汽車空調的核心部件是空調的壓縮機,它負責將低壓的氣態製冷劑吸入,加壓為(wei) 高壓的氣態製冷劑排出,為(wei) 製冷劑的循環流動提供動力。因為(wei) 正是製冷劑的循環流動過程中,在發動機艙內(nei) ,製冷劑由氣態變為(wei) 液態,這個(ge) 過程中製冷劑要放出熱量;而在車內(nei) ,製冷劑由液態變為(wei) 氣態,這個(ge) 過程中製冷劑吸收熱量,從(cong) 而降低車內(nei) 的溫度。
在空調壓縮機的發展過程中,曾經有過多種形式的壓縮機,主要有曲軸連杆式壓縮機、軸向活塞式、葉片式、渦旋式等。通過本站對各種壓縮機結構和原理的介紹,會(hui) 發現壓縮機的發展是向著積體(ti) 更小(利於(yu) 在車內(nei) 安裝)、效率更高(降低開空調時動力損失,也即意味著降低了發動機的油耗)、低振低噪!
1 曲軸連杆式壓縮機
曲柄連杆式空調壓縮機圖
曲柄連杆式壓縮機結構與(yu) 發動機曲柄連杆機構基本相同,曲軸旋轉時,通過連杆帶動活塞往複運動,由氣缸內(nei) 壁、缸蓋和活塞頂麵構成的工作容積便會(hui) 發生周期性變化,從(cong) 而在製冷係統中起到壓縮和輸送製冷劑的作用。
在缸蓋上部設有兩(liang) 個(ge) 單向閥片,活塞下行時,活塞頂部的空腔增大,進氣閥片打開,將低壓製冷劑吸入;當活塞上行時,活塞頂部空間減小,排氣閥片打開,製冷劑被加壓後排出。
曲軸連杆式壓縮機是第1代壓縮機,它應用比較廣泛,製造技術成熟,結構簡單,而且對加工材料和加工工藝要求較低,造價(jia) 比較低。適應性強,能適應廣闊的壓力範圍和製冷量要求,可維修性強。
曲軸連杆式壓縮機主要缺點有三點:一是壓縮機體(ti) 積大而重;二是因為(wei) 隻有一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 活塞,排氣另一個(ge) 是排氣不連續,排氣氣流易波動,且工作時有較大的振動;第三個(ge) 無法適用於(yu) 高速;所在在小型汽車中很少應用曲軸連杆式壓縮機。目前大多應用在客車和卡車的大排量空調係統中。
2 軸向活塞壓縮機
軸向活塞式壓縮機可以稱為(wei) 第2代壓縮機,常見的有搖板式和斜板式兩(liang) 種壓縮機這是汽車空調壓縮機中的主流產(chan) 品。這兩(liang) 種壓縮機的氣缸均以主軸為(wei) 中心布置,活塞運動方向與(yu) 壓縮機的主軸平行。如下圖所示,這也正是稱為(wei) 軸向活塞式壓縮機的原因。
軸向活塞壓縮機氣缸圖(5個(ge) 氣缸)
斜板式壓縮機圖
斜板式壓縮機稱為(wei) 雙向活塞式壓縮機,主要部件有主軸、斜板、活塞、進排氣閥片等。當主軸驅動斜板旋轉時,活塞槽與(yu) 斜板邊緣通過鋼球軸承支承,斜板的旋轉帶動活塞做軸向移動,活塞前後兩(liang) 端與(yu) 殼體(ti) 組成兩(liang) 個(ge) 空腔。活塞軸向移動時,一個(ge) 空腔容積增大,可以吸入低壓的製冷劑;相反,活塞另一頭的空腔容積減小,製冷劑被高壓排出。
斜板式壓縮機比較容易實現小型化和輕量化,而且可以實現高轉速工作。它的結構緊湊,效率高,性能可靠,在實現了可變排量控製之後,目前廣泛應用於(yu) 汽車空調。
搖板式壓縮機為(wei) 單向活塞式壓縮機,在這裏搖板在壓縮機內(nei) 也是斜向布置,所以也有人稱為(wei) 斜盤。但是活塞是單向的。
搖板式空調壓縮機圖
搖板式空調壓縮機圖(紅色部分為(wei) 搖板)
注:搖板式壓縮機改變搖板的角度,可以改變活塞的行程,從(cong) 而可以必變壓縮機的排量,現在多數可變排量壓縮機勻是基於(yu) 搖板式壓縮機。
3 旋轉葉片式壓縮機
如果你拆過空調維修設備-真空泵,會(hui) 發現多數真空泵采用的是旋轉葉片式!
旋轉葉片式壓縮機
旋轉葉片式壓縮機的氣缸形狀有圓形和橢圓形2種。在圓形氣缸中,轉子的主軸與(yu) 氣缸的圓心有一個(ge) 偏心距,使轉子緊貼在氣缸內(nei) 表麵的吸、排氣孔之間。在橢圓形氣缸中,轉子的主軸和橢圓中心重合。
轉子上的葉片將氣缸分成幾個(ge) 空間,當主軸帶動轉子旋轉一周時,這些空間的容積不斷發生變化,製冷劑蒸氣在這些空間內(nei) 也發生體(ti) 積和溫度上的變化。旋轉葉式壓縮機沒有吸氣閥,因為(wei) 葉片能完成吸入和壓縮製冷劑的任務。如果有2個(ge) 葉片,則主軸旋轉一周有2次排氣過程。葉片越多,壓縮機的排氣波動就越小。
作為(wei) 第3代壓縮機,由於(yu) 旋轉葉片式壓縮機的體(ti) 積和重量可以做到很小,易於(yu) 在狹小的發動機艙內(nei) 進行布置,加之噪聲和振動小以及容積效率高等優(you) 點,在汽車空調係統中也得到了一定的應用。但是旋轉葉片式壓縮機對加工精度要求很高,製造成本較高。
4 旋渦式壓縮機
工業(ye) 上用的主式旋渦空調壓縮機
旋渦式壓縮機工作原理
渦旋式壓縮機
渦旋式壓縮機可以稱為(wei) 第4代壓縮機。渦旋壓縮機結構主要分為(wei) 動靜式和雙公轉式兩(liang) 種。目前動靜式應用最為(wei) 普遍,它的工作部件主要由動渦輪與(yu) 靜渦輪組成,動、靜 渦輪的結構十分相似,都是由端板和由端板上伸出的漸開線型渦旋齒組成,兩(liang) 者偏心配置且相差180度,靜渦輪靜止不動,而動渦輪在專(zhuan) 門的防轉機構的約束下, 由曲柄軸帶動作偏心回轉平動,即無自轉,隻有公轉。
旋渦式壓縮機工作原理圖
互錯開180度的渦旋葉片圈組合一對齧合,動圈2以回旋半徑的圓作不旋轉的回運動。如(A)所示,在吸氣完了時,一對渦旋圈共形成兩(liang) 對月牙形容積。最大的月牙容積11即將開始壓縮。動圈渦旋中心繞定圈渦旋中心連續公轉,原最大的月牙容積實現a—b—c的壓縮,達到預定壓力,由排氣口9排出。在月牙11壓縮的同時,在動圈和定圈的外周義(yi) 形成吸氣容積4、8,連續回轉運動過程中,也實現了相同的壓縮,如此周而複始完成吸氣、壓縮、排氣過程。
渦旋式壓縮機具有很多優(you) 點。例如 壓縮機體(ti) 積小、重量輕,驅動動渦輪運動的偏心軸可以高速旋轉。因為(wei) 沒有了吸氣閥和排氣閥,渦旋壓縮機運轉可靠,而且容易實現變轉速運動和變排量技術。多個(ge) 壓縮腔同時工作,相鄰壓縮腔之間的氣體(ti) 壓差小,氣體(ti) 泄漏量少,容積效率高。渦旋式壓縮機以其結構緊湊、高效節能、微振低噪以及工作可靠性等優(you) 點,在小型製 冷領域獲得越來越廣泛的應用,也因此成為(wei) 壓縮機技術發展的主要方向之一。