一种空调压缩机模拟加载装置

周聪+王善强+陈健+张林+解刘振

摘 要：本文论述了发动机空调压缩机在试验台架测试中空转的事实，为解决空调压缩机在发动机试验中能够正常加载模拟整车试验，特开发一套发动机空调压缩机模拟加载试验装置，对试验装置开发进行了验证和总结，通过试验证明了发动机空调压缩机模拟加载试验装置的有效性和一致性。

关键词：发动机附件载荷系统；发动机台架试验；模拟；空调压缩机

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

1 引言

1.1 技术背景

发动机一个比较重要的附件就是空调压缩机，空调压缩机在整车状态下，是整车空调系统功能实现过程中的主要驱动部件。空调压缩机所做的功最终是来自发动机的，因此，如果发动机试验过程中空调压缩机一直设置成空转状态，则会使空调系统在整车制冷状态下所消耗的发动机功率无法在发动机试验中得到体现，这样使得发动机单体的试验结果与发动机在整车内的实际状态有所偏差，影响了发动机与整车之间的匹配性考核。

1.2 目的及意义

为了模拟整车工作时发动机的极限负载状况，需要在发动机台架试验时加载整车动力附件的负载，为此，特开发一套附件载荷模拟试验装置，以便用于：

（1）验证附件载荷空调系统对发动机功率输出的影响；

（2）对零部件本身进行可靠性论证，提升以发动机为核心的整车匹配试验能力，强化发动机与空调压缩机的匹配考核，以达到整体最佳匹配效果。

2 发动机空调压缩机模拟加载试验装置及原理

2.1 模拟试验装置系统及方法

针对现有的发动机试验台架并没有配备可以吸收空调压缩机输出功率的装置，即没有配备针对空调压缩机的模拟加载设备的问题。本次开发主要是提供一套可以模拟整车空调系统功能的设备，使得空调压缩机能够在连接开发设备的情况下，实现压缩制冷剂做功；同时该设备具备空调压缩机加载时刻、加载工况的调节功能，以达到模拟整车内部的空调压缩机运转状态的目的。此外作为一套新增的附属设备，布置在发动机周围，将本开发设备相关组件接口与发动机空调压缩机的离合器信号线束、制冷剂进出口对应连接，即可形成一套模拟整车空调系统、具备制冷剂循环压缩功能的系统，另外，本次开发设备还可通过调节内部加氟量、更换储液罐规格、调节冷却风扇转速等方式，适应多种型号的空调压缩机。

2.2 试验装置系统原理

试验装置系统原理：图2中制冷剂出口2和制冷剂进口3即为图1中的制冷剂出、进口，制冷剂进口3和制冷剂出口2分别通过管路与空调压缩机的制冷出口、制冷剂入口相连接。制冷剂进口3用于由空调压缩机增压后的高温高压气体由此进口进入本发明的机械装置内，此高温高压气体经过冷凝器系统6变成高温高压液体，在经过储液罐及干燥器8，干燥后的液体流经膨胀阀9变成低温低压液体，然后再流入蒸发器系统7，在蒸发器系统7中经过热风的持续加热由低温低压液体变为低温低压气体，该低温低压气体由制冷剂出口2流入空调压缩机内部，经过压缩后变为高温高压气体，最终又经过制冷剂进口3流入本发明内部，依此循环下去。从而达到空调压缩机循环制冷做功的目的，也就是依此实现了空调压缩机的带负载运行。

如图1空调系统机械部分的整体框架图，外围框架制作成可移动小车的形式，所有的管线路均布置在该小车内，小车正面含有制冷剂出口、制冷剂进口、控制线束三个接口。

2.3 试验验证

结合某项目的工作需求，在不同工况下对比加载空调压缩机与不加载空调压缩机试验功率数据，进行效果有效性验证，此外还需进行加载空调压缩机功率的一致性验证，验证工作基于某发动机机型、某台架试验室。

2.3.1 有效性验证

在油门开度90%，加载空调压缩机状况下，从不同转速（2000、2500、3000、3500、4000）从试验中选取30组功率数据，将30组数据取平均值与相同工况下不加载空调压缩机试验数据对比，见图3。

由图3可以得出结论：相同工况下，发动机台架试验加载空调压缩机与不加载空调压缩机相比，功率有所下降，试验装置有效性得到验证。

2.3.2 一致性验证

空调压缩机的一致性考核方案是：在加载空调压缩机的5组相同转速（2000、2500、3000、3500、4000r）下，选取不同时的10组数据验证一致性，如图4。

由图4可得出结论：加载的一致性偏差在1%以内，说明加载一致性是可以满足要求的。

3 结论

通过试验可以得到以下结论：

（1）未加载发动机空调压缩机的发动机功率高于加载发动机空调压缩机的功率；

（2）本次开发的发动机空调压缩机模拟加载试验装置满足试验功能；

（3）本次開发的设备可以模拟整车零部件空调压缩机本身进行可靠性论证；

（4）一致性试验数据显示，发动机空调压缩机模拟加载试验装置能够稳定的进行试验；

（5）发动机空调压缩机模拟加载试验装置的开发与应用可以提升以发动机为核心的整车匹配试验能力，强化发动机与空调压缩机的匹配考核，以达到整体最佳匹配效果。

综上，发动机空调压缩机模拟加载装置满足试验功能，满足验收条件，正式投入发动机试验研发项目。

参考文献：

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[4]彭文生.机械设计[M].高等教育出版社，2008.endprint