汽车空调第五章第1节

2019/8/151第五章汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统主要由压缩机，冷凝器，贮液干燥器，节流装置，蒸发器等部件组成。2019/8/152汽车空调制冷系统图2019/8/1535.1汽车空调压缩机㈠汽车空调对压缩机的要求要有良好的低速性能，即要求在低速运转时有较大的制冷能力和较高的效率。高速运行时要求能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车动力性。体积小，重量轻，这也是对所有汽车零件的要求。从发动机机舱安装空调越来越小这一角度考虑，也要求压缩机小型化。要能经受恶劣的运行条件，可靠性好。由于汽车发动机室温度较高，怠速时常达80℃以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，因此要求压缩机耐高温和高压。由于汽车在颠簸的道路上高速行驶，部件必须有良好的抗振性，机组密封性能要好。对汽车的不利影响要小。要求压缩机运行平稳、噪音低、振动小，开、停压缩机时对发动机转速的影响不应太大，起动扭矩要小。2019/8/1545.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑴汽车空调压缩机的分类2019/8/1555.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑵汽车空调常用压缩机的发展2019/8/1565.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑶近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：[1]改进结构，提高容积效率，以减少外形尺寸，提高制冷量。[2]简化或取消进排气阀，以降低压力损失。[3]提高压缩机转速，以增大制冷量。扩大最高和最低转速范围，以提高对不同车速的适应性。[4]改善压缩机扭矩特性。这不仅关系到离合器大小、皮带轮尺寸及重量、运转平稳性，也影响到振动。[5]利用卸载机构、缸体上开缺口、改变参加工作的缸数、利用吸、排气压力差改变斜盘角度方法改变排量大小，以降低高速时的动力消耗，改善起动性能。2019/8/1575.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑶近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：[6]用飞溅润滑等方式代替油泵，以增大低速时的制冷量，减少功率消耗，减轻重量及零件数。[7]减小外形尺寸，采用与发动机的装接位置贴合的外形，取消安装凸缘及支架，以减轻重量。[8]采用小缸径，多缸数，以改善压缩机输出脉动性，减轻重量和减小外形尺寸。[9]采用高强度材料及耐磨性好的新型摩擦副材料匹配，以提高零件寿命和可靠性。例如机体和活塞采用高硅铝合金,活塞环采用含金属粉末的聚四氟乙烯,活塞表面喷涂聚四氟乙烯耐磨材料。2019/8/1585.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑶近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：[10]为提高密封性和密封的耐压强度，缸体采用浸渍处理技术,气缸垫和缸盖垫采用薄钢片双面复合橡胶等。[11]采用V形多槽皮带，以提高传动效率。[12]采用特殊高强度轴承，延长轴承寿命。[13]为减少制冷剂泄漏，采取了下列措施：①吸排气口的连接方式从螺纹连接改为板式快速连接；②接口从喇叭口形式改为０型密封圈形式；③轴封装置从机械密封式改为多唇口密封式。2019/8/1595.1汽车空调压缩机㈡汽车空调压缩机的分类及其发展⑶近十多年，对汽车空调压缩机的结构进行了许多改进，主要表现如下：[14]由于汽车空调制冷剂改用R134a，代替原来的R12，压缩机作了相应改动：①提高了零部件强度，主要是提高主轴强度和加大轴承；②密封材料从原来的丁腈橡胶(NBR)，氟橡胶等改用与R134a相容性好的橡胶,例如氢化丁腈橡胶(HNBR)等；③轴封改用多唇口密封式，其中的橡胶唇材料改用与R134a相容性好的材料；④润滑油由原来的矿物油改用合成油，例如多元醇或多元醇酯；⑤改变吸排气口形状。[15]有的生产厂家为了提高压缩机的可靠性和寿命，采取了一些特殊措施。例如美国塞莫金公司为冷藏车压缩机配备了特别的JetCool＝TM压缩机射流冷却喷射系统和JetCool＝TM压缩机射流润滑喷射系统，可供汽车空调系统借鉴。2019/8/15105.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈠结构整机结构工作过程2019/8/15115.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈠结构舌簧式进排气阀轴封装置2019/8/15125.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环1.活塞式压缩机气缸的工作原理图。2.压缩机的理论和实际排气过程。2019/8/15135.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环3.充气效率λλ＝λV·λP·λT·λL工作过程中各种影响造成的损失越小，上式中四个系数越大，使λ也越大，λ越大，排量越大，制冷量也就越大。2019/8/15145.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环3.充气效率λ①λV余隙系数从上式中可以看出，余隙系数λV与压比，相对余隙c和过程指数m有关。当c和m不变，压比ε增大时会使λV变小，当ε增大到一定值时，会使△V'=Vp,λV=0，即压缩机不能吸排气。通常，对单级活塞式压缩机来说，从充气效率以及排温和功耗来考虑，压比一般不超过10。相对余隙容积c值的大小，往往受结构和工艺的影响，不可能无限地减少。在相同Vp和m下，c越小，λV越大。m值主要取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体的热交换，m增大对λV有利。对于氟里昂压缩机，膨胀指数m=0.95～1.05，压缩过程指数n＝1.05～1.18。11103msddkVpppc111'mcV2019/8/15155.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环3.充气效率λ②λP节流系数λP取决于吸气终了相对压力损失△Psl/Pso。在一定的运行工况下，即Pso一定时,吸气阀只有在△Psl略小于吸气阀的弹簧力时才开始关闭。因此,△Psl取决于吸气阀弹簧力的大小。弹簧力过大，气阀会提前关闭,△Psl增大，λP减小，即压力降导致的容积损失增大。相反，过弱的弹簧力又会使活塞运动到下止点时无法关闭，即延迟关闭太多，使吸入的气体从吸气阀处倒流回去。△Psl还与工质流经气阀时的流动阻力损失有关。因此，对制冷压缩机，要按其选用的工质和工况条件正确设计气阀流通面积和气阀弹簧力。soslPP1P2019/8/15165.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环3.充气效率λ③余热系数λT的大小与压缩机的工况有关，蒸发温度降低和冷凝温度升高，即压比增大均使λT降低。λT的大小还与吸气过热度和工质特性有关。适应增加吸气过热度会减少吸入蒸气和压缩机的温差，降低吸入气体受热量，使λT提高。至于工质物性，绝热指数较小,比热大,导热性差的工质，其温升小，λT会大些。kXTTVV0T99.0~97.02019/8/15175.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环3.充气效率λ④λl气密系数λl与压缩机的运行工况有关,压比增大会使泄漏量增加,λl变小。与压缩机的设计，制造和安装质量有关。为减少气体经活塞和气缸之间间隙的泄漏,在活塞上设活塞环。气阀关闭时应严密，同时要防止出现气阀的延迟关闭而造成气体倒流。汽车空调标准(IMACA308-77)对排气阀处泄漏速度有专门规定,不得超过0.85m3/h。气体泄漏不仅使压缩机排量降低，还使压缩机吸入蒸气的温度升高，排气温度升高，降低了压缩机的可靠性和耐久性。对往复活塞式压缩机，一般推荐λl=0.97～0.99。XSVVl2019/8/1518㈡工作循环4.汽车空调往复式压缩机的充气效率还要考虑转速变化对λ的影响。压缩机转速对充气效率的影响可以从上图看出。当工况不变时,可以认为余隙系数λV受转速的影响较小。当转速增加时,由于流速增加使工质受热量和泄漏量相对减少,故余热系数λT和气密性系数λe增加。对节流系数λp来说，受转速变化的影响较大。一方面，转速增加使气体流经气阀时的压力损失和由此而转化来的热量增加，导致充气效率降低；另一方面，在一定工况下，某一转速范围对应有一个气阀阀片的最佳运动规律，此时的损失最小。综上所述，充气效率应在某转速下对应有一个最大值。从右图可以看出，压缩机转速在2000～2500r/min时充气效率最大。5.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理2019/8/15195.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环4.汽车空调往复式压缩机的充气效率估算经验公式584716154432221302827652432211000867.21008708.2C1009552.11039951.91004966.9C46257.3107772.11015484.4C1050854.6min;/NCCCCCCCrNCNCNCNCNCNCCCCOl系数。—转速，—压比；—式中2019/8/15205.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环5.固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗功率的比较固定转速压缩机完成一个循环的耗功WO。11W1OkkkkVPVdpPSOba2019/8/15215.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈡工作循环5.固定转速压缩机与汽车空调变转速压缩机耗功率的比较汽车空调变速压缩机完成一个循环的耗功Wi。式中n—压缩过程指数，可近似取为绝热指数k。δ0—吸排气过程平均相对压力损失，取0.15～0.23。故：Wi/WO1，即WiWO。所以，汽车空调压缩机由于变速关系，完成一个循环的耗功比固定转速度耗功要大。111W110innnnnnVPPSOPV2019/8/15225.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈢汽车空调压缩机的性能曲线压缩机的性能曲线通常是根据实验给出的，用来表示压缩机制冷量和功耗同压缩机工况和转速之间关系的一组曲线。汽车空调用压缩机的性能曲线不同于一般空调装置中压缩机性能曲线，除绘出制冷量、功率与蒸发温度和冷凝温度的关系外，还需由压缩机转速这一变量来描述其性能。2019/8/15235.1.2.1曲轴连杆式压缩机的结构及工作原理㈣汽车空调压缩机的工况目前汽车空调制冷机的工况各国并无统一的标准可遵循，我国目前推荐的专业标准把汽车空调压缩机的名义工况定为：吸气压力饱和温度排气压力饱和温度过热度过冷度压缩机转速-1℃62℃10℃5℃1800r/min2019/8/15245.1.2.2斜盘式压缩机㈠结构与工作原理结构1—活塞2—止推轴承3—驱动球4—滑履5—前阀板6—轴封7—离合器轴承8—衔铁板9—皮带轮10—线圈11—前缸头12—前轴承13—斜盘14—后轴承15—吸油管16—后阀板17—后缸头18—油泵19—“O”型环2019/8/15255.1.2.2斜盘式压缩机㈠结构与工作原理工作原理回转斜盘式压缩机是往复式双向活塞结构，又称双向斜盘式。它的工作原理是把装在主轴上的斜盘的回转运动变为双向活塞沿轴向的往复运动(如动画所示)。活塞以斜盘主轴为中心,在同一圆周上均布了三个(如活塞组件图所示)或五个。各活塞是通过斜盘两端面的滑履和钢球而装配的。通过斜盘的回转，活塞在气缸进行往复运动。活塞的两边都是气缸，因而一个活塞起到双缸的作用，整个压缩机则起到六缸(或十缸)的作用。缸体两端都装有吸排气阀及气缸盖，两个缸体结合后形成吸排气两条通路。斜盘式压缩机的润滑现倾向于采用飞溅润滑方式，即利用斜盘回转时使润滑油在离心力作用下飞溅到缸壁，然后落到轴上，在轴上及缸壁上设有导油孔道或挡油导槽。也有少数压缩机仍采用油泵强制性润滑，或利用吸排气压力差，进行差压式供油的方式。2019/8/15265.1.2.2斜盘式压缩机㈠结构与工作原理工作原理返回2019/8/15275.1.2.2斜盘式压缩机㈡斜盘式压缩机的特点斜盘式压缩机的优点：(1)是圆柱形卧式机组，便