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摘要：变排量空调在现代汽车上得到了越来越广泛的应用。本文分析了汽车空调压缩机排量调节方法及主要变排量压缩机。
关键词：压缩机；排量调节方法；变排量
轿车空调压缩机是由发动机直连驱动的，对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。
一、汽车空调压缩机简介
汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。压缩机分为不可变排量和可变排量两种。根据工作原理的不同，空调压缩机可分为定排量压缩机和变排量压缩机。同时，根据工作方式的不同，压缩机一般可分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向活塞式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。
二、车用空调压缩机常用变排量调节方法
1、变行程容积法。变行程容积法是通过改变压缩机的行程容积来调节其排量，这种方法主要用于活塞式压缩机中。当压缩机的转速较低或需要较大制冷量时，压缩机在最大行程下工作。当转速较大，制冷剂循环质量流量过大时，压缩机内部的控制阀动作，压缩机的行程开始变小，从而使压缩机的行程容积变小，系统制冷量不致过大。
压缩机在高转速部分负荷状态下工作时，即冷量保持不变的情况下（即系统质量流量不变），指示功会减小，但压缩机循环周期也减小，且二者基本上成比例变化，所以在高速时压缩机的指示功率基本保持不变。同时高速时由于活塞的行程减小，压缩机的摩擦损失变化不大。因此，压缩机的轴功率基本上变化很小。由此可见，该调节方法可使压缩机在高转速下保持较高的COP。此外，该方法易于实现，能使排量连续变化。目前使用广泛的摇板式压缩机和单向斜盘式压缩机都采用这种排量调节方法。
2、吸气节流法。吸气节流法是在压缩机的进气口处安装节流装置，使进气受到节流、压力降低，进气比容升高，由此使排气量减小。由于汽车空调压缩机的压比一般都比较大，所以使用该方法调节时，随着进气压力的降低，指示功率在减小，但单位流量的制冷剂所消耗的功率却增加了，即压缩机的COP是下降的。因此该方法只应用于调节幅度较小的情况。目前，部分旋叶式压缩机采用这种方法来调节排量。
3、吸气旁通法。该方法是利用延迟压缩过程的开始时间来实现的。一般是在压缩腔的位置设置旁通孔，孔的位置及形状与排量调节的范围有关。当压缩机的转速较低，需在大排量下运行时，此旁通孔关闭，压缩机吸气结束后直接开始压缩过程。而当压缩机的转速较高，需在小排量下运行时，旁通孔打开，孔的开度与此时所需排量的大小有关，当压缩机吸气过程结束开始压缩过程时，部分制冷剂会通过该旁通孔回流到吸气管道中，实际进入压缩机的制冷剂量减小，即压缩机的排量减小。通过调节旁通孔的开度，该方法也可实现排量的连续调节。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，该方法的排量调节效果介于变行程容积法和吸气节流法之间，目前主要用于涡旋压缩机和部分旋叶式压缩机的排量调节。
4、减少气缸工作数法。该方法用于多缸压缩机中，是在当压缩机转速较高，需要小排量时，通过使部分气缸的吸气腔和排气腔相连通，使其不再起作用，从而减小了工作气缸的数目，实现了排量的减小。该方法实现起来较为复杂，而且一般的多缸压缩机都具有较好的动力平衡特性，减少气缸工作数则破坏了多缸压缩机的这一优点。同时，该方法只能对排量进行分段调节，从而使发动机的载荷波动较大。
三、主要车用变排量压缩机
1、摇板式压缩机。摇板式压缩机是一种轴向往复式活塞压缩机，主要部件有主轴、斜板、摇板、定位摇板的锥齿轮、活塞、缸体、前后端盖和进排气阀片等组成。当主轴驱动斜板旋转时，摇板带动活塞作轴向运动，气缸容积增大时，进气阀片打开，低温低压气态制冷剂被吸入气缸；当气缸容积减小时，气缸内制冷剂被压缩，打开排气阀片，同时封闭进气阀片，制冷剂以高温高压的形式被排出。另外，摇板式压缩机的综合性能好，即效率与可靠性高，使用性好，且价格低。
2、单向斜盘压缩机。单向斜盘变排量压缩机是薪一代的可变排量压缩机。其零件少、结构紧凑、尺寸小、重量轻、效率高、耐久性好、NVH特性好、高转速运行、排量调节范围大，并且既可用内气动阀控制又可用外电子阀控制。在用电子控制时可省却离合器，极大地提高了系统的可靠性；可调节蒸发温度，从而节省油耗。单向斜盘压缩机的变排量调节机理类似于摇板式压缩机，它是通过控制斜盘箱内的气体压力来控制斜盘的倾角，进一步控制活塞的行程及压缩机的排量。不过它的调节范围比摇板式压缩机更宽，调节机构更为简单。
3、涡旋式压缩机。涡旋式压缩机是由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。涡旋式压缩机是有两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合而成。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，作很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘噬合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续排出。
涡旋压缩机的独特设计，使其成为当今世界节能压缩机。涡旋压缩机主要运行件涡盘只有龊合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。涡旋压缩机运行平稳、振动小、工作环境宁静，又被誉为“超静压缩机”。涡旋式压缩机结构新颖、精密，具有体积小、噪音低、重量轻、振动小、能耗小、寿命长、输气连续平稳、运行可靠、气源清洁等优点。被誉为“新革命压缩机”和“无需维修压缩机”是风动机械理想动力源，广泛运用于工业、农业、交通运输、医疗器械、食品装潢和纺织等行业和其它需要压缩空气的场合。
四、外部控制变排量压缩机
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。它采用外部控制阀，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、送风风流及空调模式设定等参数由汽车的控制板或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，这样可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，因此达到了节能的目的。
五、结语
轿车空调压缩机是通过皮带轮直接驱动。汽车高速行驶时，传统定排量压缩机的排气量随着转速的增加而增加，功耗也会随之增加。一方面影响汽车驾驶的性能和司乘人员的舒适性。另一方面，压缩机制冷量的增加使蒸发压力降低，蒸发器结霜，制冷系统各部件不匹配，从而影响整个系统的性能，并且离合器启闭频繁。为此，对压缩机进行排量调节，实现压缩机排量与负荷相匹配，使其在低速时或需要较大制冷量时，具有高的制冷能力；高速时或制冷量富余时，控制制冷量，进而减少功耗。
参考文献：
[1]陈孟湘.汽车空调[M].上海：上海交通大学出版社，2014.
[2]李辉.汽车空调技术[M].北京：机械工业出版社，2014.
[3]吴建华.汽车空调压缩机排量调节方法及主要变排量压缩机[J].制冷与空调，2015.
论文作者:李强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：压缩机论文; 排量论文; 涡旋论文; 方法论文; 制冷剂论文; 气缸论文; 容积论文; 《防护工程》2018年第32期论文;