汽車空調壓縮機結構原理的探討

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、風速是人體舒適感的三大要素。汽車空調的作用就是使車廂內的空氣溫度、相對濕度、空氣的流速、空氣的清潔度達到人體所需要的舒適范圍。筆者根據多年的工作經驗，主要針對汽車空調壓縮機結構原理進行分析和討論。

關鍵詞：汽車空調；結構；工作原理；結構原理

一、汽車空調系統的組成

1、壓縮機

就固定排量壓縮機而言，曲軸連桿是世界上最早的空調壓縮機，但是而今在小型汽車上已經被淘汰，目前僅用于類似于公交車的大型車上還繼續使用。當前在小型汽車上使用最廣泛的是傾斜板和搖板兩個類型。這樣的壓縮機一定要有進氣、排氣、低容積效率進行設置。但是，吸入裝置有逐漸被旋轉式壓縮機所替代的趨勢。

2、換熱器

有三種形式的汽車空調冷凝器結構，第一個是管片類型的，它的結構造型是將鋁翅片貼緊在銅的結構；第二種形式就是管帶的形式，它的結構就是焊接鋁翅片到扁平蛇形管上；第三結構就是一個平行流配置，因為冷經劑從氣態到液態會出現體積縮小，使用的所述多個被連接在兩個接頭之間的扁平管子的氣態制冷劑從液體中，扁平管被分為幾組進入管道，逐漸減少管道在每個組中的數目，從而大幅度提高熱交換率。

3、儲液干燥器

在制冷系統中對制冷劑進行干燥和過濾作用的就是儲液干燥器，如今，常規的汽車空調系統中它的作用似乎是獨立的結構，也就是說現在大量的車輛是直接在冷凝器側安裝冷凝器的，兩者合成一體，這樣就更進一步的降低了制冷劑泄漏的可能性。

二、空調壓縮機的控制原理

空調系統屬于汽車舒適性裝置，按照優先性原則，為了確保汽車具有良好的安全性和動力性能，發動機ECU會根據車輛的運行狀況的需要適時地關閉空調壓縮機。根據熱力學的基本原理我們知道，一般的制冷循環由四個主要部件組成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器四部分組成。①從壓縮機開始，制冷工質（氟利昂R22）在壓縮機中經過壓縮后，變為高溫高壓的氣體，②經過冷凝器冷卻后，變成低溫（溫度一般在40-60℃之間）高壓的液體，③低溫高壓的液態氟利昂經過膨脹閥，通過節流作用，從膨脹閥出來的氟利昂壓力和溫度進一步降低，④再流經蒸發器，氟利昂蒸發吸熱變為氣體，再回到壓縮機。完成一個制冷壓縮循環，制冷劑依次經歷了絕熱壓縮過程、放熱過程、絕熱膨脹過程和吸熱過程。

空調壓縮機的申請運轉與允許運轉條件是對立統一的?？照{開關（A/C）信號不是唯一影響空調壓縮機運轉的申請信號，空調系統還要經過空調繼電器→室外溫度開關（大于5℃才閉合）→低壓開關（小于200kPa打開），只有這一路所有的開關都閉合，壓縮機的供電電路才能接通，申請信號才成立，壓縮機才會運轉。以上海別克林蔭大道轎車為例，空調壓縮機接通必須滿足以下條件：空調系統電源電壓在9～16V之間、發動機轉速在450～6000 r/min、發動機冷卻液溫度低于125℃、制冷劑壓力在196～3200kPa之間、蒸發器的溫度高于3℃。

三、往復活塞式壓縮機的工作原理

1、壓縮過程

活塞處于最下端的下止點，進、排氣閥均關閉，氣缸內充滿吸氣過程從蒸發器吸入的低壓制冷劑蒸氣?；钊麖南轮裹c上行時，氣缸內的制冷劑蒸氣被壓縮，其壓力和溫度升高。當壓力升至略高于排氣管路中的壓力時，排氣閥就會自動打開而開始排出蒸氣。

2、排氣過程

活塞上行到下止點時，排氣閥已打開，氣體壓力不再升高。活塞繼續上行，氣缸內的制冷劑經排氣閥不斷地向排氣管（冷凝器）輸送，直到活塞運行至上止點。

3、膨脹過程

活塞處于最上端的上止點時，活塞頂部與閥座之間還存留有一部分高壓制冷劑蒸氣。當活塞從上止點下行時，排氣閥關閉，氣缸內殘存的高壓制冷劑蒸氣壓力下降，體積開始膨脹。當制冷劑蒸氣壓力降至略低于進氣管壓力時，吸氣閥打開，制冷劑蒸氣開始進入。

4、吸氣過程

活塞下行，吸氣閥打開，活塞繼續下行，進氣管（蒸發器）中的制冷劑蒸氣經吸氣閥不斷地被吸入氣缸，直到活塞運行至下止點。活塞運行到下至點，吸氣過程結束，然后活塞又開始上行，如此循環，從而實現對制冷劑的抽吸和壓縮，使其在制冷系統管路中循環流動。

四、曲軸連桿式壓縮機

曲軸連桿式壓縮機主要由曲軸連桿、連桿、活塞、吸排氣閥及機體等組成。曲軸連桿式壓縮機結構與工作原理類似于四沖程發動機，曲軸在發動機驅動下轉動時，通過連桿使活塞作往復運動?；钊闲型瓿蓧嚎s與排氣過程，活塞下行時則完成膨脹與吸氣過程。壓縮機的吸氣閥和排氣閥為片閥。

當活塞下行，氣缸內壓力下降到略低于進氣管內的壓力時，吸氣閥被打開，蒸發器中的制冷劑蒸氣從吸氣閥進入氣缸；此時，排氣管的壓力使排氣閥片緊貼于閥板，使排氣閥處于關閉狀態。當活塞上行時，氣缸內壓力回升而使吸氣閥片緊貼于閥板，吸氣閥處于關閉狀態；當氣缸內壓力上升到略高于排氣管內的壓力時，排氣閥被打開，氣缸內的高壓制冷劑蒸氣從排氣閥進入冷凝器。壓縮機潤滑與發動機有所不同，發動機既有壓力潤滑（通過機油泵泵油將具有一定體力的潤滑油輸送到各潤滑工作表面），又有飛濺潤滑（利用曲軸、連桿等運動件的運動，將潤滑油甩到需潤滑表面）。空調機大都不設機油泵，其潤滑依靠飛濺潤滑。

五、軸向活塞式壓縮機

軸向活塞壓縮機有軸向擺盤式和軸向斜盤式兩種。

1、軸向擺盤式壓縮機

軸向擺盤式壓縮機也稱軸向翹板式壓縮機，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

軸向斜席式壓縮機也稱斜板式壓縮機，主要由主軸、斜盤活塞、閥板、前后氣缸和氣缸體等部件組成。斜盤在主軸的帶動下轉動，斜盤邊緣的兩側通過鋼球和鋼球滑靴推動活塞沿軸線作往復運動。斜盤每轉一圈，每個雙向活塞在各自的氣缸中完成一次壓縮、排氣、膨脹和吸氣過程。

3、壓縮過程

活塞從下止點向上運動，吸、排汽閥處于關閉狀態，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氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過程一般被看作是等熵過程。

4、排氣過程

活塞繼續向上移動，致使氣缸內的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣閥開啟，氣缸內的氣體在活塞的推動下等壓排出氣缸進入排氣管道，直至活塞運動到上止點。此時由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關閉排氣結束。至此，壓縮機完成了一個由吸氣、壓縮和排氣三個過程組成的工作循環。此后，活塞又向下運動，重復上述三個過程，如此周而復始地進行循環。這就是活塞式制冷壓縮機的理想工作過程與原理。

結束語

汽車中的空調系統就是主要幫助人們對汽車內部的溫度、潔凈度以及適度進行適當調節的方式，從而讓車內的人可以更加的舒適，由此可以看出，汽車空調系統是十分重要的設備。 在整個系統中，膨脹閥是控制制冷劑進入蒸發器的機關，制冷劑進入蒸發器太多就不易蒸發而太少冷氣又會不夠，因此膨脹閥是調節中樞，而壓縮機是系統循環的動力源泉。

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