渦旋式壓縮機(jī)在汽車空調(diào)上的應(yīng)用

1、天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)在汽車空調(diào)上的應(yīng)用渦旋壓縮機(jī)在汽車空調(diào)上的應(yīng)用Eckhard A. Groll機(jī)械工程系副教授美國印第安納州西拉菲特市普度大學(xué)Herrick實(shí)驗(yàn)室天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES目錄目錄 汽車空調(diào)的歷史汽車空調(diào)的歷史 汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展 渦旋壓縮機(jī)技術(shù)渦旋壓縮機(jī)技術(shù) 整個(gè)汽車空調(diào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字整個(gè)汽車空調(diào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字 (美國美國+ 世界世界) 汽車空調(diào)的未來汽車空調(diào)的未來天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERR

2、ICK LABORATORIES汽車空調(diào)的歷史汽車空調(diào)的歷史天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES早期汽車早期汽車 僅僅通過特殊的布來保護(hù) 當(dāng)車速高達(dá)15英里/h時(shí)，通過風(fēng)來降溫一輛未提供任何保護(hù)的機(jī)動(dòng)“馬車”一塊大的用于5人的防雨護(hù)裙（用于敞體汽車）天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES早期的取暖系統(tǒng)早期的取暖系統(tǒng) 加熱器不是為特殊的汽車設(shè)計(jì)的 由于泄漏，尾氣加熱器存在許多問題 尾氣加熱器溫度非常高，以至于將乘客的鞋燒穿。 1925年使用的高性能尾氣加熱器天津, 中國 2003/10/17RA

3、Y W. HERRICK LABORATORIES空氣調(diào)節(jié)需求的增長空氣調(diào)節(jié)需求的增長 1884年出現(xiàn)第一臺(tái)用冰塊冷卻車子內(nèi)部的馬拉車 1908年出現(xiàn)第一輛帶封閉倉的汽車 1925年帶封閉倉的汽車產(chǎn)量超過敞棚車 早期的通風(fēng)系統(tǒng)不對(duì)空氣中的灰塵、臟物、花粉、昆蟲等進(jìn)行過濾。天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES早期的冷卻系統(tǒng)早期的冷卻系統(tǒng) 1930年C&C Kelvinator 第一次將一臺(tái)蒸汽壓縮式制冷裝置裝上汽車 1933 年卡迪拉克開始使用R12為工質(zhì)的制冷循環(huán)系統(tǒng) 1941年卡迪拉克開始大批量生產(chǎn)300臺(tái)帶空調(diào)的汽車1930:一輛

4、帶0.37kW Kelvinator制冷裝置的卡迪拉克車，其發(fā)動(dòng)機(jī)為一臺(tái)1.1kW的汽油機(jī)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES由派卡德改進(jìn)的第一個(gè)實(shí)用汽車空調(diào)系統(tǒng) 1934年福特V-8五座車的可行性研究天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES過去六十年的汽車空調(diào)過去六十年的汽車空調(diào) 二十世紀(jì)四十年代，第二次世界大戰(zhàn)阻礙了汽車空調(diào)的發(fā)展 1954年，安裝了第一個(gè)旋鈕控制開關(guān) 1960年，7% 的新車裝有空調(diào) 1980年，售出的車中有72%配有初裝空調(diào) 二十世紀(jì)九十年代，汽車空調(diào)由R12、R22工質(zhì)

5、轉(zhuǎn)為R134a天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES當(dāng)今的汽車空調(diào)當(dāng)今的汽車空調(diào) 在美國近 95% 的新車安裝了空調(diào) 由于CFCs以及HCFCs的對(duì)臭氧層的潛在破壞而被逐步淘汰，而HFCs是導(dǎo)致全球變暖的因素之一而被嚴(yán)格審查，因此 人們開始將興趣投向替 代制冷劑CO2上 天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展 天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展進(jìn)程汽車空調(diào)壓縮機(jī)的發(fā)展進(jìn)程1940 1

6、950 1960 1970 1980 1990 2000曲軸連桿式搖板式斜盤式渦旋式天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES滾動(dòng)活塞式和搖板式汽車空調(diào)壓縮機(jī)滾動(dòng)活塞式和搖板式汽車空調(diào)壓縮機(jī)兩級(jí)滾動(dòng)活塞式壓縮機(jī)具有控制閥的變排量搖板式壓縮機(jī)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES斜盤式壓縮機(jī)斜盤式壓縮機(jī)可變排量斜盤式壓縮機(jī)定排量斜盤式壓縮機(jī)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 渦旋汽車空調(diào)壓縮機(jī)效率

7、 高于其它類型的壓縮機(jī) 由于無吸氣閥，所以 吸氣側(cè)的壓力降很小 由于容積變化平穩(wěn)，壓縮機(jī)的排氣脈動(dòng)小，所以噪音和振動(dòng)小天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)技術(shù)渦旋壓縮機(jī)技術(shù)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)渦旋壓縮機(jī)內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)腔腔 2(吸氣腔吸氣腔)腔腔 3(壓縮腔壓縮腔)腔腔1(吸氣腔吸氣腔)腔腔4(壓縮腔壓縮腔)腔腔 6腔腔 5腔腔 7腔腔 9腔腔 8腔腔 10(排氣區(qū)域排氣區(qū)域)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABO

8、RATORIES汽車用渦旋壓縮機(jī)的剖視圖汽車用渦旋壓縮機(jī)的剖視圖天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)的剖視圖電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)的剖視圖熱交換器天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)的損失渦旋壓縮機(jī)的損失壓力損失泄漏及熱損失機(jī)械損失天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)和搖板式壓縮機(jī)的效率對(duì)比渦旋壓縮機(jī)和搖板式壓縮機(jī)的效率對(duì)比渦旋壓縮機(jī)的理論分析值測(cè)量值搖板式壓縮機(jī)的理論分析值天津, 中國 2003/10/17RAY

9、 W. HERRICK LABORATORIES渦旋壓縮機(jī)的能量控制方法渦旋壓縮機(jī)的能量控制方法 離合器通斷循環(huán) 改變轉(zhuǎn)速 外部氣體旁通 分離渦旋盤: 內(nèi)泄漏Visteon 可變排量渦旋壓縮機(jī)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES帶氣體旁通的可變排量渦旋壓縮機(jī)帶氣體旁通的可變排量渦旋壓縮機(jī)全載中間負(fù)載最小負(fù)載天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES可變排量渦旋壓縮機(jī)可變排量渦旋壓縮機(jī)最大排氣量:86-109 cc最小排氣量:30 %質(zhì)量: 6.5 kg最大轉(zhuǎn)速 RPM 10000 最大能量卸載時(shí)能

10、量天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIESCO2 渦旋壓縮機(jī)渦旋壓縮機(jī)一臺(tái)輕型COCO2 2渦旋壓縮機(jī)的渦旋壓縮機(jī)的外形圖外形圖天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES通過新設(shè)計(jì)節(jié)能通過新設(shè)計(jì)節(jié)能兩段渦旋盤型線 損失分析020406080100120140160傳統(tǒng)型線兩段型線Relative power consumption %再壓縮損失和泄漏排氣損失機(jī)械損失絕熱功(100%)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES整個(gè)汽車空調(diào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字整個(gè)汽車空

11、調(diào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字 (美國美國 + 世界世界)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES汽車制造量汽車制造量美國美國12，000，000 輛輛/年年貨車貨車56%客車客車44%世界世界54，000，000 輛輛/年年貨車30%客車70%天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES燃料消耗和汽車數(shù)據(jù)燃料消耗和汽車數(shù)據(jù)美國世界每年燃料消耗量 升546 x 1091100 x 109車輛總數(shù) -198 x 106647 x 106配備空調(diào)的車輛總數(shù) -168 x 106 (85%)303 x 106 (47%)每輛車

12、耗燃料量 升/年28001700汽車空調(diào)耗燃料量 升/年9090汽車空調(diào)耗燃料占總?cè)剂虾牧勘?.82.5* 過去12年天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES在新車中應(yīng)用渦旋壓縮機(jī)的大致數(shù)量在新車中應(yīng)用渦旋壓縮機(jī)的大致數(shù)量0102030405060壓縮機(jī)銷售量壓縮機(jī)銷售量 百萬百萬美國美國世界世界10.4 百萬. 渦旋式 2.0 百萬. 渦旋式 天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES汽車空調(diào)的未來汽車空調(diào)的未來天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES

13、未來對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的要求未來對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的要求 環(huán)保工質(zhì) (如 CO2) CFCs 和 HCFCs被禁用 在一些歐洲國家, HFCs 已被禁用 對(duì)高效發(fā)動(dòng)機(jī)來說，空調(diào)可作為輔助加熱源(如直噴柴油機(jī)) 混合動(dòng)力、電力、燃料電池汽車的汽車空調(diào) 針對(duì)每個(gè)乘客的溫度可調(diào) 汽車內(nèi)部的預(yù)冷和預(yù)熱天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES未來概念未來概念: 豐田豐田 FCHV-4燃料電池混合動(dòng)力汽車（帶加熱和冷卻的空調(diào)系統(tǒng)）CO2 渦旋壓縮機(jī)天津, 中國 2003/10/17RAY W. HERRICK LABORATORIES未來對(duì)壓縮機(jī)的要求未來對(duì)壓縮機(jī)的要求 提高效率 (較低的燃料消耗) 提高部分載荷時(shí)的效率 (可變排量) 降低噪音和振動(dòng) 減輕重量 更高的排氣壓力 (CO2) 電動(dòng)壓縮機(jī)(42V)天津, 中國 2003/1