摘要：斜盘式压缩机是目前汽车空调系统中应用最普遍的压缩机。斜盘式压缩机没有曲柄连杆机构，在圆周方向上可以同时配置若干个气缸，故结构比较紧凑，机器的平衡性能较好，可取得较高的转速。斜盘压缩机是汽车空调压缩机的主要类型，目前斜盘压缩机的的控制技术，本文介绍变排量压缩机技术现状，以及一种新型的以电动控制阀的变排量压缩机。
关键词：汽车空调；斜盘；变排量压缩机
随着汽车速度的增加，空调压缩机的转速也增加，制冷量也增加，所消耗的发动机功率也增加。而汽车高速行驶时，需要发动机提供大的功率，才能完全保证汽车具有良好的动力性能。汽车工业日趋发达，人们对汽车使用性能的要求愈来愈高。汽车空调系统是乘车舒适性的一个重要指标，汽车空调压缩机是整个汽车空调系统的核心部件，主要用来输送和压缩制冷剂蒸汽，从而控制整个汽车内部的温度、适度等。汽车空调压缩机有多种结构形式，如斜盘式、转子式、螺杆式、涡旋式等，在汽车空调压缩机的众多类型中，目前斜盘式压缩机因其结构紧凑、压缩性能良好、易于加工制造等优势。
一、慨述
所谓多级压缩，就是将气体的压缩过程通过若干级来实现，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。采用多级压缩可以提高容积系数，降低排气温度，减小最大气体力，节约压缩指示功。理论上级数越多，压缩气体所消耗的功就越近似等于等温循环所耗的功。虽然采用多级压缩可以节省功，但压缩机级数越多，其结构越复杂，同时机械摩擦损失、流动阻力损失会增加，设备投资费用也越大。选择压缩气体级数应遵循的准则：使压缩机消耗的功最小，排气温度应在许可的范围内，机器重量轻、造价低。汽车空调用斜盘压缩机属于小型压缩机。压缩机作为汽车空调制冷系统的核心部件，具有两个重要功能：一是使系统内产生低压，二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度提高。斜盘压缩机具有运转平稳、平衡性好、转速高、体积小、制冷量大、噪声小等优点。大中型压缩机通过分级压缩可减小气体力、降低排气温度、节省功率。能否将分级压缩设计运用到斜盘压缩机的设计中，实现斜盘压缩机性能的最优化。
二、汽车空调变排量压缩机技术现状
变排量斜盘式压缩机的排量可无级调节，其节能可达30%～40%，特别适应于汽车空调的需要。这类斜盘式压缩机实现变排量的关键部件是斜盘。斜盘的倾角不同，压缩机的排量也不同。在压缩机运行过程中，斜盘在各种力的作用下达到动态平衡，即在一定倾角下只绕主轴做旋转运动。压缩机的转速、吸气腔、排气腔及压缩机腔内的压力是影响斜盘倾角的主要因素。
由于采用了滑履斜盘结构，不需要单向摇摆式压缩机中的防旋转机构，简化了结构，加上7SBl6 压缩机利用缸体结构和后盖空腔，形成排气和进气消声器，使这种压缩机的振动和噪声大为降低。这种压缩机的变排量工作原理如下：压缩机缸盖中有一控制阀。Ps 为吸气压力，Pc 为排气压力，Pd 为斜盘箱压力，Pa 为作用于控制阀膜片的弹簧压力。作用于膜片另一侧的吸气压力Ps 降低，Pa> Ps，球阀打开，排气压力通过球网进入斜盘箱，使斜盘箱压力Pc 升高，作用在活塞靠斜盘一侧的作用力Pc 大于作用在活塞气缸一侧的作用力Ps，Pc> Ps。斜盘被推向减小角度方向位移，使活塞行程减小，压缩机排量减小。反之，当车室热负荷升高时，Ps 升高，Ps> Pd，使阀关门如图所示。
斜盘箱压力通过控制阀中单向阀孔进入吸气腔，Pc 下降，Ps> Pc，斜盘被推向增大角度方向位移，使活塞行程增加，压缩机排量增加。通用的CVC 压缩机有五缸、六缸、七缸等多种规格，排量从（100～180）mL 不等，有替代V- 5 压缩机的趋势。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V- 5 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。
三、变排量压缩机技术
实现排量的最优控制，是今后压缩机变排量研究的主要课题。在多数的压缩机排量控制方法中，发信器和执行器都是压缩机内的气体压力，因此这些控制阀又称为气动阀。气动阀将感受到的压缩机内吸排气压力与腔内压力的差值与设定好的差值进行比较，决定阀的开关，来改变腔内压力的大小，从而实现压缩机排量的改变。气动阀的控制点是通过预设阀内弹簧的预紧力来设定的，以保证汽车空调系统蒸发器不结霜，这是在阀生产时就已事先设定好的。然而由于压缩机结构及控制阀本身结构不尽相同，兼之汽车空调系统多变的运行状况，气动阀设定的控制点常常无法满足实际运行时蒸发器不结霜的要求，更难达到汽车空调系统其他控制目标。另外，现有的气动阀一般都是快开型，只有开关两种动作方式，控制很不平稳。如果能够在一定范围内实现连续的变开度控制，会使系统运行更加平稳、精确。鉴于以上这些方面的考虑，人们开始尝试采用电控阀来控制压缩机排量。它不再是直接利用压缩机吸、排气压力和曲轴箱压力差值这些系统内部运行信息来改变压缩机排量，而是综合考虑了汽车空调系统运行的外部条件，将控制者的控制意图直接施加给控制阀，实现压缩机的排量改变。
通过改变加到电磁压力控制阀上控制信号的大小，能够改变铁心推杆的推力及作用在阀上的弹簧力，从而改变阀的开度，以满足不同的制冷剂流量要求。电控阀的控制点是可变的，即压缩机吸气腔的压力被设定在与所附加的电流大小相对应的压力值上。当吸气压力低于这个压力时，阀关闭，曲轴箱与吸气腔的压力差将增大，进而使压缩机减少行程，压缩机的排量下降；若吸气压力高于该压力，则有相反的结果。电流越大，压缩机的排量越小。当压缩机排量达到最小时，电流达到最大值，但两者之间不一定是线性关系。与压缩机的排量变化范围相对应，电流也有一个变化范围，它与压缩机的具体几何结构有关。外部式控制的变排量压缩机，不仅可以很好地解决蒸发器的结霜问题，而且可以将许多好的控制算法引入汽车空调系统控制。改变控制信号，控制点即可根据系统的不同运行工况相应调节压缩机的排量，使各部件匹配运行，从而满足了对系统实现自动控制的要求，实现了节能的目的。
在压缩机的变排量研究中，控制阀的研究占有很重要的地位，是实现压缩机排量变化的关键。电控阀，作为一种综合考虑系统运行因素的排量控制器，为汽车空调系统的综合控制和智能控制提供了条件，将成为今后压缩机变排量控制的主流。而电控阀的结构设计、输入量及其定量关系的确定、控制决策制定、与实际压缩机和整个系统的匹配问题以及产品化等问题，都有待于进一步的研究。
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论文作者:王兆英
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
标签：压缩机论文; 排量论文; 压力论文; 汽车论文; 结构论文; 控制阀论文; 汽车空调论文; 《基层建设》2018年第36期论文;