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。