变排量压缩机汽车空调系统特性研究

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1、变排量压缩机汽车空调系统特性研究摘要变排量压缩机汽车空调系统运行在变排量特性范围内具有运行平衡、车室内热舒适性好、节能等优点。本文通过改变压缩机转速、排气压力和空调负荷，对变排量压缩机的汽车空调系统的特性进行了试验研究，试验表明该系统具有定排量和变排量的双重特性，且作为该双重特性分界的临界状态，与空调负荷、压缩机转速及排气压力等有关。根据试验结果，在优化设计中，额定负荷下，排气压力在14bar左右时，临界压缩机转速应选在1800～2500r/min范围内。改变冷凝器风量实现排气压力变化，当变化到压

2、缩机活塞行程的改变时，存在着相当大的时间滞后，这主要是冷凝器有较大的热惯性而致。　　关键词　变排量压缩机　汽车空调1试验系统　　　　变排量压缩机汽车空调系统性能试验系统见图1。该试验系统建立在室内侧和室外侧两个环境小室中。压缩机和冷凝器放置在室外侧环境室内，蒸发器和热力膨胀阀放置在室内侧环境室内，这两个环境室的空气状态可调节控制，空气参数满足实验要求。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1试验系统示意图　　　　　　　　　　　　1-压缩机；2-变频电机；3-行程测量装

3、置；4-孔板流量计；5-冷凝器；　　　　　　　　　　　　　　　6-冷凝风扇；7-储液器；8-热力膨胀阀；9-蒸发器风扇；　　　　　　　　　　　　　　　　　11-排气调节阀；12-质量流量计；13-过冷却器　　　　试验系统可以控制压缩机转速、压缩机排气压力和空调负荷。压缩机由变频电机拖动，调节电机供电输入频率改变压缩机转速。冷凝器风扇也由一变频电机驱动，这样压缩机的排气压力可以通过调节流经冷凝器的风量来调节；空调负荷可以通过改变蒸发器进风干湿球温度（由室内侧环境室来保证）和流经蒸发器风量（由四档风扇

4、来控制）来调节。　　制冷系统由变排量压缩机、冷凝器、热力膨胀阀及蒸发器组成，该变排量压缩机为五缸摇板式无级变排量压缩机，其排量可在10～156cc/r/min之间变化。该压缩机是根据吸气平流式冷凝器，蒸发器芯体为管片式，热力膨胀阀为H型阀。　　该试验系统测量参数：压缩机转速Nc、活赛行程sp、制冷剂质量流量Mr、制冷剂压力和温度及蒸发器、冷凝器进出口空气干湿球温度和风量。全部传感器产生的电信号传送给数字巡检仪HP34970A，通过计算机进行数据采集和处理，采样周围为1～5s（根据需要和可能确定采样

5、周期）。　　2系统特性试验结果与分析　　　　在上述的试验系统中，采用改变压缩机转速、排气压力和空调负荷等方法对变排量压缩机汽车空调系统进行了试验研究。　　　　2．1恒定负荷，改变压缩机转速的特性　　图2给出在恒定负荷时压缩机转速从1050r/min逐步递升至3900r/min，又递降至1200r/min时，16组试验数据反映了空调系统的特性。空调负荷恒定情况下，变排量压缩机在可变活塞行程范围内，随压缩机转速增加，压缩机行程减小，制冷剂流量在一个很小范围内波动，可以认为是系统制冷剂循环流量稳定；因而

6、吸气压力Ps和蒸发器出口压力Peo都恒定不变，蒸发器出口空气温度Teao也保持不变。其次，排气压力Pd也比较稳定，而排气温度随压缩机转速提高而升高。转速由1050r/min上升到3900r/min，温度由73.5℃上升到91.4℃，压缩机转速的变化，排气温度变化并不激烈。如果试验完全模拟非独立式汽车空调系统，则会是车速增高，冷凝器迎面风速增大，而冷凝器换热性能增强，排气压力降低，预计排气温度的升高更加缓慢或没有升高。上述调节特性，充分体现了变排量压缩机汽车空调系统的优点，压缩机运行平稳连续，送风温

7、度波动小，提高了车室内的热舒适性。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2恒定负荷改变压缩机转速　　　　从实验数据，可以看到在恒定空调负荷下变排量压缩机的活塞行程变化与压缩机转速有很强的相关性，根据实验数据可整理成如下的经验公式：　　　　这进一步说明变排量压缩机在空调负荷恒定的情况下，排气压力维持在某一压力值时，压缩机的活塞行程只是压缩机转速的函数，就变排量压缩机而言，在一定的空调负荷下，压缩机转速升高，压缩机行程减小，ΔPin范围内所需要的ΔPin升至2200r/min与22

8、00r/min升至2550r/min得两组变化的特性。A组，压缩机转速从12000r/min升至2200r/min，Pd由13.8bar升到14.0bar，Pin上升至2300r/min，制冷剂流量Mr、Pd、Pm下降到30.2mm，压缩机活塞行程在变排量范围内，压缩机转速升高引起压缩机活塞行程变化时，总是Pin左右，即在低于此压缩机转速下，该系统反映的是定排量压缩机的空调系统特性，而高于此压缩机转速，该空调系统则进入了变排量压缩机的空调系统特性，认识上述这些特性对于变排量压缩机的