论卧式滚动转子压缩机在车载空调系统的应用

李娜赵焕生

沈阳中航三洋制冷设备有限公司辽宁沈阳110000

摘要：卧式滚动转子压缩机广泛用于冷柜、商用冷冻、冷藏设备，受其技术特征决定，卧式滚动转子压缩机在车载空调应用一直受到质疑。本文阐述了卧式滚动转子压缩机在回油、倾斜运行、轴系的可靠性等几方面的技术研究，论证了卧式滚动转子压缩机应用于车载空调的可靠性。

关键词：滚动转子压缩机；应用

1.卧式滚动转子压缩机技术特征

压缩机分类的方法很多，名称也各不相同。按压缩机气缸位置分，压缩机的气缸位置（气缸中心线）成水平方向的滚动转子压缩机称作卧式滚动转子压缩机。

在冷量相当的情况下，使用卧式滚动转子压缩机，与传统的往复式压缩机相比，机组高度可降低约30%～40%；重量可减轻约25%～30%。非常适用于受空间限制的系统，不但可以降低材料消耗，同时由于压缩机采用卧式安置，机组重心降低、配管振动减小，整机噪声降低。滚动转子式压缩机因结构紧凑且成本较低，对工况的适应能力强而得以进入电动汽车空调领域［１－２］。但受其技术特征限制，一直受到质疑。

首先，在结构上卧式机曲轴轴线在水平方向与油面平行，无法实现离心供油。受汽车行车路况的影响，滚动转子式压缩机的角度经常发生变化，供油系统也会发生变化。其次，电机转子系统是以泵体为支撑点的悬臂支撑结构，同时曲轴运行中可前后窜动，用于车载空调时更为突出。

2.卧式滚动转子压缩机供油系统研究

2.1卧式滚动转子压缩机供油系统设计

为降低卧式滚动转子压缩机的油循环率ORC，保证压缩机的可靠性，卧式压缩机在设计上有别于立式压缩机。首先结构上“隔板+“L”型排气管”设计。上消音盖处安装隔板。隔板将压缩机内腔分成两个腔，电机侧压力高，泵组件侧压力低，在两腔压力差的作用下电机侧冷冻机油被压至泵组件侧，泵组件侧油面升高满足保证了压缩机的可靠运转。泵组件侧壳体“L”管排气。将排气口设在泵组件侧，增加了冷冻机油与冷媒在壳体内分离时间和空间，有利于降低冷冻机油的吐出量。图1，卧式滚动转子压缩机结构图。

图1卧式滚动转子压缩机结构图

图2油面实验结果

再有，注油量的差异设计。经视镜试验确认，当冷冻机油的的冲注量保持100%，压缩机运转时油面过高，油面与排气管口接近，增加了油循环率。经逐步到减少注油试验，确定当冲注量为70%注油量时，压缩机油面在中心位置，可保证压缩机的可靠性，且油循环率也有所下降。图2，油面实验结果。

2.2卧式滚动转子压缩机供油验证

车载卧式滚动转子压缩机受到汽车行车路况的影响，角度经常发生变化，而角度的变化会不会压缩机的供油系统，从而影响压缩机的可靠性呢？

我国公路划分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级，四级公路的控制坡度最大，要求10%以内，相当于5.71°（角度）。

根据压缩机的实际安装情况，压缩机的轴向垂直汽车行驶方向，压缩机只有周向旋转，不存在轴向旋转，笔者按照2倍于公路最大坡度考虑周向旋转问题。将压缩机按如图3示，倾斜10°安装在简易实验台上进行1000小时寿命实验。寿命实验后复测压缩机的性能、噪音、振动等特性参数均无异常波动。

图3，压缩机周向倾斜10°实验

3.卧式滚动转子压缩机轴系的可靠性改善及验证

3.1卧式滚动转子压缩机轴系改善设计

在结构上，卧式滚动转子压缩机电机转子系统为悬臂支撑，同时曲轴运行中可前后窜动（用于车载空调时更为突出）。提高运转稳定性，在结构上做了一下优化：1）缩小臂长：泵体与壳体连接方式上由气缸定位改为上轴承；2）在偏心圆两侧均设置了止推面，减少了曲轴窜动；3）增加焊点的个数增强泵体与壳体的连接强度。

3.2卧式滚动转子压缩机耐颠簸验证

为了验证卧式滚动转子压缩机耐颠簸性，笔者参考国家汽车空调标准对压缩机进行了60小时3个方向带载（高压2.4MPa/低压0.7MPa）耐震动试验。试验后复测压缩机特性，仍满足设计要求。

图4X/Y/Z方向压缩机耐振动实验

4.结论

（1）经压缩机倾斜寿命实验，卧式滚动转子压缩机可长时间内10°以内的坡路上运转，满足车载空调使用标准要求。

（2）经压缩机带载耐振动实验验证，卧式滚动转子压缩机的可靠性满足车载空调路面颠簸使用标准要求。

综上，卧式滚动转子压缩机的可靠性满足车载空调使用要求。

参考文献：

[1]马国远，李红旗．旋转压缩机［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2001：84-87．

[2]吴业正，李红旗．制冷压缩机———ＣＦＤ软件原理与应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2011：97-102．