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1、汽车空调构造与维修,主编: 冀旺年 制作: 冀旺年,电 子 教 案,第 4 章,在学完本章后应能：（1）掌握各种压缩机的结构与工作原理； （2）掌握膨胀阀与膨胀管的结构与区别； （3）掌握贮液干燥器与集液干燥器的结构与区别； （4）掌握管路与接头，并能正确使用。,第 4 章汽车空调系统的主要结构部件,使学生了解和掌握压缩机的种类与工作原理；了解蒸发器的作用；了解和掌握膨胀阀和节流管的种类结构与工作原理以及使用条件。,第 5 讲 1、压缩机（各种压缩机的构造与工作原理） 2、蒸发器 3、膨胀阀（内、外平衡热力形和H形） 4、膨胀管,教学重点: 压缩机的种类与工作原理；膨胀阀和节流管的结构与工作原
2、理 教学难点: 压缩机的种类与工作原理,压缩机(compressor)是汽车自动空调系统的主要部件之一，是空调制冷系统的心脏，它是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置。压缩机的功用是：一方面使压缩机进口处成低压状态，使蒸发器携带潜热（包括吸收了车室内热量）的制冷剂流出蒸发器，这种低压状态可使制冷剂进入蒸发器；另一方面使低压气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂。压缩机的这两个功能只要有一个失效就会导致空调系统内的制冷剂无法循环，空调系统将工作不良或一点都不制冷。 空调系统的压缩机，工作时吸气阀吸入制冷剂，压缩后从排气阀排出。压缩机的形式有：曲轴连杆式压缩机、翘板活塞压缩机、回转斜盘活塞压缩机、旋
3、转叶片压缩机等。,4.1 压缩机,曲轴连杆式压缩机是最早的第一代制冷压缩机。 曲轴连杆式压缩机，按气缸数不同，可分为二缸机、三缸机、四缸机；按气缸排列形式，可分为直列式、V型等。 曲轴连杆式压缩机主要由曲柄连杆机构、阀门组件、润滑装置和密封装置等组成，如图4-1所示。其原理和活塞发动机一样，当曲轴旋转时，活塞上下往复运动，使气缸容积不断变化，当活塞向下运动时，从制冷系统中的蒸发器吸进制冷剂蒸气；活塞向上运动时，压缩制冷剂蒸气至冷凝器。但压缩机是一种泵，这一点和发动机不同。其工作原理见图4-2。,4.1.1 曲轴连杆式压缩机,图4-1 曲柄连杆式压缩机,图 4-2 曲柄连杆式压缩机工作原理,图4
4、-3 直列双缸曲轴连杆式压缩机构造,这种压缩机在汽车上常用的有A-206、A-209、A-210三种型号，每转排量分别为98.4ml、147.6ml、164ml，制冷量和所消耗功率见表4-1所列。,图 4-4 曲轴连杆式压缩机剖视图,表4-1 直列双缸曲轴连杆式压缩机制冷量和消耗功率表,低压室,活塞环,活塞销,连杆,轴承,气缸筒,气缸,端板,外壳,油底壳,曲轴,曲轴箱,飞轮,轴封总成,阀套,进排气阀,低压室,活塞,高压室,翘板活塞压缩机又称摇摆斜盘式压缩机或单向斜盘式压缩机，其最大的优点是工作平稳、结构紧凑、体积小。其工作原理如图4-5所示。 各气缸以压缩机轴线为中心布置，气缸和输入轴的轴线方
5、向相互平行，活塞和翘板用连杆和球形万向节相连，以协调活塞与翘板的运动，翘板齿轮中心用一钢球5定位，并用一对齿轮6限制翘板只能左右摆动而不能转动。由于斜盘与翘板的接触面为斜面，所以当压缩机工作时，主轴1带动斜盘一起转动，翘板则以定位支承钢球为中心作摇摆运动，并通过连杆带动活塞在气缸内作往复直线运动。摇摆斜盘式压缩机的气缸上也装有进、排气阀，随活塞在气缸内的往复运动，依次进行吸气和压缩行程。,4.1.2 翘板活塞压缩机,1后盖；2阀门板；3排气阀；4排气腔；5弹簧；6后盖缸垫；7主轴；8轴封总成；9滑动轴承；10端面滚柱轴承；11前缸盖；12斜盘；13防转齿轮；14缸体；15定位钢球；16翘板滚柱
6、轴承；17翘板；18防转齿轮；19连杆；20活塞；21阀门板垫；22吸气腔 图4-6 SD5 型摇摆斜盘式压缩机,1-压缩机主轴； 2-转子（端面凸轮）； 3-活塞； 4-连杆； 5-支承钢球； 6-防转锥齿轮对； 7-翘板 图4-5 翘板压缩机工作示意图,1,2,3,4,5,6,7,1,11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21,22,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1-压缩机；2-带轮；3-离合器；4-缸盖；5-阀板；6-缸盖垫；7-注油塞；8-密封圈；9-键；10-轴封；11-垫圈；12-轴封座；13-卡圈；14-毡垫圈；15-前板；16-垫片；17-卡圈 图
7、4-7 轴向五缸压缩机解体图,图4-7 是日本三电公司生产的SD-5型翘板压缩机解体图。该压缩机输入轴每转一转有5次压力脉冲。 压缩机的技术规格见表4-2；表4-3其易损零件目录。 除了用齿轮防止翘板转动外，还可以用导向销达到上述目的。,表4-2 SD5 型摇摆斜盘式压缩机技术规格（三电）,表4-3 SD5 型摇摆斜盘式压缩机易损零件表,回转斜盘式压缩机又称斜盘活塞式压缩机或双向斜盘式压缩机。回转斜盘式压缩机采用往复式双头活塞，依靠斜盘的旋转运动，使双头活塞获得轴向的往复运动。所以，回转斜盘式压缩机的缸数都是双数，各气缸沿圆周按轴向前、后成对地均匀布置，各气缸均装有进、排气阀，各气缸的进气腔和
8、排气腔分别通过管路连通。图4-8是其工作过程示意图。双头活塞中间开槽与斜盘装合，因此，可由斜盘驱动其在前、后两个气缸内往复运动；压缩机主轴和斜盘旋转一周时，双头活塞分别在前、后两个气缸内往复运动一次；活塞向前移动时，前气缸中进行压缩行程，后气缸中则进行吸气行程；反向时，前、后两个气缸的作用互相对调。在斜盘同一圆周上均布3个（或5个）双头活塞，常见的有6缸（红旗牌轿车和上海牌轿车）和10缸（奥迪100轿车）。,4.1.3 回转斜盘式压缩机,图4-8 回转斜盘压缩机工作示意图,回转斜盘式压缩机的结构见图4-9和图4-10所示，它主要由气缸、前缸盖、后缸盖、前阀门板、后阀门板、主轴、斜盘和活塞等组成
9、。斜盘固定在主轴上，随主轴一起转动。斜盘卡在活塞的中部，通过滚珠和滑靴与活塞相连，滑靴能在斜盘上滑动，当斜盘随主轴转动时，通过滑靴和滚珠向活塞传递轴向力，使活塞在气缸内作往复直线运动。前、后阀门板分别装在前、后缸盖与缸体之间，通过阀门板上的进、排气阀控制各缸的进、排气通道。安装在压缩机后端的机油泵，用来控制压缩机工作。,图4-9 回转斜盘式压缩机,1主轴；2压板；3带轮轴承；4轴封；5密封圈；6前阀门板；7回油孔斜盘；8斜盘；9吸油管；10后阀门板；11轴承；12机油泵；13双向活塞；14后缸盖；15后气缸盖；16滚珠；17滑靴；18滚珠座；19前气缸；20前缸盖；21带轮；22电磁离合器,回
10、转斜盘式压缩机与摇摆斜盘式压缩机都属轴向往复活塞式压缩机，即活塞的往复运动都是沿压缩机的主轴方向进行。 回转式压缩与翘板活塞（摇摆式）压缩的主要不同与区别见图4-11所示。,图4-10 十缸回转斜盘式压缩机,（a）回转斜盘式 （b）摇摆斜盘式 图4-11 回转式与摇摆式的结构比较,回转斜盘式压缩机的工作过程如图4-12所示。当处于图4-12（a）位置时，活塞向前移动，后气缸A内压力降低，低压腔内的制冷剂从吸气口被吸入到A腔，如图4-13所示。当斜盘转至图4-12（b）位置，活塞向后移动，后气缸A内压力升高，A腔气体被压缩，如图4-14所示。当斜盘进一步转至图4-12（c）位置时，被压缩成高温高
11、压的气体从排气口排出，完成一个压缩循环。,图4-13 制冷剂气体的吸入 图4-14 制冷剂气体的压缩,（a） （b） （c） 图4-12 回转斜盘式压缩机工作过程,图4-15 回转斜盘式压缩机的分解图,1-前板和轮毂组件；2-轴承；3-带轮；4-离合器线圈；5-壳体；6-套；7-密封座；8-卡环；9-密封件；10、26-密封圈；11-前缸盖； 12-前排气阀板； 13-前吸气阀板； 14-套； 15-轴承； 16-前缸体； 17-止推轴承； 18-吸气口盖； 19-排气管； 20-主轴和斜盘； 21-活塞组件； 22-后缸体； 23-轴承； 24-后吸气阀板； 25-后排气阀板； 27-过热开
12、关或低压开关； 28-机油管； 29-油泵转子； 30-吸气滤网； 31-后缸盖； 32-压力安全阀 图4-16 A-6斜盘压缩机分解图,图4-17 DA-6斜盘压缩机,1-前板和轮毂；2-带轮轴承；3-带轮；4-离合器线圈； 5-螺栓（6件）；6-轴封； 7-前缸盖；8-缸盖垫； 9-阀板；10-吸气簧片阀；11-前缸体；12-主轴和斜盘； 13-活塞（3对）； 14-止推轴承； 15-主轴承； 16-钢球护座（6件）； 17-活塞钢球（6件）；18-密封圈；19-后缸体； 20-吸气簧片阀； 21-阀板； 22-缸盖垫； 23-后缸盖； 24-系统控制开关；25-高压安全阀,图4-17 D
13、A-6斜盘压缩机分解图,休息一会,作为第二代的轴向型压缩机（摇盘式和斜盘式压缩机）一直是汽车空调压缩机的主导产品，约占所有压缩机产品的70，随着技术的不断进步，轴向型压缩机不但可以做到小型轻量化。而且，最高转速可达10000r/min以上。特别是轴向型压缩机率先实现了无级可变排量控制，受到汽车制造商的欢迎，现在新生产的乘用车已全部采用斜盘变排量无级控制的压缩机。,4.1.4 变排量压缩机,1变排量压缩机的基本工作原理 把斜盘与压缩机主轴的角度变成可调时回转斜盘式压缩机就变成了变排量空调压缩机。 变排量空调压缩机能够实现自行调节最关键的控制部件是位于压缩机尾端的控制阀或阀组，它通过感受压缩机进、
14、出口端的压力，来控制作用在摇板上活塞后部的压力，从而实现控制摇板角度和活塞行程，达到控制改变压缩机的输出排量，这种控制是一种动态平衡控制。 当空调系统被启动后，只要制冷剂的压力处于工作范围之内，空调压缩机就在控制阀的控制下，不断地调整排量使之与压缩机吸入制冷剂热负载平衡，使得整个压缩机的工作过程顺畅圆滑，不存在周期性变化的工作循环。发动机也不会因为电磁离合器的周期性离合接触而不断地调整发动机转速，这一点大大地提高了制冷系统的除湿能力，对发动机的燃油经济性的提高和乘坐舒适性等都十分有利。 在实际构造上，可变排量控制阀本身同可变斜盘之间并没有直接的机械联系，真正造成斜盘角度的变化是由于加在所有活塞
15、上制冷剂不同状态压力的动态平衡。当压缩机主轴高速旋转时，所有活塞的工作状态是不一致的，有的处于吸气行程，有的处于排气行程或者压缩行程。吸气行程的活塞运动造成了活塞顶部的曲轴箱吸入压力较低，反之压缩和排气行程的活塞运动造成了其顶部的曲轴箱供给压力明显升高。所有活塞的连杆被均匀地铰接在斜盘周边上，所有活塞顶部受到作用力的合力是促使斜盘改变其倾斜角度的真正动力。当加在蒸发器上的热负载发生变化的情况下，可变排量控制阀芯的移动促使曲轴箱的供给压力和吸入压力之间发生一系列连续平衡。平衡的结果使得所有活塞所受到合力通过连杆组传送到与之铰接的斜盘上，于是斜盘在力的作用下就产生了角度倾斜变化，这种变化反过来又促
16、使了活塞的有效工作行程，造成了压缩机的排量变化。总之，只要曲轴箱吸入压力和供给压力的压差略有变化，就足以产生一个力推动斜盘的倾斜角度发生变化。,2.V-5变排量压缩机的结构原理 “V-5”中的“V”表示可变排量压缩机；“5”表示压缩机内采用5活塞的布置方式。 实现可变排量是因V-5机的摇板和传动板能与主轴倾斜成某一范围内的任意角，从而改变了压缩机的排量。 斜盘的倾斜角度由位于压缩机尾部的可变排量控制阀控制。 排量的改变是依靠摇板箱压力的改变来实现的。 调节摇板箱压力是靠位于压缩机后端的控制阀来实现的。,图4-18 Harrison V-5变排量压缩机,图4-19 V-5变排量压缩机结构图,图4-20 变排量压缩机的平面图,轴销,驱动板,上止点 (固定),短行程 (小量制冷剂排出),长行程 (大量制冷剂排出),旋转斜盘倾角改
