第6天 變排量空調(diào)壓縮機

基礎(chǔ)知識

傳統(tǒng)壓縮機的排量是固定不變的，而現(xiàn)在許多新式空調(diào)系統(tǒng)采用了變排量壓縮機。空調(diào)系統(tǒng)工作時，通過改變壓縮機的排氣量即可改變制冷量。

一、變排量壓縮機的特點

變排量壓縮機由傳統(tǒng)的斜盤式壓縮機發(fā)展而來。傳統(tǒng)的斜盤式壓縮機中，斜盤或搖板的偏轉(zhuǎn)角度是固定不變的，即活塞的最大行程是固定的。而升級為變排量壓縮機后，調(diào)節(jié)斜盤或搖板的角度，就可以調(diào)節(jié)活塞的最大行程，改變壓縮機的排氣量。

變排量壓縮機根據(jù)設(shè)定的溫度自動調(diào)節(jié)功率輸出，它根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力的變化信號控制壓縮機的壓縮比，來自動調(diào)節(jié)出風(fēng)口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調(diào)節(jié)完全依賴壓縮機內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。當(dāng)空調(diào)管路內(nèi)高壓端的壓力過高時，壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機內(nèi)活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強度。當(dāng)高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強度。

采用變排量空調(diào)壓縮機的好處有：壓縮機一直運轉(zhuǎn)，無接合沖擊，提高了舒適性；通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的溫度使制冷量和熱負(fù)荷及能量消耗完美匹配，減少了再加熱過程，使出風(fēng)口的溫度、濕度恒定調(diào)節(jié)；由于排量可以降低到近0%，省去離合器可使重量減輕；壓縮機的功率消耗下降，燃油消耗下降；新結(jié)構(gòu)的壓縮機帶輪消除了轉(zhuǎn)矩波動，同時起到過載保護(hù)的作用。

二、變排量壓縮機的結(jié)構(gòu)

變排量壓縮機常采用搖擺斜盤式結(jié)構(gòu)（圖6-1），相對于定排量壓縮機的不同之處在于：

1）擺動盤（斜盤）通過導(dǎo)向銷和傳動柄相連，傳動柄與主軸連成一體，導(dǎo)向銷安裝在傳動柄的偏心槽內(nèi)，它可使擺動盤與主軸傾斜成某一范圍內(nèi)的任意角度，從而改變壓縮機排量。擺動盤與主軸角度不同，可使活塞行程改變，同時壓縮機排量也隨之變化。

2）在變排量壓縮機后端有一個控制閥總成，控制閥內(nèi)有一個壓力感應(yīng)波紋管，此波紋管感應(yīng)壓縮機吸氣壓力，可控制搖板箱內(nèi)氣體壓力，搖板箱內(nèi)氣體壓力變化導(dǎo)致擺動盤角度變化，從而調(diào)節(jié)壓縮機排量。

如圖6-2所示，壓縮機排量由位于壓縮機頂端的控制閥控制，控制閥感知制冷系統(tǒng)的需求和低壓端的壓力，從而調(diào)節(jié)曲軸箱內(nèi)壓力，進(jìn)而調(diào)節(jié)斜盤角度，改變壓縮機排量。

SD7V變排量空調(diào)壓縮機氣門和壓力控制閥的結(jié)構(gòu)分解圖如圖6-3所示。通過這些分解圖，可以更容易弄懂壓力控制閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。

三、變排量壓縮機工作原理

排量的改變是依靠壓縮機曲軸箱壓力的改變來實現(xiàn)的。曲軸箱壓力降低，作用在活塞上的反作用力就使擺動盤傾斜一定角度，這就增加了活塞行程（即增加了壓縮機排量）；反之，曲軸箱壓力增加，這就增加了作用在活塞背面的作用力，使擺動盤往回移動，減小了傾角，即減小了活塞行程（也就減小壓縮機排量）。

（1）制冷需求高時 在制冷負(fù)荷比較大時，壓縮機吸氣側(cè)壓力增加，當(dāng)吸氣側(cè)壓力超過設(shè)定值，高的吸氣壓力使波紋管（彈簧膠片）收縮，針閥下落，鋼球落在球座上，將高壓側(cè)氣體和曲軸箱內(nèi)氣體的通道封死。這樣就阻止了高壓側(cè)氣體通向曲軸箱。與此同時，從低壓側(cè)到曲軸箱的通道打開，部分曲軸箱的氣體通向吸氣側(cè)，從而降低了曲軸箱內(nèi)壓力，使壓縮機排量增加。

（2）制冷需求低時 在制冷負(fù)荷比較小時，吸氣壓力降低到低于控制點時，波紋管膨脹，針閥把鋼球向上推，使之離開球座。這樣，高壓氣體就能通過控制閥進(jìn)入曲軸箱。結(jié)果是曲軸箱內(nèi)壓力增加，從而減小壓縮機排量。

在變排量壓縮機制冷系統(tǒng)中，若制冷負(fù)荷不變，而發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，則壓縮機活塞行程減小，降低了壓縮機的排量，使制冷劑流量保持不變。這樣既滿足了制冷負(fù)荷的要求，同時也降低了發(fā)動機的功耗。

四、電控可變排量壓縮機

隨著電控技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)制冷壓縮機由機械可變排量壓縮機發(fā)展成為電控可變排量壓縮機。其優(yōu)點是適應(yīng)性更廣，只要更改控制程序便可適應(yīng)多種車型，并可實現(xiàn)排量的無級調(diào)節(jié)，更節(jié)油且無沖擊。

電控可變排量壓縮機的工作原理類似于機械變排量壓縮機，不同之處在于電控式控制閥具有控制單元（圖6-4）。空調(diào)控制單元根據(jù)所需溫度、外部與內(nèi)部溫度、蒸發(fā)器溫度以及制冷劑壓力的變化，對電磁閥（調(diào)節(jié)閥）的占空比進(jìn)行控制，使斜盤的傾斜角度改變，從而改變了壓縮機排量以及產(chǎn)生的制冷輸出功率。

在制冷功能被關(guān)閉后，多楔帶仍驅(qū)動壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)。制冷劑流量被相應(yīng)降低至2%。

（1）壓縮機零負(fù)荷 如圖6-5所示，關(guān)閉空調(diào)或所需的制冷量較低時，調(diào)節(jié)閥的閥門開啟，曲軸箱和高壓腔之間的通道被打開，高壓腔和壓縮機曲軸箱相通，高壓腔壓力和曲軸箱壓力達(dá)到平衡，斜盤的傾斜角度減小直至低于2%的排量。當(dāng)系統(tǒng)的吸氣壓力特別低時，壓力元件被釋放，使挺桿的調(diào)節(jié)行程受到限制，這就意味著高壓腔和曲軸箱不能被完全隔斷，從而使壓縮機的排量變小。

（2）壓縮機全負(fù)荷 如圖6-6所示，全負(fù)荷時，閥門關(guān)閉，曲軸箱和高壓腔之間的通道被隔斷，曲軸箱的壓力下降，斜盤的傾斜角度加大，直至達(dá)到100%的排量；當(dāng)系統(tǒng)的低壓較高時，真空膜盒被壓縮，閥門挺桿被松開，繼續(xù)向下移動，使得高壓腔和曲軸箱進(jìn)一步被隔離，從而使壓縮機達(dá)到100%的排量。

（3）過載保護(hù)

1）壓縮機正常工作。如圖6-7所示，壓縮機有效工作時，多楔帶帶輪與驅(qū)動盤之間有一個與二者緊密相連的成型橡膠件。當(dāng)壓縮機運轉(zhuǎn)時，兩個盤片以相同速度旋轉(zhuǎn)。

2）壓縮機停止工作。如圖6-8所示，當(dāng)壓縮機因內(nèi)部損壞而堵轉(zhuǎn)時，可能會使驅(qū)動輪鎖上，此時也會導(dǎo)致壓盤（從動盤）鎖止。這時，帶輪與壓盤之間的傳遞力大大增加。橡膠成型元件將由帶輪沿旋轉(zhuǎn)方向壓向鎖止的壓盤。橡膠元件外端受剪切力且?guī)л喤c壓盤之間的連接斷開，帶輪可以繼續(xù)自由旋轉(zhuǎn)。這樣就不會損壞多楔帶，并避免了發(fā)動機（或驅(qū)動壓縮機的電動機）的損壞。

維修案例

1.空調(diào)壓縮機發(fā)出異響

故障現(xiàn)象：一輛賽歐車型的變排量壓縮機工作時發(fā)出較低沉的、有節(jié)奏的“咕、咕”聲。異響出現(xiàn)初期，在發(fā)動機提速時可以聽到，在發(fā)動機降速接近怠速時也能聽到。

故障診斷與排除：通過對出現(xiàn)這種異響的壓縮機進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)斜盤的定位銷都有不同程度的松動現(xiàn)象。用壓床對定位銷進(jìn)行重新壓緊后，異響現(xiàn)象消失，從而斷定此類異響大多發(fā)生在斜盤的定位銷處。

故障分析：如果壓縮機經(jīng)常處于斜盤在最大傾斜角度或壓縮機負(fù)荷較大的情況下工作，就容易導(dǎo)致斜盤的定位銷松動，從而產(chǎn)生異響。為了減小壓縮機斜盤的傾斜角度，降低壓縮機的負(fù)荷，可以采取以下措施：

1）減少制冷劑的加注量。

2）控制冷凍油的油量不要過多。

3）適當(dāng)調(diào)整膨脹閥的開啟度。

2.速騰轎車空調(diào)系統(tǒng)制冷量偏低

故障現(xiàn)象：一輛速騰轎車的空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在天熱的時候空調(diào)不夠冷，有時起動10min以上仍無冷風(fēng)吹出。

故障診斷與分析：

1）此車采用的是電控可變排量壓縮機，用故障診斷儀檢測所有系統(tǒng)都無故障記憶。

2）在空調(diào)壓縮機工作的情況下讀取數(shù)據(jù)流，選擇“08（空調(diào)）-08（數(shù)據(jù)流）”。

3）根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)可以看出，蒸發(fā)器溫度偏高且壓縮機所需轉(zhuǎn)矩偏低。壓縮機正常工作電流在0.8A左右，并且隨著室內(nèi)溫度逐漸下降，空調(diào)控制單元會逐漸減小壓縮機電流降低輸出功率。此時蒸發(fā)器溫度為12℃，而壓縮機電流已調(diào)節(jié)到最大值，此時可分析出，空調(diào)控制單元判斷制冷功率不足（蒸發(fā)器溫度過高），因此以大功率輸出制冷，但壓縮機所需轉(zhuǎn)矩為2～3N·m，比標(biāo)準(zhǔn)值低。也就是說，空調(diào)控制單元希望壓縮機100%滿負(fù)荷工作，但壓縮機實際只需50%轉(zhuǎn)矩就能達(dá)到滿負(fù)荷工作要求。

4）綜合上述可以判斷，壓縮機電磁閥N280或壓縮機內(nèi)活塞等機構(gòu)故障，導(dǎo)致輸出功率不足使空調(diào)不夠涼。

故障處理方法：

1）由于無單獨的N280空調(diào)壓力調(diào)節(jié)閥供貨，所以更換了壓縮機總成。

2）更換壓縮機后數(shù)據(jù)如下：

對比維修前后可以發(fā)現(xiàn)，壓縮機工作電流基本一樣，但壓縮機轉(zhuǎn)矩提升了2～3倍，而蒸發(fā)器溫度降低至3℃，系統(tǒng)壓力提升了3bar。至此，故障排除。