變排量壓縮機汽車空調(diào)系統(tǒng)性能試驗系統(tǒng)見圖1。該試驗系統(tǒng)建立在室內(nèi)側和室外側兩個環(huán)境小室中。壓縮機和冷凝器放置在室外側環(huán)境室內(nèi)，蒸發(fā)器和熱力膨脹閥放置在室內(nèi)側環(huán)境室內(nèi)，這兩個環(huán)境室的空氣狀態(tài)可調(diào)節(jié)控制，空氣參數(shù)滿足實驗要求。
圖1 試驗系統(tǒng)示意圖
1-壓縮機；2-變頻電機；3-行程測量裝置；4-孔板流量計；5-冷凝器；
6-冷凝風扇；7-儲液器；8-熱力膨脹閥；9-蒸發(fā)器風扇；
11-排氣調(diào)節(jié)閥；12-質(zhì)量流量計；13-過冷卻器
試驗系統(tǒng)可以控制壓縮機轉速、壓縮機排氣壓力和空調(diào)負荷。壓縮機由變頻電機拖動，調(diào)節(jié)電機供電輸入頻率改變壓縮機轉速。冷凝器風扇也由一變頻電機驅(qū)動，這樣壓縮機的排氣壓力可以通過調(diào)節(jié)流經(jīng)冷凝器的風量來調(diào)節(jié)；空調(diào)負荷可以通過改變蒸發(fā)器進風干濕球溫度（由室內(nèi)側環(huán)境室來保證）和流經(jīng)蒸發(fā)器風量（由四檔風扇來控制）來調(diào)節(jié)。
制冷系統(tǒng)由變排量壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥及蒸發(fā)器組成，該變排量壓縮機為五缸搖板式無級變排量壓縮機，其排量可在10～156cc/r/min之間變化。該壓縮機是根據(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。
該試驗系統(tǒng)測量參數(shù)：壓縮機轉速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、冷凝器進出口空氣干濕球溫度和風量。全部傳感器產(chǎn)生的電信號傳送給數(shù)字巡檢儀HP34970A，通過計算機進行數(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)特性試驗結果與分析
在上述的試驗系統(tǒng)中，采用改變壓縮機轉速、排氣壓力和空調(diào)負荷等方法對變排量壓縮機汽車空調(diào)系統(tǒng)進行了試驗研究。
2．1 恒定負荷，改變壓縮機轉速的特性
圖2給出在恒定負荷時壓縮機轉速從1050r/min逐步遞升至3900r/min，又遞降至1200r/min時，16組試驗數(shù)據(jù)反映了空調(diào)系統(tǒng)的特性。空調(diào)負荷恒定情況下，變排量壓縮機在可變活塞行程范圍內(nèi)，隨壓縮機轉速增加，壓縮機行程減小，制冷劑流量在一個很小范圍內(nèi)波動，可以認為是系統(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轉速提高而升高。轉速由1050r/min上升到3900r/min，溫度由73.5℃上升到91.4℃，壓縮機轉速的變化，排氣溫度變化并不激烈。如果試驗完全模擬非獨立式汽車空調(diào)系統(tǒng)，則會是車速增高，冷凝器迎面風速增大，而冷凝器換熱性能增強，排氣壓力降低，預計排氣溫度的升高更加緩慢或沒有升高。上述調(diào)節(jié)特性，充分體現(xiàn)了變排量壓縮機汽車空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點，壓縮機運行平穩(wěn)連續(xù)，送風溫度波動小，提高了車室內(nèi)的熱舒適性。
圖2 恒定負荷改變壓縮機轉速
從實驗數(shù)據(jù)，可以看到在恒定空調(diào)負荷下變排量壓縮機的活塞行程變化與壓縮機轉速有很強的相關性，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可整理成如下的經(jīng)驗公式：
這進一步說明變排量壓縮機在空調(diào)負荷恒定的情況下，排氣壓力維持在某一壓力值時，壓縮機的活塞行程只是壓縮機轉速的函數(shù)，就變排量壓縮機而言，在一定的空調(diào)負荷下，壓縮機轉速升高，壓縮機行程減小，ΔPws（搖板箱壓力Pw 與吸氣壓力Ps之差）逐漸增加，說明壓縮機活塞行程變小的作用力要小。變排量壓縮機空調(diào)系統(tǒng)中吸氣壓力相對恒定的特點顯示了壓縮機行程越向小變，搖板箱壓力Pw升高得越高，ΔPws越大。而壓縮機行程向增大方向移動時是吸氣壓力升高，ΔPws變小的結果。從試驗數(shù)據(jù)我們可以看出，變排量壓縮機的活塞行程變化無論是增加還是減小，在壓縮機轉速為2000～2500r/min范圍內(nèi)所需要的ΔPws都是較小的。
2．2 突變壓縮機轉速
圖3給出恒定負荷時，壓縮機轉速突變時，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，壓縮機轉速從12000 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，而壓縮機的活塞行程sp產(chǎn)生了幾個向下的尖波，但數(shù)值未發(fā)生變化，系統(tǒng)進入臨界狀態(tài)，壓縮機的制冷劑循環(huán)量增加是壓縮機轉速增加的結果。B組，轉速由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，壓縮機活塞選種由30.6mm 下降到30.2mm，壓縮機活塞行程在變排量范圍內(nèi)，壓縮機轉速升高引起壓縮機活塞行程變化時，總是Pw有一個向上的尖波，Ps有一個向下的尖波，制冷劑流量和活塞行程的改變是先上升后下降的過程。另外兩組試驗顯示出相同的系統(tǒng)特性。
圖3 突變壓縮機轉速
從圖3的幾組實驗，我們看到變排量壓縮機汽車空調(diào)系統(tǒng)具有定排量壓縮機與變排量壓縮機的雙