空调压缩机

翁德沃彭：

介绍
翼式/叶片泵
活塞压缩机（往复式、曲轴式）
斜板式压缩机介绍
固定冲程斜板式压缩机
变冲程斜板压缩机（带内、外控）
压缩机的润滑
磁悬浮
声音

内嵌：
压缩机将气态制冷剂从空调泵送至整个系统。当制冷剂离开压缩机时，其压力和温度会增加。有不同类型的压缩机可用于空调。现代汽车空调系统使用往复式压缩机。 “往复”是指压缩机内的部件进行往复运动。这些压缩机的运行可以与活塞发动机的运行进行比较。往复式压缩机也有两种类型，即曲轴式和可倾板式压缩机。现代汽车中使用可倾板式压缩机，可倾板式压缩机又分为两种类型：固定冲程的可倾板式压缩机和可变冲程的可倾板式压缩机。空调泵与交流发电机和动力转向泵一样，由内燃机中的多皮带驱动（见下图）。我们在混合动力和全电动汽车中找到了电动空调压缩机。电动机由高压系统提供动力并驱动压缩机。

空调压缩机从蒸发器中吸入气态制冷剂，从而使蒸发器中的压力保持较低，即使在低温下也有助于制冷剂的蒸发。压缩机压缩气态制冷剂，从而导致从低压到高压的转变。压力和温度的增加导致制冷剂从气态变为液态。

空调压缩机提供的压力受多种因素影响，包括：

发动机转速（对于内燃机）；
制冷剂的种类和用量；
制冷剂温度；
空调压缩机的类型和设计，决定了其容量；
磁力联轴器的调整；
环境温度。

压缩后，制冷剂离开压缩机时的温度约为 70 摄氏度。然后该温度在冷凝器中降低。

以下段落讨论了空调压缩机的各种版本，这些压缩机可能用于也可能不用于汽车行业。

翼式/叶片泵：
该泵很少用于汽车空调系统中。然而，它可以应用于不同产品的特定冷却装置。

操作：（灰色）圆盘顺时针向右旋转。黄色柱塞通过离心力（离心力）压在壁上，导致不同的室相互分离。制冷剂从右下角流入，顺着流向蓝色的小空间。旋转增加了这个空间，从而导致负压。泵继续运行，导致制冷剂流入红色区域。这里房间空间变得越来越小，导致制冷剂被加压（压缩）。红色室的末端是排气阀，制冷剂通过该排气阀被排出。

活塞式压缩机（往复式、曲轴式）：
该泵与翼泵/叶片泵一样，很少用于汽车空调系统中。然而，它也可以应用于不同产品的特定冷却装置。下图为往复式压缩机，其中1代表进气阀，2代表排气阀。活塞和曲轴的运动与普通奥托发动机或柴油发动机的运动相当。

工作原理：活塞从TDC（上止点）移动到ODP（下止点）（从上到下），导致进气门1打开。制冷剂在负压的作用下被吸入气缸。然后活塞从 ODP 移动到 TDC，并将进气门压回到其阀座上。向上的运动还将排气门 2 从其阀座上抬起。制冷剂现在可以离开钢瓶。排气阀再次关闭。然后循环再次开始。

斜板式压缩机介绍：
斜盘式压缩机也称为斜盘式压缩机，几乎总是用于汽车空调系统。它们属于“互惠”类别，因为它们的运动部件会上下移动。

在插图中，我们看到了斜板式压缩机的线条图和剖面图。活塞作水平行程，该行程由倾斜板的角度决定。在此图像中，板处于最大倾斜度，这意味着活塞可以进行最大水平运动（由气缸中的红色压缩空间表示）。在三张图中（从上到下），我们看到由于倾斜板的旋转而产生的活塞的完整按压行程。

在这种情况下，泵提供最大输出，因为倾斜板已达到最大冲程。如果由于压力变得太高并且由于制冷剂过多而可能发生蒸发器的冻结现象而需要较低的产量，则具有“固定冲程”的压缩机的磁力耦合被断开，使得压缩机不再驱动的。对于具有“可变冲程”的压缩机，板的“倾斜”程度较小。板倾斜的角度更小，这也减少了活塞的行程。固定冲程压缩机和可变冲程压缩机将在本页后面描述。

每个活塞上方有 2 个连接到杯形板簧上的阀门：吸入阀和排出阀。当活塞从 TDC 移动到 ODP 时，它迫使制冷剂通过排出阀并进入通往冷凝器的高压管路。

斜板式压缩机可具有 4 至 8 个活塞/柱塞，并有两个版本：即固定冲程压缩机和可变冲程压缩机。这些将在下面描述。

固定冲程倾斜板式压缩机：
该压缩机由发动机的多皮带驱动，并与发动机转速（每分钟 600 至 6000 转）同步运行。磁力耦合器控制压缩机的开启和关闭，这将在后面进一步解释。

当压缩机启动时，旋转的倾斜板使活塞上下移动。每个气缸上的吸气阀和排气阀允许活塞吸入气体并在压力下将其移动到系统的高压部分。

固定冲程压缩机每转移动固定的体积。因此，产量取决于压缩机速度或发动机速度。为了调节输出，压缩机连续打开和关闭：压力下降时打开，压力过高时关闭。特别是对于小型发动机，由于所需的功率，开机时会感觉“震动”。突然开启会导致机械应力增加并扰乱控制，从而导致乘员的冷却空气温度发生变化。

如果发动机转速太高，因此排气压力增加，更多的制冷剂流过蒸发器。这会减慢冷却速度并可能冻结蒸发器。在这种情况下，磁力耦合器会通过恒温器或压力开关关闭。

可变冲程倾斜板式压缩机：
对于这种类型的压缩机，倾斜板的角度可以通过调节装置进行调节。通过将倾斜板尽可能直地放置，活塞的冲程受到限制并且输出最小。另一方面，通过尽可能倾斜地放置倾斜板，活塞可以产生更大的冲程，并且输出显着增加。我们看到以下版本的可变冲程斜板压缩机：

具有内部控制和磁力耦合；
带或不带磁耦合的外部控制。

内部控制和磁力耦合：
该图显示了倾斜板的位置如何影响活塞的冲程。发动机转速越高，压缩机输出越高。这会导致整个系统的压力升高，从而触发调节装置增加倾斜板室中的压力。

增加的压力迫使倾斜板变得更加直立，从而降低了容量。如果输出下降，调节装置关闭，斜板室中的压力降低。这会导致板再次变得更加倾斜，从而使活塞能够进行更大的冲程。角度越大，行程越大，产量越大。

变冲程空调压缩机上用于调节斜板位置的内部（机械）控制系统通常利用吸气压力来自动控制调节。该系统使用压力控制机制来响应压缩机吸气压力的变化。

控制机构通常由一个或多个隔膜室或波纹管室组成，这些室连接到压缩机的吸入侧和可倾板的驱动轴。如果吸入压力发生变化，则会导致隔膜或波纹管发生移动。然后，该运动被传递到调节倾斜板角度的机构。

在较高的吸气压力下，例如当冷却需求增加时，压力控制机构将调整倾斜板角度。这导致活塞的冲程长度更长，因此制冷剂的压缩程度更高。这导致更高的排气压力和更大的冷却能力。
在较低的吸入压力下，该机构将减小倾斜板角度，从而缩短活塞的冲程长度并降低制冷剂的压缩程度。这降低了排气压力并使冷却能力适应降低的冷却要求。

在变流量空调压缩机中，阀门控制与曲轴箱（在倾斜盘室中）以及压缩机高压侧和低压侧的连接。低压侧的压力受测量的吸入压力的影响。下面解释一下控制阀在流量增加和减少时的工作原理。

提高产量：
随着制冷量的降低，吸气侧温度升高，吸气压力升高。该吸入压力导致弹性波纹管压缩，使其变小。当波纹管被压缩时，球阀 A 关闭，阀门 B 打开，从而与曲轴箱建立连接。这使得倾斜盘室中的压力逃逸到低压侧（吸力侧），导致倾斜盘变得更加倾斜。这导致压缩机输出更大并且冷却能力增加。

降低产量：
随着冷却能力的增加，吸气压力降低。吸入压力降低，波纹管体积增大，导致节流孔 B 关闭，球阀 A 打开。这导致高压气体流入并通过球阀 A 和倾斜盘外壳的开口。这确保倾斜盘到达直立位置。结果，泵输出减小，冷却能力变小。

控制阀调节倾转盘室中的压力。与压缩空间中的压力相比所产生的压力差导致倾斜盘倾斜，从而影响泵的输出。冲程大小由空调系统低压部分的压力控制。可变冲程（输出）压缩机的蒸发器上通常没有恒温器开关。这些压缩机的入口压力保持在 2 bar。

外部控制，无磁力耦合：
在具有外部控制的压缩机中，电磁阀用于调节压缩机壳体中的压力。电磁阀由ECU（发动机ECU或空调ECU）通过PWM信号控制。然而，吸气压力继续在控制过程中发挥作用。空调ECU接收所需的空调模式（除湿、制冷）、所需温度和实际温度以及室外温度等信号。

在此基础上，计算机计算控制阀的最佳设置，从而计算压缩机的输出。如有必要，吸入压力也可以变化。实际上，吸入压力在 1,0 至 3,5 bar 之间变化。低吸气压力可提高压缩机低速时的冷却能力。低热负荷时高于平均吸入压力可以提高工作效率，从而降低燃油消耗。现在可以省掉笨重的磁力联轴器，从而减轻大约 1 公斤的重量。通常离合器配备有减振器和滑动机构。

流向控制阀的较大控制流量关闭从高压室到曲轴箱的通道。可变开口提供空间以经由吸入压力室排出增压泄漏气体。这使得曲轴箱压力 (Pc) 和吸气压力 Ps 相等，将斜盘置于最大输出位置。

通过增加曲轴箱中的压力来降低产量。控制阀打开，在曲轴箱和高压室之间建立连接。控制阀有一个波纹管，该波纹管受吸入压力的影响，从而改变设定点。控制阀的控制电流与波纹管设置一起工作。小的可变开口允许有限的制冷剂流向吸入压力室。

压缩机润滑：
运动部件总是会产生热量，因此必须对其进行润滑。除了润滑性能外，油还具有密封和隔音作用。最初，压缩机充满油，通过油雾润滑实现润滑。这种油雾也到达柱塞，然后与制冷剂一起通过整个系统。在冷凝过程中，形成制冷剂和液态油雾的混合物。该油雾被压缩机再次吸入。

合成油 PAG（聚亚烷基二醇）专为制冷剂 R134a 设计，切勿用其他类型的油替代。然而，必须考虑制造商规定的不同粘度。请参阅相关规范。

常见的 PAG 油有：

PAG 46（最低粘度）
帕格 100
PAG 150（最高粘度）
由于 PAG 油对系统中的水分敏感，因此添加了 YF 的 PAG 油可与制冷剂 R1234YF 一起使用。

除PAG油外，还有矿物油、PAO油和POE油。

旧的 R12 系统使用矿物油。
PAO 油（PolyAlphaOlefin）是全合成且不吸湿的。这与 PAG 油相反，PAG 油具有高度吸湿性。
POE油（聚酯）用于高压车辆的电动空调压缩机。如果使用了错误的油（PAG），将会损坏电动机铜线的绝缘漆层。

安装新压缩机时，压缩机内已有油（约200至300毫升）。制造商在文件中指定了该油量。

如果不排空系统，则无法确定系统中存在多少制冷剂和油。如果进行维修，例如更换冷凝器后，将会损失少量的油。制造商通常会指出系统中的分布。一般来说，我们可以保持这个分布：

• 压缩机约50%
• 冷凝器约10%
• 灵活的吸入管线约10%
• 蒸发器约20%
• 过滤器/干燥器约10%

当系统第一次打开时，油分布在整个系统中。如果系统稍后排空然后重新填充，例如在更换另一个部件或在维护期间，可以通过加油站将油添加到制冷剂中。必须确保不会有过多的油进入压缩机。系统中油过多的后果可能是压缩机遭受液击。在带有毛细管的空调系统中，蓄能器安装在压缩机之前，不断调整油量以适应制冷剂的量（请参阅有关蓄能器的页面）。

磁力耦合：
空调泵的皮带轮由多皮带连续驱动。对于固定冲程和部分可变冲程的斜盘式压缩机，电磁离合器控制空调压缩机的开启和关闭。当压缩机开启时，联轴器中的电磁铁 (1) 被激活。这会导致磁铁吸引弹簧安装的离合器盘 (4)，从而在皮带轮和泵之间形成牢固的连接。当空调关闭时，电磁铁不再激活，其磁性功能也停止。离合器盘弹簧将其从泵上推松。皮带轮现在继续与多皮带一起旋转，而泵（内部）保持静止。

当发动机转速较低时，例如踩下离合器或发动机怠速时，打开空调最为有利。这最大限度地减少了磁力联轴器的磨损。例如，如果空调以 4500 rpm 的转速打开，电磁体将激活离合器，固定泵和旋转皮带轮之间会出现较大的速度差。这可能会导致打滑，导致磨损增加。

声音：
可能会出现一些特征声音：

开机时有拍手声： 打开压缩机时发出响亮的颤动声可能表明磁力耦合器可能需要调整。根据压缩机的类型，这种调整可以减小气隙，最大限度地降低噪音。
空调泵发出嗡嗡声： 嗡嗡声表明泵存在缺陷或系统中可能缺少制冷剂和油。请咨询空调专家，检查、清空系统并重新填充正确数量的制冷剂和油。
空调泵发出嘎嘎声： 颤动的声音也可能表明泵存在缺陷。检查磁力联轴器是否牢固地连接到泵上，以防止中心螺栓松动。
嗡嗡声与发动机转速有关： 乘客舱内可听到且随发动机转速变化的嗡嗡声表明存在共振或振动。这可能是由于制冷剂太少或空调管道共振造成的。如果制冷剂液位正常，则可以通过在加速时保持不动来识别引起振动的管道。特殊的减振器，例如针对 MINI 等特定问题的减振器，可以纠正这些类型的振动。