压缩机设计指南

压缩机设计指南
XXXX有限公司
压缩机设计指南
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备注：本指南涉及到的压缩机零部件企业标准.测试规范.KNOW-HOW按照其最新版本执⾏，以后更新的技术⽂件也适⽤于本指南。

⽬录
⽬录 (2)
1适⽤范围 (3)
2压缩机简要说明 (3)
2.1压缩机综述 (3)
2.2设计指南本部分适⽤范围 .................................................................................. 错误!未定义书签。

2.3多楔带空调压缩机基本组成 (4)
3压缩机设计 (5)
3.1设计原则 (5)
3.2性能匹配 (7)
3.3压缩机的性能参数计算 (9)
3.4压缩机的选型 (9)
4压缩机的EBOM数据 (9)
5压缩机的测试规范 (10)
5.1测试内容 (10)
5.2测试标准、⽅法 (10)
6压缩机注意事项 (11)
7压缩机图纸模式 (11)
7.1图纸主要内容和形式 (11)
1 适⽤范围
本设计指南适⽤于XX公司所有车型的压缩机设计开发。

2 压缩机简要说明
2.1 压缩机综述
压缩机作为汽车空调制冷系统的核⼼部件，具有重要功能把⽓态制冷剂从低温低压的⽓体压缩⾄⾼温⾼压蒸汽。

压缩机是制冷系统中低压和⾼压、低温和⾼温的转换装置，其正常⼯作时实现热交换的必要条件。

汽车空调常见压缩机的主要类型有：斜盘式活塞压缩机、摇板式活塞压缩机、旋叶式压缩机、涡旋式压缩机等，压缩机内各运动部件的润滑主要依靠润滑油随制冷剂⼀起循环。

压缩机的性能指标主要有:制冷量、功耗，COP值，容积效率、排⽓量等。

摆盘式和斜盘式活塞压缩机，它的优点是惯性较⼩，结构紧凑。

⽬前汽车空调系统中仍然以它为主；如：某公司双向斜盘10缸压缩机;⽬前期待其在成本和耐久性上更加优异的表现；旋叶式压缩机有圆形和椭圆形两类，叶⽚有⼆⽚、三⽚、四⽚、五⽚等⼏种。

其中圆形汽缸配置的叶⽚为⼆、三、四⽚三种，如松下H12压缩机（圆形3叶⽚）；椭圆形汽缸配置的叶⽚为四、五⽚两种，如JSS96压缩机（椭圆形5叶⽚）；其特点是尺⼨⽐较⼩，重量相对⽐较轻，成本相对⽐较低。

缺点是效率、性能⼀般、引擎协调性较差等。

涡旋式压缩机其特点如下：运转平稳、噪⾳低、效率⾼、零部件少，可在13000r/m下⾼速运⾏，但其在低速时的效率明显降低，⽽且其压缩机零部件加⼯精度⾼、⼯艺复杂、需要专门的加⼯设备，因⽽成本较⾼。

编制⽇期：编者版次：页次：- 4 -
图2-1 空调系统压缩机类型分析数据
⽬前压缩机的发展趋势是轻量化，低耗能、⾼性能型的压缩机，就耗能来讲,变排量空调压缩机⽐定排量耗能要低,我公司不少车型⽬前主要采⽤变排量内控压缩机,另外外控变排量压缩机已经形成⼀定趋势.丰⽥.⼤众系列车型⼤量采⽤变排量外控压缩机。

2.2 多楔带空调压缩机基本组成
1.摆板斜盘压缩机将多个活塞沿圆周⽅向均匀布置在⽓缸内，通过连杆与⾏星盘铆接在⼀起，斜盘与主轴⽤弹性圆柱销固定在⼀起，穿过前缸盖中孔，通过径向轴承和滚针轴承的⽀撑，安装在前缸盖内。

⼀对防旋齿轮副中的动齿轮与⾏星盘铆接，并与⾏星盘⼀起摆动。

静齿轮通过键与汽缸垫保证活塞顶部合适的余隙，⽤⾼强度螺栓将后缸盖和汽缸体、以及汽缸体与前缸盖连接在⼀起，汽缸体上有⼀细⼩的常通孔与后缸盖的吸⽓腔相通，确保曲轴箱内压⼒不⾄于过⾼。

2.旋转斜盘压缩机此压缩机加⼯和安装⽐较复杂，有很多环节需要选择性装配。

主轴与斜盘压装在⼀起，并选配表⾯涂聚四氟⼄烯的活塞和半圆形的滑履，通过这样的办法保证与斜盘装配时有⼀定的间隙以利于润滑，选配好的斜盘和活塞安装进前后汽缸体，安装进汽缸体前，应选择推⼒⽚保证⼀定量的轴向窜动。

其他结构如吸排⽓结构与摆动斜盘相似。

3.旋叶压缩机此压缩机含有头盖、回转体等，回转体包括叶⽚、前端板、油阀、轴承孔、转⼦轴、转⼦、缸体、排⽓阀⽚等。

4.涡旋压缩机此压缩机含有定涡旋盘和动涡旋盘、回旋机构、防旋转机构、前盖部件、机体。

静涡旋盘由铝合⾦压铸⽽成，涡旋盘顶端设有密封条，动涡旋盘壁进⾏硬质阳极氧化处理，保持其
耐磨性，排⽓阀⽚既可以防⽌⾼压⽓体倒流⽽导致效率的下降，⼜可以防⽌电磁离合器脱开时的主轴倒转，主轴由球轴承F和R⽀撑，动涡旋盘通过偏⼼套的回旋曲柄机构，实现回旋运动。

3 压缩机设计
3.1 设计原则
⑴.汽车空调系统对压缩机的性能要求
1.由于汽车使⽤区域⼴，各地的热湿负荷变化⼤，在设计选⽤压缩机时，应该保证最恶劣的
⼯况下，仍能具有令⼈满意的降温性能。

2.要有良好的低温性能，在怠速或低速运转时，具有较⼤的制冷能⼒和较⾼的效率。

3.降温速率要快,尤其对于内控变排量压缩机,要求压缩机不要过快的减⼩排量,影响整车降温
性能,因此要求标定内控阀设定值。

4.空调系统的蒸发压⼒和冷凝压⼒变化⼤，怠速时达到很⾼的冷凝压⼒。

要求压缩机由较好
的耐压性和耐渗漏性，同时为安全起见，应装有卸压阀。

5.压缩机的耗功要尽可能的低,要求在1800rpm,压缩机的耗功≤2800kw 。

⑵.汽车空调系统对压缩机的控制要求
1.压缩机应具有⾼温⾼压的保护功能,如热保护器,卸压阀等
2.离合器频繁吸合，尤其是定排量压缩机，对离合器可靠性要求⾼。

3.压缩机离合器的接插件的性能要可靠
⑶.汽车空调系统对压缩机的安装位置要求
1.满⾜⼤批量⽣产，快速安装的要求，压缩机建议采⽤直装式的安装⽅式。

2.压缩机在发动机室内的安装位置应便于拆卸和维修。

3.⼤部分压缩机都有安装⾓度的要求，要求咨询具体⼚家相关设计⼈员,否则影响压缩机润滑
特性。

4.采⽤多槽带轮，提⾼传动效率。

5.注意压缩机标签的旋转⽅向，⼤部分的压缩机不能反⽅向旋转。

6.布置空调压缩机要求远离热源,防⽌影响卸压阀的卸压特性。

7.压缩机的安装⽅式要求关注加油孔的位置。

8.压缩机的接插件应当便于插拔,要预留售后⼿部接插空间。

9.压缩机整车布置要求离开整车纵梁25mm以上,距离冷却风扇45~60mm以上。

⑷.汽车空调系统对压缩机使⽤环境要求
1.压缩机安装在发动机旁，对压缩机的耐⾼温性要求⾼，尤其汽车在⾼温、怠速⼯况运⾏时，
发动机舱的温度可⾼达120°。

2.由于汽车经常在颠簸的道路上⾼速⾏使，⽽且压缩机⼜通过⽀架与发动机或底盘刚性连接，
因此要求压缩机有良好的抗振性。

3.压缩机安装与发动机前舱环境,要求压缩机外壳、离合器表⾯、驱动盘、离合器线圈等有较
强的抗腐蚀能⼒。

⑸. 汽车空调系统对压缩机轮系布置要求
1.压缩机轮系包⾓范围要求，包⾓⼀般不能⼩于90°；不要⼤于180°；包⾓过⼩，⽪带打
滑，包⾓过⼤，⽪带磨损严重，传动发滞。

2.压缩机轮系速⽐要求，依压缩机类型不同⽽各异，斜盘压缩机⼀般要求传动速⽐在1.15左
右，旋叶压缩机传动⽐⼀般要求在1.2左右，涡旋压缩机相对⾼⼀点,⼀般传动⽐在1.3左右。

3.压缩机整车安装⾓度要求，依据⼚家要求，满⾜润滑性能要求。

4.压缩机进出⼝管路拆装的便捷性，充分考虑压缩机的周边数据。

5.压缩机周边是否有热源部件存在。

6.压缩机的卸压阀附近是否有⾮耐油部件。

7.压缩机加注油孔是否在⽔平线以上。

8.压缩机的离地⾼度是否符合挡泥沙，以及防异物碰撞的要求,推荐要求380mm离地⾼度。

9. 压缩机本体和⽀架是否避开发动机的共振点。

⑹顾客要求
轻量化，⼩型化，耐久性好，低NVH，⾼性能；⾼效率。

⑺性能要求
1. 制冷能⼒、功耗、cop、容积效率、噪⾳曲线参见图纸，试验⽅法参见国标
具体性能数值要求见双⽅达成共识的技术协议中具体条款。

2. 杂质含量，⽔含量参见技术协议，同时在部件图纸中体现对该参数的技术要求。

3. 压缩机总成泄漏量参见国标中相关部分技术要求。

4. 离合器满⾜最低吸合压⼒，静脱离转矩要求和消耗电功率参见国标。

5. 噪⾳值要求参见技术协议。

6. 禁⽤物质及受限物质要求参见技术协议，同时参见国标。

7. 防腐性能要求参见国标中电器件的中性盐雾性能要求。

其余性能要求，如外观、电磁离合器其余相关性能要求、耐久性能要求、电线束及接插件、振
动等试验要求、性能要求参见国标中相关条款。

3.2 性能匹配
从系统匹配和成本经济、运⾏经济⾓度考虑,空调系统在额定运⾏⼯况(通常把该⼯况作为设计⼯况)应选配多⼤容量、多少输⼊功率、多⾼转速的车⽤空调压缩机，这是汽车空调系统设计在完成空
调负荷计算之后⾸先解决的问题,为此，必须进⾏车⽤空调压缩机的选型计算,包括设计⼯况计算和变
负荷⼯况计算。

⑴.车⽤空调压缩机选配的依据
当车⾝结构确定之后．车⽤空凋系统设汁的第⼀个仟务，就是进⾏车厢空调负荷的设计计算；⼀般空调负荷计算，包括额定⼯况和最⼤负荷⼯况的负荷计算，空调负荷计算的结果是车⽤空调压缩机选配的依据。

额定⼯况是指有关⾏业标准所规定的车⽤空调系统运⾏⼯况。

我公司汽车空调系统的额定运⾏⼯况是：环境温度为40℃．相对湿度为50%；车速为4档40km/h,太能辐射热1000w/h,汽车空调⿎风机最⼤档,内循环,全冷模式;设计⼯况也可以按所设计车辆在当地经常运⾏的条件综合考虑来确定，但须按有关⾏业标准所规定的车⽤空调系统远⾏⼯况加以校核。

额定⼯况必须确定的参数有：冷凝器总成环境⽓象参数、蒸发器总成进风参数、压缩机转速、制冷剂冷凝温度(压⼒)、制冷剂蒸发温度(压⼒)、膨胀阀前制冷剂过冷度、蒸发器出⼝制冷剂过热度、压缩机吸⽓温度以及压缩机吸⽓管路的压⼒降等。

最⼤负荷⼯况是指车⽤空调系统按额定⼯况设计好后，在特定运⾏条件下，所能达到的具有最⼤制冷能⼒
的运⾏⼯况。

⼀般，当汽车在环境温度较⾼的烈⽇下长时间暴晒后，车⽤空调系统刚起动时刻的运⾏⼯况，就属这⼀特定运⾏⼯况。

最⼤负荷⼯况的参数也包括上述额定⼯况的各项参数。

⑵.车⽤空调压缩机的性能及其测试⼯况
对车⽤空调压缩机的选配是否得当，与设计经验有很⼤关系。

对于系统的合理匹配来说，这样选配是初步的，应当通过车⽤空调压缩机的选型计算予以最后确定。

要进⾏压缩机的选型计算，⾸先耍掌握所选压缩机的产品性能参数和该产品性能的测试⼯况。

性能参数包括：压缩机的转速(从最低转速到最⾼转速的允许转速范围)、压缩机在该转速下的理论排⽓量(或压缩机的缸径、⾏程、⽓缸数，或压缩机的⽓缸⼯作容积)、压缩机的质量、外形安装尺才、接管尺⼨、电磁离合器的规格型号、适⽤的制冷剂、适⽤的润滑油、在该蒸发温度和冷凝温度下的压缩机制冷量与输⼊功率，有的产品还有在该蒸发温度和冷凝温度下的制冷剂质量流量。

这些性能参数是在压缩机的测试⼯况测定的。

⑶.压缩机与发动机的传动⽐及压缩机转速的确定
我公司的汽车空调系统中，压缩机都是由发动机主轴通过轮系⽪带传动来驱动的。

定排量压缩机靠离合器的吸合和断开来实现制冷量的满⾜,变排量压缩机依靠斜盘⾓度的调整实现排量变化。

压缩机的转速与发动机主轴的转速直接有关，两者之间的传动⽐除与发动机转速有关外，还取决于压缩机的最⾼连续转速。

传动⽐的确定，汽车发动机的转速范围⽐较宽，⼀般在700—6500rpm之间，汽车在停驶(发动机怠速转动)和低速状态时．发动机转速低，空调压缩机转速也低，会造成空调系统的制冷能⼒不⾜。

汽车⾼速⾏驶时，发动机和压缩机的转速较⾼，空调制冷能⼒⼤，压缩机耗能也⾼。

若在设计过程中，选择过⼤的传动⽐，发动机⼀旦⾼速运转时，导致压缩机的转速超过极限范围⽽损坏。

由上述可知，发动机与压缩机之间的传动⽐的选择，既要考虑发动机在低转速下⼯作，导致空调系统制冷能⼒不⾜的影响，也要防⽌发动机在⾼速⼯作状态下，压缩机转速过⾼，导致损坏压缩机。

⽐如，汽车在城市⼯况正常⾏驶状态下，发动机转速为1440rpm时．若传动⽐为1.25，则压缩机的转速就可以达到1800rpm。

这种状态是⽐较理想的。

⑷.压缩机与冷凝器、蒸发器的性能匹配
压缩机作为制冷系统的⼀个组成部件，其上游部件是蒸发器总成，下游部件是冷凝器总成。

它们之间的性能是相互影响的，当蒸发器内制冷剂蒸发温度Te或压缩机吸⽓压⼒Ps。

变化时，压缩机的输⽓
量会变化，因⽽压缩机制冷量Qec、制冷剂冷凝温度Tc都会变化；因此，在选配或设计冷凝器和蒸发器时，应当与所选配的压缩机性能相匹配，并且三者性能要综合考虑，才能充分发挥各个部件的作⽤。

3.3 压缩机的性能参数计算
1.确定压缩机的排⽓压⼒、吸⽓压⼒、吸⽓过冷度排⽓过热度。

2.计算额定空调⼯况制冷系统所需制冷量。

3.将额定空调⼯况下制冷系统所需制冷量换算成压缩机所需制冷量。

4.将额定空调⼯况压缩机制冷量换算成测试⼯况压缩机制冷量。

5.测试⼯况压缩机所需制冷剂单位质量流量。

6.确定测试⼯况压缩机所需的轴功率。

7.根据压缩机转速对应的制冷量和功耗值的计算结果，选择压缩机的型号。

3.4 压缩机的选型
微型车及⼩型车汽车空调，由于空间尺⼨⼩，发动机功率⼩，⽐较注意压缩机的效率，外型尺
⼨及功耗，微型车的压缩机排量⼀般在80-100cm3/h;中低档经济型轿车，采⽤120-150 cm3/h;⽬前主
要以摆动斜盘式和双向斜盘式压缩机为主; 商务轿车或⼩客车等采⽤150-250 cm3/h；总的来说，⽬
前最⼤量采⽤的各种旋转斜盘式和摇摆斜盘式压缩机，涡旋压缩机由于其⾃⾝的优点，及加⼯问题
的解决，必将成为很有发展前途的车⽤空调压缩机。

旋叶压缩机在运转⾼速时，制冷效率⽐较⾼，
在低速时，制冷效率下降，与引擎的协调性⼀般。

4 压缩机的EBOM数据
表2-1 空调压缩机EBOM
备注: 压缩机EBOM 数据拆分级别需要包括离合器,⽪带轮,冷动机油(润滑油),另外压缩机的进出⼝压板螺栓或压缩机总成固定螺栓与压缩机总成同属于直发件。

其中标准件仅作为举例说明.
5 压缩机的测试规范
5.1 测试内容
A.外观检测验证压缩机的外观。

B.尺⼨检测
验证压缩机的外形尺⼨和安装尺⼨是否和确认的图纸⼀致。

C.性能检测
按国标中所规定的检测压缩机性能。

D.三万公⾥道路测试
验证压缩机的可靠性。

5.2 测试标准、⽅法
⑴.尺⼨测试：按测试规范中规定⽅法：使⽤游标卡尺和卷尺测量外形尺⼨。

⑵.台架试验：按《空调压缩机测试规范》中所规定分别进⾏离合器通断，热保护器性能参数，卸压阀参数；短时试验，压缩机总成噪⾳测试等等。

⑶.实车评审：
①.压缩机安装拆卸⽅便性：
②.压缩机动态⼲涉分析；
③.压缩机布置分析：
④.压缩机与地⾯距离分析：
⑤.压缩机整车噪⾳（三个⼯况；怠速、40km/h、90km/h）；
⑥.压缩机离合器吸合是否符合控制策略定义；
⑦.压缩机密封状况;
其他评审条款参见《空调压缩机测试规范》。

6 压缩机注意事项
1 .不要将可燃物质靠近压缩机离合器附近。

2.不要操作压缩机在真空状态或者开⼝状态下运转压缩机。

3.确保压缩机在给定转速下，出⼝有5℃以上的过热度。

4.在电器布线时，必须为压缩机配备专⽤继电器。

5..冷媒加注后，不可急加速压缩机的转速。

6..除⾮⽤于安装空调系统配管，否则不要将压缩机的密封帽拿掉，放⾛氮⽓。

7..不要将压缩机的进出⼝的密封帽拿掉，否则冷冻油会吸收空⽓中⽔份。

7 压缩机图纸模式
7.1 图纸主要内容和形式
采⽤三维、⼆维图纸保存，⽤UG 、CATIA都可以。

图纸内容必须包括：
A.外形尺⼨、表⾯处理，公差要求
B.适⽤的制冷剂说明
C.供货总成内是否充⼊⼲燥⾼纯氮⽓及压⼒值
D.压缩机本体结构重要关键安装尺⼨
E.该总成所⽤材料、牌号、⾊彩
F.部件认可参照标准
G.外观质量
H.未注尺⼨执⾏标准
I.标签标记
J.性能曲线（制冷量、功耗、COP、容积效率、噪⾳）
K.离合器⽪带轮放⼤图、吸排⽓⼝放⼤图、固定点放⼤图L .重要尺⼨，关键尺⼨的标注。