汽车空调用涡旋压缩机的应用及市场调研

汽车空调用涡旋压缩机的应用及市场调

研

汽车空调用涡旋压缩机的应用及市场调研

2010年06月28日

汽车工业是我国的支柱产业，汽车空调作为汽车的六大总成之一，在

汽车生产与销售过程中起着举足轻重的地位。如不顾及汽车空调的开发、研究，我国汽车工业将缺乏竞争能力。汽车空调的普及，不仅仅是人们生活水平提高

及豪华的标志，也是提高汽车竞争能力的重要手段之一。随着汽车工业的发展

和人民物质文明水平的提高，人们对汽车的舒适性、可靠性、安全性的要求越

来越高。

自本世纪80年代以来，涡旋压缩机以其机构紧凑、高效节能、微振低噪以及工作可靠性等特点，在小型制冷及空调领域获得越来越广泛的应用，也

因此成为压缩机技术发展的主要方向之一，其在汽车空调中的应用也越来越引

起人们的关注。本报告主要综述车用涡旋压缩机技术的发展状况和研究动向、

原理结构、优势以及涡旋压缩机在我国汽车空调中的应用前景。

一、背景简述

1.简述

国际压缩机工程会议（普度大学会议）是压缩机专业的主要国际性学

术会议，其目的在于介绍压缩机领域的最新研究成果及新的设计；考察压缩机

发展及使用的现代工艺水平；为专家同行接触、交流提供机会。从各届会议发

表论文情况统计可看到，近１０年来，对往复式压缩机和螺杆式压缩机虽然继

续进行研究，但研究的兴趣已转向涡旋式压缩机。

在中、小型空调机中，往复、涡旋、滚动活塞式三类压缩机并存，但

各有其不同的结构特点，下面从效率、噪音、振动等几方面对这三种压缩机进

行比较，见表 2 ：

表 2 涡旋式、滚动活塞式、往复式压缩机比较 ?

比较项目

涡旋式压缩机滚动活塞式压缩机往复式压缩机高压到低压泄露量

吸气阀阻力

排气阀阻力

顶端余隙容积

能效比少无无无 2.9 有泄露

无

有

较小

2.6 有泄露(最大)

有

有

有

2.6以下噪音振动零部件数量重量工作精度 90 60 40 85 最高105 400 60 75 高 100 100 100 100 一般从压缩机会议论文发表情况的统计和对三种压缩机的比较可看出，由于涡旋压缩机在容积效率、气阀流通阻力、振动噪声等方面与目前汽车空调系统中大量使用的斜盘式压缩机（往复式压缩机的一种）相比有较大的优势，随着汽车生产厂对空调系统噪声、能耗指标等要求的提高，涡漩式压缩机成为关注的焦点。

二、车用涡旋压缩机的历史及现状

制冷压缩机是空调装置的核心，用于汽车空调的压缩机多达30-40种，主要机型是压缩式容积型的压缩机。其中以往复活塞立式压缩机装入汽车空调

为最早，而现在基本上被斜盘式压缩机替代。斜盘式压缩机是汽车空调最主要

的机型，因为斜盘式压缩机的设计、结构及加工工艺、维修等都比较成熟，以

斜盘式作为汽车压缩机约占总压缩机量的80%。从压缩机容积效率、零件数多少、尺寸紧凑、重量指标、节能效果、噪音以及耐久性等进行比较，人们选择

汽车空调器的压缩机重心由传统的往复活塞式转换为斜盘式

汽车空调回转式压缩机主要机型有旋叶式、滚动活塞式、螺杆式、三

角转子式、涡旋式压缩机等。其中最引人注目的是涡旋式压缩机，由于其体积小、重量轻、噪音小、无气阀、零件少、寿命长等优点，尤其是它的容积效率

特别高，等值排量情况下节料性、节能性极高，一开始出现就引起人们高度的

关注。相比条件下，它比往复活塞式容积效率高 20~30% ，绝热效率高 10% ，能耗下降 10% ，体积减少 40% ，重量下降 15% 。

由于汽车空调压缩机转速随车速变化而变化，从节能、车室内保持能

量恒定和热舒适性考虑，变排量压缩机应运而生，变排量压缩机是汽车空调压

缩机的发展方向，各种汽车空调压缩机将全部被变排量型压缩机替代。

回顾汽车空调压缩机的发展和预测压缩机的未来，可称之：往复活塞

式压缩机为第一代压缩机，第二代为斜板式、摇板式和径向辐射式，第三代为

回转式压缩机，诸如旋叶、滚动活塞式、螺杆式、三角转子式，第四代为涡旋

压缩机，第五代为变排量压缩机。

1981 年 Sanden 公司开始生产用于汽车空调的涡旋压缩机 TR-60

（ 60cc/Rev ），得到了用户的认可，然而， 60cc/Rev 的排量太小，没能充

分发挥涡旋压缩机的 12000rpm 的高速性能。 1984 年， TR-70 （ 69cc/Rev ）系列和 TR90 （ 88cc/Rev ）系列开始批量生产，如果考虑到容积效率，分别

和活塞式的压缩机的 130cc 和 165 相当。 1987 年，新型的 TRF 系列产生，TRF090 （ 86cc/Rev ）、 TRF105 （ 105cc/Rev ）分别和 TR-70 、 TR-90

体积相当，但通过优化涡旋参数，排量增加了 20% 。 1988 年，以定排量的TRF090 为基础，开发了 TRC090 、 TRC105 变排量涡旋压缩机。此外，为了适应新的制冷剂 HFC134a 要求，还开发了新的 TRS90 、 TRS105 系列。

VISTEON AUTOMOTIVE SYSTEM1998 年六月在葡萄牙的 PALMELA 投资 1.5 亿美

元筹建汽车空调用涡旋压缩机厂，占地面积 18150 平方米，产品主要面向中小型汽车；涡旋压缩机在技术上也做了一些改进，运转更平稳、安静，可靠性、

耐久性都得到了提高，用于汽车空调的燃油消耗也有所降低。国外生产车用涡

旋压缩机的厂家还有日本三菱重工（ MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES LTD ）、Hitachi 公司、松下公司、，此外，东芝公司推出了列车空调涡漩式压缩机。

我国的车用涡旋压缩机研究工作起步较晚，与国外有较大差距。目前

汉江机床有限公司和西安交通大学压缩机工程研究中心联合研制并成功开发了

适用于环保型冷媒 R134a 车用制冷涡旋压缩机，已形成 HJSC 系列产品，主要用于中小型客车制冷空调系统。一种新型的涡旋汽车空调压缩机（ WXTQ －

70 ）由西安交大和邯郸制氧机厂联合研制成功，并在夏利汽车装机试用取得较好效果，该产品比目前普遍采用的美国或日本斜盘式汽车空调压缩机效率提高11.2% ，比国产三角转子式压缩机效率提高 39.4% ，比日本产滑片式压缩机效率提高 48% 。

汽车空调已经历 60 年的发展历程，环境保护将决定未来车用涡旋压

缩机的发展方向：开发研究适于新型环保制冷剂的涡旋压缩机仍然是主流方向；

变排量涡旋压缩机研究也会是一个热点，通过改变传动比，使涡旋压

缩机工作在一个最高效率恒定转速下，从而降低油耗和排放，同时压缩机的尺

寸和重量也变得更小；

应未来越来越多的电车应用要求，全封闭式的电驱动涡旋压缩机也是

一个方向。

三、车用涡旋压缩机的结构、工作原理和特点

汽车空调用的涡旋式制冷压缩机的压缩原理，不同于早期的发明，它

进行了各种研究和改进。

驱动压缩机运转的功率一般来自发动机，压缩机常采用开启式结构，

用传动带实现功率的传递。图 1 是汽车空调用压缩机机构示意图。

1 ．汽车涡旋压缩机的机构整体构造