发布于 03-02 12:05:03
一、空调压缩机的分类及要求
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，它是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，变排量空调压缩机还起着根据热负荷大小调节制冷剂循环量的作用。空调压缩机在制冷系统中的安装位置如图2-2所示。
图2-2 空调压缩机在制冷系统中的安装位置
1.汽车空调压缩机的特殊要求
汽车空调压缩机制冷能力要强，要节省动力，压缩机必须在发动机舱有限的空间内安装和固定，因此要求压缩机的体积和重量都要小，同时要能经受恶劣的运行条件。
2.压缩机的分类
用于汽车制冷系统的压缩机按其运动形式可分为往复活塞式和旋转式两大类，如图2-3所示。汽车制冷系统的压缩机按其工作时工作容量是否变化可分为定排量式和变排量式。
图2-3 空调压缩机的分类
3.压缩机的发展趋势
（1）轻量化 为配合汽车质量减小的要求，随着铝合金和镁合金压铸技术的进步和制造成本的下降，目前压缩机的很多零件采用铝合金件或镁合金件来替代铸铁件，使其质量大幅度下降，中小型排量压缩机已基本实现全铝化外壳。
（2）高速化 随着汽车行驶速度的提高，对压缩机的连续运行最高转速也提出了更高的要求。
（3）高效化 随着节约能源意识的提高，汽车厂家对所有耗能零件都提出了提高效率降低能耗的要求，压缩机作为高耗能零件也不例外。
（4）电子化 随着电子元器件成本的下降和普及，汽车的电子元器件含量也越来越多高档轿车上电子元器件的比例约占30%。
二、定排量空调压缩机
1.曲轴连杆式压缩机
曲轴连杆式压缩机属传统结构，早期的汽车空调大都采用此种类型，近年来中小型汽车大多采用斜盘式和旋转式压缩机，已很少使用曲轴连杆式压缩机，而大客车仍主要采用曲轴连杆式压缩机。
（1）结构 曲轴连杆式压缩机的结构如图2-4所示。这种压缩机的结构与发动机相似，一般采用双缸结构，曲轴回转，带动连杆使活塞进行往复运动，吸入和压缩气体。活塞上部的缸体上装有进、排气阀总成，在曲轴和壳体之间装有防止制冷剂泄漏的轴封。其具体组成如下：
1）曲轴连杆机构：由活塞、活塞销、连杆、曲轴、轴承组成。曲轴连杆机构通过活塞销和连杆，将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，使制冷剂吸入和压缩，实现制冷剂的循环。
图2-4 曲轴连杆式压缩机的结构
2）进、排气阀机构：由进气阀片、排气阀片、阀门片和挡片等组片组成。当活塞下行时，气缸内压力降低，从蒸发器来的低温、低压气体在压力差的作用下，推开进气阀片进入气缸，如图2-5a所示。当活塞上行时，制冷剂被压缩，压力上升，进气阀片被制冷剂压向关闭位置，如图2-5b所示。
图2-5 曲轴连杆式压缩机进、排气阀的工作原理
a）下降行程 b）上升行程
1—限位板 2—排气阀片 3—阀板 4—进气阀片 5—活塞 6—气缸
3）润滑机构：曲轴连杆机构由于高速运转，摩擦副部位必须要有良好的润滑。常见的润滑方式有飞溅润滑和油泵润滑两种。油泵润滑又称强制性润滑，是利用连接于主轴尾端的油泵，将积存于曲轴箱底部的润滑油吸入，通过主轴中的油孔向各轴承及轴封供油。
4）轴密封机构：由弹性挡圈、密封座、O形圈、轴封等组成。
（2）工作过程 曲轴连杆式压缩机的工作过程如图2-6所示。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、吸气四个过程，活塞下行时进气阀打开，制冷剂进入气缸，活塞上行时，制冷剂被压缩，当达到一定压力时，排气阀打开，制冷剂排出。
图2-6 曲轴连杆式压缩机的工作过程
2.斜盘式压缩机
斜盘式压缩机也称斜板式压缩机，是一种轴向往复活塞式压缩机。国内常见的轿车，如奥迪、捷达以及富康等轿车的空调系统均采用斜盘式压缩机。
（1）结构与原理 旋转斜盘式压缩机的结构如图2-7所示，主要零件是主轴和斜盘（图2-8），这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有六个或者十个气缸，各气缸主轴为中心布置，每个气缸中安装一个双向活塞形成六缸机或十缸机，如是六缸，三缸在前部，三缸在后部，如是十缸，五缸在前部，五缸在后部。双向活塞的两活塞各自在相对的气缸（一前一后）中，活塞一端在前缸中压缩制冷剂蒸气时，另一端就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时作用相反。各缸均备有进气阀和排气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。斜盘与压缩机主轴固定在一起，斜盘的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜盘边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜盘也随着旋转，斜盘边缘推动活塞做轴向往复运动。如果斜盘转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个气缸的作用。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个双向活塞，当主轴旋转一周，相当于6个气缸的作用。
图2-7 旋转斜盘式压缩机的结构
（2）工作过程 旋转斜盘式压缩机的工作过程如图2-9所示，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动，图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩，压力升高，打开排气阀，制冷剂向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流
图2-8 旋转斜盘式压缩机的主轴和斜盘
斜盘每转动一周，前后两个活塞各自完成吸气、压缩、排气、膨胀过程，完成一个循环，相当于两个工作循环。这意味着如果缸体截面均布五个气缸和五个双向活塞时，当主轴旋转一周，相当于十个工作气缸。所以称这种有五缸、五个双向活塞布置的压缩机为斜盘式十缸压缩机。
图2-9 旋转斜盘式压缩机的工作过程
a）压缩开始 b）、c）压缩过程 d）压缩终了 e）进气开始 f）进气终了
3.摆盘式压缩机
摆盘式压缩机也称摇板式压缩机，是一种轴向活塞式压缩机，具有往复式单向活塞结构，又称单向斜盘式。
（1）结构与原理 图2-10所示为摆盘式压缩机及其剖视图，图2-11所示为摆盘式压缩机的工作原理。气缸以压缩机的轴线为中心，均匀分布，连杆连接活塞和摇板，两端采用球形万向联轴器，使摇板的摆动和活塞的移动相协调而不发生干涉。摇板中心用钢球作为支承中心，并用一对固定的锥齿轮限制摇板只能摇动而不能转动。主轴和楔形传动板连接在一起。压缩机工作时，主轴带动楔形传动板一起旋转。由于楔形传动板的转动，迫使摇板以钢球为中心，进行左右摇摆移动。摇板和楔形传动板之间的摩擦力，使摇板具有转动的趋势但是这种趋势被一对锥齿轮所限制，使得摇板只能左右移动，并带动活塞在气缸内做往复运动。其实不难发现，摆盘式压缩机和斜盘式压缩机的工作原理基本相同，斜盘式与摆盘式的结构比较如图2-12所示。
图2-10 摆盘式压缩机及其剖视图
1—后盖 2—阀板 3—排气阀片 4—排气腔 5—弹簧 6—后盖缸垫 7—主轴 8—轴封总成 9—滑动轴承 10—端面滚动轴承 11—前缸盖 12—楔形传动板 13、18—锥齿轮 14—缸体 15—钢球 16—摆盘圆柱滚子轴承 17—摆盘 19—连杆 20—活塞 21—阀板垫 22—吸气腔
图2-11 摆盘式压缩机的工作原理
1—活塞 2—压块 3—钢球 4—摆盘 5—主轴 6—楔形传动板
图2-12 斜盘式与摆盘式的结构比较
a）斜盘式 b）摆盘式
（2）工作过程 摆盘式压缩机与曲轴连杆式一样，均有进气和排气阀片，工作循环也具有压缩、排气、膨胀、吸气四个过程，如图2-13所示。
图2-13 摆盘式压缩机的工作过程
4.旋叶式压缩机
旋叶式压缩机又称刮片式压缩机，是旋转式压缩机中应用在汽车空调上最早的压缩机。
（1）结构与原理 旋转式压缩机和往复式压缩机都是依靠气缸容积的变化来达到制冷目的的，但是旋转式压缩机工作容积的变化不同于往复式压缩机，它的工作容积变化除了周期性扩大和缩小外，其空间位置也随主轴的转动不断发生变化。这类压缩机可以不用进气阀片，排气阀片则可根据需要来设置。
旋叶式压缩机的气缸有两种形状，一种是圆形，一种是椭圆形。叶片有两片、三片、四片、五片等几种。其中圆形气缸配置的叶片为两片、三片、四片三种，如图2-14所示。椭圆形气缸配置的叶片为四片、五片两种，如图2-15所示。
图2-14 圆形气缸的旋叶式压缩机
a）日本松下50型两叶片压缩机 b）美国纽克VR型四叶片压缩机
由此可见，旋叶式压缩机容积效率特别高，转子可以高速运转，因此制冷能力强。如图2-16所示，旋叶式压缩机的主要零部件有缸体、转子、主轴、叶片、排气阀、后端盖、带有离合器的前端盖和主轴的轴衬。
图2-15 椭圆形气缸的旋叶式压缩机
图2-16 旋叶式压缩机的轴向剖视图
（2）工作过程 旋叶式压缩机的工作过程如图2-17所示
图2-17 旋叶式压缩机的工作过程
三、变排量空调压缩机
因为汽车空调压缩机是通过带轮由发动机直接驱动的，所以汽车在高速行驶时，排量随发动机转速的增加而增加，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剩，造成蒸发压力降低，蒸发器结霜，制冷系数降低。
变排量压缩机主要优点如下：
①消除了由于电磁离合器吸合、脱开动作而引起的发动机转速的波动。
②在某些工况下（如低速、爬坡）可防止发动机熄火。
③减少了空调系统制冷温度的波动。
④功率消耗减少，最大可减少25%。
⑤大大改善了低温环境中的舒适性。
这里介绍压力调节式变排量（摆盘式）、电磁阀调节式变排量（斜盘式）、旋叶式变排量三种类型的压缩机。
1.压力调节式变排量压缩机
（1）工作原理 压力调节式变排量压缩机是大众系列的一种连续变容量空调压缩机，它通过改变单向工作斜盘的倾斜度（活塞的工作行程）来改变排量，调节范围在5%～100%。斜盘的倾斜度取决于每个活塞两侧的压力差，活塞右侧的压力受压力箱内压力的影响，压力箱内压力由调节阀和节流管道控制，压缩机的调节阀通过波纹管的伸缩具有输出稳压作用。压力调节式变排量压缩机（图2-18）的旋转运动由输入轴传递给驱动连杆机构，驱动连杆机构通过斜盘将旋转运动转换成五个连杆的轴向运动。滑轨保证斜盘沿轴向运动。
图2-18 压力调节式变排量压缩机的结构
这种压缩机活塞的工作行程可以根据高、低压压力比率而改变。活塞行程的改变直接影响压缩机的压缩比率，从而调节制冷剂的输出功率，改变制冷效率。在正常的工作情况下压缩机是持续运转的，不发生离合动作。
旋转斜盘的倾斜度决定了活塞的行程。旋转斜盘的倾斜度取决于腔内压力、活塞顶部和底部的压力以及斜盘前后的弹簧力。腔内的压力取决于调节阀两侧的高低压力和节流管道的大小。
（2）工作过程
1）汽车空调接通。刚接通汽车空调时，高、低压及腔内的压力是相等的，旋转斜盘前后弹簧对斜盘的调节范围为40%。此时压缩机开始的输出功率为40%，即以较小的输出功率工作，以减小对发动机的冲击负荷。
2）高制冷率。高、低压管的相对压力较高时，调节阀打开，从节流管流入的高压经调节阀流回低压端，腔内的压力下降。活塞顶部的压力与弹簧1压力的和大于活塞底部的压力（腔内压力）与弹簧2压力的和，旋转斜盘的倾斜角度增大，活塞的行程增大，输出功率提高，如图2-19所示。
3）低制冷率。高、低压管的相对压力较低时，调节阀关闭，从节流管流入的高压无法经调节阀流回低压端，腔内的压力上升。活塞顶部的压力与弹簧1压力的和小于活塞底部的压力（腔内压力）与弹簧2压力的和，旋转斜盘的倾斜角度减小，活塞的行程减小，输出功率降低，如图2-20所示。
图2-19 高制冷率时压力调节式变排量压缩机的工作情况
图2-20 低制冷率时压力调节式变排量压缩机的工作情况
2.电磁阀调节式变排量压缩机
日本丰田20系列轿车采用电磁阀调节式变排量压缩机，是在十缸旋转斜盘压缩机的基础上增加了一套可变排量机构形成的，能使压缩机在全容量（100%）和半容量（50%）两种状态下工作。电磁阀调节式变排量压缩机主要由柱塞、电磁阀、电磁线圈、单向阀和排出阀组成，如图2-21所示。
图2-21 电磁阀调节式变排量压缩机
（1）压缩机全容量工作 在100%功率输出的运作下，电磁阀的电源不接通，电磁阀在弹簧力的作用下，关闭b孔，打开a孔。高压气体经过a孔，推动柱塞关闭排出阀，后部的五个缸参与工作，其产生的压力推开单向阀，与前部的五个缸产生的压力一起流向冷凝器实现100%功率输出，如图2-22所示。
（2）压缩机半容量工作 在50%功率输出的运作下，电磁阀的电源接通电磁阀克服弹簧力的作用，关闭a孔打开b孔。高压气体无法经过a孔，推动柱塞后部的压力降低，在弹簧力的作用下柱塞右移，排出阀打开，后部的五个缸不产生高压。只有前部五个缸继续产生高压气体。单向阀在压力差的作用下下移，防止前部的高压回流，实现50%功率输出，如图2-23所示。电磁阀调节式变排量压缩机可以根据冷却液的温度进行控制和根据蒸发器的温度进行控制。
图2-22 100%功率输出
3.变排量旋叶式压缩机
图2-24所示为一种变排量双叶片旋叶式压缩机，它可根据发动机转速的高低自动调节制冷量。
图2-23 50%功率输出
图2-24 变排量双叶片旋叶式压缩机
四、空调压缩机的检修
以桑塔纳3000型轿车上所采用的SE7PV16A R134a空调压缩机和电磁离合器的拆装检修为例进行讲解，其内容主要包括空调压缩机总成的拆装和空调压缩机传动带的拆装。
1.汽车空调压缩机总成的拆装
汽车空调压缩机总成的分解图如图2-25所示。
（1）汽车空调压缩机总成的拆卸
1）拆卸空调压缩机上高、低压管，并封闭管口，防止异物进入。
2）拔下电磁离合器线束插头。
3）拆下压缩机传动带。
4）将整车举升到适当高度，旋出压缩机紧固螺栓，从压缩机支架上取下空调压缩机。
（2）汽车空调压缩机总成的安装 汽车空调压缩机总成的安装顺序与拆卸顺序相反。
1）用扭力扳手以规定的力矩拧紧紧固螺栓。
2）更换高、低压管的密封圈。
3）根据情况补充制冷剂。
4）必须使离合器多楔带轮、发动机带轮的带槽处在同一平面内。
图2-25 汽车空调压缩机总成的分解图
1—空调压缩机 2—六角组合螺栓 3—压缩机支架 4—带肩六角螺栓 5—内六角螺栓 6—传动带张紧支架 7—传动带张紧调节螺栓 8—压缩机传动带 9—内六角组合紧固螺栓
2.汽车空调压缩机传动带的拆装
（1）汽车空调压缩机传动带的拆卸 汽车空调压缩机传动带的拆卸步骤如下：
1）用内六角扳手旋松空调压缩机下方的两个连接螺栓，如图2-26中箭头B所示。
2）沿顺时针方向旋转传动带张紧调节螺栓直至传动带放松，如图2-26中箭头A所示。
3）用套筒扳手将传动带由带轮上向汽车前进方向脱出。若更换传动带，应拆卸发动机前悬置；若仅拆卸空调压缩机，可不拆卸发动机前悬置。
（2）汽车空调压缩机传动带的安装 如图2-27所示，汽车空调压缩机传动带的安装步骤如下：
图2-26 汽车空调压缩机传动带的拆卸
图2-27 汽车空调压缩机传动带的安装
1）将传动带套在带轮上，注意运转方向。
2）用套筒扳手沿逆时针方向旋转调节螺栓，直至传动带张紧。用拇指按压传动带中部，变形量为5～10mm即可。
3）用扭力扳手将空调压缩机下方两个连接螺栓拧紧，力矩为40N·m。
在拆装汽车空调压缩机传动带之前，必须做好运转的记号；在拆装这个过程中，不必打开制冷剂循环，可以直接拆卸和安装压缩机支架及所属零部件；在安装压缩机传动带时，要注意必须将传动带上的筋条完全卡进带轮的楔槽内。
3.压缩机常见故障
汽车空调系统的大多数运动件都在压缩机上，因此压缩机的检修量最大。一般压缩机常见的故障有卡住、泄漏、压缩机运转不良和异响过大四种。
（1）卡住 卡住是指压缩机卡住时其不能转动。卡住的原因通常是润滑不良或者没有润滑。
（2）泄漏 泄漏也是压缩机常见的故障。压缩机泄漏有漏油和漏气两种情况，泄漏轻微，只泄漏制冷剂，严重时，既泄漏制冷剂又泄漏冷冻机油。
（3）压缩机运转不良 压缩机出现运转不良，可用歧管压力表检测压缩机的吸气压力和排气压力，如果两者压力几乎相同，用手触摸压缩机，发现其温度异常得高，其原因是压缩机缸垫窜气，从排气阀出来的高压气通过气缸垫的缺口窜回吸气室，再次压缩，产生温度更高的蒸气，这样来回循环，会把冷冻机油烧焦造成压缩机报废。
（4）异响过大 空调系统的异响主要来源于压缩机和蒸发器风扇。
4.压缩机的就车诊断
起动发动机，保持转速为1250～1500r/min，把歧管压力表接入制冷系统中，打开空调开关，风扇开到最大位置，触摸压缩机的进气口和排气口，正常情况应是进气口凉、排气口烫，两者之间的温差较大。如果两者温差小，再看歧管压力表，表上显示高低压相差不大则说明压缩机的工作不良，应拆下修理；如果压缩机较热，再看歧管压力表，表上显示低压侧压力太高，高压侧压力太低，则说明压缩机内部密封不良，应更换压缩机；如果制冷系统的高、低压都过低，则说明系统内部的制冷剂过少，应进行检漏，如果是压缩机出现泄漏则应更换或修理。压缩机正常运转，发出清脆均匀的阀片跳动声，如果出现异响，则判断异响的来源，进行修理。
