變排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)性能試驗(yàn)系統(tǒng)見圖1。該試驗(yàn)系統(tǒng)建立在室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)兩個環(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-行程測量裝置；4-孔板流量計(jì)；5-冷凝器；
6-冷凝風(fēng)扇；7-儲液器；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，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，這樣壓縮機(jī)的排氣壓力可以通過調(diào)節(jié)流經(jīng)冷凝器的風(fēng)量來調(diào)節(jié)；空調(diào)負(fù)荷可以通過改變蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)干濕球溫度（由室內(nèi)側(cè)環(huán)境室來保證）和流經(jīng)蒸發(fā)器風(fēng)量（由四檔風(fēng)扇來控制）來調(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)為五缸搖板式無級變排量壓縮機(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)生的電信號傳送給數(shù)字巡檢儀HP34970A，通過計(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)荷時壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速從1050r/min逐步遞升至3900r/min，又遞降至1200r/min時，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，制冷劑流量在一個很小范圍內(nèi)波動，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，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時是吸氣壓力升高，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，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)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(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，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(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