汽車行業(yè))汽車變排量空調(diào)壓縮機(jī)工作原理

1、汽車行業(yè)）汽車變排量空 調(diào)壓縮機(jī)工作原理汽車變排量空調(diào)壓縮機(jī)工作原理 壹、摘要：變排量空調(diào)在現(xiàn)代汽車上得到越來越廣泛的應(yīng)用 本文介紹汽 車變排量空調(diào)的優(yōu)點(diǎn) 重點(diǎn)闡述具有代表性的 9 種汽車變排量空調(diào)壓縮機(jī) 的結(jié)構(gòu)和工作原理。 （注：新式可變排量壓縮機(jī)參考相關(guān)資料） 。 轎車空調(diào)用變排量壓縮機(jī)按照結(jié)構(gòu)形式分為搖板式、斜盤式、滾動活塞 式、螺桿式、旋片式、渦旋式等機(jī)型，其中斜盤式變排量壓縮機(jī)目前應(yīng) 用最多，按控制方式分為內(nèi)部控制式變排量壓縮機(jī)和外部控制式變排量壓縮機(jī)。其生產(chǎn)廠家及其對應(yīng)生產(chǎn)的變排量壓縮機(jī)型號如表 1 所示 表 1 汽車變排量空調(diào)壓縮機(jī)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)企業(yè)變排量壓縮機(jī)的型號上海易初通

2、用機(jī)器有限X 公司六缸雙面滑履外控式變排量 壓縮機(jī)、七缸雙面滑履變排量壓縮機(jī)、五缸單 向斜盤變排量壓縮機(jī)、 七缸單向斜盤變排量壓 縮機(jī) 7H15上海三電汽車空調(diào)有限X 公司七缸搖盤無級可變排量壓縮機(jī) SD7V16、六缸 搖盤無級可變排量壓縮機(jī) SD6V12南京奧特佳冷機(jī)有限 X 公司W(wǎng)XH 系列渦旋式變排量壓縮機(jī)上海內(nèi)燃機(jī)油泵廠V5 系列無級可變排量壓縮機(jī)日本電裝 X 公司七缸雙面滑履變排量壓縮機(jī) 7SB16、十缸雙向 斜盤變排量壓縮機(jī) 10PA17V牡丹江汽車空調(diào)機(jī)廠V5 系列無級可變排量壓縮機(jī)、 CVC 變排量壓 縮機(jī)煙臺首鋼電裝有限 X 公 司十缸雙向斜盤變排量壓縮機(jī) 10PA17VC濟(jì)

3、南伊萊科技有限 X 公 司七缸單向斜盤變排量壓縮機(jī) 7H15、7H13松下電器 X 公司S 系列雙刮片變排量壓縮機(jī)變排量空調(diào)在奧迪、波羅、大宇、標(biāo)志、別克、中華、奧拓等轎車上得到了廣泛的應(yīng)用，如表 2 所示。和傳統(tǒng)的定量空調(diào)相比，變排量空調(diào)有 如下的優(yōu)點(diǎn)：排氣壓力和工作轉(zhuǎn)矩的波動減小，避免了對發(fā)動機(jī)的沖 擊；保持了溫度的穩(wěn)定性；保持了蒸發(fā)器低壓的穩(wěn)定性，而且蒸發(fā) 器不會結(jié)霜； $提高了壓縮機(jī)的使用壽命；減少了功率消耗。表 2 變排量壓縮機(jī)在汽車上的應(yīng)用應(yīng)用車型變排量壓縮機(jī)的型號別克君威、紅旗、金杯、中華、別克、賽歐、海南馬自達(dá)V5 系列無級可變排量壓縮機(jī)廣州本田雅閣、柳州五菱LZW6370A十

4、缸雙向斜盤變排量壓縮機(jī)10PA17VC北京吉普 BJ2021、 BJ2022七缸單向斜盤變排量壓縮機(jī) 7H15柳州汽車風(fēng)行、上海奇瑞七缸搖盤無級可變排量壓縮機(jī)SD7V16四川奧拓S 系列雙刮片變排量壓縮機(jī)壹汽大眾奧迪 A6七缸雙面滑履變排量壓縮機(jī) 7SB16捷達(dá)、寶來七缸搖盤無級可變排量壓縮機(jī)SD7V16神龍富康七缸單向斜盤變排量壓縮機(jī) 7H13POLO六缸雙面滑履外控式變排量壓縮機(jī)6PE12日產(chǎn)陽光V-6 可變排量壓縮機(jī)1、V5 變排量壓縮機(jī)V5 變排量壓縮機(jī)由壹個可變角度的搖板和 5 個軸向定位的氣缸組成， 其 外形如圖 1 所示，控制閥結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。壓縮機(jī)容積控制中心是壹個 波紋管

5、式操縱控制閥， 裝在壓縮機(jī)的后端， 可檢測壓縮機(jī)吸氣腔的壓力， 錐閥控制搖板箱和吸氣腔 （波紋管室 ）之間的通道，球閥控制排氣腔和搖 板箱之間的通道，排量的改變是依靠搖板箱壓力的改變來實(shí)現(xiàn)。搖板箱 壓力降低，作用在活塞上的反作用力就使搖板傾斜壹定角度，這就增加 了活塞行程 （即增加了壓縮機(jī)排量 ）；反之，搖板箱壓力增加，就增加了 作用在活塞背面的作用力，使搖板往回移動，減少了傾角，即減小了活 塞行程（也就減少了壓縮機(jī)排量） 排氣壓力影響控制閥的控制點(diǎn)的變化， 排氣壓力升高，控制點(diǎn)降低。當(dāng)空調(diào)容量要求大時，吸氣壓力將高于控 制點(diǎn)，控制閥的錐閥打開且保持從搖板箱吸入氣體至吸氣腔& 如果沒有搖板箱吸

6、氣腔間壓力差，壓縮機(jī)將有最大的容積。通常壓縮機(jī)的排 氣壓力比曲軸箱的壓力大得多， 曲軸壓力高于或等于壓縮機(jī)的吸氣壓力。 在最大排量時，搖板箱的壓力才等于吸氣壓力，在其它情況下，搖板箱 的壓力大于吸氣壓力。 當(dāng)空調(diào)容量要求小時，吸氣壓力達(dá)到控制點(diǎn)，控制閥打開球閥將排氣腔 的氣體引至搖板箱，且通過錐閥關(guān)閉從搖板箱到吸氣腔的強(qiáng)制通風(fēng)的通 道。搖板的角度由 5 個活塞的平衡力來控制，搖板箱吸氣管間壓力差的 微小提高將會產(chǎn)生壹個力， 引起搖板軸銷的運(yùn)動， 從而減小搖板的角度， 壓力差越大搖板的角度越小，排量越小。V5 變排量壓縮機(jī)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)器壓力的變化改變空調(diào)系統(tǒng)的制冷 量，改變了傳統(tǒng)壓縮機(jī)通過離

7、合器啟閉的調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平穩(wěn)連 續(xù)運(yùn)行，避免了對發(fā)動機(jī)的沖擊。該空調(diào)系統(tǒng)仍保留了電磁離合器，但 該離合器的作用和傳統(tǒng)壓縮機(jī)有本質(zhì)的不同。 離合器在如下情況起作用： 在汽車空調(diào)系統(tǒng)停止使用時，離合器脫離能夠使壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)； 車輛在超速檔運(yùn)行時，離合器脫離能夠使壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。2、10PA17VC 斜盤式倆級變排量壓縮機(jī)圖 3 為 10PA17VC 斜盤式倆級變排量壓縮機(jī)的剖面圖。利用固定在主軸 上的斜盤，把主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)?5 個活塞的往復(fù)運(yùn)動，從而壓縮制冷 劑。該壓縮機(jī)為雙向作用式，即利用 5 個活塞進(jìn)行 10 個氣缸的運(yùn)動。這 種變排量壓縮機(jī)是以 100%排量或 50%排量進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)

8、的。圖 4 所示是 10PA17VC 斜盤式倆級變排量壓縮機(jī) 100%排量運(yùn)轉(zhuǎn)時的狀 態(tài)。當(dāng)電磁線圈不通電時，閥關(guān)閉低壓側(cè)，打開高壓旁通路，把高壓氣 體引入柱塞背部。當(dāng)柱塞作用力大于彈力，高壓出氣閥頂住平板，各氣 缸進(jìn)行壓縮行程。在止回閥的作用下，在后側(cè)產(chǎn)生高壓氣體，和前側(cè)的 高壓氣體壹起被送入冷凝器。圖 5 所示是 10PA17VC 斜盤式倆級變排量壓縮機(jī) 50%排量運(yùn)轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。 當(dāng)電磁線圈通電時，閥被吸開，低壓側(cè)打開，高壓旁通管路被關(guān)閉，在 柱塞背面不承受高壓氣體壓力，所以柱塞頂住彈簧，高壓出氣閥和閥板 脫離，這時，后側(cè)氣缸的各出氣孔總是處在打開狀態(tài)。所以，后側(cè) 5 個 氣缸的壓縮行程不

9、能進(jìn)行，止回閥由于和前側(cè)壓力差的關(guān)系而下降，關(guān) 閉后側(cè)排氣通路，防止高壓氣體回流。這樣后側(cè)成為低壓，只有前側(cè)進(jìn) 行 50%#排量運(yùn)轉(zhuǎn)。10PA17VC 斜盤式倆級變排量壓縮機(jī)排量的變換如圖 6 所示。利用蒸發(fā) 器溫度傳感器判斷制冷的負(fù)荷狀態(tài)，進(jìn)行電磁線圈的控制。在 ECON 工 況時通常進(jìn)行 50%排量運(yùn)轉(zhuǎn)，同時，發(fā)動機(jī)冷卻系在高溫時也以 50%排 量運(yùn)轉(zhuǎn) #從而減輕發(fā)動機(jī)負(fù)荷。3、外部控制式變排量壓縮機(jī) 內(nèi)部控制變排量壓縮機(jī)用內(nèi)部控制閥使吸氣壓力保持在壹個較低的恒定 溫度（壹般保持蒸發(fā)溫度為 0），往往用再熱方式提高送風(fēng)溫度來保持 車內(nèi)的舒適性，而外部控制變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境溫度

10、， 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，太陽輻射強(qiáng)度 車內(nèi)溫度，送風(fēng)溫度 送風(fēng)風(fēng)向以及空調(diào)模 式設(shè)定等參數(shù)，由汽車的控制板或者計算機(jī)來確定控制信號，再由外部 （電磁）控制閥來控制壓縮機(jī)合適的排量，這樣能夠根據(jù)當(dāng)時的冷負(fù)荷 情況確定壹個合適的吸氣壓力，不需要再熱，從而達(dá)到節(jié)能的目的。外 部控制閥見圖 7。外部調(diào)節(jié)的變排量壓縮機(jī)主要有電裝 X 公司的 7SEU16、7SBU16（圖 8） 和 6SEU12。其工作原理和內(nèi)部調(diào)節(jié)的變排量壓縮機(jī)相似， 不同之處在于 控制閥有壹個電磁單元，操縱和顯示單元從蒸發(fā)器出風(fēng)溫度傳感器獲得 信號作為輸入信息，從而對壓縮機(jī)的功率進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，控制閥由機(jī)械 元件和電磁單元組成，機(jī)械元件按低壓

11、側(cè)的壓力關(guān)系，借助位于控制閥 低壓區(qū)的壓力敏感元件來影響調(diào)節(jié)。電磁單元由操縱和顯示單元通過 500Hz 的通斷頻率進(jìn)行控制，在無電流的狀態(tài)下，閥門開啟，高壓腔和 壓縮機(jī)斜盤箱相通， 高壓腔的壓力和斜盤箱的壓力達(dá)到平衡， 全負(fù)荷時， 閥門關(guān)閉，斜盤箱和高壓腔之間的通道被隔斷，斜盤箱的壓力下降，斜 盤的傾斜角度加大直至達(dá)到 100%的排量；關(guān)掉空調(diào)或所需的制冷量較低 時，閥門開啟，斜盤箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的傾斜角度減 小直至低于 2%的排量。 當(dāng)系統(tǒng)的低壓較高時， 真空膜盒被壓縮， 閥門挺 桿被松開， 繼續(xù)向下移動 #使得高壓腔和斜盤箱進(jìn)壹步被隔離， 從而使壓 縮機(jī)達(dá)到 100%#的排

12、量；當(dāng)系統(tǒng)的吸氣壓力特別低時， 壓力元件被釋放， 使挺桿的調(diào)節(jié)行程受到限制，這就意味著高壓腔和斜盤箱不再能完全被 隔斷，從而使壓縮機(jī)的排量變小。外部調(diào)節(jié)變排量壓縮機(jī)采用了新結(jié)構(gòu)皮帶輪，皮帶盤由皮帶輪和隨動輪 組成，通過壹橡膠元件將皮帶輪和隨動輪有力地連接起來。當(dāng)壓縮機(jī)因 損壞而卡死時，隨動輪和皮帶輪之間的橡膠元件的傳遞力急劇增大，皮 帶輪在旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑾鹉z元件擠壓到卡死的隨動輪上， 橡膠元件產(chǎn)生變形 # 對隨動輪產(chǎn)生的壓力增大 #隨動輪隨之產(chǎn)生變形直至隨動輪和皮帶輪之 間脫離連接，從而避免了皮帶傳動的損壞。隨動輪的變形量取決于橡膠元件的彈性，橡膠元件的彈性取決于結(jié)構(gòu)件 的溫度， 由于橡膠元件和隨

13、動輪的形變， 避免了發(fā)動機(jī)皮帶傳動的損壞， 同時防止了諸如水泵和發(fā)電機(jī)的損壞，起到了過載保護(hù)的作用。 外部調(diào)節(jié)的變排量壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：壓縮機(jī)壹直運(yùn)轉(zhuǎn)，無接合沖擊，提高 了舒適性；通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的溫度使制冷量和熱負(fù)荷及能量消耗完美匹 配，減少了再加熱過程，使出風(fēng)口的溫度，濕度恒定調(diào)節(jié)；由于排量能 夠降低到近 0%，省去離合器可使質(zhì)量減輕 20%（約 500800g）；壓縮 機(jī)的功率消耗下降，燃油消耗下降；新結(jié)構(gòu)的皮帶輪用于皮帶傳動和空 調(diào)壓縮機(jī)之間的力傳遞，消除了轉(zhuǎn)矩波動且同時起到過載保護(hù)的作用。4、S 系列雙刮片式變排量壓縮機(jī) 刮片式壓縮機(jī)又稱旋葉式壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、質(zhì)量輕是它 的最

14、大特點(diǎn)，特別適宜小型汽車使用。例如四川奧拓轎車就采用刮片式 壓縮機(jī)。松下電器 X 公司研制的 S 系列雙刮片式節(jié)能壓縮機(jī)，可根據(jù)轉(zhuǎn)速高低自 動調(diào)節(jié)制冷量，保證低速時有壹定的制冷能力，高速時功耗保持壹定， 甚至減少，圖 9 為雙刮片式壓縮機(jī)工作原理示意圖。 實(shí)現(xiàn)排量調(diào)節(jié)的原理是在氣缸吸入口處有壹缺口，靠這部分的節(jié)流起到 節(jié)省動力和達(dá)到良好制冷效果。這部分流量正比于缺口斷面積和流入時 間的乘積（流量=缺口斷面積時間）。高轉(zhuǎn)速時刮片通過缺口的時間短， 制冷劑流入量相對減少，吸入行程終了時，氣缸內(nèi)的氣體量少，壓力降 低，制冷量的消耗功就少，為此仍帶來另壹好處，高速時車內(nèi)溫度不會 過低，壓縮機(jī)的停轉(zhuǎn)次數(shù)

15、少，車內(nèi)溫度就比較穩(wěn)定，這種變排量方法屬 于旁通控制。這種結(jié)構(gòu)比壹般刮片式體積縮小了 30%，質(zhì)量減少了 20%；和往復(fù)式相 比，在 1500r/min 時制冷量增大 20%。二、電控可變排量空調(diào)壓縮機(jī)制冷功能的判斷：著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車空調(diào)制冷壓縮機(jī)已經(jīng)由最初純機(jī)械壓縮機(jī)外部 控制，發(fā)展到機(jī)械可變排量內(nèi)部控制，再到目前的電控可變排量壓縮機(jī) 技術(shù)。電控可變排量壓縮機(jī)適應(yīng)性更廣，只要更改控制程序便可適應(yīng)多 種車型，且可實(shí)現(xiàn)排量從無到有的無級調(diào)節(jié)，更加節(jié)油且無沖擊。目前 該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)車型上應(yīng)用得越來越多，不少維修技術(shù)人員壹旦遇到裝 有電控可變排量壓縮機(jī)的車型，往往束手無策。下面針對電控可變排量

16、 壓縮機(jī)的原理以及故障排除方式進(jìn)行簡單介紹。工作原理圖 1 圖 2 電控可變排量壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) （ 圖 1）和工作原理和機(jī)械變排量壓縮機(jī)都是相 似的，不同之處在于電控可變排量壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)閥具有壹電磁單元，操 縱和顯示單元從蒸發(fā)器出風(fēng)溫度傳感器獲得信號作為輸入信息，從而對 壓縮機(jī)的功率進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，控制閥由機(jī)械元件和電磁單元組成。機(jī)械 元件按照低壓側(cè)的壓力關(guān)系借助于壹個位于控制閥低壓區(qū)的壓力敏感元 件來控制調(diào)節(jié)過程。電磁單元由操縱和顯示單元通過 500Hz 的通斷頻率 進(jìn)行控制。電控可變排量壓縮機(jī)在無電流的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)閥閥門開啟，壓縮機(jī)的高 壓腔和壓縮機(jī)曲軸箱相通，高壓腔的壓力和曲軸箱的壓力達(dá)到平衡

17、。滿 負(fù)荷時（圖 2），閥門關(guān)閉，曲軸箱和高壓腔之間的通道被隔斷，曲軸箱的 壓力下降， 斜盤的傾斜角度加大直至排量達(dá)到 100%；關(guān)掉空調(diào)或所需的 制冷量較低時，閥門開啟，曲軸箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的 傾斜角度減小直至排量低于 2%。當(dāng)系統(tǒng)的低壓較高時， 真空膜盒被壓縮， 閥門挺桿被松開，繼續(xù)向下移動，使得高壓腔和曲軸箱被進(jìn)壹步隔離， 從而使壓縮機(jī)達(dá)到 100%的排量。當(dāng)系統(tǒng)的吸氣壓力特別低時， 壓力元件 被釋放，使挺桿的調(diào)節(jié)行程受到限制，這就意味著高壓腔和曲軸箱不再 能完全被隔斷，從而使壓縮機(jī)的排量變小。維修人員在遇到裝配電控可變排量壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)制冷不足故障時， 采用分析數(shù)據(jù)流

18、方法判斷，能夠起到事半功倍的效果。案例 1 故障現(xiàn)象：壹輛 2007 年產(chǎn)速騰 1.6L 轎車，客戶抱怨車輛在天熱的時候 空調(diào)不夠涼，有時起動十幾分鐘后仍無冷風(fēng)吹出。表1 檢查分析：用故障診斷儀檢測所有系統(tǒng)都無故障記憶。讀取數(shù)據(jù)流，選 擇 08（空調(diào)）-08（數(shù)據(jù)流 ），檢測相關(guān)數(shù)據(jù)如（表 1）所示。 根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)能夠見出，蒸發(fā)器溫度偏高且且壓縮機(jī)所需扭矩偏低。壓縮機(jī)正常工作電流在 0.8A 左右，且且隨著室內(nèi)溫度逐漸下降， 空調(diào)控 制單元會逐漸減小壓縮機(jī)電流降低輸出功率。此時蒸發(fā)器溫度為12，而壓縮機(jī)電流已調(diào)節(jié)到最大值，此時可分析出，空調(diào)控制單元判斷制冷 功率不足 （蒸發(fā)器溫度過高 ），因

19、此以大功率輸出制冷。但壓縮機(jī)所需扭 矩為 23Nm，比標(biāo)準(zhǔn)值低。 也就是說，空調(diào)控制單元希望壓縮機(jī) 100% 滿負(fù)荷工作，但壓縮機(jī)實(shí)際只需 50%扭矩就能達(dá)到滿負(fù)荷工作要求。由 此能夠判斷，壓縮機(jī)電磁閥 N280 或壓縮機(jī)內(nèi)活塞等機(jī)構(gòu)故障，導(dǎo)致輸 出功率不足而空調(diào)不夠涼。故障排除：由于無單獨(dú)的 N280 供貨，所以嘗試更換壓縮機(jī)總成，空調(diào) 制冷效果非常好。用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，測得數(shù)據(jù)如（表 2）所示。 表2 對比維修前后數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)工作電流基本壹樣，但壓縮機(jī)扭矩 提升了 23 倍，而蒸發(fā)器溫度降低至 3，系統(tǒng)壓力提升了 30kPa。至 此故障排除。案例 2故障現(xiàn)象：壹輛 2007

20、年產(chǎn)速騰 1.8T轎車，車輛行駛中開空調(diào)，約 1h后 出風(fēng)口不出風(fēng)，關(guān)閉空調(diào)十幾分鐘后又可恢復(fù)。檢查分析：用故障診斷儀檢測，所有系統(tǒng)都無故障記憶。起動發(fā)動機(jī)， 打開空調(diào)，用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，選擇 08（空調(diào)）-08（數(shù)據(jù)流 ），檢測 相關(guān)數(shù)據(jù)如（表 3）所示。表3 觀察數(shù)據(jù)流，除蒸發(fā)器溫度稍有偏高外，其他正常。由于此車剛起動沒 多久，也應(yīng)屬正常。由于客戶描述開空調(diào)時間較長后便無風(fēng)，關(guān)閉壹會 就恢復(fù)正常，由此懷疑是鼓風(fēng)機(jī)過熱自動保護(hù)造成的。試車 1 個多小時 過后果真出風(fēng)量變小，但此時根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的聲音能夠判斷，此鼓風(fēng)機(jī)工 作正常，有可能是存在冰堵。再次讀取數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)其他數(shù)據(jù)無異常， 只是蒸

21、發(fā)器溫度仍在 10左右， 而車輛正常時蒸發(fā)器的工作溫度都在 5左右。蒸發(fā)器或出風(fēng)口溫度高， 空調(diào)控制單元會增加制冷功率來降低溫度?？紤]到前面所分析的系統(tǒng)可 能發(fā)生冰堵現(xiàn)象，懷疑故障可能是蒸發(fā)器溫度傳感器失效造成的。由于 蒸發(fā)器溫度傳感器始終提供蒸發(fā)器溫度偏高的信號，空調(diào)系統(tǒng)控制單元 識別到后認(rèn)為制冷功率過小所致，所以加大了制冷功率，從而導(dǎo)致長時 間行駛中蒸發(fā)器結(jié)冰不出冷風(fēng)。故障排除：更換蒸發(fā)器溫度傳感器后試車，空調(diào)系統(tǒng)恢復(fù)正常。用故障 診斷儀測試空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流顯示正常，故障排除。三、變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)特性 變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在變排量特性范圍內(nèi)具有運(yùn)行平衡、車 室內(nèi)熱舒適

22、性好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。本文通過改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣壓力和 空調(diào)負(fù)荷，對變排量壓縮機(jī)的汽車空調(diào)系統(tǒng)的特性進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表 明該系統(tǒng)具有定排量和變排量的雙重特性，且作為該雙重特性分界的臨 界狀態(tài)，和空調(diào)負(fù)荷、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速及排氣壓力等有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果， 在優(yōu)化設(shè)計中，額定負(fù)荷下，排氣壓力在 14bar 左右時，臨界壓縮機(jī)轉(zhuǎn) 速應(yīng)選在 18002500r/min 范圍內(nèi)。改變冷凝器風(fēng)量實(shí)現(xiàn)排氣壓力變化， 當(dāng)變化到壓縮機(jī)活塞行程的改變時，存在著相當(dāng)大的時間滯后，這主要 是冷凝器有較大的熱慣性而致。1 試驗(yàn)系統(tǒng)變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)性能試驗(yàn)系統(tǒng)見圖 1。該試驗(yàn)系統(tǒng)建立在室 內(nèi)側(cè)和室外側(cè)倆個環(huán)境小室中。 壓

23、縮機(jī)和冷凝器放置在室外側(cè)環(huán)境室內(nèi)， 蒸發(fā)器和熱力膨脹閥放置在室內(nèi)側(cè)環(huán)境室內(nèi)，這倆個環(huán)境室的空氣狀態(tài) 可調(diào)節(jié)控制，空氣參數(shù)滿足實(shí)驗(yàn)要求。圖 1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖1-壓縮機(jī)；2-變頻電機(jī)； 3-行程測量裝置； 4-孔板流量計； 5-冷凝器； 6-冷凝風(fēng)扇； 7-儲液器； 8-熱力膨脹閥； 9-蒸發(fā)器風(fēng)扇； 11-排氣調(diào)節(jié)閥； 12-質(zhì)量流量計； 13-過冷卻器 試驗(yàn)系統(tǒng)能夠控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)排氣壓力和空調(diào)負(fù)荷。壓縮機(jī)由 變頻電機(jī)拖動，調(diào)節(jié)電機(jī)供電輸入頻率改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。冷凝器風(fēng)扇也 由壹變頻電機(jī)驅(qū)動，這樣壓縮機(jī)的排氣壓力能夠通過調(diào)節(jié)流經(jīng)冷凝器的 風(fēng)量來調(diào)節(jié)；空調(diào)負(fù)荷能夠通過改變蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)干濕球溫

24、度（由室內(nèi)側(cè) 環(huán)境室來保證）和流經(jīng)蒸發(fā)器風(fēng)量（由四檔風(fēng)扇來控制）來調(diào)節(jié)。 制冷系統(tǒng)由變排量壓縮機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥及蒸發(fā)器組成，該變排 量壓縮機(jī)為五缸搖板式無級變排量壓縮機(jī)，其排量可在10156cc/r/min之間變化。該壓縮機(jī)是根據(jù)吸氣平流式冷凝器，蒸發(fā)器芯體為管片式， 熱力膨脹閥為 H 型閥。該試驗(yàn)系統(tǒng)測量參數(shù)：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 Nc、活賽行程 sp、制冷劑質(zhì)量流量 Mr 、制冷劑壓力和溫度及蒸發(fā)器、 冷凝器進(jìn)出口空氣干濕球溫度和風(fēng)量。 全部傳感器產(chǎn)生的電信號傳送給數(shù)字巡檢儀 HP34970A，通過機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集和處理，采樣周圍為 15s（根據(jù)需要和可能確定采樣周期） 。2 系統(tǒng)特性試驗(yàn)結(jié)果

25、和 在上述的試驗(yàn)系統(tǒng)中，采用改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣壓力和空調(diào)負(fù)荷等對 變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。21 恒定負(fù)荷，改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的特性圖 2 給出在恒定負(fù)荷時壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速從 1050r/min 逐步遞升至 3900r/min ， 又遞降至 1200r/min 時，16 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)反映了空調(diào)系統(tǒng)的特性?？照{(diào)負(fù) 荷恒定情況下，變排量壓縮機(jī)在可變活塞行程范圍內(nèi)，隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增 加，壓縮機(jī)行程減小，制冷劑流量在壹個很小范圍內(nèi)波動，能夠認(rèn)為是 系統(tǒng)制冷劑循環(huán)流量穩(wěn)定； 因而吸氣壓力 Ps和蒸發(fā)器出口壓力 Peo 都恒 定不變，蒸發(fā)器出口空氣溫度 Teao也保持不變。其次，排氣壓力 Pd 也 比較

26、穩(wěn)定，而排氣溫度隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速提高而升高。轉(zhuǎn)速由 1050r/min 上 升到 3900r/min，溫度由 73.5上升到 91.4，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，排氣 溫度變化且不激烈。如果試驗(yàn)完全模擬非獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)，則會是 車速增高，冷凝器迎面風(fēng)速增大，而冷凝器換熱性能增強(qiáng)，排氣壓力降 低，預(yù)計排氣溫度的升高更加緩慢或沒有升高。上述調(diào)節(jié)特性，充分體 現(xiàn)了變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)連續(xù)，送風(fēng)溫 度波動小，提高了車室內(nèi)的熱舒適性。圖 2 恒定負(fù)荷改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠見到在恒定空調(diào)負(fù)荷下變排量壓縮機(jī)的活塞行程變化 和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速有很強(qiáng)的相關(guān)性， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可整理成如下的經(jīng)

27、驗(yàn)公式：N cN cSp=0.0121100 20.8602 100 +38.688 這進(jìn)壹步說明變排量壓縮機(jī)在空調(diào)負(fù)荷恒定的情況下，排氣壓力維持在 某壹壓力值時，壓縮機(jī)的活塞行程只是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，就變排量壓 縮機(jī)而言，在壹定的空調(diào)負(fù)荷下，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速升高，壓縮機(jī)行程減小， Pw（s 搖板箱壓力 Pw和吸氣壓力 Ps之差）逐漸增加，說明壓縮機(jī)活塞 行程變小的作用力要小。變排量壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中吸氣壓力相對恒定的 特點(diǎn)顯示了壓縮機(jī)行程越向小變，搖板箱壓力 Pw 升高得越高， Pws越 大。而壓縮機(jī)行程向增大方向移動時是吸氣壓力升高， Pws變小的結(jié)果。 從試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們能夠見出，變排量壓縮機(jī)的活塞

28、行程變化無論是增加仍 是減小，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為 20002500r/min 范圍內(nèi)所需要的 Pws都是較 小的。2 2 突變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速圖 3 給出恒定負(fù)荷時，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速突變時，從 2000r/min 升至 2200r/min 和 2200r/min 升至 2550r/min 得倆組變化的特性。 A 組，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速從 12000r/min 升至 2200r/min，Pd 由 13.8bar 升到 14.0bar，Pw 由 2.05bar 升至 2.45bar，而 Ps由 1.72bar 下降到 1.55bar，而，Pws由 0.33bar 升至 0.9bar制冷劑流量由 129kg/h 升至 13

29、4kg/h，而壓縮機(jī)的活塞行程 sp產(chǎn)生 了幾個向下的尖波，但數(shù)值未發(fā)生變化，系統(tǒng)進(jìn)入臨界狀態(tài)，壓縮機(jī)的 制冷劑循環(huán)量增加是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加的結(jié)果。 B 組，轉(zhuǎn)速由 2200r/min 上升至 2300r/min，制冷劑流量 Mr 、Pd、Pw、Ps、Pws都未發(fā)生顯著 變化，壓縮機(jī)活塞選種由 30.6mm 下降到 30.2mm，壓縮機(jī)活塞行程在變 排量范圍內(nèi)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速升高引起壓縮機(jī)活塞行程變化時，總是 Pw 有 壹個向上的尖波， Ps 有壹個向下的尖波，制冷劑流量和活塞行程的改變 是先上升后下降的過程。另外倆組試驗(yàn)顯示出相同的系統(tǒng)特性。圖 3 突變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速從圖 3 的幾組實(shí)驗(yàn)，我們見到變排

30、量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)具有定排量壓 縮機(jī)和變排量壓縮機(jī)的雙重特性。 A 組雖然處于臨界狀態(tài)，但其特性仍 是定排量壓縮機(jī)的特性，轉(zhuǎn)速升高， Pd壓力上升， Ps壓力下降， Mr 制 冷劑質(zhì)量流量增加。 B 組進(jìn)入變排量壓縮機(jī)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)， 制冷劑流量 Mr 、 Pd、Pw、Ps、Pws都未發(fā)生顯著變化，只是壓縮機(jī)活塞行程逐漸減小， 反映了變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的特性。進(jìn)而我們認(rèn)識到變排量壓縮 機(jī)組成的汽車空調(diào)系統(tǒng)，在某個空調(diào)負(fù)荷下，排氣壓力在某個值時，就 有壹個壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速相適應(yīng)，這個壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。從該試驗(yàn)中 能夠見出， Pd=14bar 時，由定行程到變行程的臨界轉(zhuǎn)速在 2200r/mi

31、n 左 右，即在低于此壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下，該系統(tǒng)反映的是定排量壓縮機(jī)的空調(diào)系 統(tǒng)特性，而高于此壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，該空調(diào)系統(tǒng)則進(jìn)入了變排量壓縮機(jī)的空 調(diào)系統(tǒng)特性，認(rèn)識上述這些特性對于變排量壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn) 行都是十分有意義的。23 恒定空調(diào)負(fù)荷，改變排氣壓力圖 4 是恒定空調(diào)負(fù)荷時，排氣壓力突變的系統(tǒng)特性，排氣壓力突變采用 突然改變通過冷凝器的風(fēng)量的來實(shí)現(xiàn)， 這和實(shí)際行車狀況是非常相似的。 圖 4 冷凝風(fēng)量增加時的變化從圖中見到隨著冷凝器風(fēng)量的增加， Pd 壓力逐漸降低， Pw 逐步升高， Ps 未發(fā)生顯著變化， Pws逐步增加。當(dāng) Pws=0.91ba時r ，壓縮機(jī)活塞 行程發(fā)生變化，存在 20s

32、的時間滯后。此滯后就是 Pw 逐漸上升的過程； 壓縮機(jī)活塞行程減小時， Pd壓力漸變到壹個新的穩(wěn)定值，而 Pw 開始下 降，逐步回到前壹個穩(wěn)定值， Ps 逐步上升到穩(wěn)定值。制冷劑流量 Mr 在 冷凝器風(fēng)量增加時，由于冷凝效果好，排氣壓力降低，制冷劑流量增加， 而活塞行程減小，又降低，有壹個先升后降的過程。冷凝風(fēng)量突然變化， Pd 卻不突變是由于冷凝器有較大的熱慣性， Pd的不能突變造成了時間滯 后。24 變空調(diào)負(fù)荷（突然改變蒸發(fā)器風(fēng)扇的風(fēng)檔）圖 5 表示了壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速在 2000r/min 時，蒸發(fā)器風(fēng)扇從高檔調(diào)到低檔的 特性變化。開始， Pd、Ps漸降，Pw漸升，Mr 下降；當(dāng)活塞行程變化時，

33、 Pd下降的梯度加大， Ps略上升， Pw 停止上升，活塞行程、制冷劑循環(huán) 量，Pd、Ps、P 逐步穩(wěn)定在適應(yīng)車室環(huán)境的新穩(wěn)態(tài)值上。 蒸發(fā)風(fēng)擋變化，空調(diào)負(fù)荷突降中，同樣表現(xiàn)出變排量壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的 雙重特性，在臨界狀態(tài)以下（空調(diào)負(fù)荷之上或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以下）時，表 現(xiàn)出定排量的特性，而在以后則表現(xiàn)為變排量特性。圖 5 漸增負(fù)荷的變化3 結(jié)論31 變排量壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有定排量和排量的雙重特性，存在著壹個 臨界狀態(tài)作為倆種特性的分界，該該臨界狀態(tài)時和車室內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷， 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速及排氣壓力相關(guān)的。空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在變排量特性范圍內(nèi)具有 運(yùn)行平衡、舒適性好，節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。32 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者建議在優(yōu)化設(shè)

34、計時，將額定空調(diào)負(fù)荷下，壓縮 機(jī)排氣壓力為 14bar左右時，壓縮機(jī)臨界轉(zhuǎn)速定為 18002500r/min 為宜， 在此狀態(tài)下，變排量壓縮機(jī)改變活塞行程為最佳狀態(tài)。33 利用改變通過冷凝器風(fēng)量實(shí)現(xiàn)排氣壓力變化時，排氣壓力的變化到 壓縮機(jī)活塞行程的改變之間存在較長的時間滯后。由于冷凝器本身的熱 慣性，造成排氣壓力 Pd不能突變，則搖板箱壓力 Pw 需要逐漸升高，因 而活塞行程變化存在著較長的滯后。四、日產(chǎn)風(fēng)度空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)（ V-6 可變排量壓縮機(jī)） 壹、制冷劑的循環(huán)制冷劑的循環(huán)型式遵循標(biāo)準(zhǔn)的模式。制冷劑通過壓縮機(jī)、冷凝器、貯液 罐、蒸發(fā)器，再返回壓縮機(jī)。制冷劑通過蒸發(fā)器螺旋管產(chǎn)生蒸發(fā)，由外露的膨脹閥控制蒸發(fā)量。二、防凍保護(hù)1. 手動空調(diào)系統(tǒng) 系統(tǒng)是通過控制壓縮循環(huán)的開啟和關(guān)閉來保證蒸發(fā)器溫度在壹定的范圍 內(nèi)。當(dāng)蒸發(fā)器螺旋管溫度低于設(shè)定值， 溫度控制放大器中斷壓縮機(jī)操作， 當(dāng)蒸發(fā)器螺旋管溫度上升到超過設(shè)定值，溫度控制放大器允許壓縮機(jī)投 入使用。2. 自動空調(diào)系統(tǒng)在正常的操作狀態(tài)，自動空調(diào)開啟后壓縮機(jī)