汽车空调压缩机的结构与工作原理

（1）往复式压缩机的结构与原理

1）曲轴连杆式压缩机

曲轴连杆式压缩机属传统结构类型的压缩机，早期的汽车空调压缩机大多采用此种形式。近年来，中小车辆已采用其他形式的压缩机，而大客车仍采用活塞压缩机。图2.2为曲轴连杆式压缩机结构图，主要由曲轴、连杆、活塞、汽缸体、汽缸盖、曲轴箱及进、排气阀和阀套等零件构成。在曲轴和壳体之间装有防止制冷剂泄漏的轴封。为保证零部件的正常运动，在曲轴箱内还充有规定量的压缩机润滑油。

图2.2　曲轴连杆式压缩机

该压缩机是立式的，机体为箱形。机体就是压缩机的机身，由汽缸体、曲轴箱和缸盖等部件组成。机体的几何形状复杂，加工面多，在工作时承受较大的流体压力和运动部件的惯性力。制冷剂的渗透性极强，故必须采用强度高和密封性好的灰铸铁铸造。

曲轴连杆式压缩机的工作原理与四冲程发动机类似，压缩机的活塞在汽缸内往复运动，使汽缸容积不断变化，从而在制冷系统中起到了抽吸、压缩和输送制冷剂的作用。曲柄连杆式压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气4个行程，如图2.3所示。

图2.3　曲轴连杆式压缩机的工作过程

①压缩行程。当活塞向下运行到下止点1—1位置时，汽缸内充满了从蒸发器吸入的低压制冷剂蒸气，吸气过程结束。活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上移动时，吸气阀关闭，汽缸的工作容积逐渐减小，密闭在汽缸内蒸气的压力和温度因容积的减小而逐步升高。当活塞向上移动到位置2—2时，汽缸内蒸气的压力升高到略高于排气管路中的压力时，排气阀便自动打开，开始排气。制冷剂蒸气在汽缸内从进气时的低压升高到排气时的高压过程称为压缩行程。

②排气行程。活塞继续向上运动，汽缸内的蒸气压力不再升高，而是不断地经过排气阀向排气管输出，直到活塞运动到上止点3—3位置时排气过程结束。蒸气从汽缸向排气管输出的过程称为排气行程。

③膨胀行程。当活塞运动到上止点位置时，由于压缩机的结构及制造工艺等原因，活塞顶部与气阀座之间存在一定的间隙，该间隙所形成的容积称为余隙容积。排气过程结束时，由于余隙的存在，在汽缸余隙容积内有一定数量的高压蒸气。当活塞开始向下移动时，排气阀关闭，但吸气管道内的低压蒸气不能立即进入汽缸，首先是残留在汽缸内的高压蒸气因容积的增大而膨胀，使其压力下降，直至汽缸内的压力下降到稍低于吸气管道中的压力时为止。活塞由位置3—3移动到4—4的过程称为膨胀行程。

④吸气行程。当活塞运动到4—4位置时，进气阀自动打开，活塞继续向下运动时，低压蒸气便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入汽缸，直到活塞到达下止点1—1时的位置为止，这一过程称为吸气行程。

2）摇盘式压缩机

摇盘式压缩机又称摆盘式或摇板式压缩机，其最大的优点是工作平稳，结构紧凑，体积小，故目前在我国得以广泛应用。图2.4为摇盘式压缩机的实物图，主要由主轴、摇盘、活塞和缸体等组成。

图2.4　摇盘式压缩机的实物图

如图2.5所示，主轴1和斜盘6固定在一起，由滑动轴承3和钢球20支承。同时，摇板8也用钢球20支承。缸体18上均布着5个或7个轴向汽缸，汽缸轴线均与主轴平行。活塞11通过球形连杆9和摇板8相连。

图2.5　摇盘式压缩机的结构图

1—主轴；2—轴封；3—轴承；4—前盖；5，7—平面止推轴承；6—斜盘；8—摇板；9—球形连杆；10—弹簧；11—活塞；12—汽缸垫；13—进、排气口；14—阀板组件；15—汽缸盖；16—调节螺钉；17—连接螺钉；18—缸体；19—防旋齿轮（固定齿）；20—钢球；21—防旋齿轮（动齿）；22—平衡块（铸入斜盘中）；23—油毛毡

摇盘式压缩机的工作原理，如图2.6所示。当压缩机工作时，主轴1旋转，并带动楔形传动板2一起移动。在楔形传动板2的推动下及一对锥齿轮6的限制下，摇盘4沿主轴轴线方向来回摆动，进而通过连杆带动活塞3作轴向往复运动，完成对应的压缩→排气→膨胀→吸气4个行程。

图2.6　摇盘式压缩机的工作原理

1—主轴；2—楔形传动板；3—活塞；4—摇盘；5—钢球；6—锥齿轮(www.xing528.com)

3）斜盘式压缩机

斜盘式压缩机又称斜板式压缩机，是一种轴向往复活塞式压缩机。斜盘式压缩机具有结构紧凑、效率高和性能可靠的优点，是目前乘用车空调制冷系统中应用最多的一种机型。如图2.7所示，斜盘式压缩机的主要零件有缸体、前后缸盖、前后阀板、活塞等。

图2.7　斜盘式压缩机结构图

1，7—汽缸盖；2，6—汽缸；3—钢珠；4—球支承座；5—活塞；8—带轮；9—电磁离合器线圈；10—主轴；11—电磁离合器；12—套筒；13—轴封；14，20—阀板；15，18—轴承；16—斜盘；17—吸油管；19—油泵

斜盘式压缩机的工作原理，如图2.8所示。斜盘与压缩机主轴固定在一起，斜盘的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽于斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴带动斜盘转动时，便驱动活塞作轴向运动，活塞在前后布置的汽缸内同时作轴向运动，这相当于两个活塞在作双向运动，即前缸活塞向左移动时，排气阀关闭，余隙容积内的气体首先膨胀。当缸内压力略小于吸气腔压力时，吸气阀打开，低压蒸气进入汽缸开始吸气行程，一直到活塞向左移动到终点为止。当后缸活塞向左移动时，开始压缩行程，蒸气被不断压缩，其压力和温度不断上升。当压缩蒸气的压力略大于排气腔压力时，排气阀打开，转到排气行程，一直到活塞移动到左边为止。

图2.8　斜盘式压缩机的工作原理

斜盘每转动一周，前后两个活塞各自完成吸气、压缩、排气、膨胀行程，完成一个工作循环，相当于两个汽缸同时工作。缸体截面均布5个汽缸和5个双向活塞时，主轴旋转一周，相当于有10个工作汽缸，因此称这种有5个汽缸、5个双向活塞的压缩机为斜盘式十缸压缩机。

（2）旋转式压缩机的结构与原理

1）旋叶式压缩机

旋叶式压缩机结构紧凑、外形尺寸小，比较适合小型汽车，如重庆长安生产的微型车和天津市微型汽车厂生产的夏利车等都采用旋叶式压缩机。旋叶式压缩机有椭圆形和正圆形两种汽缸形式，如图2.9所示，叶片数有2，3，4，5等几种。

图2.9　旋叶式压缩机结构示意图

在圆形汽缸中，转子的主轴与汽缸的圆心有一个偏心距，使转子紧贴在汽缸内表面的吸、排气孔之间。在椭圆形汽缸中，转子的主轴和椭圆中心重合。转子上一般开有2～5个纵向开口槽，滑片装在槽中，滑片和汽缸内壁之间的接触线将汽缸分为几个空间，转子外表面、汽缸内壁，滑片装在槽中，滑片及压缩机两端盖共同形成一个封闭的月牙形容积。其具体工作过程为压缩机主轴带动转子组件旋转，转子组件上装有叶片，叶片在离心力或油压作用下甩出，并紧贴汽缸内壁，在相邻的两叶片之间形成了进气压缩的腔室，有多少个叶片则有多少个腔室。在压缩机缸体适当位置上设置了进、排气口，当旋转叶片经过进气口时，腔室的容积增大，吸入制冷剂蒸气，压缩过程开始，叶片刮过进气口，腔室的容积减少，使制冷剂的温度和压力升高。当叶片接近排气口时，腔室的容积接近最小，压缩后的制冷剂由排气口排向冷凝器。转子每转一周，分别有若干个相同的工作容积依次进行相同的工作过程。叶片能完成吸入和压缩制冷剂的任务，故旋叶式取消了吸气阀。

2）涡旋式压缩机

图2.10　涡旋式压缩机实物图

涡旋式压缩机是一种新型的容积式压缩机，如图2.10所示。涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作安静，又被称为超静压缩机。涡旋式压缩机结构新颖、精密，具有体积小、噪声低、质量小、振动小、效率高、能耗低、寿命长、输气连续平稳、运行可靠等突出优点，被认为是最有前途的一种压缩机。

涡旋式压缩机包括一个静蜗杆和一个动蜗杆，其形状像一个螺旋管。动蜗杆和静蜗杆型线参数完全相同，但在安装时存在180°的相位角，即两者正好错开180°，从而使动蜗杆和静蜗杆相互啮合形成一系列的月牙形空间（容积）。

涡旋式压缩机是一种靠定涡旋盘与动涡旋盘的相对运动使密闭空间中的容积发生变化，从而排除高压气体的机构。涡旋压缩机的工作原理如图2.11所示。当主轴旋转时，动涡旋盘2围绕一定的回旋半径作回旋运动（动涡旋盘2并不围绕其涡旋盘中心旋转）时，一对涡旋盘的接触点向中心移动，月牙形容积也向中心移动，容积不断缩小，制冷剂气体压力不断升高。在吸气结束时，一对涡旋盘共形成两对月牙形容积，其中最大的一对月牙形容积Ⅵ即将开始压缩，如图2.11（a）所示。动涡旋盘2以一定的回旋半径绕定涡旋盘1继续回转运动，原最大的月牙形容积被压缩到如图2.11（b）所示大小。在压缩的同时，动涡旋盘2与定涡旋盘1的外周又形成吸气容积Ⅰ和Ⅴ主轴驱动动涡旋盘2继续回旋运动，被压缩的容积缩小到如图2.11（c）所示最小压缩容积Ⅳ，这一对月牙形容积中的制冷剂气体，即将与设在涡旋盘中心的排气口相通。而外部又形成一对吸气容积Ⅱ和Ⅲ，又回旋、压缩，如此周而复始地完成吸气、压缩、排气工作过程。一股制冷剂气体在涡旋压缩机中，从吸气、压缩到排气的工作过程，并不是动涡旋盘在回旋一个360°内所能完成的，需要多个360°才能完成，与涡旋的圈数有关。例如，一台三整圈的涡旋压缩机，需回转3个360°才能完成一个循环。由此可知，由于涡旋压缩机有多个工作容积同时工作，在动涡旋盘回转一个360°内，其吸气、压缩、排气过程是连续进行的。

图2.11　涡旋压缩机的工作原理

1—定涡旋盘；2—动涡旋盘；3—定涡旋盘中心；Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ—吸气容积；Ⅳ—最小压缩容积；4—排气口；5—动涡旋盘中心；Ⅵ—开始压缩容积（最大容积）；a—回旋半径