9
世界 1100 x 10 6 647 x 10 6 303 x 10 (47%) 1700 90 2.5
9
* 过去12年
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在新车中应用涡旋压缩机的大致数量
60
50
10.4 百万. 涡旋式
[百万] 压缩机销售量
40
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早期的冷却系统
• 1930年C&C Kelvinator 第一次将一 台蒸汽压缩式制冷装 置装上汽车 • 1933 年卡迪拉克开始 使用R12为工质的制冷 循环系统 • 1941年卡迪拉克开始 大批量生产300台带空 调的汽车
燃料电池混合动力汽车（带加热和冷却的空调系统）
CO2 涡旋压缩机
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未来对压缩机的要求
• 提高效率 (较低的燃料消耗)
• 提高部分载荷时的效率 (可变排量) • 降低噪音和振动
• 减轻重量
• 更高的排气压力 (CO2)
货车
30%
货车 56%
客车 44%
客车
70%
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燃料消耗和汽车数据
美国 每年燃料消耗量 [升] 车辆总数 [-] * 配备空调的车辆总数 [-] * 每辆车耗燃料量 [升/年] 汽车空调耗燃料量 [升/年] 汽车空调耗燃料占总燃料耗量比 546 x 10 6 198 x 10 6 168 x 10 (85%) 2800 90 2.8
30
2.0 百万. 涡旋式
20
10
0
美国
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世界
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汽车空调的未来
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未来对空调系统的要求
• 环保工质 (如 CO2)
– CFCs 和 HCFCs被禁用
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当今的汽车空调
• 在美国近 95% 的新车安装了空调
• 由于CFCs以及HCFCs的对臭氧层的潜在破坏而 被逐步淘汰，而HFCs是导致全球变暖的因素之 一而被严格审查，因此 人们开始将兴趣投向替
代制冷剂CO2上
摇板式
斜盘式
涡旋式
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滚动活塞式和摇板式汽车空调压缩机
两级滚动活塞式 压缩机
具有控制阀的变排量摇板 式压缩机
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斜盘式压缩机
可变排量斜盘式压缩机
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1930:一辆带0.37kW Kelvinator制冷装置的 卡迪拉克车，其发动机为一台1.1kW的汽油机
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1934年福特V-8五座车的可行性研究
由派卡德改进的第一个 实用汽车空调系统
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涡旋压缩机在汽车空调上的应用
Eckhard A. Groll 机械工程系副教授
美国印第安纳州西拉菲特市普度大学Herrick实验室
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目录
• 汽车空调的历史 • 汽车空调压缩机的发展 • 涡旋压缩机技术 • 整个汽车空调的统计数字 (美国+ 世界)
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可变排量涡旋压缩机
最大能量
卸载时能量
最大排气量: 最小排气量:
86-109 cc 30 %
质量: 6.5 kg 最大转速 RPM 10’000
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CO2 涡旋压缩机
一台轻型CO2涡旋压缩机的
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一辆未提供任何保护的机动“马车”
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早期的取暖系统
• 二十世纪初，汽车上常见的取暖用热砖、提灯、便携式 燃煤加热器等 • 加热器不是为特殊的汽车 设计的 • 由于泄漏，尾气加热器存 在许多问题 • 尾气加热器温度非常高， 以至于将乘客的鞋烧穿。
1925年使用的高性能尾气加热器
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空气调节需求的增长
• 1884年出现第一台用冰块冷却车子内部的马拉车
• 1908年出现第一辆带封闭仓的汽车 • 1925年带封闭仓的汽车产量超过敞棚车
• 早期的通风系统不对空气中的灰尘、脏物、花粉、 昆虫等进行过滤。
两段型线
损失分析
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整个汽车空调的统计数字 (美国 + 世界)
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汽车制造量
美国 12，000，000 辆/年
世界 54，000，000 辆/年
外形图
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通过新设计节能
160
Relative power consumption [%]
140 120 100
再压缩损失 和泄漏 排气损失 机械损失 绝热功 (100%)
80
60 40 20 0
两段涡旋盘型线
传统型线
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过去六十年的汽车空调
• 二十世纪四十年代，第二次世界大战阻碍 了汽车空调的发展
• 1954年，安装了第一个旋钮控制开关
• 1960年，7% 的新车装有空调
• 1980年，售出的车中有72%配有初装空调 • 二十世纪九十年代，汽车空调由R12、R22 工质转为R134a
• 离合器通断循环
• 改变转速 • 外部气体旁通
• 分离涡旋盘: 内泄漏
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Visteon 可变排量涡旋压缩机
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带气体旁通的可变排量涡旋压缩机
全载
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中间负载
最小负载
机械损失
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涡旋压缩机和摇板式压缩机的效率对比
涡旋压缩机的理论分析值 测量值 摇板式压缩机的理论分析值
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涡旋压缩机的能量控制方法
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涡旋压缩机技术
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涡旋压缩机内的流体运动
腔4 (压缩腔)
腔2 (吸气腔) 腔6
腔7
腔1 (吸气腔) 腔5
} }
腔9 腔8
}
腔 10
(排气区域)
腔3 (压缩腔)
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定排量斜盘式压缩机
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涡旋式汽车空调压缩机的优点
• 涡旋汽车空调压缩机效率
高于其它类型的压缩机 • 由于无吸气阀，所以
吸气侧的压力降很小
• 由于容积变化平稳，压缩机的排气脉动小，所以 噪音和振动小
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总结
从在汽车上安装第一台 加热器开始到现代汽车 空调装置，走过了一个 漫长的历程 使用新制冷剂的涡旋压缩 机是实现空调系统高效、 低噪音、环保的最好选择
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– 在一些欧洲国家, HFCs 已被禁用
• 对高效发动机来说，空调可作为辅助加热源 (如直喷柴油机) • 混合动力、电力、燃料电池汽车的汽车空调
• 针对每个乘客的温度可调
• 汽车内部的预冷和预热
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未来概念: 丰田 FABORATORIES
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汽车空调压缩机的发展
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汽车空调压缩机的发展进程
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
曲轴连杆式
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汽车用涡旋压缩机的剖视图
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电动涡旋压缩机的剖视图
热交换器
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