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变排量汽车空调压缩机电控阀研究现状

来源:品质部|发布时间:2021-08-11| 浏览数:载入中...


1、 变排量控制原理


        斜盘式压缩机变排量的改变是通过改变斜盘倾斜角度来实现,最早的美国通用公司生产的V5型斜盘式变排量压缩机,机构主要由主轴,斜盘,摇板,活塞等部件组成,在压缩机斜盘和主轴间装有 一个可滑动轴套,主轴上装有驱动斜盘运动的驱动杆,斜盘和驱动杆通过长销轴构成活动连接,驱动杆上有腰型槽,当主轴旋转时,斜盘在驱动杆下,即可以旋转又可以摆动角度来改变活塞行程,实现变排量。斜盘倾角的改变主要通过改变其平衡关系来实现,除了离心惯性力矩之外,一个是作用在活塞头部缸孔内气体压力的合力,一个是作用在活塞背部曲轴箱内压力,只要调节这两个合力大小就可以实现压缩机变排量。由此产生两类排量控制方式,气缸进气压力控制和曲轴箱压力控制,控制压缩机排量的执行机构为控制阀。


2、 电控阀的发展


        2001年6月美国德尔福公司为雷诺公司的新一代汽车Laguna配备的电动控制型变排量压缩机在欧洲销售。这是电控阀首次批量 配备装车。
        电控阀是在气控阀的基础上加上电磁驱动机构,使控制阀的运动不在单纯依靠压缩机各腔气体压力驱动。与气控阀相比,电控阀响应速度更快,控制更精准。

        电控阀主要由阀口,感压元件波纹管,电磁铁等组成,感压元件感受吸气压力,阀口加工在阀杆上,在排气腔与曲轴腔之间的通道上进行开关控制,阀杆的两端分别与动铁芯与波纹管相连,阀杆上有复位弹簧,当线圈通电后,动铁芯就产生向阀口方向移动的趋势,当蒸发温度高时,蒸发压力高,波纹管收缩,在波纹管和动铁芯共同作用下迫使阀口关闭,由于斜盘腔与吸气腔之间存在常通节流孔 , 所以斜盘腔压力 Pc将下降 ,引起排气量增大;反之, 当蒸发温度低时 ,波纹管受内部弹簧力作用而膨胀 , 阀口打开, 当冷媒通过阀口从排气腔流向斜盘腔的流量大于冷媒通过常通节流孔从斜盘腔流向吸气腔的流量时,Pc 压力提高, 且阀口流量越大, 压力上升越快 ,压缩机向小角度方向调整的响应速度越快。由此可见电控阀就是根据以上电流和蒸发压力的原理来实现排气量和温度调节的目的。


3、电控阀受力分析和平衡方程


由以上分析知, 阀的动作关键在阀口或阀杆的动作 ,其动作的驱动力主要取决于电磁力和波纹管力 ,为进一步精确分析其相互关系,在阀口关闭的临界点上, 根据杆和波纹管的力平衡方程可知 :
Fe +PCS30 =Ft2 +PSS00 +Fz
FBB =Fz +Ft1 +PSS0
所以:
PS =-Fe/S0 -S00 +[FBB -FSt10+-FSt2 00 -PCS30]
(1)式中 PS———动作压力或蒸发压力
S0———波纹管的有效面积
FBB ———波纹管的膨胀力
Ft1 ———波纹管定位弹簧力
Ft2 ———动铁芯回复弹簧力
S00 ———与波纹管接触处阀杆的面积
S30 ———动铁芯处阀杆面积
Fz———波纹管对阀杆头部的作用力

Fe———动铁芯的电磁力


由此方程可见, 电控阀的动作压力与电磁力为线性关系

 : 动作压力与电流的控制特性曲线




根据德国汽车工业联合会 (VDA)有关外部控制压缩机的标准 ,此标准要求电控阀阀口动作压力与电流的控制特性曲线, 它是由一系列的特征点组成的近似直线 ,可见此特性曲线要求动作压力与电流基本成线性关系。根据式 (1)所表明的电控阀的动作压力与电磁力为线性关系的特点 ,可以推断只有当电磁力与电流为线性或近似线性关系时 ,才能满足 VDA控制特性曲线的要求 。




 Pos.

Regelventil Charakteristik /

Control valve characteristik

2.1   

Prüfmethode / Check methode

2.2   

PWM                          脉冲平率 (Hz)

400±10

2.3   

Spannung                            (V)

voltage                         电压 (V)

13,2

2.4   

Umgebungstemp. KMV               (°C)

 Ambient compr. temp.     环境温度 (°C)

70

2.5   

Werte / values

2.6   

Regelstrom I 

Control current I电流

mit Diode

with diode2级管

(A)

0,09

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

ohne Diode不带2级管

without diode

0.26

0.42

0.52

0.61

0.68

0.75

0.81

2.7   

pS (obere Toleranz) 上下限

pS (upper tolerance)

bar.abs

4,55

3.77

3.28

2.86

2,50

2.19

1.95

2.8   

pS(nominal)

pS(nominal)

4,45

3.55

3.04

2.60

2,25

1.92

- -

2.9   

pS (untere Toleranz)

pS (lower tolerance)

4,35

3.32

2.80

2.35

2.00

- -

- -


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