理论教育 电动汽车空调采用涡旋式压缩机,效率高、噪声低、使用寿命长

电动汽车空调采用涡旋式压缩机,效率高、噪声低、使用寿命长

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用泵气效率较高的涡旋式压缩机是电动汽车空调的一个共同特点,与其他诸多类型的空调压缩机如斜盘式、曲柄连杆式、叶片式等压缩机相比,涡旋式压缩机具有振动小、噪声低、使用寿命长、重量轻、转速高、效率高、外形尺寸小等多个优点,更符合电动汽车的空调使用要求。涡旋式压缩机的工作原理如图6-18所示,其定涡盘固定在机架上,而动涡盘由电机直接驱动。

电动汽车空调采用涡旋式压缩机,效率高、噪声低、使用寿命长

现代电动汽车已不再安装内燃机,或不以发动机作为动力源,显然空调制冷的压缩机大多已不能以发动机来驱动,而改由电机来驱动。这种驱动方式取消了传统的外驱式带轮,电机一般与压缩机组装为一体,形成全封闭的结构,其内部结构如图6-17所示。这种结构形式灵活方便,可装置在发动机室的任何位置,而且电机与压缩机可采取同轴驱动,不会出现传统驱动方式的传动带打滑、压缩机转速与发动机转速不同步的现象。由于电机同轴驱动压缩机,可通过调节电机转速改变压缩机转速,实现空调压缩机排量制冷量的灵活控制。封闭式的驱动结构,只有电源线及进出气管与外部联系,泵气装置运行的可靠性较高,故障率较低。

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图6-17 全封闭的电机—涡旋式压缩机

电动汽车空调的制冷系统与传统汽车基本相同,主要由一体化压缩机、冷凝器、膨胀阀蒸发器和储液干燥器等五大部件组成,另外还增加了电气系统的空调驱动器。

使用泵气效率较高的涡旋式压缩机是电动汽车空调的一个共同特点,与其他诸多类型的空调压缩机如斜盘式、曲柄连杆式、叶片式等压缩机相比,涡旋式压缩机具有振动小、噪声低、使用寿命长、重量轻、转速高、效率高、外形尺寸小等多个优点,更符合电动汽车的空调使用要求。

1.基本构造和原理

涡旋式压缩机包括一个定涡盘和一个动涡盘,这两个相互啮合的涡盘,其线型是相同的,它们相互错开180°安装在一起,即相位角相差180°。涡旋式压缩机的工作原理如图6-18所示,其定涡盘固定在机架上,而动涡盘由电机直接驱动。动涡盘是不能自转的,只能围绕定涡盘作很小回转半径的公转运动。当驱动电机旋转带动动涡盘公转时,制冷气体通过滤芯吸入到定涡盘的外围部分,随着驱动轴的旋转,动涡盘在定涡盘内按轨迹运转,使动、定涡盘之间形成由外向内体积逐渐缩小的六个腔(图6-18):A腔、B腔、C腔、D腔、E腔和F腔,制冷气体在动、定涡盘所组成的六个月牙形压缩腔内被逐步压缩,最后从定盘中心孔通过阀片将被压缩后的制冷气体连续排出。

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图6-18 涡旋式压缩机的基本构造和原理

在压缩机整个工作过程中,所有工作腔均由外向内逐渐变小且处于不同的压缩状态,从而保证涡旋式压缩机能连续不断地吸气、压缩和排气。虽然涡旋式压缩机每次排出制冷剂的气量较小(其排出量约为27~30cm3),但由于其动涡盘可作高达9000~13000r/min的公转,因此它的总排量足够大,能满足车辆空调制冷的需求,压缩机的功耗也较大,可达4~7kW。

2.运行特点

涡旋式压缩机的运行特点如下:①如图6-18所示,涡旋式压缩机不需要进气阀,只有排气阀,这样可简化压缩机的结构,消除打开气阀的压力损失,可提高压缩效率;②涡旋式压缩机的余隙容积接近零(所谓余隙容积是指经压缩机压缩后不能被完全排出的气体),余隙容积大则压缩机的工作效率低。涡旋式压缩机中吸入的气体几乎可完全被排出,容积效率能达到98%,相比传统的往复活塞式压缩机,由于活塞头部与气缸盖间存在一定的间隙形成余隙容积,使得其效率只有70%左右;③涡旋式压缩机的工作过程较平稳,从吸气、压缩到排气,动涡盘要用三圈才能完成一个压缩循环,而且压缩机在任何角度都有三个腔同时在工作,吸气、压缩、排气同时进行。而活塞式压缩机吸气行程和排气行程功耗少,压缩行程功耗却较大,造成运转不平稳,且活塞作往复运动时有阀片敲击现象,这使得振动和噪声均达到一定的幅值;④涡旋式压缩机的排气阀处于压缩机的中部,采用扁平阀的结构,排气管接口和进气管接口装在一体化压缩机壳体的两端,只需通过管道就可与外部装接;⑤这种压缩机和控制单元,可利用制冷循环低压气流中的残余冷气进行冷却,根据温度和压力条件,使之有效降温,保证了压缩机的正常运转,温度不致过高。

3.显著优点

涡旋式压缩机的显著优点如下:①可方便以变排量方式运行,由于采取三相永磁电机直接驱动压缩机的方式,只需改变输入驱动电机的电源频率,就可改变电机的转速,使压缩机的排气量改变,而且涡旋式压缩机比较节能,单位制冷量可减少10%~13%的功率消耗;②排气连续、工作十分平稳、转矩变动小、运转时振动小、噪声低;③结构简单、零件数少、体积小、质量轻、能高速旋转、运转寿命长,它使用的主要零部件数量仅为往复活塞式压缩机的1/10。

此外,有的混合电动汽车为保证空调的可靠运行,同时也为节省驱动电力,会采用“双空调压缩机”的结构形式,包括电机驱动的空调压缩机和汽油机驱动的压缩机(图6-19)。当内燃机运转时,由发动机带动传统机械压缩机工作,而在汽车纯电行驶模式下则用电机驱动压缩机,以保证空调在两种行驶模式下均可正常使用。为隔离两个压缩机的工作,两者均装有制冷剂的单向阀。

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