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[摘 要]针对采用涡旋压缩机的汽车空调异响问题现象进行分析，查找可能产生的原因，并通过各种分析方法进行验证，最终解决异响问题。
[关键词]汽车空调；涡旋压缩机；异响
中图分类号：C61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）48-0248-02
在汽车空调系统的开发设计中，空调系统的压缩机噪音始终成为困扰汽车空调开发设计人员的一个难题，在售后市场中也会经常有消费者抱怨空调系统的压缩机噪音。涡旋压缩机被称为汽车空调领域的第四代压缩机，正以其独特的结构特点逐步扩大其市场份额，特别是在微型车和经济型车领域。而对涡旋压缩机的噪音问题目前相关的介绍并不多，在这里通过对某款车型的涡旋压缩机噪音问题解决过程进行阐述，给大家在解决涡旋压缩机噪音问题提供一些参考思路。
1 某车型涡旋压缩机噪音的问题状况
此款车型采用的涡旋压缩机排量为66cc，在压缩机开启后会在车内听到“咕噜”声，随着发动机转速的上升噪音的分贝值主观判断有逐步增加的现象，但发动机转速达到2000转以上后由于发动机运转噪音的增大压缩机噪音逐渐变得难以辨别。
2 压缩机常见噪音的形成原因分析
发现此问题首先从压缩机的工作方式对常见压缩机噪音的形成机理进行了分析。通常情况下在汽车空调压缩机开启后乘客所感受到的噪音不应该有明显增加，很多企业将空调开启前后的噪声差值定义在3分贝左右。
但由于压缩机的布置设计以及发动机的振动等因素，可能会造成开启压缩机前后噪音值变化较大，或是产生异样的响声，造成乘员的不适。而声音的产生来源于振动，与空调系统的设计以及发动机的运转均是息息相關。参考前人的总结，在空调系统中各部件从噪音角度各承担着不同的角色：压缩机一般是声音的来源，冷凝器是放大器，空调管路则是声音的传播途径，而蒸发器则是放大喇叭，造成乘客舱人员更容易感受到噪音的存在。综合这些因素压缩机噪音可能有以下几个方面造成：
1）空调系统部件定位不良或缺少足够的减震造成声响
2）发动机的带轮设计或安装不合理造成过松或过紧
3）压缩机和发动机或其它部件存在共振
4）压缩机或系统其它部件内部清洁度超标造成非正常摩擦
5）压缩机内部结构尺寸控制不良或生产工艺设计不合理造成内部非正常摩擦
以上只是列出部分可能的因素，鉴于压缩机内部结构设计复杂、制造精度要求高，而不同结构原理的压缩机又会很大的差异，因此实际分析时需结合具体问题状况来进行分析。
3 改进措施及验证结果
根据前面的可能原因分析逐一进行了验证，具体验证措施及结果如下：
3.1 改善空调系统部件的定位，提升减震效果
在改善减震效果前尝试了更为便捷的验证手段，通过手工操作人为的将空调管路、冷凝器等部件与车身等固定点进行分离，排除因定位不良或缺少足够减震造成的影响，实际验证结果发现对噪音问题没有任何改善，祥见图一：
后续通过对各固定点增加减震材料，再次测试同样噪音状况没有改善，此方案对本款车出现的噪音问题无明显改善效果。
3.2 发动机的带轮设计或安装不合理造成过松或过紧
压缩机的动力源来源于发动机，通过皮带进行传送，若设计不合理可能会造成打滑、皮带磨损等问题，同时带来噪音产生的可能。在本次整改中首先排除了带轮设计不合理的可能，在此处不做阐述，重点对安装等因素造成皮带过松或过紧进行分析。调节压缩机皮带的方法简述如下：
1）打开A/C开关到压缩机抖动发生时，松开调整发动机皮带张力的螺栓，使皮带处于放松状态；
2）缓缓地调节皮带张力的螺栓，确定此时压缩机各状态下的抖动和噪音情况；
3）最终确定压缩机抖动最轻微时皮带最小张力，此时皮带张力大小和位置；
4）变更压缩机的同时调节上述张力大小和位置，进行再次确认；
通过上述调节方法将问题车的带轮张紧力调节到最松、适中和最紧三种状态进行噪音对比，通过调节后发现调到最紧位置时噪音确实有加大，但噪音的频谱已经发生改变，非调整前的噪音，通过分析判断是由于带轮过紧造成的非正常摩擦异响。而在适中和最松位置时噪音状况未发生改变，因此判断皮带张紧力问题不是造成噪音产生的主要原因。
3.3 压缩机和发动机存在共振
共振一般是指结构系统受激励的频率与该系统的固有频率相接近时，使系统振幅明显增大的现象。而在整车上压缩机所受的主要激励一般来源于发动机，因此在设计过程中如何避开共振点尤其重要。而消除共振的方法也就是改变其固有频率来避开共振点，对于此次整改问由于考虑到发动机的复杂性，我们选择尝试改变压缩机的固有频率，验证了以下两种方案：
1）通过更改涡旋压缩机的动盘或静盘型线来实现
2）尝试将压缩机的带轮直径由?90mm加大到?95mm
两种方案验证后发现噪音效果均没有明显改善迹象。鉴于此，将整改的重点转移到压缩机的工艺控制方面。
3.4 压缩机制造工艺方面的排查
通过对压缩机厂家的现场排查发现了以下问题点：
1） 压缩机壳体去毛刺工艺存在磕碰现象，致使壳体装配面的平面度受到影响。生产现场有较多铁屑，异物。（如下图二所示）
2） 个别故障件存在离合器卡簧装配不到位导致线圈跟转产生异响的现象。
3） 通过对故障件的拆解及理论分析发现如下问题：
a） 整车振动较大时，对角直线连接固定的弹性销抗振强度较差，动盘定珠圈容易松动，严重时会使弹性销断裂。
b） 动静盘头部处于高温高压区，承受的是交变负载，根部容易形成疲劳断裂。 c） 压缩机在高速旋转时动静盘中心温度可达到120℃，而此时动静盘的最外圈的温
度约为20℃，两者的差距100℃左右，由于热膨胀动静盘的中心部位型线高度会比周围的型线高度高0.07mm 左右，动静盘型线从中心向周围膨胀程度是渐进的，这部分的膨胀长度如果得不到有效释放，有可能造成密封槽的断裂和型线的损伤。
针对以上现场发现的问题提出了以下的整改措施：
1） 针对静扭矩偏小导致压缩机在旋转时动盘产生偏摆抖动，与静盘发生摩擦产生异响问题：将静扭矩由原来的1.0-3.0NM 调整为1.5-3.0NM。
2） 针对壳体去毛刺工艺存在磕碰，致使壳體装配面的平面度受到影响问题： 去毛刺后增加一道平整工序，磨平装配端面的轻微划伤、磕碰等凸点。
3） 针对生产现场有较多铁屑、杂物等问题：增加汽枪或使用吸尘装置，每班定时清理。
4） 针对离合器卡簧装配不到位导致异响问题： 通过增加防错压装工装方式来保证线包卡簧能一次性安装到位。
5） 针对动盘定珠圈固定强度不够，容易松动产生异响问题：定珠圈弹性销由2 个更改为4 个 ，从设计上加强固定强度。
6） 针对动静盘头部处于高温高压区，根部容易形成疲劳断裂问题： 动静盘头部设计为双节头部，主要解决头部应力集中，疲劳断裂的问题，同时型线头部厚度增加，抗断裂强度也随之加大。（如图四所示）
7） 针对动静盘中心部位由于热膨胀导致密封槽断裂和型线损伤问题： 型线端部分四段减高，减少高温热膨胀对密封槽和型线造成损伤。（如图五所示）。
3.5 实车测试验证
通过理论分析以及生产现场的排查和初步验证，我们最终将目光重点锁定在生产工艺控制过程中静扭矩参数的设置上，并制作了样件通过NVH测试手段进行了实车验证，验证结果如下表：
4 总结
通过尝试不同的噪音解决方案，并对问题件的工作原理、生产工艺以及使用环境等多方面进行分析，最终找到了解决方案，并通过试验验证达到了满意的效果。
参考文献：
[1]阙雄才，陈江平.汽车空调实用技术. 北京：机械工业出版社[M]，2003.3.
[2]李冰，陈江平.汽车空调压缩机轰鸣噪声的解决方法. 上海市制冷学会2007年学术年会，2007.
[关键词]汽车空调；涡旋压缩机；异响
中图分类号：C61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）48-0248-02
在汽车空调系统的开发设计中，空调系统的压缩机噪音始终成为困扰汽车空调开发设计人员的一个难题，在售后市场中也会经常有消费者抱怨空调系统的压缩机噪音。涡旋压缩机被称为汽车空调领域的第四代压缩机，正以其独特的结构特点逐步扩大其市场份额，特别是在微型车和经济型车领域。而对涡旋压缩机的噪音问题目前相关的介绍并不多，在这里通过对某款车型的涡旋压缩机噪音问题解决过程进行阐述，给大家在解决涡旋压缩机噪音问题提供一些参考思路。
1 某车型涡旋压缩机噪音的问题状况
此款车型采用的涡旋压缩机排量为66cc，在压缩机开启后会在车内听到“咕噜”声，随着发动机转速的上升噪音的分贝值主观判断有逐步增加的现象，但发动机转速达到2000转以上后由于发动机运转噪音的增大压缩机噪音逐渐变得难以辨别。
2 压缩机常见噪音的形成原因分析
发现此问题首先从压缩机的工作方式对常见压缩机噪音的形成机理进行了分析。通常情况下在汽车空调压缩机开启后乘客所感受到的噪音不应该有明显增加，很多企业将空调开启前后的噪声差值定义在3分贝左右。
但由于压缩机的布置设计以及发动机的振动等因素，可能会造成开启压缩机前后噪音值变化较大，或是产生异样的响声，造成乘员的不适。而声音的产生来源于振动，与空调系统的设计以及发动机的运转均是息息相關。参考前人的总结，在空调系统中各部件从噪音角度各承担着不同的角色：压缩机一般是声音的来源，冷凝器是放大器，空调管路则是声音的传播途径，而蒸发器则是放大喇叭，造成乘客舱人员更容易感受到噪音的存在。综合这些因素压缩机噪音可能有以下几个方面造成：
1）空调系统部件定位不良或缺少足够的减震造成声响
2）发动机的带轮设计或安装不合理造成过松或过紧
3）压缩机和发动机或其它部件存在共振
4）压缩机或系统其它部件内部清洁度超标造成非正常摩擦
5）压缩机内部结构尺寸控制不良或生产工艺设计不合理造成内部非正常摩擦
以上只是列出部分可能的因素，鉴于压缩机内部结构设计复杂、制造精度要求高，而不同结构原理的压缩机又会很大的差异，因此实际分析时需结合具体问题状况来进行分析。
3 改进措施及验证结果
根据前面的可能原因分析逐一进行了验证，具体验证措施及结果如下：
3.1 改善空调系统部件的定位，提升减震效果
在改善减震效果前尝试了更为便捷的验证手段，通过手工操作人为的将空调管路、冷凝器等部件与车身等固定点进行分离，排除因定位不良或缺少足够减震造成的影响，实际验证结果发现对噪音问题没有任何改善，祥见图一：
后续通过对各固定点增加减震材料，再次测试同样噪音状况没有改善，此方案对本款车出现的噪音问题无明显改善效果。
3.2 发动机的带轮设计或安装不合理造成过松或过紧
压缩机的动力源来源于发动机，通过皮带进行传送，若设计不合理可能会造成打滑、皮带磨损等问题，同时带来噪音产生的可能。在本次整改中首先排除了带轮设计不合理的可能，在此处不做阐述，重点对安装等因素造成皮带过松或过紧进行分析。调节压缩机皮带的方法简述如下：
1）打开A/C开关到压缩机抖动发生时，松开调整发动机皮带张力的螺栓，使皮带处于放松状态；
2）缓缓地调节皮带张力的螺栓，确定此时压缩机各状态下的抖动和噪音情况；
3）最终确定压缩机抖动最轻微时皮带最小张力，此时皮带张力大小和位置；
4）变更压缩机的同时调节上述张力大小和位置，进行再次确认；
通过上述调节方法将问题车的带轮张紧力调节到最松、适中和最紧三种状态进行噪音对比，通过调节后发现调到最紧位置时噪音确实有加大，但噪音的频谱已经发生改变，非调整前的噪音，通过分析判断是由于带轮过紧造成的非正常摩擦异响。而在适中和最松位置时噪音状况未发生改变，因此判断皮带张紧力问题不是造成噪音产生的主要原因。
3.3 压缩机和发动机存在共振
共振一般是指结构系统受激励的频率与该系统的固有频率相接近时，使系统振幅明显增大的现象。而在整车上压缩机所受的主要激励一般来源于发动机，因此在设计过程中如何避开共振点尤其重要。而消除共振的方法也就是改变其固有频率来避开共振点，对于此次整改问由于考虑到发动机的复杂性，我们选择尝试改变压缩机的固有频率，验证了以下两种方案：
1）通过更改涡旋压缩机的动盘或静盘型线来实现
2）尝试将压缩机的带轮直径由?90mm加大到?95mm
两种方案验证后发现噪音效果均没有明显改善迹象。鉴于此，将整改的重点转移到压缩机的工艺控制方面。
3.4 压缩机制造工艺方面的排查
通过对压缩机厂家的现场排查发现了以下问题点：
1） 压缩机壳体去毛刺工艺存在磕碰现象，致使壳体装配面的平面度受到影响。生产现场有较多铁屑，异物。（如下图二所示）
2） 个别故障件存在离合器卡簧装配不到位导致线圈跟转产生异响的现象。
3） 通过对故障件的拆解及理论分析发现如下问题：
a） 整车振动较大时，对角直线连接固定的弹性销抗振强度较差，动盘定珠圈容易松动，严重时会使弹性销断裂。
b） 动静盘头部处于高温高压区，承受的是交变负载，根部容易形成疲劳断裂。 c） 压缩机在高速旋转时动静盘中心温度可达到120℃，而此时动静盘的最外圈的温
度约为20℃，两者的差距100℃左右，由于热膨胀动静盘的中心部位型线高度会比周围的型线高度高0.07mm 左右，动静盘型线从中心向周围膨胀程度是渐进的，这部分的膨胀长度如果得不到有效释放，有可能造成密封槽的断裂和型线的损伤。
针对以上现场发现的问题提出了以下的整改措施：
1） 针对静扭矩偏小导致压缩机在旋转时动盘产生偏摆抖动，与静盘发生摩擦产生异响问题：将静扭矩由原来的1.0-3.0NM 调整为1.5-3.0NM。
2） 针对壳体去毛刺工艺存在磕碰，致使壳體装配面的平面度受到影响问题： 去毛刺后增加一道平整工序，磨平装配端面的轻微划伤、磕碰等凸点。
3） 针对生产现场有较多铁屑、杂物等问题：增加汽枪或使用吸尘装置，每班定时清理。
4） 针对离合器卡簧装配不到位导致异响问题： 通过增加防错压装工装方式来保证线包卡簧能一次性安装到位。
5） 针对动盘定珠圈固定强度不够，容易松动产生异响问题：定珠圈弹性销由2 个更改为4 个 ，从设计上加强固定强度。
6） 针对动静盘头部处于高温高压区，根部容易形成疲劳断裂问题： 动静盘头部设计为双节头部，主要解决头部应力集中，疲劳断裂的问题，同时型线头部厚度增加，抗断裂强度也随之加大。（如图四所示）
7） 针对动静盘中心部位由于热膨胀导致密封槽断裂和型线损伤问题： 型线端部分四段减高，减少高温热膨胀对密封槽和型线造成损伤。（如图五所示）。
3.5 实车测试验证
通过理论分析以及生产现场的排查和初步验证，我们最终将目光重点锁定在生产工艺控制过程中静扭矩参数的设置上，并制作了样件通过NVH测试手段进行了实车验证，验证结果如下表：
4 总结
通过尝试不同的噪音解决方案，并对问题件的工作原理、生产工艺以及使用环境等多方面进行分析，最终找到了解决方案，并通过试验验证达到了满意的效果。
参考文献：
[1]阙雄才，陈江平.汽车空调实用技术. 北京：机械工业出版社[M]，2003.3.
[2]李冰，陈江平.汽车空调压缩机轰鸣噪声的解决方法. 上海市制冷学会2007年学术年会，2007.