2023年中國燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)（汽車空調(diào)壓縮機(jī)）行業(yè)細(xì)分市場全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展戰(zhàn)略研究

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（1）燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成及制冷原理：

①燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成：燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、儲液干燥罐、壓力開關(guān)、膨脹閥、蒸發(fā)器、系統(tǒng)維修接口等組成，其中壓縮機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)的心臟，其作用是壓縮制冷劑，向制冷系統(tǒng)輸出源源不斷的動力。

燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成分析

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燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)各主要部件作用分析

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中金企信國際咨詢公布的《燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)市場專項(xiàng)調(diào)研及投資前景可行性預(yù)測報(bào)告（2024版）》

（2）汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理：汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理為利用制冷劑（雪種）的物理變化，通過壓縮、放熱、節(jié)流、吸熱4個(gè)環(huán)節(jié)不斷循環(huán)，從而達(dá)到降低車廂溫度的目的。電動汽車和燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理相同。

壓縮過程：通過空調(diào)壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓的氣體。

放熱過程：高溫高壓的氣體通過冷凝器時(shí)，熱量通過冷凝器上的鋁管和鋁片釋放到大氣中，為了更好地散熱，都會在冷凝器后面增加散熱風(fēng)扇，提高散熱效率，經(jīng)過散熱后，高溫高壓的氣體會變?yōu)榈蜏馗邏旱囊后w。

節(jié)流過程：液體通過儲液干燥罐進(jìn)行過濾，將制冷劑中的水分和金屬粉末吸附下來，流出純凈的液體制冷劑高壓液體制冷劑進(jìn)入膨脹閥，管路變大，壓力減少，溫度降低，制冷劑以霧狀進(jìn)入蒸發(fā)器。

吸熱過程：在蒸發(fā)器中的制冷劑繼續(xù)由液體轉(zhuǎn)化為氣體，在轉(zhuǎn)化的過程中，需要吸收大量的熱，從而將蒸發(fā)器周圍的空氣降溫，變成冷空氣，鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣吹進(jìn)駕駛室?？照{(diào)系統(tǒng)四個(gè)環(huán)節(jié)周而復(fù)始地進(jìn)行，從而達(dá)到降低車廂內(nèi)溫度的效果。

中金企信國際咨詢公布的《2024-2029年中國汽車空調(diào)壓縮機(jī)行業(yè)市場調(diào)查及投資戰(zhàn)略預(yù)測報(bào)告》

（3）電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理：電動汽車與燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)最大的區(qū)別在于采用不同驅(qū)動類型的壓縮機(jī)，其他部件區(qū)別不大。傳統(tǒng)燃油汽車的空調(diào)壓縮機(jī)采用發(fā)動機(jī)帶動的機(jī)械傳動。目前電動汽車的空調(diào)壓縮機(jī)的驅(qū)動方式主要分為非獨(dú)立式電驅(qū)動、獨(dú)立式電動驅(qū)動和混合驅(qū)動方式。非獨(dú)立式電驅(qū)動主要通過皮帶輪由主驅(qū)動電機(jī)提供動力，此時(shí)雖然可采用傳統(tǒng)的燃油汽車空調(diào)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，但不能實(shí)現(xiàn)空調(diào)的獨(dú)立控制，影響汽車的動力性能，一般電動汽車不采用這種方案。獨(dú)立式電驅(qū)動主要通過獨(dú)立的電機(jī)提供電源，一般采用同軸驅(qū)動的方案，這樣使得結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，便于控制。混合驅(qū)動主要通過主驅(qū)電機(jī)和獨(dú)立電機(jī)共同提供動力，可保證在汽車在行駛時(shí)，采用皮帶傳動主驅(qū)電機(jī)動力源，在交通堵塞時(shí)，通過獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動，但該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用范圍較小。因此目前電動汽車空調(diào)壓縮機(jī)主要采用獨(dú)立式電驅(qū)動方案。

電動汽車空調(diào)系統(tǒng)主要采用電力驅(qū)動，其使用的壓縮機(jī)被稱為電動壓縮機(jī)。為了提高性能，電動汽車空調(diào)系統(tǒng)將電機(jī)、變頻器與壓縮機(jī)組裝成一體，形成全封閉結(jié)構(gòu)，要由渦旋式壓縮機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、高壓電源線、變頻器、通信接口、制冷劑輸出口、制冷劑輸入口、殼體等部件組成。不同車型壓縮機(jī)的工作電壓不同，一般在直流電壓200～700V之間。

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相較于傳染燃油汽車空調(diào)壓縮機(jī)，電動壓縮機(jī)主要新增部件為電機(jī)和變頻器。電動壓縮機(jī)工作工程中，動力電池向壓縮機(jī)變頻器供電，動力電池提供高壓直流電，而三相永磁同步電機(jī)為交流電機(jī)，由變頻器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，向三相永磁同步電機(jī)輸出交流電，三相永磁同步電機(jī)帶動渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將低壓氣體制冷劑壓縮成高壓氣體，渦旋式壓縮機(jī)工作原理與燃油汽車內(nèi)渦旋式壓縮機(jī)工作原理一致。

（4）汽車空調(diào)壓縮機(jī)的類別：汽車空調(diào)壓縮機(jī)的種類很多，根據(jù)工作原理的不同，空調(diào)壓縮機(jī)可以分為定排量壓縮機(jī)和變排量壓縮機(jī)。根據(jù)工作方式的不同，空調(diào)壓縮機(jī)一般可以分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式，常見的往復(fù)式壓縮機(jī)有曲軸連桿式和軸向活塞式，軸向活塞式壓縮機(jī)有斜盤式和擺盤式兩種；常見的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)有旋轉(zhuǎn)葉片式和渦旋式。

1、按工作原理劃分：

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A、定排量壓縮機(jī)：定排量壓縮機(jī)的排氣量是隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而成比例地提高，其不能根據(jù)制冷負(fù)荷的大小自動改變排氣量，而且對發(fā)動機(jī)油耗的影響比較大。它的控制方式一般通過采集蒸發(fā)器表面或出風(fēng)口的溫度信號，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度，壓縮機(jī)電磁離合器電路切斷，壓縮機(jī)停止工作。當(dāng)溫度升高后，電磁離合器電路接通，壓縮機(jī)開始工作。定排量壓縮機(jī)也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當(dāng)系統(tǒng)管路內(nèi)壓力過低或過高以及發(fā)動機(jī)冷卻液溫度過高時(shí)，發(fā)動機(jī)控制單元都會自動切斷壓縮機(jī)繼電器控制信號（對壓縮機(jī)起保護(hù)作用），使壓縮機(jī)停止工作。

B、變排量壓縮機(jī)：變排量壓縮機(jī)可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動調(diào)節(jié)功率輸出?？照{(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器表面或出風(fēng)口的溫度信號，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力的變化信號控制壓縮機(jī)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(jī)始終是工作的，制冷強(qiáng)度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機(jī)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(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機(jī)內(nèi)活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強(qiáng)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(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強(qiáng)度。

（2）按工作方式劃分：

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A、曲軸連桿式壓縮機(jī)：曲軸連桿式壓縮機(jī)的工作過程可以分為4個(gè)，即壓縮、排氣、膨脹、吸氣。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿帶動活塞往復(fù)運(yùn)動，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面構(gòu)成的工作容積便會發(fā)生周期性變化，從而在制冷系統(tǒng)中起到壓縮和輸送制冷劑的作用。在缸蓋上部設(shè)有兩個(gè)單向閥片，活塞下行時(shí)，活塞頂部的空腔增大，進(jìn)氣閥片打開，將低壓制冷劑吸入；當(dāng)活塞上行時(shí)，活塞頂部空間減小，排氣閥片打開，制冷劑被加壓后排出。

曲軸連桿式壓縮機(jī)是第一代壓縮機(jī)，它應(yīng)用比較廣泛，制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，而且對加工材料和加工工藝要求較低，造價(jià)比較低。適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強(qiáng)。曲軸連桿式壓縮機(jī)主要缺點(diǎn)包括：一是壓縮機(jī)體積大而重；二是因?yàn)橹挥幸粋€(gè)或兩個(gè)活塞，排氣另一個(gè)是排氣不連續(xù)，排氣氣流易波動，且工作時(shí)有較大的振動；三是無法適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在小型汽車中很少應(yīng)用曲軸連桿式壓縮機(jī)，目前大多應(yīng)用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。

B、軸向活塞式壓縮機(jī)：軸向活塞式壓縮機(jī)可以稱為第二代壓縮機(jī)，常見的有斜盤式和擺盤式壓縮機(jī)，這兩種壓縮機(jī)的氣缸均以主軸為中心布置，活塞運(yùn)動方向與壓縮機(jī)的主軸平行，活塞的軸向往復(fù)運(yùn)動都是靠主軸帶動斜盤或楔形傳動板轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的軸向推力使活塞運(yùn)動。

斜盤式壓縮機(jī)又稱為雙向活塞式壓縮機(jī)，主要部件有主軸、斜盤、活塞、進(jìn)排氣閥片等。當(dāng)主軸驅(qū)動斜盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞槽與斜盤邊緣通過鋼球軸承承，斜盤的旋轉(zhuǎn)帶動活塞做軸向移動，活塞前后兩端與殼體組成兩個(gè)空腔。活塞軸向移動時(shí)，一個(gè)空腔容積增大，可以吸入低壓的制冷劑；相反，活塞另一頭的空腔容積減小，制冷劑被高壓排出。主軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)，所有活塞前后的兩個(gè)氣缸分別完成一個(gè)工作循環(huán)。

斜盤式壓縮機(jī)比較容易實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化，而且可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速工作。它的結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，性能可靠，在實(shí)現(xiàn)了可變排量控制之后，目前廣泛應(yīng)用于汽車空調(diào)。

擺盤式和斜盤式同屬于軸向活塞式壓縮機(jī)。它們之間的不同是擺盤式的活塞運(yùn)動屬單向作用式，而斜盤式的活塞運(yùn)動屬雙向作用式，所以有時(shí)又把它們分別稱作單向斜盤式壓縮機(jī)和雙向斜盤式壓縮機(jī)。

C、旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)：旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)的氣缸形狀有圓形和橢圓形兩種。在圓形氣缸中，轉(zhuǎn)子的主軸與氣缸的圓心有一個(gè)偏合距，使轉(zhuǎn)子緊貼在氣缸內(nèi)表面的吸、排氣孔之間。在橢圓形氣缸中，轉(zhuǎn)子的主軸和橢圓中心重合。旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、葉片、缸體等組成。轉(zhuǎn)子上的葉片將氣缸分成幾個(gè)空間，當(dāng)主軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，這些空間的容積不斷發(fā)生變化，制冷劑蒸氣在這些空間內(nèi)也發(fā)生體積和溫度上的變化。旋轉(zhuǎn)葉式壓縮機(jī)沒有吸氣閥，因?yàn)槿~片能完成吸入和壓縮制冷劑的任務(wù)。如果有2個(gè)葉片，則主軸旋轉(zhuǎn)一周有2次排氣過程。葉片越多，壓縮機(jī)的排氣波動就越小。作為第三代壓縮機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)的體積和重量可以做到很小，易于在狹小的發(fā)動機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行布置，加之噪聲和振動小以及容積效率高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車空調(diào)系統(tǒng)中也得到了一定的應(yīng)用。但是旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)對加工精度要求很高，制造成本較高。

D、渦旋式壓縮機(jī)：渦旋式壓縮機(jī)可以稱為第四代壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)是一種借助于容積的變化來實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的流體機(jī)械，這一點(diǎn)與往復(fù)式壓縮機(jī)相同。渦旋式壓縮機(jī)的主要零件動渦旋盤的運(yùn)動，是在偏心軸的直接驅(qū)動下進(jìn)行的，這一點(diǎn)又與旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)相同。渦旋式壓縮機(jī)的壓縮腔形狀及其變化，既不同于往復(fù)式壓縮機(jī)，又不同于旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，故將其稱為新一代容積式壓縮機(jī)。作為一種新形式的壓縮機(jī)，渦旋式壓縮機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

a、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，相比于其他形式的壓縮機(jī)，體積減小約40%，重量減輕約15%；

b、機(jī)械效率高，吸入過程無高壓氣體的膨脹影響；

c、壓縮腔的工作與進(jìn)、排氣孔口獨(dú)立，因此無需設(shè)置控制進(jìn)、排氣的閥門；

d、幾個(gè)壓縮腔同時(shí)壓縮，從而顯著降低了載荷波動，減小噪音。

渦旋式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微振低噪以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在小型制冷領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用，因此成為壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，也被公認(rèn)為是最適合新能源汽車的壓縮機(jī)機(jī)型，是目前新能源汽車中最常用的壓縮機(jī)機(jī)型。渦旋式壓縮機(jī)主要由動渦旋盤、靜渦旋盤、主軸、支架體、偏心塊、電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子等組成。

動、靜渦旋盤是渦旋式壓縮機(jī)的核心零部件，由同一基圓漸開線在垂直方向上拉伸得到。裝配過程中，將動、靜渦旋盤相對旋轉(zhuǎn)180°并錯(cuò)開一定距離對置差裝在一起，渦旋壓縮機(jī)的偏心主軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)置為一個(gè)整體，通過滑動軸承與動渦旋盤連接。電機(jī)工作時(shí)，驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，將動力傳遞給動渦旋盤，使其在防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的約束下作平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動。運(yùn)行過程中，動、靜渦旋盤之間形成數(shù)對封閉的月牙形壓縮腔，渦旋壓縮機(jī)依靠壓縮腔容積的連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮過程。

如下圖所示，為渦旋式壓縮機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的壓縮過程示意圖，表示了主軸轉(zhuǎn)角四個(gè)時(shí)刻（0°、90°、180°、270°）的工作腔氣體壓縮情況。吸氣腔隨主軸的轉(zhuǎn)動而逐漸打開，工質(zhì)被吸入，進(jìn)入吸氣腔的工質(zhì)隨轉(zhuǎn)角的增大而增大。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°時(shí)，吸氣腔剛好關(guān)閉，進(jìn)入的工質(zhì)量達(dá)到最大值，圖中所示黑色表示此時(shí)的吸氣容積為吸氣腔容積的一半（對稱的月牙形中的一個(gè)），吸氣結(jié)束。隨著主軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，動渦旋盤在主軸的帶動下繞靜渦旋盤旋轉(zhuǎn)，工質(zhì)被動渦旋盤推著向排氣腔移動，壓縮腔容積逐漸縮小，圖中主軸轉(zhuǎn)角90°、180°、270°對應(yīng)的黑色部分表示。如此周而復(fù)始，完成渦旋壓縮機(jī)對工質(zhì)的壓縮。

各類型空調(diào)壓縮機(jī)對比分析

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