變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性研究

1、變排量壓縮機研究及其汽車 空調(diào)特性研究 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究2 研究背景研究背景 研究工作研究工作 結(jié)束語結(jié)束語 報告內(nèi)容報告內(nèi)容 研究背景研究背景 研究工作研究工作 結(jié)束語結(jié)束語 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究3 On-off 控制的不可逆損失控制的不可逆損失 背背 景景 定排量壓縮機缺點定排量壓縮機缺點 車內(nèi)溫度波動引起的熱舒適性問題車內(nèi)溫度波動引起的熱舒適性問題 壓縮機周期性離合對發(fā)動機的干擾壓縮機周期性離合對發(fā)動機的干擾 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研

2、究研究4 背背 景景變?nèi)萘繅嚎s機變?nèi)萘繅嚎s機 定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速 定速壓縮機定速壓縮機 電動電動 空調(diào)空調(diào) 變頻壓縮機變頻壓縮機 變轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)速可控）（轉(zhuǎn)速可控） 汽車汽車 空調(diào)空調(diào) 定排量壓縮機定排量壓縮機 （轉(zhuǎn)速不可控）（轉(zhuǎn)速不可控） 變排量壓縮機變排量壓縮機 行程調(diào)節(jié)行程調(diào)節(jié) 變轉(zhuǎn)速變行程變轉(zhuǎn)速變行程 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究5 我國現(xiàn)在采用變排量壓縮機的轎車空調(diào)系我國現(xiàn)在采用變排量壓縮機的轎車空調(diào)系 統(tǒng)已經(jīng)達到統(tǒng)已經(jīng)達到40%左右。左右。 主要車型有：主要車型有： 一汽奧迪一汽奧迪A6、寶萊、捷達、紅旗；、寶萊、捷達、紅旗； 上海上海P

3、assat、Polo、別克、奇瑞；中華轎車；、別克、奇瑞；中華轎車； 通用金杯；沈陽雪佛萊；等等。通用金杯；沈陽雪佛萊；等等。 背背 景景 變排量壓縮機廣泛應(yīng)用變排量壓縮機廣泛應(yīng)用 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究6 制冷系統(tǒng)振蕩制冷系統(tǒng)振蕩 背背 景景 存在的問題存在的問題 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究7 系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象 0 5 10 15 2:41:342:42:172:43:002:43:442:44:27 0.0 0.5 1.0 1.5 2.

4、0 2.5 Pd, Mr/10, Sh, Sp-20, ScvPw, Ps Sp-20 Mr/10 Pd Pw Ps Sh Scv 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究8 研究背景研究背景 研究工作研究工作 結(jié)束語結(jié)束語 報告內(nèi)容報告內(nèi)容 研究背景研究背景 研究工作研究工作 結(jié)束語結(jié)束語 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究9 搖板式搖板式 斜板式斜板式 外控式外控式 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究10 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機

5、壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 活塞行程測量活塞行程測量 1 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究11 活塞行程測量方法和裝置活塞行程測量方法和裝置（1） （a a） 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 （b b） 裝置照片裝置照片 五缸搖板式變排量壓縮機五缸搖板式變排量壓縮機 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究12 1 1 主軸組件主軸組件 2 2 斜板組件斜板組件

6、3 3 推桿推桿 4 4 推針推針 5 O5 O型圈型圈 6 6 軸頭螺母軸頭螺母 7 7 撥叉撥叉 8 8 撥叉套撥叉套 9 9 墊塊墊塊 10 10 壓盤壓盤 測量裝置照片測量裝置照片 活塞行程測量方法和裝置活塞行程測量方法和裝置（2） 七缸七缸斜板式變排量壓縮機斜板式變排量壓縮機 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究13 活塞行程測量裝置的重要意義活塞行程測量裝置的重要意義 解決了制約變排量壓縮機研究的重要難題，在解決了制約變排量壓縮機研究的重要難題，在 2002普渡壓縮機國際會議上受到國際同行關(guān)注普渡壓縮機國際會議上受到國際同行關(guān)注 和廣泛好評；和

7、廣泛好評； 該測量裝置為變排量壓縮機特性的研究打下基該測量裝置為變排量壓縮機特性的研究打下基 礎(chǔ)，使變排量壓縮機動態(tài)特性和穩(wěn)定性研究成礎(chǔ)，使變排量壓縮機動態(tài)特性和穩(wěn)定性研究成 為可能；為可能； 相關(guān)研究撰寫的論文已被相關(guān)研究撰寫的論文已被Journal of Automobile Engineering接受接受，清華大學(xué)學(xué)報清華大學(xué)學(xué)報發(fā)表，發(fā)發(fā)表，發(fā) 明專利明專利ZL02128862.3 。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究14 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型

8、 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 壓縮機模型壓縮機模型 2 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究15 行程調(diào)節(jié)行程調(diào)節(jié) 控制閥模型控制閥模型 運動部件運動部件 動力學(xué)模型動力學(xué)模型 壓縮過程模型壓縮過程模型 搖板箱壓力搖板箱壓力活塞行程活塞行程 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 排氣溫度排氣溫度 排氣壓力排氣壓力 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 吸氣壓力吸氣壓力吸氣溫度吸氣溫度 理論分析理論分析 試驗驗證試驗驗證 理論分析理論分析 試驗驗證試驗驗證 試驗研究試驗研究 研究方法

9、研究方法 控制閥模型控制閥模型 變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究16 控制閥數(shù)學(xué)模型控制閥數(shù)學(xué)模型 受力方程受力方程 222 dscsbsdww ss0ds0brcs0 ()() (sin) csesc kkkyPPRPxP APx FFmgmgFC 質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程 c cd dm MM dt 2() ddddddw MAPP2() cccccws MAPP 能量守恒方程能量守恒方程 2 () 2 ccd dddccc d m Uc MhMMhQ dt 狀態(tài)方程狀態(tài)方程 ( , )Pf T v( ,

10、)hf T v 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究17 （Pd=1.33 MPa） 0.0 0.1 0.2 0.3 0.100.150.200.25 Ps (MPa) y (mm) y（計算） y（實驗） 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 00.050.10.150.2 y (mm) Pw (MPa) Pw（計算） Pw（實驗） 閥桿位移閥桿位移 搖板箱壓力搖板箱壓力 吸氣壓力吸氣壓力閥桿位移閥桿位移 控制閥模型驗證控制閥模型驗證 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究18 控制閥模型控制閥模型 運動部件運動部件

11、 動力學(xué)模型動力學(xué)模型 壓縮過程模型壓縮過程模型 搖板箱壓力搖板箱壓力活塞行程活塞行程 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 排氣溫度排氣溫度 排氣壓力排氣壓力 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 吸氣壓力吸氣壓力吸氣溫度吸氣溫度 運動部件運動部件 動力學(xué)模型動力學(xué)模型 變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究19 運動部件動力學(xué)模型運動部件動力學(xué)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究20 Sp減少時搖板減少時搖板/軸頸受力需滿足：軸頸受力需滿足： Sp增加時搖板增加時搖板/軸頸受力需滿足：軸頸受力需滿足： 考慮了各運動部

12、件間的主要摩擦力考慮了各運動部件間的主要摩擦力 運動部件動力學(xué)模型運動部件動力學(xué)模型 Fpd Fpw Lw B Mi Mf Fps Ls Ld Wobble plate/rotating journal Piston rod Piston pddpsspdwfi 0FLFLFLMM pddpsspdwfi 0FLFLFLMM 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究21 軸套受力軸套受力分析分析 Z Fz Fsvy2 Fspvz -Fvjz1 Y Y X X Fsvy1 Fsvx1 Fsvx2 -Fvjx -Fvjy1 -Fvjy2 -Fvjz2 fsv1 f

13、sv2 Z 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究22 搖板角增加時：搖板角增加時： 軸套受力軸套受力分析分析 12vjyvjy FF 1 1 2 121122 2 121122 1010 01012 00sinsin 00coscos sv x vjx sv y vjy sv x svsvsvsvsvsvsvsv sv y svsvsvsvsvsvsvsv FF FF Fllfrfr Fllfrfr 1212zvjzvjzsvsvspvz FFFffF 搖板角減少時：搖板角減少時： 12vjyvjy FF 1 1 2 121122 2 121122 101

14、0 01012 00sinsin 00coscos sv x vjx sv y vjy sv x svsvsvsvsvsvsvsv sv y svsvsvsvsvsvsvsv FF FF Fllfrfr Fllfrfr 1212zvjzvjzsvsvspvz FFFffF 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究23 控制閥模型控制閥模型 運動部件運動部件 動力學(xué)模型動力學(xué)模型 壓縮過程模型壓縮過程模型 搖板箱壓力搖板箱壓力活塞行程活塞行程 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 排氣溫度排氣溫度 排氣壓力排氣壓力 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 吸氣壓力吸氣壓力吸氣溫度吸氣溫度 壓縮過程模型壓縮過程模

15、型 變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究24 壓縮過程模型壓縮過程模型 2 r,cpcvs / 4 MndSNv ds dsv i hh hh v1dscp (,)f P P N S i2dscp (,)fP P NS 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 出口狀態(tài)出口狀態(tài) 容積效率容積效率 指示效率指示效率 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究25 0.0 0.5 1.0 0.40.60.81.0 v Sp p v 1.00.545logS 相對容積效率相對容積效率相對等熵效率相對等熵效率 p0

16、.580.4 i S 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.40.50.60.70.80.91.0 i Sp 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究26 控制閥模型控制閥模型 運動部件運動部件 動力學(xué)模型動力學(xué)模型 壓縮過程模型壓縮過程模型 搖板箱壓力搖板箱壓力活塞行程活塞行程 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 排氣溫度排氣溫度 排氣壓力排氣壓力 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 吸氣壓力吸氣壓力吸氣溫度吸氣溫度 變排量壓縮機模型變排量壓縮機模型 變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究27 模型驗證模型驗證

17、 60 80 100 120 140 202224262830 Measured Simulated 0.26 0.28 0.30 0.32 202224262830 Measured Simulated Sp / mm Ps,cd/ MPa Nc = 1500 r/min Mr / (kg/h) 相對誤差相對誤差 10% 相對誤差相對誤差 6 % 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究28 變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型小結(jié)變排量壓縮機數(shù)學(xué)模型小結(jié) 通過受力方程、質(zhì)量守恒、能量守恒方程建立數(shù)通過受力方程、質(zhì)量守恒、能量守恒方程建立數(shù) 學(xué)模型并通過實驗驗證，為變排量壓

18、縮機及其汽學(xué)模型并通過實驗驗證，為變排量壓縮機及其汽 車空調(diào)系統(tǒng)特性分析和技術(shù)改進奠定了基礎(chǔ)。車空調(diào)系統(tǒng)特性分析和技術(shù)改進奠定了基礎(chǔ)。 提出適用于活塞行程調(diào)節(jié)類變?nèi)萘繅嚎s機的數(shù)學(xué)提出適用于活塞行程調(diào)節(jié)類變?nèi)萘繅嚎s機的數(shù)學(xué) 模型建立方法。模型建立方法。 相關(guān)研究撰寫的論文已發(fā)表于相關(guān)研究撰寫的論文已發(fā)表于Applied Thermal Engineering 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究29 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系

19、統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 3 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究30 實驗首次發(fā)現(xiàn)壓縮機行程實驗首次發(fā)現(xiàn)壓縮機行程“調(diào)節(jié)滯區(qū)調(diào)節(jié)滯區(qū)” 27 28 29 30 31 0.260.270.280.290.30 Ps,cd Ps,cu Steady state points Ps (Mpa) Sp (mm) Nc=2000 r min-1 Pd=1.3 Mpa 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究

20、31 “調(diào)節(jié)滯區(qū)調(diào)節(jié)滯區(qū)” 模擬分析模擬分析 活塞行程與吸氣壓力關(guān)系活塞行程與吸氣壓力關(guān)系制冷劑流量與吸氣壓力關(guān)系制冷劑流量與吸氣壓力關(guān)系 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究32 “調(diào)節(jié)滯區(qū)調(diào)節(jié)滯區(qū)” 模擬分析模擬分析 運動部件摩擦系數(shù)的影響運動部件摩擦系數(shù)的影響 sv sv 為主軸 與軸套之間 的摩擦系數(shù) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究33 “調(diào)節(jié)滯區(qū)調(diào)節(jié)滯區(qū)” 模擬分析模擬分析 壓縮機轉(zhuǎn)速壓縮機轉(zhuǎn)速Nc的影響的影響 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究34 “調(diào)節(jié)滯區(qū)調(diào)

21、節(jié)滯區(qū)” 模擬分析模擬分析 排氣壓力排氣壓力Pd的影響的影響 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究35 壓縮機變行程特性小結(jié)壓縮機變行程特性小結(jié) 研究發(fā)現(xiàn)變排量壓縮機活塞行程存在研究發(fā)現(xiàn)變排量壓縮機活塞行程存在“調(diào)節(jié)滯調(diào)節(jié)滯 區(qū)區(qū)”，變行程方式下的參數(shù)關(guān)系變成多值對應(yīng)，變行程方式下的參數(shù)關(guān)系變成多值對應(yīng) 關(guān)系，理論分析揭示出調(diào)節(jié)滯區(qū)是由于壓縮機關(guān)系，理論分析揭示出調(diào)節(jié)滯區(qū)是由于壓縮機 運動部件之間的摩擦力造成。運動部件之間的摩擦力造成。 相關(guān)研究已在相關(guān)研究已在 Applied Thermal Engineering發(fā)發(fā) 表，或已投寄表，或已投寄Int.

22、J. of Refrigeration 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究36 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 4 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究37 蒸發(fā)器結(jié)霜原因分析蒸發(fā)器結(jié)霜原因分析 排氣壓力排氣壓力Pd對對Ps0、 、 Ps,cd的影響 的影

23、響 球閥球閥 閥桿閥桿 錐閥錐閥 波紋波紋 管管 控制閥控制閥 62 de s0 2 e 10(sin)0.1 (sin) CPRA P AR 控制閥吸氣壓力設(shè)定值控制閥吸氣壓力設(shè)定值 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究38 吸氣管道長度對蒸發(fā)器結(jié)霜影響吸氣管道長度對蒸發(fā)器結(jié)霜影響 對于對于C C值較小的控制閥，值較小的控制閥， 吸氣管道阻力越小，越容吸氣管道阻力越小，越容 易出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。易出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究39 冷凝器進風(fēng)溫度對蒸發(fā)器結(jié)霜影響冷凝器進風(fēng)溫度對蒸發(fā)器結(jié)霜影響 當(dāng)

24、實際運行過程中冷當(dāng)實際運行過程中冷 凝器進口風(fēng)溫高于設(shè)計工凝器進口風(fēng)溫高于設(shè)計工 況，易出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。況，易出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究40 蒸發(fā)器結(jié)霜原因分析小結(jié)蒸發(fā)器結(jié)霜原因分析小結(jié) 為防止蒸發(fā)器結(jié)霜，在系統(tǒng)部件匹配時，吸氣管為防止蒸發(fā)器結(jié)霜，在系統(tǒng)部件匹配時，吸氣管 道阻力越大或冷凝器面積越大，就需要匹配較大道阻力越大或冷凝器面積越大，就需要匹配較大 C值的控制閥。值的控制閥。 對于部件匹配合理的系統(tǒng)，當(dāng)冷凝器進口風(fēng)溫高對于部件匹配合理的系統(tǒng)，當(dāng)冷凝器進口風(fēng)溫高 于設(shè)計工況，也可能出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。這是現(xiàn)有于設(shè)計工況，也可能

25、出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜。這是現(xiàn)有 控制閥的缺陷。控制閥的缺陷。 相關(guān)研究撰寫的論文已被相關(guān)研究撰寫的論文已被 Applied Energy接受。接受。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究41 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 5 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究

26、42 大外擾系統(tǒng)穩(wěn)定性研究大外擾系統(tǒng)穩(wěn)定性研究 實驗研究實驗研究 模擬分析模擬分析 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究43 系統(tǒng)動態(tài)特性實驗系統(tǒng)系統(tǒng)動態(tài)特性實驗系統(tǒng) 實驗系統(tǒng)平面圖實驗系統(tǒng)平面圖 車內(nèi)側(cè)車外側(cè) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究44 實驗系統(tǒng)照片實驗系統(tǒng)照片 系統(tǒng)動態(tài)特性實驗系統(tǒng)系統(tǒng)動態(tài)特性實驗系統(tǒng) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究45 發(fā)現(xiàn)了多種振蕩現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了多種振蕩現(xiàn)象 蒸發(fā)器與熱力蒸發(fā)器與熱力 膨脹閥控制回膨脹閥控制回 路振蕩路振蕩 節(jié)流孔板與變節(jié)流孔

27、板與變 排量壓縮機振排量壓縮機振 蕩蕩 變排量壓縮機變排量壓縮機 與熱力膨脹閥與熱力膨脹閥 振蕩振蕩 0 5 10 15 2:41:342:42:172:43:002:43:442:44:27 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Pd, Mr/10, Sh, Sp-20, ScvPw, Ps Sp-20 Mr/10 Pd Pw Ps Sh Scv 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究46 冷凝壓力突變對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響冷凝壓力突變對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響 0 5 10 15 20 25 0100200300400500 40 80 120 160 010

28、0200300400500 0.8 1.0 1.2 1.4 0100200300400500 0.20 0.25 0.30 0.35 Temperature (C ) t (s) Nc=1200r min-1,Tcai=30C Teai=27C,eai=65% Mr (kg h-1) Pc (MPa) Ps (MPa) Tsc,ti Tsh,eo Mr,c Mr,t Pc Ps 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究47 空調(diào)負荷對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響空調(diào)負荷對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響 0 5 10 15 0500100015002000 1.0 1.2 1.4 1.6 0

29、500100015002000 0.2 0.3 0.4 5 10 15 20 25 30 35 0500100015002000 0 1 2 3 4 5 Temperature (C ) t (s) Nc=1800r min-1 Tcai=30C Qe (kW) Pc (MPa) Ps (MPa) Tsc,ti Tsh,eo Pc Ps 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究48 節(jié)流裝置進口兩相或蒸發(fā)器出口兩相是節(jié)流裝置進口兩相或蒸發(fā)器出口兩相是 系統(tǒng)振蕩的必要條件，但不是充分條件。系統(tǒng)振蕩的必要條件，但不是充分條件。 實驗研究結(jié)論實驗研究結(jié)論 變排量壓縮

30、機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究49 實驗研究結(jié)論分析實驗研究結(jié)論分析 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究50 大量試驗研究揭示：大量試驗研究揭示： 節(jié)流裝置進口或蒸發(fā)器出口制冷劑為氣液兩相節(jié)流裝置進口或蒸發(fā)器出口制冷劑為氣液兩相 狀態(tài)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象的必要條件狀態(tài)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象的必要條件 保守穩(wěn)定域：保守穩(wěn)定域： 保證系統(tǒng)不出現(xiàn)節(jié)流裝置進口兩相和蒸發(fā)器出保證系統(tǒng)不出現(xiàn)節(jié)流裝置進口兩相和蒸發(fā)器出 口兩相的外部擾動參數(shù)變化區(qū)域。口兩相的外部擾動參數(shù)變化區(qū)域。 大擾動系統(tǒng)穩(wěn)定性模擬分析大擾動系統(tǒng)穩(wěn)

31、定性模擬分析 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究51 系統(tǒng)部件參數(shù)關(guān)聯(lián)圖系統(tǒng)部件參數(shù)關(guān)聯(lián)圖 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究52 系系 統(tǒng)統(tǒng) 動動 態(tài)態(tài) 模模 擬擬 框框 圖圖 輸 入 各 部 件 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 和 制 冷 劑 物 性 計 算 參 數(shù) 初 值 計 算 假 定 當(dāng) 前 時 刻 參 數(shù) 初 值 Psi-1 Ps,cui-1Psi-1 Ps,cdi-1 Sp Sp,m in Yes Yes Sp= Sp,m ax N o Spi= Spi-1-Sp Yes Sp= Sp,m

32、in N o Yes N o N o 開 始 根 據(jù) 上 一 時 刻 值 判 斷 是 否 吸 氣 兩 相 吸 氣 比 容 計 算 變 排 量 壓 縮 機 模 擬 計 算 冷 凝 器 和 儲 液 干 燥 器 模 擬 計 算 熱 力 膨 脹 閥 模 擬 計 算 閥 前 兩 相 流 量 修 正 蒸 發(fā) 器 模 擬 計 算 Yes N o 吸 氣 管 道 模 擬 計 算 初 值 假 定 是 否 滿 足 精 度 要 求 計 算 Ps,cd， Ps,cu 達 到 設(shè) 定 時 間 結(jié) 束 重 新 設(shè) 定 初 值 時 間 累 加 進 入 下 一 時 刻 N o Yes Yes Yes N o N o 變排量壓

33、縮機研究及其汽車空調(diào)特 性研究53 保守穩(wěn)定域保守穩(wěn)定域 (Ps,cd, Teai27，Tcai35，蒸發(fā)器高檔，蒸發(fā)器高檔，每秒每秒250 r/min，過冷度為過冷度為3 ) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特 性研究54 車速變化速率對保守穩(wěn)定域的影響車速變化速率對保守穩(wěn)定域的影響 （ Ps,cd, Teai27，Tcai35，蒸發(fā)器高檔，蒸發(fā)器高檔，過冷度為過冷度為3 ） 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究55 系統(tǒng)大擾動穩(wěn)定性分析系統(tǒng)大擾動穩(wěn)定性分析 小結(jié)小結(jié) 節(jié)流裝置進口或蒸發(fā)器出口制冷劑為氣液節(jié)流裝置進口或蒸發(fā)器出口制冷劑為氣液 兩相狀態(tài)是汽車空

34、調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)兩相狀態(tài)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn) 象的必要條件；象的必要條件； 保守穩(wěn)定域的提出與分析；保守穩(wěn)定域的提出與分析； 相關(guān)研究已被相關(guān)研究已被Int. J. of Refrigeration接受。接受。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究56 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 電動式外部電動式外部

35、 控制器控制器 6 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究57 外部控制變排量壓縮機外部控制變排量壓縮機 現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有技術(shù) 外部控制閥均采用電磁式；外部控制閥均采用電磁式； 輸入?yún)?shù)多，系統(tǒng)控制復(fù)雜，成本高；輸入?yún)?shù)多，系統(tǒng)控制復(fù)雜，成本高； 未考慮系統(tǒng)振蕩問題。未考慮系統(tǒng)振蕩問題。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究58 TRANSFORM TIE-IN TRANSMISSION ROD DRIVE DEVICE VALVE ROD INTERNAL CONTROL VALVE ASSEMBLY 我們的方案我們的方案

36、 步進電機控制步進電機控制 控制閥閥體控制閥閥體 步進電機步進電機 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究59 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 閥開度計算公式：閥開度計算公式： ( , )Pf T v ( , )hf T v 0.0050784yN 質(zhì)量守恒方程：質(zhì)量守恒方程： cb MM bbbddw 2()MAPP cccwws 2()MAPP 能量守恒方程：能量守恒方程： 2 b bdbccw 0 2 c MhMMhQ 狀態(tài)方程：狀態(tài)方程： 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究60 搖板箱壓力隨脈沖數(shù)變化 (Pd = 10 ba

37、r, Ps = 2 bar) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究61 排氣壓力和吸氣壓力對搖板箱壓力的影響 (N10) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究62 外部控制變排量壓縮機外部控制變排量壓縮機 控制蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)制冷除濕控制蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)制冷除濕 防止蒸發(fā)器結(jié)霜防止蒸發(fā)器結(jié)霜 防止系統(tǒng)振蕩防止系統(tǒng)振蕩 控制目標控制目標 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究63 活塞行程測量活塞行程測量 實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 壓縮機模型壓

38、縮機模型 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型 系統(tǒng)動態(tài)模型系統(tǒng)動態(tài)模型 技術(shù)路線技術(shù)路線 電動式外部電動式外部 控制器控制器 1 2 3 4 5 6 電動式外部電動式外部 控制器控制器 6 系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性 5 蒸發(fā)器結(jié)霜蒸發(fā)器結(jié)霜 4 壓縮機壓縮機 變行程特性變行程特性 3 壓縮機模型壓縮機模型 2 活塞行程測量活塞行程測量 1 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究64 近年在變排量壓縮機及其汽車近年在變排量壓縮機及其汽車 空調(diào)方面的主要研究成果空調(diào)方面的主要研究成果 公開發(fā)表研究論文公開發(fā)表研究論文35篇，其中英文期刊論文篇，其中英文期

39、刊論文8篇，篇， 國際會議國際會議11篇；篇； 完成國家自然科學(xué)基金完成國家自然科學(xué)基金1項，國際合作項目項，國際合作項目1項，項， 校企合作項目校企合作項目3項；項； 獲得專利獲得專利2項。項。 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究65 發(fā)表論文（發(fā)表論文（1） Changqing Tian, Chunpeng Dou, Xinjiang Yang, Xianting Li, A mathematical model of variable displacement wobble plate compressor for automotive air c

40、onditioning system, Applied Thermal Engineering, v 24, n 17-18, December, 2004, 2467-2486 (SCI864SX, EI ) Changqing Tian, Chunpeng Dou, Xianting Li, Yunfei Liao, Experimental investigation on the steady-state performance and regulating characteristics of variable displacement wobble plate compressor

41、, Journal of Automobile Engineering (SCI源期刊, in press) Changqing Tian, Xianting Li, Xinjiang Yang, Numerical analysis on evaporator frosting in automotive air conditioning system with a variable displacement compressor, Applied Energy (SCI源期刊, in press) Changqing Tian, Xianting Li, Transient behavio

42、r evaluation of an automotive air conditioning system with a variable displacement compressor, Applied Thermal Engineering (SCI源期刊, in press) Changqing Tian, Xianting Li, Numerical simulation on performance band of automotive air conditioning system, Energy Conversion and Management (SCI源期 刊, in pre

43、ss) Chunpeng Dou, Xinjiang Yang, Changqing Tian, Xianting Li, Numerical analysis on the performance of control valve in variable displacement wobble plate compressor, Journal of Mechanical Design (SCI源期刊, in press) 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究66 發(fā)表論文（發(fā)表論文（2） Changqing Tian, Chunpeng Dou, Xi

44、njiang Yang, Xianting Li, Instability of automotive air conditioning system with a variable displacement compressor Part 1: Experimental investigation, International Journal of Refrigeration (SCI源期刊, accepted) Changqing Tian, Chunpeng Dou, Xinjiang Yang, Xianting Li, Instability of automotive air co

45、nditioning system with a variable displacement compressor Part 2: Numerical simulation, International Journal of Refrigeration (SCI源期刊, accepted) Tian Changqing, Wang Xinquan, Zhang Dingcai, Research on the new materials and equipment for purifying harmful gases, Proc 1998 Int Symp Saf Sci Technol I

46、SSST, 1998, p 689-693 (EI 99014534212) 田長青，竇春鵬，楊新江，李先庭；變排量壓縮機活塞行程測量方法及應(yīng)用， 清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，43（10）：14121415 ( EI ) Tian Changqing, Dou Chunpeng, Yan Qisen, The Stability of Refrigeration Systems, Proceedings of International Conference on Energy Conversion and Application, Wuhan, P.R. China, June 1

47、7 - 20, 2001:1043-1046 (EI ) 竇春鵬，田長青，胡世輝，李先庭，彥啟森，變排量壓縮機和熱力膨脹閥汽車 空調(diào)系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象的試驗研究，全國暖通空調(diào)制冷2OOO年學(xué)術(shù)年會論文集， 2000年10月 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究67 發(fā)表論文（發(fā)表論文（3） Changqing TIAN, Chunpeng DOU, Xianting LI, Qisen YAN, Experimental Investigation into Hunting of an Automotive Air-conditioning System wit

48、h Variable Displacement Compressor and Thermal Expansion Valve, Proceedings of Experimental Methods and Measuring Techniques in Refrigeration, Lige, Belgium, December 18-20, 2000, P08 常東來，田長青，竇春鵬，胡世輝，江億，彥啟森，變排量壓縮機控制閥實驗 研究與分析，流體機械，2000,28(9):7-11 田長青，竇春鵬，楊新江，李先庭，彥啟森，變排量壓縮機汽車空調(diào)制冷系統(tǒng) 節(jié)流元件的配置，汽車技術(shù)，2001.3

49、: :15-17 田長青, 楊新江, 竇春鵬, 李先庭, 彥啟森, 轎車空調(diào)用斜盤式變排量壓縮機的發(fā) 展, 流體機械，2002，30(增刊): 86-89 Dou Chunpeng, Tian Changqing,Yang Xinjiang, Xianting Li, Qisen Yan, The Behavior Comparison Between Variable Displacement Compressor and Fixed Displacement Compressor in Automobile Air Conditioning System, Proceedings of t

50、he Eleventh International Pacific Conference on Automotive Engineering, Shanghai, P.R. China, Nov. 6-9, 2001: IPC2001F114 Changqing Tian, Xinjiang Yang, Chunpeng Dou, Xianting Li, Qisen Yan, The Stabilty of Automotive Air Conditioning Systems, Proceedings of the Eleventh International Pacific Confer

51、ence on Automotive Engineering, Shanghai, P.R. China, Nov. 6-9, 2001: IPC2001F113 變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性變排量壓縮機研究及其汽車空調(diào)特性 研究研究68 發(fā)表論文（發(fā)表論文（4） Yang Xinjiang, Tian Changqing, Dou Chunpeng, Hu Shihui，Dynamic Behavior of Control Valve in Variable Displacement Wobble Plate Compressor : a theoretical investigati

52、on，Proceedings of the Eleventh International Pacific Conference on Automotive Engineering, Shanghai, P.R. China, Nov. 6-9, 2001: IPC2001F116 Yang Xinjiang, Dou Chunpeng, Tian Changqing, Hu Shihu，Dynamic Behavior of Control Valve in Variable Displacement Wobble Plate Compressor: an Experiment Investi

53、gation，Proceedings of the Eleventh International Pacific Conference on Automotive Engineering, Shanghai, P.R. China, Nov. 6-9, 2001: IPC2001F117 竇春鵬，田長青，胡世輝，彥啟森，變排量壓縮機汽車空調(diào)用熱力膨脹閥的試 驗研究，流體機械，2001，29（10）：911 田長青，楊新江，竇春鵬，胡世輝，彥啟森，汽車空調(diào)用H型熱力膨脹閥的試驗 研究與分析，汽車技術(shù)，2001.12: :21-23 Changqing Tian, Chunpeng Dou, Xinjiang Yang, Xianting Li, Qisen Yan An Experimental Investigation into the Dynamic Behavior of a Variable Displacement Compressor, SAE Congress Paper 2002-01-0228 田長青，竇春鵬，楊新江，石文星，彥啟森，制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，流體機械， 2002，30（4）：44-47 田長青，楊新江，竇春鵬，彥啟森，汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，汽車技術(shù)， 2002.5：11-14 Changqing