汽車空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理的探討

鄭慶彬

摘 要：眾所周知，決定人體舒適條件的因素很多，溫度、濕度、風(fēng)速是人體舒適感的三大要素。汽車空調(diào)的作用就是使車廂內(nèi)的空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣的流速、空氣的清潔度達(dá)到人體所需要的舒適范圍。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)汽車空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)；結(jié)構(gòu)；工作原理；結(jié)構(gòu)原理

一、汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成

1、壓縮機(jī)

就固定排量壓縮機(jī)而言，曲軸連桿是世界上最早的空調(diào)壓縮機(jī)，但是而今在小型汽車上已經(jīng)被淘汰，目前僅用于類似于公交車的大型車上還繼續(xù)使用。當(dāng)前在小型汽車上使用最廣泛的是傾斜板和搖板兩個(gè)類型。這樣的壓縮機(jī)一定要有進(jìn)氣、排氣、低容積效率進(jìn)行設(shè)置。但是，吸入裝置有逐漸被旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)所替代的趨勢(shì)。

2、換熱器

有三種形式的汽車空調(diào)冷凝器結(jié)構(gòu)，第一個(gè)是管片類型的，它的結(jié)構(gòu)造型是將鋁翅片貼緊在銅的結(jié)構(gòu)；第二種形式就是管帶的形式，它的結(jié)構(gòu)就是焊接鋁翅片到扁平蛇形管上；第三結(jié)構(gòu)就是一個(gè)平行流配置，因?yàn)槔浣?jīng)劑從氣態(tài)到液態(tài)會(huì)出現(xiàn)體積縮小，使用的所述多個(gè)被連接在兩個(gè)接頭之間的扁平管子的氣態(tài)制冷劑從液體中，扁平管被分為幾組進(jìn)入管道，逐漸減少管道在每個(gè)組中的數(shù)目，從而大幅度提高熱交換率。

3、儲(chǔ)液干燥器

在制冷系統(tǒng)中對(duì)制冷劑進(jìn)行干燥和過(guò)濾作用的就是儲(chǔ)液干燥器，如今，常規(guī)的汽車空調(diào)系統(tǒng)中它的作用似乎是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)現(xiàn)在大量的車輛是直接在冷凝器側(cè)安裝冷凝器的，兩者合成一體，這樣就更進(jìn)一步的降低了制冷劑泄漏的可能性。

二、空調(diào)壓縮機(jī)的控制原理

空調(diào)系統(tǒng)屬于汽車舒適性裝置，按照優(yōu)先性原則，為了確保汽車具有良好的安全性和動(dòng)力性能，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)根據(jù)車輛的運(yùn)行狀況的需要適時(shí)地關(guān)閉空調(diào)壓縮機(jī)。根據(jù)熱力學(xué)的基本原理我們知道，一般的制冷循環(huán)由四個(gè)主要部件組成：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器四部分組成。①?gòu)膲嚎s機(jī)開始，制冷工質(zhì)（氟利昂R22）在壓縮機(jī)中經(jīng)過(guò)壓縮后，變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w，②經(jīng)過(guò)冷凝器冷卻后，變成低溫（溫度一般在40-60℃之間）高壓的液體，③低溫高壓的液態(tài)氟利昂經(jīng)過(guò)膨脹閥，通過(guò)節(jié)流作用，從膨脹閥出來(lái)的氟利昂壓力和溫度進(jìn)一步降低，④再流經(jīng)蒸發(fā)器，氟利昂蒸發(fā)吸熱變?yōu)闅怏w，再回到壓縮機(jī)。完成一個(gè)制冷壓縮循環(huán)，制冷劑依次經(jīng)歷了絕熱壓縮過(guò)程、放熱過(guò)程、絕熱膨脹過(guò)程和吸熱過(guò)程。

空調(diào)壓縮機(jī)的申請(qǐng)運(yùn)轉(zhuǎn)與允許運(yùn)轉(zhuǎn)條件是對(duì)立統(tǒng)一的?？照{(diào)開關(guān)（A/C）信號(hào)不是唯一影響空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的申請(qǐng)信號(hào)，空調(diào)系統(tǒng)還要經(jīng)過(guò)空調(diào)繼電器→室外溫度開關(guān)（大于5℃才閉合）→低壓開關(guān)（小于200kPa打開），只有這一路所有的開關(guān)都閉合，壓縮機(jī)的供電電路才能接通，申請(qǐng)信號(hào)才成立，壓縮機(jī)才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。以上海別克林蔭大道轎車為例，空調(diào)壓縮機(jī)接通必須滿足以下條件：空調(diào)系統(tǒng)電源電壓在9～16V之間、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在450～6000 r/min、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于125℃、制冷劑壓力在196～3200kPa之間、蒸發(fā)器的溫度高于3℃。

三、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作原理

1、壓縮過(guò)程

活塞處于最下端的下止點(diǎn)，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉，氣缸內(nèi)充滿吸氣過(guò)程從蒸發(fā)器吸入的低壓制冷劑蒸氣?；钊麖南轮裹c(diǎn)上行時(shí)，氣缸內(nèi)的制冷劑蒸氣被壓縮，其壓力和溫度升高。當(dāng)壓力升至略高于排氣管路中的壓力時(shí)，排氣閥就會(huì)自動(dòng)打開而開始排出蒸氣。

2、排氣過(guò)程

活塞上行到下止點(diǎn)時(shí)，排氣閥已打開，氣體壓力不再升高?；钊^續(xù)上行，氣缸內(nèi)的制冷劑經(jīng)排氣閥不斷地向排氣管（冷凝器）輸送，直到活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)。

3、膨脹過(guò)程

活塞處于最上端的上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂部與閥座之間還存留有一部分高壓制冷劑蒸氣。當(dāng)活塞從上止點(diǎn)下行時(shí)，排氣閥關(guān)閉，氣缸內(nèi)殘存的高壓制冷劑蒸氣壓力下降，體積開始膨脹。當(dāng)制冷劑蒸氣壓力降至略低于進(jìn)氣管壓力時(shí)，吸氣閥打開，制冷劑蒸氣開始進(jìn)入。

4、吸氣過(guò)程

活塞下行，吸氣閥打開，活塞繼續(xù)下行，進(jìn)氣管（蒸發(fā)器）中的制冷劑蒸氣經(jīng)吸氣閥不斷地被吸入氣缸，直到活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)?；钊\(yùn)行到下至點(diǎn)，吸氣過(guò)程結(jié)束，然后活塞又開始上行，如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的抽吸和壓縮，使其在制冷系統(tǒng)管路中循環(huán)流動(dòng)。

四、曲軸連桿式壓縮機(jī)

曲軸連桿式壓縮機(jī)主要由曲軸連桿、連桿、活塞、吸排氣閥及機(jī)體等組成。曲軸連桿式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理類似于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊闲型瓿蓧嚎s與排氣過(guò)程，活塞下行時(shí)則完成膨脹與吸氣過(guò)程。壓縮機(jī)的吸氣閥和排氣閥為片閥。

當(dāng)活塞下行，氣缸內(nèi)壓力下降到略低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力時(shí)，吸氣閥被打開，蒸發(fā)器中的制冷劑蒸氣從吸氣閥進(jìn)入氣缸；此時(shí)，排氣管的壓力使排氣閥片緊貼于閥板，使排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)活塞上行時(shí)，氣缸內(nèi)壓力回升而使吸氣閥片緊貼于閥板，吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)氣缸內(nèi)壓力上升到略高于排氣管內(nèi)的壓力時(shí)，排氣閥被打開，氣缸內(nèi)的高壓制冷劑蒸氣從排氣閥進(jìn)入冷凝器。壓縮機(jī)潤(rùn)滑與發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同，發(fā)動(dòng)機(jī)既有壓力潤(rùn)滑（通過(guò)機(jī)油泵泵油將具有一定體力的潤(rùn)滑油輸送到各潤(rùn)滑工作表面），又有飛濺潤(rùn)滑（利用曲軸、連桿等運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，將潤(rùn)滑油甩到需潤(rùn)滑表面）?？照{(diào)機(jī)大都不設(shè)機(jī)油泵，其潤(rùn)滑依靠飛濺潤(rùn)滑。

五、軸向活塞式壓縮機(jī)

軸向活塞壓縮機(jī)有軸向擺盤式和軸向斜盤式兩種。

1、軸向擺盤式壓縮機(jī)

軸向擺盤式壓縮機(jī)也稱軸向翹板式壓縮機(jī)，其主要組成部件有：主軸、擺盤、活塞和缸體等。

2、軸向斜盤式壓縮機(jī)

軸向斜席式壓縮機(jī)也稱斜板式壓縮機(jī)，主要由主軸、斜盤活塞、閥板、前后氣缸和氣缸體等部件組成。斜盤在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，斜盤邊緣的兩側(cè)通過(guò)鋼球和鋼球滑靴推動(dòng)活塞沿軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。斜盤每轉(zhuǎn)一圈，每個(gè)雙向活塞在各自的氣缸中完成一次壓縮、排氣、膨脹和吸氣過(guò)程。

3、壓縮過(guò)程

活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內(nèi)氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過(guò)程一般被看作是等熵過(guò)程。

4、排氣過(guò)程

活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸內(nèi)的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣閥開啟，氣缸內(nèi)的氣體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。至此，壓縮機(jī)完成了一個(gè)由吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過(guò)程組成的工作循環(huán)。此后，活塞又向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述三個(gè)過(guò)程，如此周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。這就是活塞式制冷壓縮機(jī)的理想工作過(guò)程與原理。

結(jié)束語(yǔ)

汽車中的空調(diào)系統(tǒng)就是主要幫助人們對(duì)汽車內(nèi)部的溫度、潔凈度以及適度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)的方式，從而讓車內(nèi)的人可以更加的舒適，由此可以看出，汽車空調(diào)系統(tǒng)是十分重要的設(shè)備。 在整個(gè)系統(tǒng)中，膨脹閥是控制制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的機(jī)關(guān)，制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器太多就不易蒸發(fā)而太少冷氣又會(huì)不夠，因此膨脹閥是調(diào)節(jié)中樞，而壓縮機(jī)是系統(tǒng)循環(huán)的動(dòng)力源泉。

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