变排量压缩机控制阀实验研究与分析

作者:常东来;窦春鹏;胡世辉;江亿 刊名:汽车工程 上传者:王顺清

【摘要】变排量压缩机与热力膨胀阀的配合问题是目前汽车空调系统研究的一个难题。为解决这一问题,本文对变排量压缩机中的核心部件——控制阀进行了大量的实验研究和分析,包括其工作原理和工作范围,并对其在一定范围内可能引起压缩机振荡的原因进行了分析。

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1概述随着汽车工业的迅猛发展,对汽车空调也不断提出新的课题。非独立式汽车空调压缩机是通过皮带轮由发动机来驱动的。变排量压缩机是为满足汽车空调负荷的要求,同时能够适应发动机的转速改变而产生的【卜弭。目前普遍采用变排量压缩机与节流孔管组成汽车空调系统。该类系统普遍适用于欧美等发达国家路况较好,车速较高的情况,不适合大多数发展中国家的情况,而且该类系统的调节性能不是很好。热力膨胀阀是制冷系统中控制制冷剂流量最常用的装置。因此研究如何在空调系统中合理地将变排量压缩机与热力膨胀阀配合使用,以提高系统调节性能和节能成为一个重要的问题。热力膨胀阀的研究已很成熟,而对于变排量压缩机,特别是变排量压缩机控制排量的关键部件控制阀至今尚未得到充分的研究H。为此本文结合一实际课题研究,对变排量压缩机的控制阀进行了大量的实验研究和分析,以便为进一步阐明热力膨胀阀制冷剂流量调节和压缩机容量控制两种调节作用之间的影响,将变排量压缩机理想地应用于汽车空调系统中,奠定一定的基础。本文以V5变排量压缩机为例。2压缩机排量控制方式变排量压缩机排量的改变是通过压缩机内部摆盘角度的改变实现的。摆盘箱压力与吸气腔压力的压力差使摆盘角度改变。下面是控制摆盘箱压力的一些主要方法,它们各有不同的特点例。(1)控制摆盘箱内气体通过控制阀流入吸气腔的流量。38.汽车上程2001年(第23卷)第l期(2)控制从排气腔通过控制阀流人摆盘箱的气体的流量。(3)同时控制从排气腔流入摆盘箱和从摆盘箱流入吸气腔的气体流量。采用方法(1)难于获得一个稳定的且足够大的旁通气流量,特别是当活塞环密封很好时更为明显,而且气体流量随着活塞的膨胀有较大变化。采用方法(2)时,当压缩机排量减小时,其响应特性是很好的。但是当压缩机排量增加时,响应尚有待改善。采用方法(3)时,压缩机控制阀的结构有些复杂,并有必要使制冷系统中的热力膨胀阀与控制阀的调节作用匹配。本文所研究的V5变排量压缩机使用的就是该方式。3控制阀的结构V5变排量压缩机中的控制阀安装在压缩机的后盖中,足一种自力式整体结构,无需其他能源和传感器,直接通过感受压缩机吸气腔压力P。的变化,使波纹管伸缩以调节控制阀的开度,由此改变压缩机摆盘绕销轴旋转角度,从而改变压缩机活塞行程,调节压缩机的容量。控制阀的结构见图l。真空波纹管锥阀球阀至吸气腔通道至波纹管室通道图lV5变排量压缩机控制阀结构该控制阀主要由一个锥阀和一个球阀组成。锥阀控制摆盘箱和波纹管室之间的通道大小,球阀控制排气腔和摆盘箱之间的通道大小。锥阀和球阀通过锥阀的阀杆相互联系,从而使两个阀的开度呈现出互补关系,即两个阀开度之和为100开度。锥阀的开度是由控制阀波纹管室中的真空波纹管伸缩来控制,球阀开度则是由连接锥阀的阀杆以及排气腔压力的作用调节。波纹管内、锥阀阀杆以及球阀的小球上分别有弹簧作用。控制阀壁上有从摆盘箱至波纹管室的较小直径的泄漏孑L,用于补偿活塞泄漏作用。资料表明利用该控制阀可实现压缩机从6到100的容量调节。4实验方案对该变排量压缩机控制阀的实验研究主要是:找出该控制阀工作的机理;在不同的工况下其工作情况及有关变量的变化过程。基于此分析得到一套能够最大限度模拟其实际工作情况的实验方法和手段,为进一步分析变排量压缩机与热力膨胀阀配合奠定基础。本实验研究按以下几种情况进行。4.1单路供气实验由吸气腔供气(压力为只),主要研究控制阀中的两个阀在都不受力情况下,观测不同只下波纹管室压力Pe、摆盘箱压力JP。和控制阀开度X的变化情况。由排气腔供气(压力为B),此时球阀存在压力差,锥阀无压力差。在不同n下观测R

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