第6天 变排量空调压缩机

基础知识

传统压缩机的排量是固定不变的，而现在许多新式空调系统采用了变排量压缩机。空调系统工作时，通过改变压缩机的排气量即可改变制冷量。

一、变排量压缩机的特点

变排量压缩机由传统的斜盘式压缩机发展而来。传统的斜盘式压缩机中，斜盘或摇板的偏转角度是固定不变的，即活塞的最大行程是固定的。而升级为变排量压缩机后，调节斜盘或摇板的角度，就可以调节活塞的最大行程，改变压缩机的排气量。

变排量压缩机根据设定的温度自动调节功率输出，它根据空调管路内压力的变化信号控制压缩机的压缩比，来自动调节出风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节完全依赖压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端的压力过高时，压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比，这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度，低压端压力上升到一定程度时，压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。

采用变排量空调压缩机的好处有：压缩机一直运转，无接合冲击，提高了舒适性；通过调节蒸发器的温度使制冷量和热负荷及能量消耗完美匹配，减少了再加热过程，使出风口的温度、湿度恒定调节；由于排量可以降低到近0%，省去离合器可使重量减轻；压缩机的功率消耗下降，燃油消耗下降；新结构的压缩机带轮消除了转矩波动，同时起到过载保护的作用。

二、变排量压缩机的结构

变排量压缩机常采用摇摆斜盘式结构（图6-1），相对于定排量压缩机的不同之处在于：

1）摆动盘（斜盘）通过导向销和传动柄相连，传动柄与主轴连成一体，导向销安装在传动柄的偏心槽内，它可使摆动盘与主轴倾斜成某一范围内的任意角度，从而改变压缩机排量。摆动盘与主轴角度不同，可使活塞行程改变，同时压缩机排量也随之变化。

2）在变排量压缩机后端有一个控制阀总成，控制阀内有一个压力感应波纹管，此波纹管感应压缩机吸气压力，可控制摇板箱内气体压力，摇板箱内气体压力变化导致摆动盘角度变化，从而调节压缩机排量。

如图6-2所示，压缩机排量由位于压缩机顶端的控制阀控制，控制阀感知制冷系统的需求和低压端的压力，从而调节曲轴箱内压力，进而调节斜盘角度，改变压缩机排量。

SD7V变排量空调压缩机气门和压力控制阀的结构分解图如图6-3所示。通过这些分解图，可以更容易弄懂压力控制阀的结构和工作原理。

三、变排量压缩机工作原理

排量的改变是依靠压缩机曲轴箱压力的改变来实现的。曲轴箱压力降低，作用在活塞上的反作用力就使摆动盘倾斜一定角度，这就增加了活塞行程（即增加了压缩机排量）；反之，曲轴箱压力增加，这就增加了作用在活塞背面的作用力，使摆动盘往回移动，减小了倾角，即减小了活塞行程（也就减小压缩机排量）。

（1）制冷需求高时 在制冷负荷比较大时，压缩机吸气侧压力增加，当吸气侧压力超过设定值，高的吸气压力使波纹管（弹簧胶片）收缩，针阀下落，钢球落在球座上，将高压侧气体和曲轴箱内气体的通道封死。这样就阻止了高压侧气体通向曲轴箱。与此同时，从低压侧到曲轴箱的通道打开，部分曲轴箱的气体通向吸气侧，从而降低了曲轴箱内压力，使压缩机排量增加。

（2）制冷需求低时 在制冷负荷比较小时，吸气压力降低到低于控制点时，波纹管膨胀，针阀把钢球向上推，使之离开球座。这样，高压气体就能通过控制阀进入曲轴箱。结果是曲轴箱内压力增加，从而减小压缩机排量。

在变排量压缩机制冷系统中，若制冷负荷不变，而发动机转速增加，则压缩机活塞行程减小，降低了压缩机的排量，使制冷剂流量保持不变。这样既满足了制冷负荷的要求，同时也降低了发动机的功耗。

四、电控可变排量压缩机

随着电控技术的发展，空调制冷压缩机由机械可变排量压缩机发展成为电控可变排量压缩机。其优点是适应性更广，只要更改控制程序便可适应多种车型，并可实现排量的无级调节，更节油且无冲击。

电控可变排量压缩机的工作原理类似于机械变排量压缩机，不同之处在于电控式控制阀具有控制单元（图6-4）。空调控制单元根据所需温度、外部与内部温度、蒸发器温度以及制冷剂压力的变化，对电磁阀（调节阀）的占空比进行控制，使斜盘的倾斜角度改变，从而改变了压缩机排量以及产生的制冷输出功率。

在制冷功能被关闭后，多楔带仍驱动压缩机连续运转。制冷剂流量被相应降低至2%。

（1）压缩机零负荷 如图6-5所示，关闭空调或所需的制冷量较低时，调节阀的阀门开启，曲轴箱和高压腔之间的通道被打开，高压腔和压缩机曲轴箱相通，高压腔压力和曲轴箱压力达到平衡，斜盘的倾斜角度减小直至低于2%的排量。当系统的吸气压力特别低时，压力元件被释放，使挺杆的调节行程受到限制，这就意味着高压腔和曲轴箱不能被完全隔断，从而使压缩机的排量变小。

（2）压缩机全负荷 如图6-6所示，全负荷时，阀门关闭，曲轴箱和高压腔之间的通道被隔断，曲轴箱的压力下降，斜盘的倾斜角度加大，直至达到100%的排量；当系统的低压较高时，真空膜盒被压缩，阀门挺杆被松开，继续向下移动，使得高压腔和曲轴箱进一步被隔离，从而使压缩机达到100%的排量。

（3）过载保护

1）压缩机正常工作。如图6-7所示，压缩机有效工作时，多楔带带轮与驱动盘之间有一个与二者紧密相连的成型橡胶件。当压缩机运转时，两个盘片以相同速度旋转。

2）压缩机停止工作。如图6-8所示，当压缩机因内部损坏而堵转时，可能会使驱动轮锁上，此时也会导致压盘（从动盘）锁止。这时，带轮与压盘之间的传递力大大增加。橡胶成型元件将由带轮沿旋转方向压向锁止的压盘。橡胶元件外端受剪切力且带轮与压盘之间的连接断开，带轮可以继续自由旋转。这样就不会损坏多楔带，并避免了发动机（或驱动压缩机的电动机）的损坏。

维修案例

1.空调压缩机发出异响

故障现象：一辆赛欧车型的变排量压缩机工作时发出较低沉的、有节奏的“咕、咕”声。异响出现初期，在发动机提速时可以听到，在发动机降速接近怠速时也能听到。

故障诊断与排除：通过对出现这种异响的压缩机进行解体检查，发现斜盘的定位销都有不同程度的松动现象。用压床对定位销进行重新压紧后，异响现象消失，从而断定此类异响大多发生在斜盘的定位销处。

故障分析：如果压缩机经常处于斜盘在最大倾斜角度或压缩机负荷较大的情况下工作，就容易导致斜盘的定位销松动，从而产生异响。为了减小压缩机斜盘的倾斜角度，降低压缩机的负荷，可以采取以下措施：

1）减少制冷剂的加注量。

2）控制冷冻油的油量不要过多。

3）适当调整膨胀阀的开启度。

2.速腾轿车空调系统制冷量偏低

故障现象：一辆速腾轿车的空调系统出现故障，在天热的时候空调不够冷，有时起动10min以上仍无冷风吹出。

故障诊断与分析：

1）此车采用的是电控可变排量压缩机，用故障诊断仪检测所有系统都无故障记忆。

2）在空调压缩机工作的情况下读取数据流，选择“08（空调）-08（数据流）”。

3）根据检测的数据可以看出，蒸发器温度偏高且压缩机所需转矩偏低。压缩机正常工作电流在0.8A左右，并且随着室内温度逐渐下降，空调控制单元会逐渐减小压缩机电流降低输出功率。此时蒸发器温度为12℃，而压缩机电流已调节到最大值，此时可分析出，空调控制单元判断制冷功率不足（蒸发器温度过高），因此以大功率输出制冷，但压缩机所需转矩为2～3N·m，比标准值低。也就是说，空调控制单元希望压缩机100%满负荷工作，但压缩机实际只需50%转矩就能达到满负荷工作要求。

4）综合上述可以判断，压缩机电磁阀N280或压缩机内活塞等机构故障，导致输出功率不足使空调不够凉。

故障处理方法：

1）由于无单独的N280空调压力调节阀供货，所以更换了压缩机总成。

2）更换压缩机后数据如下：

对比维修前后可以发现，压缩机工作电流基本一样，但压缩机转矩提升了2～3倍，而蒸发器温度降低至3℃，系统压力提升了3bar。至此，故障排除。