一 制冷系统部件结构

1.空调压缩机

（1）活塞式压缩机

1）曲轴连杆式压缩机。曲轴连杆式压缩机目前在大、中型客车中仍然在使用。这种压缩机的结构与发动机相似，由曲轴连杆驱动活塞在气缸内不断地运动，以改变气缸的容积，从而在制冷系统中起到压缩和输送制冷剂的作用。压缩机的工作可分为压缩、排气、膨胀、吸气4个过程。这种压缩机由于体积较大，目前已很少在乘用车上使用。

曲轴连杆式压缩机的具体结构如图2-1-1所示。这种压缩机一般采用双缸结构，曲轴回转，带动连杆使活塞进行往复运动，吸入和压缩气体。活塞上部的缸体上装有进、排气阀总成，在曲轴和壳体之间装有防止制冷剂泄漏的轴封。为保证零部件的正常运动，在曲轴箱内有规定容量的压缩机润滑油及供油设施。

①曲轴连杆机构由活塞、活塞销、连杆、曲轴、轴承组成。曲轴连杆机构通过活塞销连杆，将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，使制冷剂吸入和压缩，实现制冷剂的循环。

②进、排气阀机构由进气阀片、排气阀片、阀板和限位板等组片组成。当活塞下行时，气缸内压力降低，从蒸发器来的低温、低压气体在压力差的作用下，推开进气阀片进入气缸，如图2-1-2a所示。当活塞上行时，制冷剂被压缩，压力上升，进气阀片被制冷剂压向关闭位置，如图2-1-2b所示。

③润滑机构。曲轴连杆机构由于高速运转，摩擦副部位必须要有良好的润滑。常见的润滑方式有飞溅润滑和油泵润滑两种。油泵润滑又称强制性润滑，是利用连接于主轴尾端的油泵，将积存于曲轴箱底部的润滑油吸入，通过主轴中的油孔向各轴承及轴封供油。

④轴密封机构由弹性挡圈、密封座、O形圈、轴封等组成。由于汽车空调压缩机工作环境十分恶劣，不仅灰尘大、振动大，而且起动频繁、主轴易窜动，因此汽车空调对轴封的要求很高。在不同环境条件下，当压缩机起动、运转、停车和主轴发生颤振与少许窜动时，轴封都能阻止制冷剂泄漏。为此，要求轴封的固定部位（静环圈）和旋转部位（动环圈）的接触面（密封面）处有较高的加工精度，轴封材料要具有耐磨、耐油、耐制冷剂腐蚀和耐高温等性能，而且还要考虑轴封材料之间、轴封材料与压缩机主轴之间的配合间隙及热膨胀特性。

旋转斜盘压缩机（图2-1-3）的主要零件是主轴和斜盘。这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，各气缸主轴为中心布置，每个气缸中安装1个双向活塞形成6缸机或10缸机，如是6缸，3缸在前部，3缸在后部；如是10缸，5缸在前部，5缸在后部。

双向活塞的2个活塞各自在相对的气缸（一前一后）中，活塞一端在前缸中压缩制冷剂蒸气时，另一端就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时作用相反。各缸均备有进气阀和排气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。

如图2-1-4所示，斜盘与压缩机主轴固定在一起，斜盘的边缘装在活塞中部的槽中，活塞槽与斜盘边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜盘也随着旋转，斜盘边缘推动活塞做轴向往复运动。如果斜盘转动1周，前后2个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气1个循环，相当于2个气缸作用。如果是轴向6缸压缩机，缸体截面上均匀分布3个气缸和3个双向活塞，当主轴旋转1周，相当于6个气缸的作用。

2）旋转/摆动斜盘压缩机。摆动斜盘压缩机的气缸以压缩机的轴线为中心，均匀分布，连杆连接活塞和摆盘，两端采用球形万向联轴器，使摆盘的摆动和活塞移动相协调而不发生干涉，如图2-1-5所示。摆盘用钢球作为支承中心并用一对固定的锥齿轮进行限制，即摆盘只能摆动而不能转动。主轴和楔形的传动板连接在一起。压缩机工作时，主轴带动传动板一起旋转，由于楔形传动板的转动，迫使摆盘以钢球为中心，进行左右摇摆移动。摆盘和传动板之间的摩擦力，使摆盘具有转动的趋势，但是这种趋势被一对锥齿轮所限制，使得摆盘只能左右摆动，并带动活塞在气缸内做往复运动。目前，摆动斜盘压缩机已得到广泛的应用。

摆动斜盘压缩机和旋转斜盘压缩机的工作原理基本相同，是将靠在主轴传动板上的摆盘的摇摆运动变为单向活塞沿轴向的往复运动，如图2-1-6所示。它与旋转斜盘压缩机的主要差别是：旋转斜盘压缩机是由斜盘直接驱动活塞往复运动的，而摆动斜盘压缩机则是由传动板带动摆盘，由摆盘驱动活塞往复运动。由于防旋齿轮或防旋销的作用，摆盘不能跟着传动板旋转，只以主轴为轴心被推着摆动。摆盘通过两端带有球铰的双球头连杆与活塞相连接，随着摆盘摆动，活塞在气缸内沿轴向往复运动。

3）变容量摆盘式压缩机。与普通摆盘式压缩机相比，变容量摆盘式压缩机最大的改进是在后端盖上装了一个波纹管控制器和导向器。波纹管放在吸气腔内，受蒸气气压控制，通过波纹管的动作来控制排气腔和摆盘室、吸气腔和摆盘室之间的阀门通道。导向器根据摆盘室内压力的大小，自动调节摆盘倾斜角度的大小。摆盘倾角越大，活塞行程越长，排出的气体也越多；摆盘倾角越小，活塞行程越短，排气量也越少。角度小时制冷量小，耗能也少。

4）斜盘式压缩机。斜盘式压缩机是一种轴向往复活塞式压缩机。它通过电磁离合器来周期性地接通和关闭压缩机，从而满足制冷需求。

斜盘式压缩机的主要零件有缸体、前后缸盖、前后阀板、活塞。它的斜盘固定在主轴上，钢球用滑靴和活塞的连接架固定，如图2-1-7所示。钢球的作用是使斜盘的旋转运动经钢球转换为活塞的直线运动时，由滑动变为滚动。这样可减小摩擦阻力和磨损，延长斜盘的使用寿命。

5）变容量斜盘式压缩机。斜盘式压缩机实现容量变化的形式很多，但原理均相差不大，归根结底都是采用电磁三通阀来调节气缸内余隙容积大小，使排气量发生变化，从而达到调节制冷量大小的目的，如图2-1-8所示。

（2）旋转式压缩机

1）旋转叶片式压缩机。旋转叶片式压缩机的主要零部件有转子、主轴、贯通叶片等，如图2-1-9所示。旋转叶片式压缩机后端的排气室内设有一个较大的空间，用来分离油气，使制冷剂蒸气经分离后排出。油池里的润滑油在压差作用下，通过输油管压入转子的槽底，通过叶片和槽的间隙，进入气缸，润滑油同时还流到转子与前、后缸盖板的间隙中，对端面的轴承和油封进行润滑，另外还对主轴承进行润滑。润滑后的油随着制冷剂蒸气经压缩，再返回油气分离器。

2）旋转蜗杆式压缩机。旋转蜗杆式压缩机是一种新型压缩机，主要适用于汽车空调。它与往复式压缩机相比，具有效率高、噪声低、振动小、质量轻、结构简单等优点。旋转蜗杆式压缩机主要由螺旋型内盘、螺旋型外盘、排出孔、排出阀和轴等组成，如图2-1-10所示。

（3）新能源汽车电动压缩机

新能源汽车压缩机类型为电动涡旋式，压缩机控制器与压缩机集成一体，通过电机自身的旋转带动涡旋盘压缩，完成制冷剂的吸入和排出，为制冷循环提供动力，其外观及结构分别如图2-1-11和图2-1-12所示。

（4）压缩机工作原理

以旋转斜盘压缩机为例，发动机带动压缩机带轮旋转，带轮在电磁离合器闭合的情况下，带动中轴转动，中轴与斜盘固定，斜盘转动带动左右两边的活塞进行往复运动，如图2-1-13所示。通过活塞往复运动和阀体的开闭，将制冷剂吸入压缩机，最后以高温高压的形式排出到冷凝器，如图2-1-14所示。

1）吸入行程。当发动机带动轴旋转时，活塞进行往复运动，此时气缸容积增大，压力减小，在比低压侧压力小时，开启进气阀门，制冷剂进入气缸。排气阀门由于压力小于高压侧，因此处于关闭状态。

2）压缩/排出行程。伴随着活塞运动，另一端气缸容积随之减小，压力增大，在比高压侧压力大时，开启排气阀门，制冷剂排出气缸。进气阀门由于压力高于低压侧，因此处于关闭状态。

2.空调压缩机电磁离合器

电磁离合器由发动机通过带轮驱动旋转。当电磁离合器电路接通或断开，空调将起动或停止工作。电磁离合器由压盘、带轮、电磁线圈等元件组成（图2-1-15）。

发动机通过多楔传动带来驱动带轮（图2-1-15中箭头所示），在压缩机关闭时带轮在空转。

如果接通了压缩机，那么电磁线圈中就有电流流过，于是就产生了一个磁场。

该磁场将弹簧片拉靠到旋转着的带轮上（这时间隙“A”就不存在了），于是就在带轮和压缩机的驱动轴之间建立起了力的传递关系，如图2-1-16所示，这时压缩机就开始工作了。

只要电磁线圈中的电流不中断，压缩机就一直在工作。

电磁线圈电流中断后，弹簧力就将弹簧片从带轮上拉开，这时带轮又开始自由转动（不与压缩机轴一同转动）了。

3.冷凝器

（1）冷凝器的类型

汽车空调冷凝器有管片式、管带式及平行流式3种结构形式。

管片式冷凝器（图2-1-17）是汽车空调中早期采用的一种冷凝器，制造工艺简单，即用胀管法将铝翅片胀紧在紫铜管上，管的端部用U形弯头焊接起来，这种冷凝器清理焊接氧化皮较麻烦，而且其散热效率较低。

管带式冷凝器是将小管弯成蛇形管，其散热效率比管片式冷凝器高15%～20%，如图2-1-18所示。

平行流式冷凝器由圆筒集管、铝制内肋扁管、波形散热翅片及连接管组成，如图2-1-19所示，它是专为R-134a制冷剂而研制的新结构冷凝器。

（2）冷凝器的工作原理

冷凝器将制冷剂的热量传递到周围空气中，以使来自压缩机的制冷剂蒸气转变成液态。

冷凝器由迂回的蛇形管构成，该管与金属薄片刚性连接在一起，这样就可获得较大的散热面积和更好的热传递效果。

在接通空调装置后，冷凝器由散热器风扇来冷却，以保证制冷环路的正常工作。

冷凝器一般都安装在散热器的前方，这样可以提高冷凝器的效率，如图2-1-20所示。

冷凝器内的热交换通过空气冷却的方式来完成。这种冷却是由行车产生的风和散热器风扇（根据结构形式可能还有辅助风扇）来实现的。

在大多数情况下，接通空调的同时风扇就开始工作了。带有压力传感器的是个例外，这时在达到一定压力后是延迟接通的。冷凝器脏污会减少空气通过量，这就会影响制冷能力以及发动机的冷却效果。

来自压缩机的热的气态制冷剂（50～70℃）被压入冷凝器的上部，冷凝器的蛇形管和金属薄片会吸收热量。

凉的外部空气穿过冷凝器会吸收热量，于是制冷剂气体就冷却下来了。

在一定温度和一定压力时，制冷剂在冷却过程中会冷凝，于是气态制冷剂就变成液态的了。液态制冷剂从冷凝器的下部流出。

4.蒸发器

（1）蒸发器的类型

汽车空调蒸发器有管片式、管带式、层叠式3种结构。

管片式蒸发器由铜制或铝制圆管套上铝翅片组成，经胀管工艺使铝翅片与圆管紧密接触，如图2-1-21所示。

管带式蒸发器由多孔扁管与蛇形散热铝带焊接而成，工艺比管片式复杂，需采用双面复合铝材（表面覆一层0.02～0.09mm厚的焊药）及多孔扁管材料，如图2-1-22所示。

层叠式蒸发器由2片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道，每2片通道之间夹有蛇形散热铝带，如图2-1-23所示。

（2）蒸发器的工作原理

蒸发器是空调的一个组件，它安装在暖风装置内。当空调接通时，经过冷蒸发器片的空气就被“夺走”了热量，于是这些空气就被制冷、干燥并清洁，如图2-1-24所示。

膨胀阀所释放出来的制冷剂在蒸发器内膨胀，于是蒸发器就急剧冷却下来。

制冷剂沸腾后变成气体状。

当制冷剂在蒸发器中沸腾时，温度会降至水的冰点以下。

制冷剂蒸发所需要的热量是从其周围获取的，此处就是从流经蒸发器的空气中获取的，这些空气被冷却后送入客舱内。

冷却的空气中的水分在低于露点温度处会聚集在一起，也就是说冷凝了，产生了冷凝水，于是空气就被“脱水”了（变干燥了）。

这就可以明显改变车内的温度和空气质量。

除了水分要聚集到蒸发器上以外，空气中的悬浮物也会聚集到蒸发器上，因此蒸发器还会“净化”空气。

5.储液干燥器

在汽车空调低压部分有一个储液干燥器（图2-1-25），安装在发动机舱内暖和之处（蒸发器后），作用是补偿并存储制冷剂和压缩机润滑油，并可以保护压缩机。

从蒸发器中出来的气态制冷剂会进入收集罐，如果制冷剂中有水分的话，这些水分会被集成的干燥器所吸收。

制冷剂气体汇集在塑料盖内，可保证呈气态经U形管被压缩机吸入。因此就可以保证压缩机只吸入气态制冷剂，而绝不会吸入液滴，这样就保护了压缩机。

压缩机润滑油汇集在收集罐的底部。

压缩机吸入的制冷剂气体经U形管上的一个孔来吸收压缩机润滑油。

滤网用于防止不洁的机油从该孔进入。

6.膨胀阀和膨胀节流管

（1）膨胀阀

热力膨胀阀有外平衡和内平衡2种形式。

1）内平衡式膨胀阀。内平衡式F型热力膨胀阀，感温包和膜片上部通过毛细管相连，感温包内充注制冷剂，放置在蒸发器出口管道上，感受蒸发器出口制冷剂温度，而膜片下面感受到的是蒸发器入口压力，如图2-1-26所示。

如果空调负荷增加，液态制冷剂在蒸发器内提前蒸发完毕，则蒸发器出口制冷剂温度将升高，膜片上压力增大，推动阀杆使膨胀阀开度增大，进入蒸发器中的制冷剂流量增加，制冷量增大；如果空调负荷减小，则蒸发器出口制冷剂温度减小，以同样的作用原理使得阀开度减小，从而控制制冷剂的流量。

2）外平衡式膨胀阀。外平衡式膨胀阀的温度传感器（感温包）装在蒸发器出口外侧，如图2-1-27所示。在通向热传感管的膜片顶部，有制冷剂气体，气体压力随蒸发器出口温度变化而变化。

蒸发器出口的制冷剂压力施加在膜片的底部，膜片向上的压力等于蒸发器出口制冷剂压力加上弹簧力与热传感管的制冷剂压力之差，最终使得针形阀移动，调节制冷剂流量，如图2-1-28所示。

3）H型膨胀阀。H型膨胀阀是一种整体型膨胀阀，因其内部通路形同英文字母大写的H而得名，它取消了外平衡式膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进出口相连，如图2-1-29所示。H型膨胀阀从小孔喷射储液罐的较高温、高压液体制冷剂，导致制冷剂突然膨胀并变成低温、低压的雾状制冷剂，根据制冷负荷，膨胀阀调整供应给蒸发器的制冷剂量。

H型膨胀阀阀门通过热敏杆直接检测蒸发器出口的制冷剂温度冷负荷并传输到膜片内。温度变化引起的压力变化和蒸发器出口压力与压力弹簧之间的平衡，使针形阀移动来调节制冷剂的流量。

蒸发器出口周围的温度根据冷却负荷改变，当冷却负荷变小时，蒸发器出口周围温度下降，并且从热敏杆传输到膜片内部气体的温度也下降，这使得气体收缩。结果，针阀通过制冷剂出口压力和压力弹簧的压力向右移，从而关闭阀门，减小制冷剂流量，并降低冷却能力。当冷却负荷变大时，蒸发器出口的温度增加，并且气体膨胀，使得针阀向左移，推压力弹簧，从而开启阀门，增加循环中的制冷剂量，并使得冷却能力变强，如图2-1-30所示。

4）电子膨胀阀。电子膨胀阀（图2-1-31）利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。无级变容量制冷系统制冷供液量调节范围宽，要求调节反应快，传统的节流装置（如热力膨胀阀）难以胜任，而电子膨胀阀可以很好地满足这一要求。电子膨胀阀由检测元件、控制系统和执行元件3部分构成。

（2）膨胀节流管

孔管式节流装置，又称节流管，如图2-1-32所示。其直接连通在蒸发器的进口。节流管是固定孔径的节流装置，不能改变制冷剂流量。节流管的制造成本低廉，且利于节油，目前节流管大多已经退出汽车市场。