2 汽车空调压缩机应用概况

目前正式应用在汽车空调上的压缩机不少于30种，按其运动形式和主要零件形状，压缩机分类如图2-2所示。

汽车空调制冷压缩机的结构、性能、特点及应用情况如下。

1）曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品，目前仍然应用在家用制冷装置和空调器上。中型曲轴连杆式压缩机仍在公共汽车和旅游客车上大量应用。

2）摆盘式和斜盘式活塞压缩机是第二代产品。它的优点是没有连杆，主轴上惯性较小，结构紧凑。从1953年至今，汽车空调应用中仍以它为主。

3）径向活塞式压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但它在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。

以上这几种压缩机均属于往复活塞式压缩机。往复活塞式压缩机共同的特点是活塞做往复运动。所以，运动惯性力大，转速的提高受到了限制。这样在相同体积下与其他制冷机比较，其制冷量小，振动大，容积效率较低。特别是惯性力对转速的限制，是它们可能被旋转式压缩机所取代的根本原因。

4）旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻润滑油来润滑和密封，所以润滑系统较复杂。

图2-2 汽车空调压缩机分类

5）涡旋式压缩机为第四代。它的特点是基本具备了汽车对空调压缩机提出的要求和特性，是一种最有前途的压缩机。目前应用在轿车上的一些型号已全面地显示了它的优越性，但其在大型客车上的应用还有一段距离。

目前，大型汽车上的空调压缩机仍然采用曲轴连杆式。这是因为它可以按照需要的制冷量，配置多缸制冷压缩机，既便于生产，又便于维修。它的低速性能亦比其他压缩机好，所以特别适用于在大制冷量需求的汽车空调上采用。

旋叶式压缩机的结构很理想，但它的旋叶片是滑移式的，所以磨损严重，寿命短，维修量大。另外由于转子旋转到气缸空间容积最大处时，叶片由于摩擦力和伸长量大，导致叶片振动，产生泄漏振纹以致折断。因此它的速度、排气压力受到限制，制冷量亦较低。所以还需进一步改进，才能得到广泛应用。

滚动活塞式压缩机具有很多优点。它完全克服了旋叶式的上述缺点，制造工艺亦较简单，滚动活塞式压缩机的最大缺点是：容积效率、制冷系数都会随着转速的增加而下降。这样压缩机在高速时，制冷效果不佳，能耗也增加。这点在汽车空调上显然不适合，对它进行改进很有必要。

三角转子压缩机由于有汪克尔式发动机几十年的研制经验，采用合理的密封结构，使气体的泄漏量大大减少，从而使它在低转速下仍有较高的制冷能力和容积效率。由于它允许采用较高的压缩比，所以制冷能力强，应该说这种压缩机在汽车空调上是有广阔前景的。但在高速运转情况下出现的系统润滑困难和磨损较大，以及相应的压缩机离合器的离合振动问题都还有待解决。

螺杆式压缩机的最大特点是工作可靠性最高，寿命最长。适合于应用在汽车空调上。但是在同样的制冷量情况下，它的重量最大，是绝热效率最低的压缩机。因为它依靠两个螺杆啮合的空间来吸气，由于啮合空间小，所以排气量亦小，单位重量的制冷量就小。螺杆式压缩机还需要大量润滑油来润滑和密封螺杆的啮合面，带走大量热量。所以绝热效率最低，能量利用率低，即制冷系数比较低。吸气压力变化引起的附加功耗以及低速性能差也是它的致命弱点。所以螺杆式压缩机目前主要应用在大型客车的独立式空调系统上。

涡旋式压缩机性能优良，工作可靠，体积小，重量轻，适合于各种档次的轿车上，但应用在大型客车上，还有许多技术难题有待解决。

为了保护地球的有限资源，减少环境污染，各国对汽车的每100km耗油量都做出严格的限制。加装空调后，汽车油耗增加7%～10%。因此，节能型汽车空调压缩机是今后的发展方向。很显然，在高速下调节压缩机的制冷输出量，降低发动机的能量消耗，保证汽车具有优良的动力性和车内的舒适性，以及降低油耗是当今各类型压缩机开发研制的方向。

变容量压缩机便是根据上述要求提出来的。它可以根据发动机的转速、车内的温度、自动地调节压缩机输出的制冷量，达到压缩机能量的输出与车内热负荷的完美匹配，从而进一步提高汽车的舒适性和降低汽车的燃油消耗。

各类型压缩机都可根据自身的结构特点，通过简单的方法，达到变容量调节。曲轴连杆式、斜盘式、滚动活塞式等压缩机的能量调节都是突变性的、分级的，这无疑不利于车内空调环境的稳定，对发动机的稳定工况亦有不利影响。节能效果也不太明显。

摆盘式、螺杆式、涡旋式三种压缩机，输出的能量控制是无级变化的。它能根据发动机的转速、车内温度，自动地调节压缩机的制冷量。压缩机的无级变化的能量控制节能效果十分显著，且能大大提高车内空调的舒适性，是车用制冷压缩机的发展方向。