一種空調壓縮機模擬加載裝置

周聰+王善強+陳健+張林+解劉振

摘 要：本文論述了發動機空調壓縮機在試驗臺架測試中空轉的事實，為解決空調壓縮機在發動機試驗中能夠正常加載模擬整車試驗，特開發一套發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置，對試驗裝置開發進行了驗證和總結，通過試驗證明了發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置的有效性和一致性。

關鍵詞：發動機附件載荷系統；發動機臺架試驗；模擬；空調壓縮機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.036

1 引言

1.1 技術背景

發動機一個比較重要的附件就是空調壓縮機，空調壓縮機在整車狀態下，是整車空調系統功能實現過程中的主要驅動部件。空調壓縮機所做的功最終是來自發動機的，因此，如果發動機試驗過程中空調壓縮機一直設置成空轉狀態，則會使空調系統在整車制冷狀態下所消耗的發動機功率無法在發動機試驗中得到體現，這樣使得發動機單體的試驗結果與發動機在整車內的實際狀態有所偏差，影響了發動機與整車之間的匹配性考核。

1.2 目的及意義

為了模擬整車工作時發動機的極限負載狀況，需要在發動機臺架試驗時加載整車動力附件的負載，為此，特開發一套附件載荷模擬試驗裝置，以便用于：

（1）驗證附件載荷空調系統對發動機功率輸出的影響；

（2）對零部件本身進行可靠性論證，提升以發動機為核心的整車匹配試驗能力，強化發動機與空調壓縮機的匹配考核，以達到整體最佳匹配效果。

2 發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置及原理

2.1 模擬試驗裝置系統及方法

針對現有的發動機試驗臺架并沒有配備可以吸收空調壓縮機輸出功率的裝置，即沒有配備針對空調壓縮機的模擬加載設備的問題。本次開發主要是提供一套可以模擬整車空調系統功能的設備，使得空調壓縮機能夠在連接開發設備的情況下，實現壓縮制冷劑做功；同時該設備具備空調壓縮機加載時刻、加載工況的調節功能，以達到模擬整車內部的空調壓縮機運轉狀態的目的。此外作為一套新增的附屬設備，布置在發動機周圍，將本開發設備相關組件接口與發動機空調壓縮機的離合器信號線束、制冷劑進出口對應連接，即可形成一套模擬整車空調系統、具備制冷劑循環壓縮功能的系統，另外，本次開發設備還可通過調節內部加氟量、更換儲液罐規格、調節冷卻風扇轉速等方式，適應多種型號的空調壓縮機。

2.2 試驗裝置系統原理

試驗裝置系統原理：圖2中制冷劑出口2和制冷劑進口3即為圖1中的制冷劑出、進口，制冷劑進口3和制冷劑出口2分別通過管路與空調壓縮機的制冷出口、制冷劑入口相連接。制冷劑進口3用于由空調壓縮機增壓后的高溫高壓氣體由此進口進入本發明的機械裝置內，此高溫高壓氣體經過冷凝器系統6變成高溫高壓液體，在經過儲液罐及干燥器8，干燥后的液體流經膨脹閥9變成低溫低壓液體，然后再流入蒸發器系統7，在蒸發器系統7中經過熱風的持續加熱由低溫低壓液體變為低溫低壓氣體，該低溫低壓氣體由制冷劑出口2流入空調壓縮機內部，經過壓縮后變為高溫高壓氣體，最終又經過制冷劑進口3流入本發明內部，依此循環下去。從而達到空調壓縮機循環制冷做功的目的，也就是依此實現了空調壓縮機的帶負載運行。

如圖1空調系統機械部分的整體框架圖，外圍框架制作成可移動小車的形式，所有的管線路均布置在該小車內，小車正面含有制冷劑出口、制冷劑進口、控制線束三個接口。

2.3 試驗驗證

結合某項目的工作需求，在不同工況下對比加載空調壓縮機與不加載空調壓縮機試驗功率數據，進行效果有效性驗證，此外還需進行加載空調壓縮機功率的一致性驗證，驗證工作基于某發動機機型、某臺架試驗室。

2.3.1 有效性驗證

在油門開度90%，加載空調壓縮機狀況下，從不同轉速（2000、2500、3000、3500、4000）從試驗中選取30組功率數據，將30組數據取平均值與相同工況下不加載空調壓縮機試驗數據對比，見圖3。

由圖3可以得出結論：相同工況下，發動機臺架試驗加載空調壓縮機與不加載空調壓縮機相比，功率有所下降，試驗裝置有效性得到驗證。

2.3.2 一致性驗證

空調壓縮機的一致性考核方案是：在加載空調壓縮機的5組相同轉速（2000、2500、3000、3500、4000r）下，選取不同時的10組數據驗證一致性，如圖4。

由圖4可得出結論：加載的一致性偏差在1%以內，說明加載一致性是可以滿足要求的。

3 結論

通過試驗可以得到以下結論：

（1）未加載發動機空調壓縮機的發動機功率高于加載發動機空調壓縮機的功率；

（2）本次開發的發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置滿足試驗功能；

（3）本次開發的設備可以模擬整車零部件空調壓縮機本身進行可靠性論證；

（4）一致性試驗數據顯示，發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置能夠穩定的進行試驗；

（5）發動機空調壓縮機模擬加載試驗裝置的開發與應用可以提升以發動機為核心的整車匹配試驗能力，強化發動機與空調壓縮機的匹配考核，以達到整體最佳匹配效果。

綜上，發動機空調壓縮機模擬加載裝置滿足試驗功能，滿足驗收條件，正式投入發動機試驗研發項目。

參考文獻：

[1]趙付舟.發動機模擬加載測控臺架的研究[M].科學出版社，2010.

[2]牛均亮.汽車空調壓縮機試驗臺簡介[J].交通與港行，2003.

[3]呂彥力.汽車空調制冷壓縮機性能測試與研究[M].制冷學報， 1998.

[4]彭文生.機械設計[M].高等教育出版社，2008.endprint