‘壹’ 摆盘式和斜盘式汽车空调压缩机。
他们均属于轴向活塞式压缩机(往复式),排量和缸径、缸数和摇板或者斜盘角度有关。从结构上讲,斜盘式压缩机比摆盘式压缩机更好。摆盘式压缩机的防旋转机构有齿轮副,相比同排量的斜盘压缩机噪音更大,斜盘式的无此结构。斜盘压缩机活塞是双向的,结构设计无需做动平衡,当一端活塞在吸气的时候,另一端的活塞在排气,排气脉动更小。摆盘的活塞一般用的是活塞环,斜盘的活塞一般在表面涂四聚氟乙烯。其他区别不是很大。
‘贰’ 汽车压缩机的作用与结构工作原理
汽车压缩机是提高制冷剂压力的泵,是空调系统的心脏部分,其性能直接影响空调的质量。压缩机的功能:1.吸力降低了蒸发器管中的压力,制冷剂蒸发并吸收热量。制冷剂在蒸发器中的吸热过程就是蒸发器的制冷过程。2.压缩将低压低温的制冷剂蒸气压缩成高压高温的蒸气,然后将高压高温的蒸气送入冷凝器进行快速冷却。冷却过程就是冷凝器的加热过程。3.循环使制冷剂在系统中循环,吸收热量和释放热量。压缩机的结构和原理:不同的型号有不同的压缩机,甚至同一型号也有不同的压缩机。在众多种类的压缩机中,只有活塞式压缩机技术最为成顷扮熟。所以活塞式压缩机多用于汽车空调。活塞式压缩机有两种:传统的曲轴连杆式和现在的斜盘式。为了做成紧凑的鼓形,现代汽车主要采用斜盘。斜盘由摆动斜盘和旋转斜盘衍生而来。1.摆动斜盘式压缩机:斜盘式压缩机简称为摆盘压缩机,也称为摆盘压缩机。主要由压缩泵和电磁离合器组成。(1)压缩泵的结构和原理:压缩泵主要由注油塞4、缸体5、双球连杆6、活塞7、进/排气阀8、后盖9、阀板10、高低压垫片11、缸套12、齿盘13、摇板14、驱动轴15、(驱动)斜盘16和轴承组成。每个气缸(5)沿圆周均匀分布,平行于缸体和轴线,位于摇板的右侧。驱动轴通过斜盘摇杆机构推动活塞往复运动,斜盘随驱动轴一起转动,摇杆随斜盘转动而摆动。摇板的摇动推动活塞往复运动。在进气门/排气门的配合下,活塞的往复运动产生吸气和压缩(排气)。(2)电磁离合器的结构和原理:电磁离合器的内部结构主要由电磁答乎闹线圈1、压盘2、皮带轮3和弹簧组成。随着滑轮发动机的长期转动,只要电磁线圈不通电,滑轮和传动轴就处于分离状态,即空转;只有电磁线圈通电并啮合,皮带轮与传动轴连接,压缩机才开始工作。2.旋转斜盘压缩机:斜盘式压缩机也叫柱塞式压缩机。与斜盘相比,其压缩泵的内部结构有以下特点:没有连杆,没有斜盘,只有一个旋转斜盘。气缸分布在斜盘的两侧,两个相对的气缸共用一个气缸孔。两个气缸对应的两个柱塞在斜盘两侧相对,它们连在一起做双向往复运动(所以气缸总是成对出现)。两个相对的柱塞也可以理解为中间有间隙的双向柱塞。斜盘插入间隙中,两个柱塞滑动连接,即斜盘转动,柱塞直线运动。左侧气缸吸气时,右侧气缸压缩清罩排气。
‘叁’ 空调压缩机按内部工作方式不同来分分为哪3类
压缩机分:不可变排量和可变排量两种。 空调压缩机按内部工作方式不同来分分为:曲柄连杆式(由曲柄,连杆,活塞,进排气阀等组成);摇盘式压缩机(由主轴,圆锥齿轮,斜形板,连杆,活塞,进排阀和摇板等组成);斜盘式压缩机(由主轴,斜盘,气缸,活塞,进排阀等组成)目前有这三种。
‘肆’ 斜盘式变排量压缩机
轿车空调压缩机是由发动机直连驱动的,对于定排量压缩机汽车空调系统,用蒸发器出风温度来控制电磁离合器吸合或脱离,用间歇运行来控制系统制冷能力和车内空调负荷相适应。这种控制方式除了车内空调温度波动大,系统的频繁开停的不可逆损失使系统能耗增加等缺点外,最大的一个问题是压缩机的周期性离合对汽车发动机引起的干扰,这种情况在汽车发动机容量较小时显得更为突出。为了解决这个问题,变排量压缩机应运而生。
轿车空调用变排量压缩机按照结构型式分斜盘式、滚动活塞式、螺杆式、旋片式、涡旋式等机型,其中斜盘式变排量压缩机目前应用最多。斜盘式变排量压缩机有摇摆斜盘式(wobble plate type,简称“摇板式”)和回转斜板式(swash plate type,简称“斜板式”)两种结构。本文对摇板式和斜板式变排量压缩机的发展进行回顾,并介绍其最新的发展情况。
2发展回顾2.1摇板式变排量压缩机
1960年美国人P.B.Loomis申请了可变角度摇板的专利。二十多年后,美国GM公司Harrison散热器部(现在的Delphi Automotive systems公司)于1983年研制成功了首台无级变排量摇板式压缩机----V5变排量压缩机, 并于1985年8月在高级轿车上使用[1]。
图1为V5变排量压缩机的结构图。它共有5个气缸,是摇摆斜盘结构,其中摇摆斜盘用双向球形连杆与活塞连接,它的基本元件主要有轴和驱动凸耳部件、滑动轴套、旋转轴颈、和将轴劲旋转运动转换成活塞直线运动的摇板等。内部控制阀在压缩机的后盖中(见图2),它主要由锥阀和球阀构成;锥阀控制摇板箱与吸气腔(波纹管室)之间的通道,球阀控制排气腔与摇板箱之间的通道,锥阀和球阀通过阀杆建立联系,从而使两个阀的开度呈互补关系;排气压力影响控制阀设定值的变化,承受着排气压力的升高,设定值降低;吸气压力与设定值比较,推动控制阀杆运动,改变锥阀和球阀的开度,进而改变摇板箱与排气腔间及其摇板箱与吸气腔间的流通阻力从而改变摇板箱压力与吸气压力之差;该压力差推动摇摆斜盘的倾斜角的变化,从而改变压缩机制活塞行程,使压缩机的排量改变。可见V5变排量压缩机根据车内负荷变化改变空调系统的制冷量,改变了传统的离合器启闭压缩机的调节方式,实现了系统平稳连续运行,不会引起汽车发动机周期性的负荷变化。但是其空调系统仍保留了电磁离合器,在汽车空调系统停止使用时离合器脱离可以使压缩机停止运转,这样压缩机为部分连续运转。V5变排量压缩机的最大排量为156cm3,最小排量为10cm3,即最小排量可以降到最大排量的6%。
在V5变排量压缩机开发研究和推广应用的基础上,Delphi Automotive systems 公司又相继推出了V6、V7变排量压缩机。V6变排量压缩机是6缸压缩机,最大排量为184cm3,最小排量为10cm3;V7变排量压缩机是7缸压缩机,最大排量为179cm3,最小排量为10cm3,即这两种机型的最小排量约为最大排量的6%。V6和V7变排量压缩机与V5压缩机除气缸数量和大小有区别外,主体结构与V5变排量压缩机基本相同,内部控制阀结构和变排量控制机理也与其一样。
1985年日本Sanden公司开始开发摇板式变排量压缩机<2>,图3为该公司推出的SDV710变排量压缩机结构,该压缩机是以技术成熟的定排量压缩机SD7系列为基础根据变排量原理研制而成。与V5机型相比,简化了变摇板角度机构和摇板防旋转机构,且内部控制阀的结构和控制原理也不同。排气通过一个固定管径的节流短管从排气腔到摇板箱,从而改善了低排量情况下的控制阀的动作反应。内部控制阀安装在阀板的中心(见图4),波纹管伸缩由摇板箱压力控制,控制阀的开关受波纹管(即摇板箱压力Pc)、排气压力Pd、以及吸气压力Ps共同作用的控制。采用排气压力推杆可以调节波纹管阀的开阀压力,这样可以补偿大负荷时压缩机吸入管道的压力降增大引起的蒸发温度增高,使蒸发温度保持一个合适的温度。SDV710变排量压缩机最大排量161cm3,摇板角度可以从1.5°到24°,使排量从6%到100%变化。
另外,日本柴油机器公司等其他公司也生产变排量摇板式压缩机。
2.2 斜板式变排量压缩机
日本电装公司1983年研制成10P-V型两级变容量10缸机,该压缩机是各有相同的气缸布置在斜板两侧,即为双作用型式。可以通过打开后部气缸的排气阀,使排气腔与吸气腔相通,以此实现50%的气缸卸载。该机可实现50%载荷下起动,并可在高速下节能30%<3>。1983年8月以后开始用在Toyota轿车上。
Denso公司开发了7SB16斜板式变排量压缩机,其结构见图5<4>。这种压缩机只在一侧布置气缸,为单作用型式。在主轴上装有回转斜板,当主轴旋转时,斜板回转,通过滑盘推动活塞作往复运动。变排量原理同摇板式变排量压缩机,即仍是利用斜板箱压力与吸气压力之差推动斜板的倾斜角的变化,从而改变压缩机的活塞行程,使压缩机的排量改变。内部控制阀结构与V5变排量压缩机类似。3 最新进展3.1 CVC压缩机
CVC(Compact Variable Compressors)压缩机是近两年Delphi Automotive systems公司推出的新一代变排量压缩机,现在法国、匈牙利、日本、美国和巴西均有厂家生产,使用用户有Opel、Nissan、BMW、Volkswagen、Renault等。
图6为CVC斜板式变排量压缩机结构。这种压缩机也是单作用型式,变排量原理同摇板式变排量压缩机,内部控制阀结构与V5变排量压缩机类似。该压缩机采用斜板机构的简谐运动,优化了吸排气口布置,采用了低噪音离合器,降低了振动和噪声。由于压缩机性能和控制得到改善,使得CVC压缩机使用转速比原变排量压缩机提高了15%,连续最大转速为8000r/min,短时最大转速可达9200r/min。该机型结构紧凑,具有目前最高的压缩机单位质量和单位体积排气量,对于越来越紧凑化汽车的用户提供了较大的使用可能性。据称Delphi Automotive systems公司近几年要在美国用CVC压缩机来替代V5、V6、V7摇板式变排量压缩机。CVC斜板式变排量压缩机目前共有4个规格:CVC125、CVC135、CVC165和CVC185,其中VCV125和CVC135是6缸机CVC165和CVC185是7缸机,最小排量可达7cm33.2 外部控制变排量压缩机世界首台外部控制变排量压缩机6SE12于1999年在Denso公司产生<4>。6SE12压缩机基于传统的内部控制斜板式变排量压缩机7SB16,为单作用斜板式压缩机(见图7)。它采用外部控制阀(见图8),由外部电信号来控制压缩机的排量。内部控制变排量压缩机用内部控制阀使吸气压力保持在一个较低的恒定温度(一般保持蒸发温度为0℃),往往用再热方式提高送风温度来保持车内的舒适性。而外部控制变排量压缩机汽车空调系统根据环境温度、发动机转速、太阳辐射强度、车内温度、送风温度、送风风流以及空调模式设定等参数由汽车的控制板或者计算机来确定控制信号,再由外部(电磁)控制阀来控制压缩机合适的排量(见图9),这样可以根据当时的冷负荷情况确定一个合适的吸气压力,不需要再热,因此达到节能的目的。该机型可以使排量最小变化到零,所以不需要电磁离合器对系统开启和停止,因此采用结构简单的新型阻尼限幅皮带轮取代原来的电磁离合器皮带轮(图7),去掉了原来的电磁线圈,减轻了压缩机重量。但是这样不论汽车空调系统是开还是关,压缩机一直随发动机一起运转,为全部连续运转。针对这种情况,该压缩机在轴封结构和材料上进行了改进,使得该压缩机全部连续运行时轴封使用寿命和传统变排量压缩机部分连续运行时使用寿命相同。
4 结束语斜盘式变排量压缩机与定排量压缩机相比,改变了传统的离合器启闭压缩机的调节方式,压缩机运行连续平稳,不会引起汽车发动机周期性的负荷变化;空调送风温度波动小,有利于提高国内环境的热舒适性;可以保持几科恒定的且略高于结霜温度的蒸发温度,防止了蒸发器表面结霜;降低能耗,节能燃油。斜盘式变排量压缩机已经在欧美、日本等国家得到了广泛的应用,近几年我国一些厂家也开始引进生产摇板式变排量压缩机,并且用于一些中高档车型,相信变排量压缩机将会在我国轿车空调中得到越来越多的应用。我们也需要对目前最先进的CVC压缩机和外部控制变排量压缩机进行技术引进和研制开发,以缩小我国汽车空调技术与欧美、日本等发达国家的差距。
‘伍’ 汽车压缩机有哪些类型呢
压缩机的分类可分为以下三部分:1.容积式压缩机-往复活塞式:被广泛应用,技术成熟,生产和使用经验丰富。热效率高,但活塞来回运行,功率平衡性能差,易损件多,维修工作量大。-旋转活塞式:重量轻,可靠性高,但排量较小,只能用于较小的空调系统。2.空调压缩机按内部工作方式分类-摆动式派扒压缩机:主轴、锥齿轮、斜板、连杆、活塞、进排气阀和摇板组成。-斜盘式压缩机:主轴、斜盘、气缸、活塞、进出口阀等组成。-曲柄连杆:由曲柄、连杆、活塞、进排气门等组成。3.压缩机分为-非独立型:压缩机由汽车主发动机驱动。占用空间小,易于维护,但会影响车辆的加速性能和制冷量随车速变化。-独立型:设置了专门的驱动机,可以消除影响,但成本高,噪音大,发动机维护复杂,应用范围不广。汽车空调压缩机的特闹嫌殊要求:-良好的低速性能,能在汽车发动机液羡手低速空载时满足更大的制冷量和更高的效率。-小巧轻便,能承受高温高压和有限的过载。-良好的抗震性能,尽量减少制冷剂的泄漏,不对车有不良影响。-运转平稳,振动小,噪音低,启停对发动机转速影响小,起动扭矩小。
‘陆’ 大众空调压缩机原理
大众斯柯达轿车装备电控变排量空调制冷系统,空调压缩机为变排量斜盘式,其上装有一电磁阀(排量调节阀)。空调制冷系统工作时,空调控制单元根据车内外温度传感器、蒸发器温度传感器、车速传感器及驾乘人员控制意图等信息,进行综合分析之后给排量调节阀一个占空比信号控制其开度,改变曲轴箱压力,进而改变斜盘的倾角和活塞行程,使空调压缩机的排量能根据空调系统的控制目标实时进行调节。
1 变排量空调压缩机的工作原理
如图5所示,当车内热负荷达到最大值或驾乘人员要求快速制冷(表现为车内温度瞬间调到最低)时,排量调节阀的供电占空比为100%,排量调节阀阀芯压缩弹簧外伸至行程最大处,此时曲轴箱与吸气腔相通,与排气腔隔绝,曲轴箱压力降到最小值,作用在活塞右侧的压力远高于作用于活塞左侧的压力(等于曲轴箱压力与弹簧力之和),这样弹簧被压缩,斜盘倾角变得最大,活塞行程最大,空调压缩机排量最大,以快速制冷。