但這種渦旋式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造難度大,迄今世界上僅日本三電公司有此產(chǎn)品,我國(guó)首次研制成功,并在夏利汽車裝機(jī)試用效果極好,為我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā) 展作出了貢獻(xiàn),鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為“該產(chǎn)品設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn),結(jié)構(gòu)合理,渦旋盤型線采用雙圓弧和直線過(guò)渡修正的優(yōu)化型線,徑向柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用新提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等均屬創(chuàng)新。該機(jī)是目前國(guó)際上最先進(jìn)的汽車空調(diào)壓縮機(jī),經(jīng)國(guó)家壓縮機(jī)制冷設(shè)備制冷監(jiān)督檢測(cè)中心與日本、美國(guó)和國(guó)產(chǎn)同類型產(chǎn)品的檢測(cè)對(duì)比,該產(chǎn)品比目前普遍采用的美國(guó)或日本斜盤式汽車空調(diào)壓縮機(jī)效率提高11.2%比國(guó)產(chǎn)三角轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)效率提高39.4%,比日本產(chǎn)滑片式壓縮機(jī)效率提高48%,該機(jī)型的技術(shù)在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,并達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品90年代前期的先進(jìn)水平,其研制成功填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)汽車空調(diào)領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。
變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)性能試驗(yàn)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。該試驗(yàn)系統(tǒng)建立在室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)兩個(gè)環(huán)境小室中。壓縮機(jī)和冷凝器放置在室外側(cè)環(huán)境室內(nèi),蒸發(fā)器和熱力膨脹閥放置在室內(nèi)側(cè)環(huán)境室內(nèi),這兩個(gè)環(huán)境室的空氣狀態(tài)可調(diào)節(jié)控制,空氣參數(shù)滿足實(shí)驗(yàn)要求。
圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖
1-壓縮機(jī);2-變頻電機(jī);3-行程測(cè)量裝置;4-孔板流量計(jì);5-冷凝器;
6-冷凝風(fēng)扇;7-儲(chǔ)液器;8-熱力膨脹閥;9-蒸發(fā)器風(fēng)扇;
11-排氣調(diào)節(jié)閥;12-質(zhì)量流量計(jì);13-過(guò)冷卻器
試驗(yàn)系統(tǒng)可以控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)排氣壓力和空調(diào)負(fù)荷。壓縮機(jī)由變頻電機(jī)拖動(dòng),調(diào)節(jié)電機(jī)供電輸入頻率改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。冷凝器風(fēng)扇也由一變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),這樣壓縮機(jī)的排氣壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)流經(jīng)冷凝器的風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié);空調(diào)負(fù)荷可以通過(guò)改變蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)干濕球溫度(由室內(nèi)側(cè)環(huán)境室來(lái)保證)和流經(jīng)蒸發(fā)器風(fēng)量(由四檔風(fēng)扇來(lái)控制)來(lái)調(diào)節(jié)。
制冷系統(tǒng)由變排量壓縮機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥及蒸發(fā)器組成,該變排量壓縮機(jī)為五缸搖板式無(wú)級(jí)變排量壓縮機(jī),其排量可在10~156cc/r/min之間變化。該壓縮機(jī)是根據(jù)吸氣平流式冷凝器,蒸發(fā)器芯體為管片式,熱力膨脹閥為H型閥。
該試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)量參數(shù):壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速Nc、活賽行程sp、制冷劑質(zhì)量流量Mr、制冷劑壓力和溫度及蒸發(fā)器、冷凝器進(jìn)出口空氣干濕球溫度和風(fēng)量。全部傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)傳送給數(shù)字巡檢儀HP34970A,通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理,采樣周圍為1~5s(根據(jù)需要和可能確定采樣周期)。
2、系統(tǒng)特性試驗(yàn)結(jié)果與分析
在上述的試驗(yàn)系統(tǒng)中,采用改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣壓力和空調(diào)負(fù)荷等方法對(duì)變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
2.1 恒定負(fù)荷,改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的特性
圖2給出在恒定負(fù)荷時(shí)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?050r/min逐步遞升至3900r/min,又遞降至1200r/min時(shí),16組試驗(yàn)數(shù)據(jù)反映了空調(diào)系統(tǒng)的特性??照{(diào)負(fù)荷恒定情況下,變排量壓縮機(jī)在可變活塞行程范圍內(nèi),隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加,壓縮機(jī)行程減小,制冷劑流量在一個(gè)很小范圍內(nèi)波動(dòng),可以認(rèn)為是系統(tǒng)制冷劑循環(huán)流量穩(wěn)定;因而吸氣壓力Ps和蒸發(fā)器出口壓力Peo都恒定不變,蒸發(fā)器出口空氣溫度Teao也保持不變。其次,排氣壓力Pd也比較穩(wěn)定,而排氣溫度隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速提高而升高。轉(zhuǎn)速由1050r/min上升到3900r/min,溫度由73.5℃上升到91.4℃,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化,排氣溫度變化并不激烈。如果試驗(yàn)完全模擬非獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng),則會(huì)是車速增高,冷凝器迎面風(fēng)速增大,而冷凝器換熱性能增強(qiáng),排氣壓力降低,預(yù)計(jì)排氣溫度的升高更加緩慢或沒(méi)有升高。上述調(diào)節(jié)特性,充分體現(xiàn)了變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)連續(xù),送風(fēng)溫度波動(dòng)小,提高了車室內(nèi)的熱舒適性。
圖2 恒定負(fù)荷改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以看到在恒定空調(diào)負(fù)荷下變排量壓縮機(jī)的活塞行程變化與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速有很強(qiáng)的相關(guān)性,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可整理成如下的經(jīng)驗(yàn)公式:
這進(jìn)一步說(shuō)明變排量壓縮機(jī)在空調(diào)負(fù)荷恒定的情況下,排氣壓力維持在某一壓力值時(shí),壓縮機(jī)的活塞行程只是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù),就變排量壓縮機(jī)而言,在一定的空調(diào)負(fù)荷下,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速升高,壓縮機(jī)行程減小,ΔPws(搖板箱壓力Pw 與吸氣壓力Ps之差)逐漸增加,說(shuō)明壓縮機(jī)活塞行程變小的作用力要小。變排量壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中吸氣壓力相對(duì)恒定的特點(diǎn)顯示了壓縮機(jī)行程越向小變,搖板箱壓力Pw升高得越高,ΔPws越大。而壓縮機(jī)行程向增大方向移動(dòng)時(shí)是吸氣壓力升高,ΔPws變小的結(jié)果。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出,變排量壓縮機(jī)的活塞行程變化無(wú)論是增加還是減小,在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2000~2500r/min范圍內(nèi)所需要的ΔPws都是較小的。
2.2 突變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速
圖3給出恒定負(fù)荷時(shí),壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速突變時(shí),從2000r/min升至2200r/min與2200 r/min升至2550 r/min得兩組變化的特性。A組,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?2000 r/min升至2200 r/min,Pd由13.8bar升到14.0 bar,Pw由2.05 bar升至2.45 bar,而Ps由1.72bar下降到1.55 bar,而,ΔPws 由0.33bar升至0.9bar制冷劑流量由129kg/h升至134kg/h,而壓縮機(jī)的活塞行程sp產(chǎn)生了幾個(gè)向下的尖波,但數(shù)值未發(fā)生變化,系統(tǒng)進(jìn)入臨界狀態(tài),壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量增加是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加的結(jié)果。B組,轉(zhuǎn)速由2200 r/min上升至2300 r/min,制冷劑流量Mr、Pd、Pw、Ps、ΔPws都未發(fā)生顯著變化,壓縮機(jī)活塞選種由30.6mm 下降到30.2mm,壓縮機(jī)活塞行程在變排量范圍內(nèi),壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速升高引起壓縮機(jī)活塞行程變化時(shí),總是Pw有一個(gè)向上的尖波,Ps有一個(gè)向下的尖波,制冷劑流量和活塞行程的改變是先上升后下降的過(guò)程。另外兩組試驗(yàn)顯示出相同的系統(tǒng)特性。
圖3 突變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速
從圖3的幾組實(shí)驗(yàn),我們看到變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)具有定排量壓縮機(jī)與變排量壓縮機(jī)的雙