汽車空調(diào)的核心部件是空調(diào)的壓縮機,它負責將低壓的氣態(tài)制冷劑吸入,加壓為高壓的氣態(tài)制冷劑排出,為制冷劑的循環(huán)流動提供動力。因為正是制冷劑的循環(huán)流動過程中,在發(fā)動機艙內(nèi),制冷劑由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),這個過程中制冷劑要放出熱量;而在車內(nèi),制冷劑由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),這個過程中制冷劑吸收熱量,從而降低車內(nèi)的溫度。
在空調(diào)壓縮機的發(fā)展過程中,曾經(jīng)有過多種形式的壓縮機,主要有曲軸連桿式壓縮機、軸向活塞式、葉片式、渦旋式等。通過本站對各種壓縮機結(jié)構(gòu)和原理的介紹,會發(fā)現(xiàn)壓縮機的發(fā)展是向著積體更小(利于在車內(nèi)安裝)、效率更高(降低開空調(diào)時動力損失,也即意味著降低了發(fā)動機的油耗)、低振低噪!
1 曲軸連桿式壓縮機
曲柄連桿式空調(diào)壓縮機圖
曲柄連桿式壓縮機結(jié)構(gòu)與發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)基本相同,曲軸旋轉(zhuǎn)時,通過連桿帶動活塞往復運動,由氣缸內(nèi)壁、缸蓋和活塞頂面構(gòu)成的工作容積便會發(fā)生周期性變化,從而在制冷系統(tǒng)中起到壓縮和輸送制冷劑的作用。
在缸蓋上部設(shè)有兩個單向閥片,活塞下行時,活塞頂部的空腔增大,進氣閥片打開,將低壓制冷劑吸入;當活塞上行時,活塞頂部空間減小,排氣閥片打開,制冷劑被加壓后排出。
曲軸連桿式壓縮機是第1代壓縮機,它應用比較廣泛,制造技術(shù)成熟,結(jié)構(gòu)簡單,而且對加工材料和加工工藝要求較低,造價比較低。適應性強,能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求,可維修性強。
曲軸連桿式壓縮機主要缺點有三點:一是壓縮機體積大而重;二是因為只有一個或兩個活塞,排氣另一個是排氣不連續(xù),排氣氣流易波動,且工作時有較大的振動;第三個無法適用于高速;所在在小型汽車中很少應用曲軸連桿式壓縮機。目前大多應用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。
2 軸向活塞壓縮機
軸向活塞式壓縮機可以稱為第2代壓縮機,常見的有搖板式和斜板式兩種壓縮機這是汽車空調(diào)壓縮機中的主流產(chǎn)品。這兩種壓縮機的氣缸均以主軸為中心布置,活塞運動方向與壓縮機的主軸平行。如下圖所示,這也正是稱為軸向活塞式壓縮機的原因。
軸向活塞壓縮機氣缸圖(5個氣缸)
斜板式壓縮機圖
斜板式壓縮機稱為雙向活塞式壓縮機,主要部件有主軸、斜板、活塞、進排氣閥片等。當主軸驅(qū)動斜板旋轉(zhuǎn)時,活塞槽與斜板邊緣通過鋼球軸承支承,斜板的旋轉(zhuǎn)帶動活塞做軸向移動,活塞前后兩端與殼體組成兩個空腔。活塞軸向移動時,一個空腔容積增大,可以吸入低壓的制冷劑;相反,活塞另一頭的空腔容積減小,制冷劑被高壓排出。
斜板式壓縮機比較容易實現(xiàn)小型化和輕量化,而且可以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速工作。它的結(jié)構(gòu)緊湊,效率高,性能可靠,在實現(xiàn)了可變排量控制之后,目前廣泛應用于汽車空調(diào)。
搖板式壓縮機為單向活塞式壓縮機,在這里搖板在壓縮機內(nèi)也是斜向布置,所以也有人稱為斜盤。但是活塞是單向的。
搖板式空調(diào)壓縮機圖
搖板式空調(diào)壓縮機圖(紅色部分為搖板)
注:搖板式壓縮機改變搖板的角度,可以改變活塞的行程,從而可以必變壓縮機的排量,現(xiàn)在多數(shù)可變排量壓縮機勻是基于搖板式壓縮機。
3 旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機
如果你拆過空調(diào)維修設(shè)備-真空泵,會發(fā)現(xiàn)多數(shù)真空泵采用的是旋轉(zhuǎn)葉片式!
旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機
旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的主軸與氣缸的圓心有一個偏心距,使轉(zhuǎn)子緊貼在氣缸內(nèi)表面的吸、排氣孔之間。在橢圓形氣缸中,轉(zhuǎn)子的主軸和橢圓中心重合。
轉(zhuǎn)子上的葉片將氣缸分成幾個空間,當主軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時,這些空間的容積不斷發(fā)生變化,制冷劑蒸氣在這些空間內(nèi)也發(fā)生體積和溫度上的變化。旋轉(zhuǎn)葉式壓縮機沒有吸氣閥,因為葉片能完成吸入和壓縮制冷劑的任務。如果有2個葉片,則主軸旋轉(zhuǎn)一周有2次排氣過程。葉片越多,壓縮機的排氣波動就越小。
作為第3代壓縮機,由于旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機的體積和重量可以做到很小,易于在狹小的發(fā)動機艙內(nèi)進行布置,加之噪聲和振動小以及容積效率高等優(yōu)點,在汽車空調(diào)系統(tǒng)中也得到了一定的應用。但是旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機對加工精度要求很高,制造成本較高。
4 旋渦式壓縮機
工業(yè)上用的主式旋渦空調(diào)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第4代壓縮機。渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)主要分為動靜式和雙公轉(zhuǎn)式兩種。目前動靜式應用最為普遍,它的工作部件主要由動渦輪與靜渦輪組成,動、靜 渦輪的結(jié)構(gòu)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,兩者偏心配置且相差180度,靜渦輪靜止不動,而動渦輪在專門的防轉(zhuǎn)機構(gòu)的約束下, 由曲柄軸帶動作偏心回轉(zhuǎn)平動,即無自轉(zhuǎn),只有公轉(zhuǎn)。
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嚙合,動圈2以回旋半徑的圓作不旋轉(zhuǎn)的回運動。如(A)所示,在吸氣完了時,一對渦旋圈共形成兩對月牙形容積。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(xù)公轉(zhuǎn),原最大的月牙容積實現(xiàn)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形成吸氣容積4、8,連續(xù)回轉(zhuǎn)運動過程中,也實現(xiàn)了相同的壓縮,如此周而復始完成吸氣、壓縮、排氣過程。
渦旋式壓縮機具有很多優(yōu)點。例如 壓縮機體積小、重量輕,驅(qū)動動渦輪運動的偏心軸可以高速旋轉(zhuǎn)。因為沒有了吸氣閥和排氣閥,渦旋壓縮機運轉(zhuǎn)可靠,而且容易實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速運動和變排量技術(shù)。多個 壓縮腔同時工作,相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小,氣體泄漏量少,容積效率高。渦旋式壓縮機以其結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微振低噪以及工作可靠性等優(yōu)點,在小型制 冷領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應用,也因此成為壓縮機技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。