第二单 元汽车制冷系统的结构与维修
在学完本单元后应能：
（1）掌握各种压缩机的结构与工作原理，尤其是外部调节变排量压缩机；
（2）掌握膨胀阀与节流管、储液干燥器（瓶）与集液干燥器（瓶）的结构与区别；
（3）认识汽车空调制冷系统的零部件及位置；
（4）认识制冷剂种类和在制冷系统中的重要作用；
（5）详述制冷循环；
（6）正确选择与处理制冷剂和冷冻油；
（7）将歧管压力表组接入制冷系统，并对系统压力进行测量和分析系统故障；
（8）对系统进行泄漏检查和正确使用电子检漏仪；
（9）回收制冷剂；
（10）给系统抽真空；
（11）给系统充注制冷剂；
（12）检测汽车空调系统中制冷剂量与纯度；
（13）测试汽车空调系统性能；
（14）对汽车空调制冷系统进行正确的保养与维护。
2.1 空调压缩机
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压缩机；另一方面，将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活塞压缩机、翘板活塞压缩机、斜盘活塞压缩机、旋转叶片压缩机等。
2.1.1 曲轴活塞压缩机
曲轴活塞压缩机是最早的第一代制冷压缩机，目前已在小排量压缩机中消失，只存在于大客车空调装置中，而且，还有被大排量十缸斜盘式压缩机（排量超过300 cm3/r）取代的趋势。
曲轴活塞压缩机按汽缸数不同，可分为二缸机、三缸机、四缸机；按汽缸排列形式不同，可分为直列式、V形等。
曲轴活塞压缩机主要由曲轴连杆机构、阀门组件、活塞、润滑装置和密封装置等组成，如图2-1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，使汽缸容积不断变化，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。其工作原理如图2-2所示。
图2-1 曲轴活塞压缩机
1—汽缸盖；2—阀门板；3—活塞；4—曲轴；5—机油盘；6—检修阀；7—排气阀；8—油封
图2-2 曲轴活塞压缩机工作原理
直列双缸曲轴活塞压缩机的结构较为简单，其结构如图2-3和图2-4所示。
图2-3 直列双缸曲轴活塞压缩机的结构
1—排气阀；2—缸体；3—曲轴止推板；4—曲轴止推钢球座；5—曲轴内轴套；6—曲轴止推钢球；7—基板；8—轴承油塞；9—基板垫；10—轴承油塞；11—密封底座；12—密封弹簧；13—密封波纹管；14—曲轴；15—密封垫；16—密封盖；17—密封钢球环；18—曲轴外轴套；19—曲轴箱盖；20—曲轴箱盖垫；21—散热翅片；22—活塞销止推塞；23—阀板；24—油塞垫；25—油塞；26—进气口；27—汽缸盖；28—进气阀；29—排气口；30—汽缸盖垫；31—阀板垫；32—活塞；33—连杆；34—进气室折流板；35—连杆盖；36—甩油杆；37—曲轴箱孔口；38—止推板垫；39—活塞销；40—密封环
图2-4 曲轴活塞压缩机剖视图
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98.4 mL、147.6 mL、164 mL，制冷量和消耗功率如表2-1所示。
表2-1 直列双缸曲轴活塞压缩机制冷量和消耗功率
2.1.2 翘板活塞压缩机
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2-5所示。
图2-5 翘板活塞压缩机工作原理
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
各汽缸以压缩机轴线为中心布置，汽缸和输入轴的轴线方向相互平行，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，翘板齿轮中心用一支承钢球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做摇摆运动，并通过连杆带动活塞在汽缸内做往复直线运动。与曲轴连杆式压缩机类似，摇摆斜盘式压缩机的汽缸上也装有进、排气阀，随活塞在汽缸内的往复运动，依次进行吸气和压缩行程。
以SD—5型翘板活塞压缩机（日本三电公司生产）为例，其结构如图2-6所示。其主要特点是斜盘与前缸盖、斜盘和翘板之间均装有滚柱轴承，减小了摩擦阻力，减轻了零件磨损；大部分零件采用铝合金材料，并采用空心结构的斜盘，其重量更轻。
图2-6 SD—5 型翘板活塞压缩机结构
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
如图2-7所示是日本三电公司生产的SD—5型翘板活塞压缩机解体图。该压缩机输入轴每转一转有5次压力脉冲。压缩机的技术规格如表2-2所示；如表2-3所示是其易损零件目录。
表2-2 SD—5 型翘板活塞压缩机的技术规格
表2-3 SD—5型翘板活塞压缩机易损零件表
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。
图2-7 SD—5型翘板活塞压缩机解体图
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
2.1.3 斜盘活塞压缩机
斜盘活塞压缩机又称回转斜盘式压缩机或双向斜盘式压缩机。斜盘活塞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，斜盘活塞压缩机的缸数都是双数，各汽缸沿圆周按轴向前、后成对地均匀布置，各汽缸均装有进、排气阀，各汽缸的进气腔和排气腔分别通过管路连通。如图2-8所示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、后两个汽缸内往复运动；压缩机主轴和斜盘旋转一周时，双头活塞分别在前、后两个汽缸内往复运动一次；活塞向前移动时，前汽缸中进行压缩行程，后汽缸中则进行吸气行程；反向时，前、后两个汽缸的作用互相对调。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）。
图2-8 斜盘活塞压缩机工作过程示意图
斜盘活塞压缩机的结构和外观分别如图2-9和图2-10所示，它主要由汽缸、前缸盖、后缸盖、前阀门板、后阀门板、主轴、斜盘和活塞等组成。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，使活塞在汽缸内做往复直线运动。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2-10 斜盘活塞压缩机的外观
图2-9 斜盘活塞压缩机的结构
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—后汽缸；16—滚珠；17—滑靴；18—滚珠座；19—前汽缸；20—前缸盖；21—带轮；22—电磁离合器
斜盘活塞压缩机与翘板活塞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的。斜盘式与翘板式的结构比较如图2-11所示。
图2-11 斜盘式与翘板式的结构比较
斜盘活塞压缩机的工作过程如图2-12所示。当处于图2-12（a）位置时，活塞向前移动，后汽缸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2-13所示。当斜盘转至图2-12（b）位置时，活塞向后移动，后汽缸A内压力升高，A腔气体被压缩，如图2-14所示。当斜盘进一步转至图2-12（c）位置时，被压缩成高温高压的气体从排气口排出，完成一个压缩循环。
图2-12 斜盘活塞压缩机的工作过程
图2-13 制冷剂气体的吸入
图2-14 制冷剂气体的压缩
如图2-15所示为斜盘活塞压缩机的分解图。
图2-15 斜盘活塞压缩机的分解图
国外生产的斜盘活塞式压缩机主要有美国通用公司生产的A-6型和DA-6型；日本电装斜盘压缩机公司为克莱斯勒公司生产的C-171型和福特生产的FS-6型；后两家公司本身也生产这类压缩机，结构大同小异。
国内有湖南华达机械总厂生产的六缸斜盘DKS系列压缩机产品，广州豪华汽车空调工业公司生产的五缸摇盘SD-510压缩机产品，无锡市双鸟动力机械有限公司生产的五缸、七缸摇盘式压缩机和十缸斜盘式压缩机等。
A-6型斜盘活塞压缩机、DA-6型斜盘活塞压缩机的分解图分别如图2-16和图2-17所示。DA-6型和A-6型大体相同，不同的是前者比后者要轻9.5 kg、短89 mm，输出也少一些，不用油池。原注冷冻机油237 mL，开车后，一半机油留在压缩机内。
图2-16 A-6型斜盘活塞压缩机的分解图
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2-17 DA-6型斜盘活塞压缩机的分解图
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
作为第二代的轴向型压缩机，翘板式和斜盘式压缩机一直是汽车空调压缩机的主导产品，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10000 r/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。
2.1.4 变排量压缩机
1. 变排量压缩机的基本工作原理
当把回转斜盘式压缩机的斜盘与压缩机主轴的角度变成可调时，它就变成了变排量空调压缩机。当斜盘向与压缩机主轴垂直的方向变化时，活塞的行程变短，排量减小，反之排量增大。
变排量空调压缩机首先是由美国德尔福（Delphi）公司开发制造并投入市场的。可变排量压缩机在运行过程中根据制冷负荷（压缩机转速、吸排气压力等）信号的变化而自行调节压缩机内活塞的工作行程从而改变其输出的排量，且排量变化连续平稳，减小了排气压力的波动及噪声，并且在高速时能节省能耗。汽车上使用变排量压缩机可达到节能、降噪和实现车厢环境最优化控制的目的。
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组，它通过感受压缩机进、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，即达到与整个空调控制系统需要的热负荷所匹配的压缩机排量，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，这类似于现代发动机的闭环控制系统，根据氧传感器电压值判断混合气的浓度来反馈控制燃油注入量。因为连续可变的排量输出特性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。乘坐在装备该系统的车辆上，原先循环离合器式压缩机工作循环所产生的发动机转速波动变化没有了，乘客根本感觉不到空调系统正在工作。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。
当空调的制冷量需求增加时，由于车厢内的温度较高，蒸发器上的热负载很大，造成经过膨胀阀或节流管（阀）后被降压的雾状制冷剂在蒸发器内迅速吸收了蒸发器表面的热量，有限的制冷剂全部被汽化。由于加在蒸发器上较大的热负载和制冷剂所吸收的热量不平衡，热负载所吸收的热量大于制冷剂所吸收的热能，造成汽化后的制冷剂被蒸发器接触铝片传导加热。当制冷剂的温度上升后，其压力也会随之上升，使得压缩机吸入端的吸入压力高于由可变排量控制阀所控制的平衡控制点的压力。压力的不平衡促使控制阀内阀芯的移动，使压缩机曲轴箱内的气流进入吸气端，这样曲轴箱内的供给压力和吸气端的压力差被消除，斜盘的倾斜角度增大。在压缩机主轴做旋转运动时，大角度的斜盘带动5个活塞做加大行程的往复运动。此时的压缩机输出制冷剂排量增加。
当空调的制冷量需求减小时，在蒸发器上的热负载较小，雾状制冷剂的一部分吸收了热量汽化后还有大部分富余，热负载同蒸发器内制冷剂所能够吸收的热量不平衡。从蒸发器流出到达压缩机吸入端的吸气压力，由于制冷剂还处在较低温度的缘故，而低于排量控制阀所控制的平衡控制点压力。这种不平衡促使控制阀芯产生反向位移，控制阀会向曲轴箱内导入压缩机出口端（较高压力的气体）移动，用以消除以上情况所造成的真空，曲轴箱内供给压力和吸气端压力产生压力差，造成斜盘的倾斜角度变小。尽管被发动机皮带驱动的压缩机主轴仍旧高速旋转，但变小的斜盘角度使得5个活塞实际往复工作的有效行程变小，压缩机的制冷剂输出排量降低了。
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（类似发动机的配气机构和曲轴连杆机构的工作）。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时，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
如图2-18所示是Harrison V-5变排量压缩机。Harrison V-5变排量压缩机是美国德尔福公司Harrison分部变排量压缩机的第一代产品，因为其优异的性能至今还被许多乘用车所选用，如通用汽车公司的别克系列乘用车、庞帝克乘用车等。所谓“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。
图2-18 Harrison V-5变排量压缩机
V-5变排量压缩机的结构如图2-19所示，它与SD-5压缩机相似，在压缩机内部也有5个轴向定位的活塞，并被一个旋转斜盘所驱动；但是，V-5压缩机斜盘与轴向的夹角是可改变的，如图2-20所示。在图2-20中，主轴、活塞及连杆的安装与SD-5压缩机相同，摇板上带有球窝连接座（与SD-5压缩机中的行星盘相似），通过一个带有导向销的传动柄组成的旋转接头，把传动板安装在主轴上。当主轴旋转时，也带动传动板转动。传动板与摇板中间由平衡针轴承隔开。若摇板和传动板与主轴倾斜成同一个角度，传动轴则通过凸轮式支座与传动板相连，这样主轴的旋转力就能迫使摇板摆动，从而带动活塞轴向位移，改变了活塞的行程，达到改变输出排量的目的。摇板的防旋机构不是一对防旋齿轮，而是安装在两个缸体之间的摇板导向销。摇板上有一个特殊的球形孔销，此球形孔销可绕着导向销摆动，限制摇板旋转。
图2-19 V-5变排量压缩机的结构
图2-20 变排量压缩机的平面图
实现可变排量是因V-5压缩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。这是因为传动柄上的偏心槽允许传动板绕主轴做轴向的相对运动，同时也就带着摇板改变了与主轴的夹角，并稳定在某一角度。假如摇板转到使之不能工作的某一角度，那么主轴和传动板的旋转力对摇板也就不起作用，活塞也就不能移动了。因此，压缩机设计主轴上有一个簧片，其压力能使摇板及其活塞至少有微小的移动量，保证压缩机在初始工作时能运转。所以当使制冷负荷为零时，也有一定排量。V-5压缩机的最小排量是10 mL；最大排量为156 mL。
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。可变排量控制阀是一个简单的二位二通阀。控制阀内阀芯的两端主要受到压缩机吸入端压力、阀芯弹簧力和作用在阀芯顶部球阀上的压缩机排气压力的共同作用。在控制端压力的动态平衡过程中，阀芯的移动使得连接曲轴箱供给压力管路同曲轴箱吸气压力管路及压缩机排气压力管路这三者中的两者被导通、部分节流或者关闭。阀芯上的弹簧是经过精确设计和调校的，根据不同制冷系统的需要而确定出一个合适的控制平衡压力点。事实上，更换不同的控制阀可以使得同一台压缩机的表现大相径庭，这也使得可变排量压缩机的装车范围大大地拓宽了。
排量的改变是依靠摇板箱压力的改变来实现的。摇板箱压力降低，作用在活塞上的作用力使摇板倾斜，增长活塞行程，即增加了压缩机排量；反之，摇板箱压力增加，就增加了作用在活塞背面的作用力，使摇板的倾角减小，即减小活塞行程，也就减小了压缩机排量。
调节摇板箱压力是靠位于压缩机后端的控制阀来实现的。控制阀有一个压力感应波纹管暴露在吸气侧压力下，波纹管作用到针阀及钢球上，钢球暴露在高压侧压力下。波纹管还控制着一个细小的通气孔，此通气孔与吸气侧压力相通。
当吸气侧压力低于设定值时，波纹管收缩，针阀下落，弹簧及高压侧压力把钢球推向球座，将球座下连接高压侧气体与摇板箱气体的通道A封死，阻止了高压侧气体通向摇板箱。与此同时，从低压侧到摇板箱的通道B打开，使部分摇板箱气体通向吸气侧，降低了摇板箱压力，作用在活塞一侧的力使摇板移向增加排量的位置，如图2-21所示。
图2-21 斜盘倾角增大（活塞行程增大）
反之，当吸气压力升高超过控制点时，波纹管膨胀（靠弹簧力），把钢球向上推，使之离开球座。这样，高压气体就通过控制阀组进入摇板箱，增大了活塞背面的压力，使摇板的倾角减小，从而减小排量，如图2-22所示。
图2-22 斜盘倾角减小（活塞行程减小）
如图2-23所示为V-5变排量压缩机的分解图。
图2-23 V-5变排量压缩机的分解图
1—压缩机后盖；2—O形控制阀；3—后垫；4—阀门盘；5—簧片；6—离合器线圈；7—卡环；8—驱动盘离合器；9—皮带轮轴承；10—离合器；11—轴端螺母；12—卡环；13—轴密封；14—轴密封环；15—压缩机壳体；16—压缩机控制阀；17—压力释放阀；18—卡环；19—皮带轮；20—卡螺栓；21—垫片；22—密封圈；23—活塞器；24—后盖O形环；25、26—垫片；27—轴承；28—放油塞；29—离合器和冲头板；30—压缩机油；31—压力释放阀O环
3. DCW-17型变排量压缩机的结构原理
DCW-17型变排量压缩机由日本杰克塞尔公司开发，其结构如图2-24所示。它与V-5压缩机一样有5个活塞，主轴上装有止推法兰，通过连杆连接传动接套。主轴回转带动传动接套，而传动接套的回转通过止推轴承传递给摇板。滑块通过轨道槽起防旋作用，使摇板只能进行摇摆运动，而不能旋转，从而使主轴的回转运动转变成5个活塞的往复运动，进行制冷剂气体的吸入和压缩。缸体上设有使排气侧的高压气体能进入摇摆室的小孔，使这部分气体成为控制摇板倾斜角的来源。
图2-24 DCW-17型变排量压缩机结构原理图
DCW-17压缩机的控制阀采用由两套波纹管和推杆组成的二级结构。第一级波纹管由低压压力作用使其伸缩，第二级由高压压力作用使其伸缩。当高压压力低于某一数值时，第二级波纹管会伸长，通过推杆来压缩第一级波纹管。
当高压和低压逐渐升高时，第一级波纹管收缩使控制阀的阀门打开，摇摆室中部分气体流出，摇摆室内压力下降，摇板倾角变大，排量也变大。当高压和低压逐渐降低时，第一级波纹管开始伸长，阀门打开度变小，对摇摆室流出气体进行限制，摇摆室内压力开始变高，摇板倾角变小，排量也变小。当制冷负荷再变小而高压低于某一数值时，第二级波纹管伸长，使压缩机排量进一步减小。
4. 七缸变排量压缩机的结构原理
日本三电公司从1985年开发七缸斜盘变排量压缩机，取名为SD7V10，SD7V型压缩机结构原理如图2-25所示。
图2-25 SD7V型压缩机结构原理
1—电磁离合器；2—前盖；3—转臂；4—销；5—凸轮盘；6—摇板；7—缸体；8—平衡块；9—喷孔；10—缸盖；11—排气腔；12—吸入腔；13—MFCV（质量流动补偿控制阀）；14—复位弹簧；15—导轨；16—滑块；17—主轴
SD7V型压缩机主要采用不同的摇板防旋和摇板箱压力控制机构。它采用一个带槽的滑块16沿导轨（有一层多孔硬质镀层）15强迫摇板6沿着轴向摆动。SD7V型压缩机主轴上固定一个传动臂，凸轮盘上有一个腰形孔，有销子与主轴传动臂连接，改变销子在腰形孔上的位置即能调整凸轮盘角度。摇板在凸轮盘与平衡块之间，受凸轮盘限制。凸轮盘中心有马鞍形孔，主轴从中通过。改变销子在腰形孔上的位置就能限制斜盘最大和最小倾斜角，即限制倾斜角的变化范围，从而调整压缩机的排量，使该机的应用范围得到扩大。
摇板箱压力由波纹管压力控制阀（MFCV）控制，它位于机体中央。MFCV阀的结构如图2-26所示。
图2-26 MFCV阀的结构
1—球形阀；2—推杆；3—波纹管
5. 7SB16及CVC变排量压缩机的结构原理
7SB16压缩机是日本电装公司1996年底开发的机型，美国通用公司于1997年在7SB16基础上开发了CVC系列压缩机。这两类压缩机结构基本相同，只在导向销部分略有不同。7SB16压缩机的结构原理如图2-27所示。
图2-27 7SB16压缩机的结构原理
7SB16压缩机是把传统的双向活塞切去一半，使之成为单向活塞，保留了双向斜盘式压缩机结构简单的优点，用控制斜盘角度（即改变工作行程）的方法实现可变排量。该压缩机活塞非工作部分全部挖成空心，使重量减轻、惯性减小，其转速可提高到9000 r/min，接近旋转式压缩机的性能指标。
7SB16压缩机采用双导向销支承斜盘移动，使斜盘改变角度时，导向销的移动摩擦力较小，可实现较小的启动排量，使这种压缩机的排量变化范围增大。
压缩机缸盖中有一控制阀（见图2-27），Ps为吸气压力，Pd 为排气压力，Pc 为斜盘箱压力，Pa为作用于控制阀膜片的弹簧压力。当热负荷降低（或转速低）时（见图2-28），作用于膜片另一侧的吸气压力Ps降低，Pa＞Ps，球阀打开，排气压力通过球阀进入斜盘箱，使斜盘箱压力Pc升高，作用在活塞靠斜盘一侧的作用力Pc大于作用在活塞汽缸一侧的作用力Ps，Pc＞Ps，斜盘被推向减小倾斜角度方向移动（以导向销为转轴），使活塞行程减小，压缩机排量变小。反之，当热负荷升高（或转速高）时，Ps 升高，Ps ＞Pd，使阀门关小（见图2-28），斜盘箱压力通过控制阀中单向阀孔进入吸气腔，Pc 下降，Ps ＞Pc，斜盘被推向增大倾斜角度方向移动，使活塞行程增加，压缩机排量变大。
图2-28 可变排量控制原理
6. 电磁控制变排量压缩机
以上所述变排量压缩机都是由机械阀在内部调节控制排量，还有一种变排量压缩机是由电磁阀在外部调节控制排量，有100%排量运转和50%排量运转，如图2-29所示。
图2-29 电磁控制变排量压缩机
图2-29（a）为电磁控制变排量压缩机的结构原理图。利用固定在主轴上的斜板，把主轴旋转转变为5个双头活塞的往复运动，压缩制冷剂。制冷剂的吸气吐出阀于左右两旁的端盖上，利用5个双头活塞进行10个汽缸的运动。
当电磁阀线圈不通电时，阀关闭低压侧，打开高压旁通管路，压缩机做100%排量运转，其状态如图2-29（b）所示。当电磁线圈通电时，阀被吸引，低压侧打开，高压旁通管路关闭，此时压缩机做50%排量运转，如图2-29（c）所示。
压缩机排量的变换，是利用蒸发器温度传感器判断制冷室热负荷状态，进行电磁线圈的控制。在“ECON”工况时通常进行50%容量运转，如图2-30所示。这种压缩机从20世纪80年代初开始采用，但因其气流脉动及扭矩波动大现在已很少使用。
图2-30 可变排量压缩机变换控制
近几年，又出现了电磁控制变排量压缩机，称为外部调节式变排量压缩机，如图2-31所示。它的主要革新部件是外控调节阀。该电磁调节阀安装在压缩机中并用一个弹簧锁止垫圈固定。它是压缩机内低压、高压与曲轴箱压力之间的接口。通过外部控制这几种压力来对斜盘进行调节，从而改变压缩机的排量。外部控制是利用现在的电控技术通过脉冲宽度控制所加电压来改变电磁力，从而驱动该调节阀中的挺杆阀，电压作用的持续时间决定了调整量。这种压缩机已在近几年生产的大众、奥迪等许多汽车上使用，进一步提高了汽车空调的自动化程度，同时也提高了汽车的经济性。
图2-31 外部调节式变排量压缩机
我国生产的变排量压缩机主要有：上海三电汽车空调有限公司生产的七缸摇盘无级可变排量压缩机SD7V16和六缸摇盘无级可变排量压缩机SD6V12；牡丹江汽车空调机厂生产的五缸摇盘V5系列无级可变排量压缩机等。斜盘式变排量压缩机产品规格如表2-4所示。
表2-4 斜盘式变排量压缩机产品规格
2.1.5 旋转叶片压缩机
旋转叶片压缩机又称刮片式压缩机。由于其体积和重量可以做得很小，易于在狭小的发动机室内进行布置，加之噪声、振动小，容积效率高等优点，也特别受到汽车制造商的青睐。产量有连年上升的趋势。人们将它认为是第三代压缩机。
旋转叶片压缩机的汽缸有两种形式，一种是圆形的（其原理图如图2-32所示），一种是椭圆形的（其原理图如图2-33所示）。
图2-32 圆形汽缸的旋转叶片压缩机原理图
1—排气阀；2—转子；3—汽缸；4—制冷剂；5—刮片
在圆形汽缸的旋转叶片压缩机中，汽缸内的转子与汽缸是偏心安装的，有2 ～5片刮片（或称叶片）安装在转子相应的刮片槽中，当转子转动时，由于离心力使刮片沿刮片槽滑出并压紧到汽缸壁上，从而将汽缸分成几个工作腔。由于转子与汽缸是偏心安装的，所以随着转子的转动，各工作腔的工作容积会不断变化；当工作腔容积不断增大时，通过进气口将制冷剂吸入；当工作腔容积不断减小时，压缩吸入的制冷剂气体，当压力达到一定值时，高压制冷剂气体推开排气阀排出工作腔，进而送往冷凝器，如图2-32所示。
如图2-33所示是椭圆形汽缸的旋转叶片压缩机原理图，此种压缩机与上述圆形刮片式压缩机相比，其结构和工作原理基本相同，只是转子与椭圆形汽缸同心安装。此外，圆形刮片式压缩机的主轴转一圈，每个刮片使工作腔只吸入和排出一次制冷剂，即完成一个工作循环，所以有时称之为单作用刮片式压缩机；而椭圆形刮片式压缩机的主轴每转一圈，每个刮片使工作腔都完成两个工作循环，所以又称之为双作用刮片式压缩机。
图2-33 椭圆形汽缸的旋转叶片压缩机原理图
1—进气口；2—汽缸；3—刮片；4—排气阀；5—转子
旋转叶片压缩机的结构如图2-34所示，主要由缸体、转子、主轴、排气阀、带离合器的前缸盖、轴封总成、轴承等组成。前缸盖和后盖板上有两个主轴支承轴承。压缩机后端盖内设有一个较大的空间，用来分离油气，分离后的制冷剂气体经排气阀排出，分离出的润滑油流入油池。油池内的润滑油在压差的作用下，通过油管输送到刮片槽、油封、轴承和汽缸等部分，对各部分润滑后的润滑油，随被压缩后的制冷剂气体再返回到油气分离器。
图2-34 旋转叶片压缩机的结构
1—前板；2—带轮；3—前缸盖；4、7—轴承；5—缸体；6—后盖板；8—油管；9—排气阀；10—进气口；11—后端盖；12—转子；13—主轴；14—带轮轴承；15—轴封
旋转叶片压缩机主要以日本松下株式会社和日本精工精机株式会社为主，松下公司是三叶片旋转叶片压缩机，精工公司是五叶片旋转叶片压缩机。
我国重庆建设集团1995年引进日本精工精机公司旋转叶片式JSS-96和JSS-120压缩机产品。
2.1.6 三角转子压缩机
三角转子压缩机也称为汪克尔式压缩机，如图2-35所示。因三角转子压缩机结构简单、零件少，在20世纪70年代末到20世纪80年代中被不少厂家相继开发，但其加工精度要求高，现在已很少采用。目前的数控加工设备与技术也许能使它再次兴起。
图2-35 三角转子压缩机
2.1.7 涡旋式压缩机
如图2-36所示为涡旋式压缩机。代表着压缩机最高技术水平的第四代压缩机——涡旋式压缩机由于突破了制造技术上的难点正在突飞猛进地发展着。涡旋式压缩机最高转速可达12000 r/min以上，容积效率比活塞式压缩机可高达60%，且噪声小，运转平稳。
图2-36 涡旋式压缩机
1—前板；2—皮带轮；3—线圈；4—加液服务阀；5—机体；6—排气口；7—吸气口；8—过热安全阀；9—连接螺钉；10—平衡重；11—轴承；12—推力轴承；13—平衡块；14—密封条；15—固定涡旋体；16—动涡旋体
上海奉天空调压缩机有限公司在合肥工业大学的技术支持下，自行研制开发了涡旋式AP系列压缩机，年预计产量可达10万台，南京奥特佳冷机有限公司在美国普渡大学技术支持下，于2001年研制开发了WXH系列涡旋式压缩机，其排量可从60 cm3/r到250 cm3/r，适用于微型车到大客车空调装置中，年计划产量为12万台。由于涡旋式压缩机是公认的最先进的第四代汽车空调压缩机产品，国内许多企业都成功研制出该产品，如南京埃迪压缩机有限公司、广州万宝压缩机有限公司等。
空调压缩机的发展如表4-5所示。
表2-5 空调压缩机的发展
2.1.8 压缩机常见故障
汽车空调系统的大多数运动件都在压缩机上，因此压缩机的检修量最大。压缩机常见故障一般有以下几种。
1. 卡住
卡住的原因通常是润滑不良或者没有润滑。如果发现冷冻机油因制冷剂的泄漏而泄漏，或者蒸发器的溢油管、POA阀的溢油阀、CCOT系统的油气分离器（积累器）的油孔堵塞，都会使压缩机因得不到足够的润滑油而卡住。
如果发现离合器或皮带打滑，在排除不是离合器和皮带的故障后，一般都是压缩机卡住所致。这时应立即关闭A/C开关，检查系统是否泄漏，如果冷冻机油因系统泄漏而跑掉，则应进行检漏；如系统不泄漏，则是油路问题，检查溢油阀与蒸发器压力控制装置是否堵塞。如果堵塞，更换溢油阀，并清洗其他各阀，重新装回系统。
如果压缩机卡住很牢，根本不能转动，可能是活塞在汽缸内咬死，这种情况压缩机已无修理价值，一般报废处理。
2. 泄漏
泄漏是压缩机常见的故障。压缩机泄漏有漏油和漏气两种情况，泄漏轻微时，只泄漏制冷剂，严重时，既泄漏制冷剂又泄漏冷冻油。在轴封处也常有很微量的泄漏，如果每年的泄漏量小于14.2 g，不影响制冷系统的性能，认为是正常情况；若泄漏量超过14.2 g，就必须进行检修，更换密封件。如果压缩机的缸体上出现裂纹产生泄漏，则应更换压缩机。
3. 压缩机无制冷剂输出或压缩不良
压缩机无制冷剂输出或压缩不良，可用歧管压力表检测压缩机的吸气压力和排气压力，如果两者压力几乎相同，用手触摸压缩机，发现其温度异常的高，其原因是压缩机缸垫窜气，从排气阀出来的高压气通过汽缸垫的缺口窜回到吸气室，再次压缩，产生温度更高的蒸气，这样来回循环，会把冷冻机油烧焦造成压缩机报废。
如果进、排气弹簧片破坏或者变软，也将造成压缩机不能压缩制冷剂或压缩不良，这种故障只是吸气压力和排气压力相同或相差不大，而压缩机不会发热。
4. 异响
空调系统的异响主要来源于压缩机和蒸发器风扇。如果由压缩机发出，异响主要有以下几种原因：
（1）尖叫声，尖叫声主要由离合器结合时打滑发出；或者由于皮带过松及磨损引起。
（2）振动声，一般由压缩机的振动以及轴的振动引起。首先检查其支撑是否断裂，紧固螺栓是否松动，引起压缩机振动的还有皮带张力过紧或皮带轮轴线不平行。压缩机的轴承磨损过大，会引起轴的振动。皮带轮轴承润滑不良，也会引起振动。
2.1.9 压缩机就车诊断
启动发动机，保持转速在1250 ～ 1500 r/min。把歧管压力表组接入制冷系统中，打开空调A/C开关，风扇开到最大位置。触摸压缩机的进气口和排气口，正常情况是进气口凉，排气口烫，二者之间的温差较大。如果两者温差小，再看歧管压力表，如果表上显示高低压相差不大，则说明压缩机的工作不良，应拆下修理。如果压缩机较热，再看歧管压力表，表上显示低压侧压力太高，高压侧压力太低，则说明系统内部密封不良，应更换压缩机。如果制冷系统的高、低压都过低，则说明系统内部的制冷剂过少，应进行检漏。如果是压缩机出现泄漏，则应更换或修理。
2.1.10 压缩机的维修
压缩机发生故障时，虽然大多数都能恢复，但由于压缩机零配件太多，而且装配精度要求高，需要专用装配工具和夹具。所以许多汽车修理厂以检测判断故障为主，只对压缩机轴封泄漏和异响进行维修。
1. 压缩机的拆装
（1）发动机怠速运转，使空调系统运转10 min，停止发动机，并拆下蓄电池的负极，拔掉电磁离合器插头，将制冷系统中的制冷剂排出并回收。
（2）从压缩机上拆下排出和吸入软管，并把排出和吸入软管接头密封好，防止潮气和灰尘进入。
（3）松开紧固调节装置，拆下传动皮带。
（4）拆下搭铁线，拆下压缩机的固定螺栓、螺母、托架。
（5）取下压缩机。
（6）把压缩机里面的冷冻机油倒入一个量杯中，并安装在专用的夹具上。
（7）用离合器前挡板拆卸器拆下离合器前挡板。
（8）拆下轴上的花键和定位垫片并把它们放好。
（9）使用卡环钳拆下轴封用的固定卡环。
（10）用拆卸工具拆下轴封座。
（11）用轴封拆卸工具拆下轴封。
（12）取下缸垫，“O”形圈、簧片阀板。
（13）取出内部的活塞、轴承、斜板等，用专为清洗的制冷剂F12清洗。
（14）压缩机的安装，按与拆卸时的相反顺序操作。但拆下的轴封座、轴封和“O”形圈要全部报废换新件，装上的零件需要用清洁的冷冻机油涂抹，该冷冻机油必须与系统所加注的制冷剂相容。
警告：不要用手指触摸轴封碳环表面，通常人体分泌出的酸性物质会腐蚀轴封，使其过早损坏。
2. 压缩机的检验
压缩机在工作台上，就可以检验，其方法如下。
（1）检查内部泄漏：在压缩机吸、排气检修阀上装歧管压力表。关死高低压手动阀，用手转动压缩机主轴，每秒钟转一圈，共转10圈，这时，高压表压力应大于0.345 MPa，若压力小于0.3 MPa，则说明内部漏气，重新修理阀片、缸垫。
（2）检查外部泄漏：从低压端注入0.5 kg的制冷剂，然后用手转动主轴5圈。用检漏仪测轴封，两端盖，吸、排气阀口等处，若无泄漏即可装回发动机。