汽车空调压缩机结构原理的探讨

郑庆彬

摘 要：众所周知，决定人体舒适条件的因素很多，温度、湿度、风速是人体舒适感的三大要素。汽车空调的作用就是使车厢内的空气温度、相对湿度、空气的流速、空气的清洁度达到人体所需要的舒适范围。笔者根据多年的工作经验，主要针对汽车空调压缩机结构原理进行分析和讨论。

关键词：汽车空调；结构；工作原理；结构原理

一、汽車空调系统的组成

1、压缩机

就固定排量压缩机而言，曲轴连杆是世界上最早的空调压缩机，但是而今在小型汽车上已经被淘汰，目前仅用于类似于公交车的大型车上还继续使用。当前在小型汽车上使用最广泛的是倾斜板和摇板两个类型。这样的压缩机一定要有进气、排气、低容积效率进行设置。但是，吸入装置有逐渐被旋转式压缩机所替代的趋势。

2、换热器

有三种形式的汽车空调冷凝器结构，第一个是管片类型的，它的结构造型是将铝翅片贴紧在铜的结构；第二种形式就是管带的形式，它的结构就是焊接铝翅片到扁平蛇形管上；第三结构就是一个平行流配置，因为冷经剂从气态到液态会出现体积缩小，使用的所述多个被连接在两个接头之间的扁平管子的气态制冷剂从液体中，扁平管被分为几组进入管道，逐渐减少管道在每个组中的数目，从而大幅度提高热交换率。

3、储液干燥器

在制冷系统中对制冷剂进行干燥和过滤作用的就是储液干燥器，如今，常规的汽车空调系统中它的作用似乎是独立的结构，也就是说现在大量的车辆是直接在冷凝器侧安装冷凝器的，两者合成一体，这样就更进一步的降低了制冷剂泄漏的可能性。

二、空调压缩机的控制原理

空调系统属于汽车舒适性装置，按照优先性原则，为了确保汽车具有良好的安全性和动力性能，发动机ECU会根据车辆的运行状况的需要适时地关闭空调压缩机。根据热力学的基本原理我们知道，一般的制冷循环由四个主要部件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四部分组成。①从压缩机开始，制冷工质（氟利昂R22）在压缩机中经过压缩后，变为高温高压的气体，②经过冷凝器冷却后，变成低温（温度一般在40-60℃之间）高压的液体，③低温高压的液态氟利昂经过膨胀阀，通过节流作用，从膨胀阀出来的氟利昂压力和温度进一步降低，④再流经蒸发器，氟利昂蒸发吸热变为气体，再回到压缩机。完成一个制冷压缩循环，制冷剂依次经历了绝热压缩过程、放热过程、绝热膨胀过程和吸热过程。

空调压缩机的申请运转与允许运转条件是对立统一的。空调开关（A/C）信号不是唯一影响空调压缩机运转的申请信号，空调系统还要经过空调继电器→室外温度开关（大于5℃才闭合）→低压开关（小于200kPa打开），只有这一路所有的开关都闭合，压缩机的供电电路才能接通，申请信号才成立，压缩机才会运转。以上海别克林荫大道轿车为例，空调压缩机接通必须满足以下条件：空调系统电源电压在9～16V之间、发动机转速在450～6000 r/min、发动机冷却液温度低于125℃、制冷剂压力在196～3200kPa之间、蒸发器的温度高于3℃。

三、往复活塞式压缩机的工作原理

1、压缩过程

活塞处于最下端的下止点，进、排气阀均关闭，气缸内充满吸气过程从蒸发器吸入的低压制冷剂蒸气。活塞从下止点上行时，气缸内的制冷剂蒸气被压缩，其压力和温度升高。当压力升至略高于排气管路中的压力时，排气阀就会自动打开而开始排出蒸气。

2、排气过程

活塞上行到下止点时，排气阀已打开，气体压力不再升高。活塞继续上行，气缸内的制冷剂经排气阀不断地向排气管（冷凝器）输送，直到活塞运行至上止点。

3、膨胀过程

活塞处于最上端的上止点时，活塞顶部与阀座之间还存留有一部分高压制冷剂蒸气。当活塞从上止点下行时，排气阀关闭，气缸内残存的高压制冷剂蒸气压力下降，体积开始膨胀。当制冷剂蒸气压力降至略低于进气管压力时，吸气阀打开，制冷剂蒸气开始进入。

4、吸气过程

活塞下行，吸气阀打开，活塞继续下行，进气管（蒸发器）中的制冷剂蒸气经吸气阀不断地被吸入气缸，直到活塞运行至下止点。活塞运行到下至点，吸气过程结束，然后活塞又开始上行，如此循环，从而实现对制冷剂的抽吸和压缩，使其在制冷系统管路中循环流动。

四、曲轴连杆式压缩机

曲轴连杆式压缩机主要由曲轴连杆、连杆、活塞、吸排气阀及机体等组成。曲轴连杆式压缩机结构与工作原理类似于四冲程发动机，曲轴在发动机驱动下转动时，通过连杆使活塞作往复运动。活塞上行完成压缩与排气过程，活塞下行时则完成膨胀与吸气过程。压缩机的吸气阀和排气阀为片阀。

当活塞下行，气缸内压力下降到略低于进气管内的压力时，吸气阀被打开，蒸发器中的制冷剂蒸气从吸气阀进入气缸；此时，排气管的压力使排气阀片紧贴于阀板，使排气阀处于关闭状态。当活塞上行时，气缸内压力回升而使吸气阀片紧贴于阀板，吸气阀处于关闭状态；当气缸内压力上升到略高于排气管内的压力时，排气阀被打开，气缸内的高压制冷剂蒸气从排气阀进入冷凝器。压缩机润滑与发动机有所不同，发动机既有压力润滑（通过机油泵泵油将具有一定体力的润滑油输送到各润滑工作表面），又有飞溅润滑（利用曲轴、连杆等运动件的运动，将润滑油甩到需润滑表面）。空调机大都不设机油泵，其润滑依靠飞溅润滑。

五、轴向活塞式压缩机

轴向活塞压缩机有轴向摆盘式和轴向斜盘式两种。

1、轴向摆盘式压缩机

轴向摆盘式压缩机也称轴向翘板式压缩机，其主要组成部件有：主轴、摆盘、活塞和缸体等。

2、轴向斜盘式压缩机

轴向斜席式压缩机也称斜板式压缩机，主要由主轴、斜盘活塞、阀板、前后气缸和气缸体等部件组成。斜盘在主轴的带动下转动，斜盘边缘的两侧通过钢球和钢球滑靴推动活塞沿轴线作往复运动。斜盘每转一圈，每个双向活塞在各自的气缸中完成一次压缩、排气、膨胀和吸气过程。

3、压缩过程

活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。压缩过程一般被看作是等熵过程。

4、排气过程

活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。

结束语

汽车中的空调系统就是主要帮助人们对汽车内部的温度、洁净度以及适度进行适当调节的方式，从而让车内的人可以更加的舒适，由此可以看出，汽车空调系统是十分重要的设备。 在整个系统中，膨胀阀是控制制冷剂进入蒸发器的机关，制冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢，而压缩机是系统循环的动力源泉。

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