汽车空调论文

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汽车空调涡旋式压缩机技术及其发展

摘要:介绍了汽车空调压缩机的分类,涡旋式空调压缩机结构、特点及其工作原理,并且对汽车空调压缩机的前景进行了展望。

Abstract: The paper introduces the classification of automobile air-conditioning compressor,the structure,feature and working principle of scroll type compressor and describes the prospects of automobile air-conditioning compressor.

关键词:汽车空调;涡旋式压缩机;动涡盘;静涡盘

Key words: automobile air-conditioning;scroll type compressor;orbiting scroll;static scroll

0引言

汽车工业是我国的支柱产业,而空调是汽车现代化标志之一,现在基本所有的轿车上都装备有汽车空调。

作为汽车空调核心部件的压缩机,在技术和质量上也取得了长足的进步,压缩机的设计正朝着减少重量和体积、降低噪音和增加振动稳定性的方向发展。目前压缩机仍以斜板式、旋叶式和漩涡式压缩机为主,自20世纪以来,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,在汽车空调中的应用也越来越引起人们的关注。本论文将对汽车用涡旋式空调压缩机技术及其发展进行阐述。

1概述

压缩机是汽车空调制冷系统的心脏,其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环,吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气,压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高,并将制冷剂蒸气送往冷凝器。

用于汽车制冷系统的压缩机按运动型式可分以下几种:

1.1 往复活塞式压缩机。

①曲轴连杆式;②径向活塞式;③轴向活塞式:翘板式、斜板式。

1.2 旋转式压缩机。

①旋叶式:圆形汽缸、椭圆形汽缸;②转子式:滚动活塞式、三角转子式;③螺杆式压缩机;④涡旋式压缩机。

而车用空调要求体积小、重量轻,并且要能在比较恶劣的工况下工作,随着汽车技术的发展,汽车空调对这些技术要求越来越高,而与

传统的往复式和斜盘式空调压缩机相比,涡旋压缩机因其性能上满足上述特点而在汽车空调的应用上具有明显的优势,得到了越来越多的应用。

2涡旋式压缩机发展优越性

涡旋式压缩机由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的压缩机。涡旋式压缩机的压

缩腔形状及其变化,既不同于往复式压缩机,又不同于旋转式压缩机,

故把它称作新一代容积式压缩机。综合起来,涡旋压缩机有以下优点:

2.1 效率高,多个压缩腔同时工作,相邻压缩腔之间的气体压差小,气体泄漏量少,效率高达90%-98%。

2.2 涡旋式压缩机体积小、重量轻,噪声小,整机振动小。

2.3 低温性能好,高效节能(高容积效率):在中、低温应用时,比传统的活塞机在容积效率上高30%以上。

2.4 没有吸、排气阀,涡旋压缩机运转可靠,且特别适应于变转速运转和变速技术。

2.5 由于涡旋空压机本身无易损件、机组性能优良,因此保养费用极低。

3涡旋压缩机的整体结构及工作原理

3.1 涡旋压缩机的整体结构。

汽车空调涡旋压缩机的主要构件有动涡盘、静涡盘、防自转机构、曲轴和支架等,其中,动涡盘放置于静涡盘和支架之间,可以沿轴向移动。

工作时,动涡盘在气体力的作用下,会存在绕其中心自转的趋势。这种趋势会破坏了涡旋压缩机的正常工作,因此存在防自转装置。防自转机构设置在动涡盘与支架之间,常见的结构型式有十字联轴器、球轴承、圆柱销、小曲柄轴等。

3.2 涡旋压缩机的工作原理。

动静涡旋盘的最常用型线是圆的渐开线及其修正曲线。下面以圆的渐开线涡旋型线为例来说明涡旋压缩机的工作原理。

把涡旋型线参数、相位差、基圆中心相距r相同的动涡盘与静涡盘组装后,可以形成数对封闭的月牙形容积腔。当偏心轴推动动涡盘中心绕静涡盘中心作圆周轨道运动时,这些封闭的容积腔相应地扩大或缩小,由此实现气体的吸入、压缩和排气的目的。低压气体从静涡盘上开设的吸气孔口或动静涡旋盘的周边缝隙进入吸气腔,经压缩后由静涡盘中心处的排气孔口排出。

动、静涡旋盘的型线为3圈,便形成了3对容积腔,分别用1、2、3表示,并依次称为中心压缩腔(即第一压缩腔,又称排气腔)、第二和第三压缩腔。用θ表示动涡盘中心绕静涡盘中心的转动角,阴影部分表示第2压缩腔对应于曲柄转角θ时的轴向投影面积。

当θ=0°时,第三压缩腔刚好封闭,压缩机的吸气过程结束,这时第三压缩腔中充入的气体所占据的容积即为吸气容积,相当于往复式压缩机的行程容积。随着主轴转角的增大,月牙形面积逐渐减小,当

θ=360°时,第三压缩腔完成对气体的压缩过程,这时的压缩腔容积就

是第二压缩腔的最大封闭容积。中心压缩腔和第二压缩腔中的气体容积变化规律与第三压缩腔中的相同。

需要指出的是,第三压缩腔在压缩气体的时候,压缩机的吸气过程也在进行。涡旋式压缩机压缩气体的过程是在连续进行的,主轴每转一周即可完成一次吸气。

4涡旋式压缩机发展存在的问题

4.1 其运动机件表面多是呈曲面形状,这些曲面的加工精度,特别是涡旋体的形位公差有很高要求,涡旋体侧壁面的垂直度,应控制在微米级,有的还需要专门的加工方法、加工技术和加工设备,因此制造成本较高。

4.2 其运动机件之间或运动机件与固定机件之间,常以保持一定的运动间隙来达到密封,气体通过间隙势必引起泄漏,因此密封起来比较困难。

4.3 动涡盘上承受的轴向气体作用力,随主轴转角发生变化,很难恰如其分以平衡,此轴向气体力往往带来摩擦功率消耗。

4.4 从生产和市场来看,我国目前真正拥有涡旋压缩技术并能大批生产的公司并不多。国外,美国、日本和法国的几家公司都拥有自己的产品专利,垄断了具有优越性能的涡旋压缩专利产品。但是,国外产品价格昂贵,不适应中国国情。

5结束语

虽然涡旋式汽车空调压缩机存在很多使用、性能方面的优点,但是要广泛使用还需要很长一段路要走,我们应正视其在技术方面的缺点,努力解决,同时借鉴国外领先技术及发展经验,加大生产力,降低成本使其早日得到更为广泛的应用。