汽车空调压缩机的内外部控制方式简析

根据工作原理，可分为以下几种空调压缩机：往复式压缩机、盘管式（涡管型）压缩机、叶片贯通式压缩机、斜盘式压缩机。按其工作排量是否可变分为固定排量式压缩机和可变排量式压缩机。其中常见的可变排量式压缩机有压力自调节式变排量压缩机和电磁阀控制型变排量压缩机两种。

1.涡管型压缩机

此压缩机由固定涡管件和旋转涡管件组成，如图7-63所示。

随着涡管件的旋转运动，在旋转件与固定件之间的三个空间逐步移动到体积越来越小。也就是说通过吸入孔吸入的制冷剂由于移动涡管件的旋转运动被压缩，旋转件每完成3圈旋转制冷剂便从排放口放出。事实上，每圈均排放制冷剂。

图7-63 涡管型压缩机

2.叶片贯通式压缩机

叶片贯通式压缩机的结构如图7-64所示，叶片贯通式压缩机的各叶片与它的相对叶片形成一个整体。有两对这样的叶片，在转子的槽口中相互成直角安装。当转子转动时，叶片径向移动，它们的端头横跨缸的内表面滑动。

图7-64 叶片贯通式压缩机

3.旋转斜盘型压缩机

典型旋转斜盘型压缩机的结构如图7-65所示。通常采用10缸压缩机或6缸压缩机的结构。

10缸压缩机的5对活塞以72°角为间隔安装在旋转斜盘上，而6缸压缩机的3对活塞以120°角为间隔安装在旋转斜盘上。

当一边的活塞处于压缩冲程，另一边的活塞处于吸入冲程。

活塞的左右移动与旋转斜盘的转动同步，旋转斜盘与轴合成一体并压缩制冷剂。当活塞移进去时，由于压差，吸入阀打开并将制冷剂吸入缸内。相反地，当活塞移出时，吸入阀关闭以便压缩制冷剂。由于制冷剂的压力，排出阀打开并放出制冷剂。吸入阀和排出阀也防止制冷剂回流。

4.压力自调节式变排量压缩机

压力自调节式变排量压缩机带有一个压力自调节阀，这种变排量压缩机结构如图7-66所示。自调节式压缩机在制冷模式下持续运转。通过改变腔室压力，可在上止点（100%）和下止点（约5%）之间调节活塞的位置，从而使压缩机达到所需的输出功率。在控制周期内，压缩机处于持续运转状态。

图7-65 旋转斜盘型压缩机

图7-66 压力自调节式变排量压缩机

输入轴的旋转运动被传递到驱动轴套，并通过斜盘转换成活塞的轴向运动。斜盘纵向安装在滑轨上。

活塞冲程以及输出功率由斜盘的倾斜度决定。倾斜度取决于腔室压力，也就是活塞底部和顶部的受压情况。斜盘倾斜时由其前后的弹簧进行支撑。腔室压力取决于作用在调节阀上的高压和低压，并且受校准的限流器孔的影响。当空调关闭时，高压、低压以及腔室压力相等。斜盘前后的弹簧将压缩机输出功率设定为40%左右。控制输出功率的好处在于消除压缩机的启动冲击，启动冲击在驾驶期间经常导致振动。

压力自调节式变排量压缩机工作过程如下：

1）输出功率高，制冷能力强——腔室压力低。

如图7-67所示，当制冷负载增大时，此时高压和低压都相对较高。波纹管2受高压压缩，波纹管1受相对较高的低压压缩，两波纹管受压而缩短，调节阀打开。腔室压力通过低压端下降。作用在活塞顶端的低压与弹簧1的作用力所形成的合力小于作用在活塞底端的腔室压力与弹簧2的作用力所形成的合力。于是斜盘的倾斜度增大，也就使得活塞行程变长，输出功率变高。

图7-67 制冷负载较大时的工作

2）输出功率低，制冷能力弱——腔室压力高。

如图7-68所示，当制冷负载减小时，高压和低压都相对较低。波纹管2自然舒展。波纹管1也因相对较低的压力而自然舒展。于是调节阀关闭。低压端关闭，腔室压力无法进入调节阀。腔室压力通过校准的限流器孔升高。作用在活塞顶端的低压与弹簧1的作用力所形成的合力要大于作用在活塞底端的腔室压力与弹簧2的作用力所形成的合力。于是，斜盘的倾斜度减小，也就是说活塞的冲程变短，输出功率降低。

图7-68 制冷负载较小时的工作

5.电磁阀控制型变排量压缩机

要改变压缩机的能力，有两种方法：一种是如上所述的自调节阀型，另一种是电磁阀控制型。(www.xing528.com)

图7-69 10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机剖面图

（1）两级变排量压缩机 图7-69为电装公司10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机的剖面图。利用固定在主轴上的斜盘，把主轴旋转运动转变为5个活塞的往复运动，从而压缩制冷剂。该压缩机为双向作用式，即利用5个活塞进行10个气缸的运动。这种变排量压缩机是以100%排量或50%排量进行运转的。

图7-70所示是10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机100%排量运转时的状态。当电磁线圈不通电时，阀关闭低压侧，打开高压旁通路，把高压气体引入柱塞背部。当柱塞作用力大于弹力，高压出气阀顶住平板，各气缸进行压缩行程。在止回阀的作用下，在后侧产生高压气体，与前侧的高压气体一起被送入冷凝器。

图7-70 10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机100%排量运转时的状态

图7-71所示是10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机50%排量运转时的状态。当电磁线圈通电时，阀被吸开，低压侧打开，高压旁通管路被关闭。在柱塞背面不承受高压气体压力，所以柱塞顶住弹簧，高压出气阀与阀板脱离，这时，后侧气缸的各出气孔总是处于打开状态。所以，后侧5个气缸的压缩行程不能进行，止回阀由于与前侧压力差的关系而下降，关闭后侧排气通路，防止高压气体回流。这样后侧成为低压，只有前侧进行50%排量运转。

图7-71 10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机50%排量运转时的状态

10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机排量的变换如图7-72所示。利用蒸发器温度传感器判断制冷的负载状态，进行电磁线圈的控制。在ECON工况时通常进行50%排量运转，同时，发动机冷却系在高温时也以50%排量运转，从而减轻发动机负载。

（2）电磁阀调节式连续可变排量型压缩机 电磁阀调节式连续可变排量型压缩机通常是外部控制式变排量压缩机。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、送风风向以及空调模式设定等参数，由汽车的空调控制模块来确定控制信号，再由外部（电磁）控制阀来控制压缩机合适的排量，这样可以根据当时的冷负载情况确定一个合适的吸气压力，不需要再热，从而达到节能的目的。

图7-73为丰田卡罗拉空调压缩机的结构图，该压缩机由轴、斜板、活塞、滑蹄、曲柄室、气缸和电磁控制阀组成。其主要特点是：空调压缩机是连续可变排量型，它的排量可以根据空调的制冷负载进行调节；电磁控制阀调整吸气压力以使吸气压力可以根据需要进行调节。使用塑料类型的空调压缩机带轮，不再使用电磁离合器结构。

图7-72 10PA17VC斜盘式两级变排量压缩机排量的变换

图7-73 丰田卡罗拉空调压缩机的结构图

其工作原理如下：曲柄室与吸气通道相连。电磁控制阀安装在吸气通道（低压）和排放通道（高压）之间，如图7-74所示。

根据空调放大器的信号，电磁控制阀以500Hz的通断频率占空比控制的方式进行工作。

如图7-75所示，电磁控制阀关闭的时候（电磁线圈通电），会产生一个压差，曲柄室内的压力降低。然后，作用在活塞右侧的压力将高于作用在活塞左侧的压力。这样就会压缩弹簧并倾斜斜板。因此，活塞行程增加且排量增加。

图7-74 电磁控制阀的安装位置及工作示意图

图7-75 增加压缩机排量的操作

如图7-76所示，电磁控制阀打开（电磁线圈不通电）时，压差消失。然后，作用在活塞左侧的压力将变得与作用在活塞右侧的压力相同。因此，弹簧伸长且消除斜板的倾斜。从而，活塞有小的行程且排量减少。

图7-76 减小压缩机排量的操作

在发动机运转空调制冷开启的情况下，用示波器检测电磁控制阀的控制信号波形应如图7-77所示，图中示波器信号线接“SOL+”与GND端子，示波器设置：电压为5V/格，时间为500μs/格。改变目标温度时或进行其他改变制冷负载的操作时，其占空比将发生变化。但控制信号的频率不变，由图可知，其频率为500Hz。

此压缩机采用了新结构带轮，如图7-78所示。带轮包括吸收发动机转矩波动的减振器和压缩机锁止时保护传动带的限制装置。压缩机卡死时，限制装置使带轮的辐条部分断开，从而使带轮与压缩机分离，避免了发动机传动带的损坏，同时防止了诸如水泵和发电机的损坏，起到了过载保护的作用。同时由于排量可以降低到近0%，使用塑料类型的空调压缩机带轮，省去电磁离合器，可使质量减轻20%（500～800g）；压缩机的功率消耗下降，燃油消耗下降。

图7-77 电磁控制阀控制信号波形

图7-78 丰田卡罗拉空调压缩机带轮结构