和3个双头活塞,当主轴旋转一周,相当于6个气缸的作用。

　　(3)旋转叶片式压缩机(图3)　旋转叶片式压缩机的气缸形状有圆形和椭圆形2种。在圆形气缸中,转子的主轴与气缸的圆心有一个偏心距,使转子紧贴在气缸内表面的吸、排气孔之间。在椭圆形气缸中,转子的主轴和椭圆中心重合。

斜板式压缩机比较容易实现小型化和轻量化,而且可以实现高转速工作。它的结构紧凑,效率高,性能可靠,在实现了可变排量控制之后,目前广泛应用于汽车空调。