H型汽车空调用热力膨胀阀开度试验台的研制
郭传欣，李征涛，叶学敏, 王 芳
（上海理工大学上海 20093）
摘要：本文根据部颁标准汽车空调用膨胀阀QC/T 663-1999的技术要求，对车用H型热力膨胀阀进行了试验分析。
设计建造了一套检测热力膨胀阀开度、迟滞特性的试验系统。
进行了制冷系统总体设计，编制了工况控制及测试软件，并进行了H型热力膨胀阀的开度特性试验。
关键词：汽车空调, 热力膨胀阀，开度测试
中图分类号：TB63 文献标识码：A 文章编号：N082 Development of Aperture for H-thermal Expansion Valve used
in Automobile Air Conditioning
GUO chuan-xin, LI Zheng-tao, YE xue-min, WANG fang
(University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai ,200093,China )
Abstract: According to the requisition code for QC/T 663-1999, some experimental study has been made for H-thermal expansion valve used in automobile air conditioning in this paper. A set of testing system was designed and built for opening scale and sluggish performance of H-type thermal expansion valve. And the system on working condition and software were made out too. At last the H-thermal expansion valve opening tests were carried out.
Key words:Automobile air conditioning; H-thermal expansion valve; Opening scale test
引 言
在汽车空调系统中，热力膨胀阀是一个极为关键的部件。
它不但起到节流降压和调节流量的作用，而且还有防止湿压缩、液击以及异常过热的功能。
制冷系统的工况由于外界负荷的变化或压缩机转速的改变(随发动机转速变化)也在不断改变。
对汽车空调而言，为了保持车室内的空气状态稳定，要求对制冷剂的流量作相应的调整，热力膨胀阀对
联系人：王芳,第一作者：郭传欣，1984-， 男， 硕士研究生。
联系方式:e-mail：wang1996930@
基金项目：上海市重点学科建设(T0503)进入蒸发器的流量具有自动调节功能，其性能的优劣直接决定着整个系统的工作性能。
H型汽车空调热力膨胀阀是目前国内外公认的先进节流装置[1，2],其特点是外平衡、内感温，外调节。
能满足汽车空调对高效、抗振、耐用、方便的要求。
为了更好地研究膨胀阀开度与流量的关系，需研制出高可靠性的膨胀阀测试装置来满足新产品开发的需求。
Received date: 2006-05-31.
Corresponding author:WANF fang. E-mail:wang1996930@ Foundation item:shanghai important subject construction project (T0503)
1 膨胀阀开度测试原理
测试平台的主要技术依据为汽车行业标准QC/T 663-1999[3]和房间空气调节器标准GB/T 7725-2004[4]。
根据房间空气调节器标准为测试平台提供所需的测试条件。
流量计、压力传感器、温度传感器安装在待测膨胀阀和干燥过滤器之间。
进行试验时，首先通过过冷器来调整制冷剂的状态，然后通过调压膨胀阀调节压力到达试验要求条件。
由流量计读取制冷剂的流量，通过自行设计的膨胀阀开度测量装置来测量，其原理如图1所示。
图1膨胀阀开度测量原理
Fig.1 Principle of Aperture Measuring for Expansion Valve
2 试验台系统的总体设计
试验台主要包括被测膨胀阀机组，环境箱，膨胀阀开度测量装置及计算机测控系统。
整个试验台由两套制冷机组组成。
一套为膨胀阀提供测试环境。
膨胀阀置于环境箱内，通过电加热的PID控制膨胀阀测试的环境箱温度。
主要设备有试验环境箱、风冷冷凝器、冷却器、风机及电加热器等。
另一套为膨胀阀测试主系统，主要设备有压缩机、冷凝器、过冷器、电加热、蒸发器、冷却塔等。
2.1环境箱制冷系统
为了达到试验工况的要求,必须维持环境箱内规定的环境温度与湿度。
整个系统由制冷机组、加湿器、加热器、空气循环处理系统及相关的控制设备组成。
制冷机组产生冷量,离心式风机通过孔板向环境箱送风,平衡环境箱的热量；同时,通过PID 调节器控制固态继电器调节加湿器与加热器的电路导通时序,进行脉冲加热，精确控制环境箱内温度和湿度。
环境箱内布局如图2所示。
图2 环境箱内系统布局图
Fig.2 System Layout of Environmental Box
2.2被测热力膨胀阀机组
被测热力膨胀阀机组测试的制冷量范围为0.5～2冷吨。
机组的整体布置如图3所示。
系统包括制冷剂回路和水系统回路。
制冷剂通过压缩机，油分离器，冷凝器过冷器，电加热，干燥过滤器，膨胀阀，蒸发器和气液分离器回到压缩机。
水系统先分两路分别进入冷凝器和过冷器，冷凝器回水分两路，一路进蒸发器，一路旁通，最后一部分冷凝器回水、蒸发器回水和过冷器水路会合，重新流入冷却塔。
图3 被测机组制冷系统布置
Fig.3 Layout of Cooling System to Be Measured
2.3膨胀阀开度测量装置
电机驱动和膨胀阀固定在一起的顶杆运动，位移传感器感受顶杆的位移，然后传入变送器。
变送器数据分两路，一路把数据传送到RS485接口，另一路传送给开度控制柜。
开度控制柜可以实时显示开度值并控制开度大小。
其原理如图4所示。
图4膨胀阀开度测量装置
Fig.4 Measuring Device of Aperture for Expansion Valve
2.4测控系统方案设计 2.4.1硬件系统
本试验系统的测控系统包括两部分：控制部分与测量部分。
测试系统由温度传感器、压力变送器、位移传感器、智能PID 调节器、数据采集模块、串口扩展卡、PLC 可编程控制器及其PC 机组成, PC 机通过串行通讯连接PLC 、PID 及数据采集模块,监控整个测试过程。
系统组成如图5所示
图5试验台测控系统组成
Fig.5 Constitute Of Monitoring and Control System
2.4.2 软件系统
测控软件基于LabView8.02平台开发，通过ADAM4520转换器，ADAM4017模拟量输入模块与计算机进行通讯。
测试软件在Windows 平台上采用LabView 软件开发工具VISA ，用户在VISA 中可以方便的对设备端口进行读写操作和属性控制来实现数据交换。
LabSQL 是一个免费的、跨平台的数据库访问工具包。
LabSQL 利用Microsoft ADO 以及SQL 语言来完成数据库访问，方便的对数据进行实时的记录并生成报表。
2.5 膨胀阀开度试验
在测试装置完成上述各项分系统的联合调试工作后，根据汽车空调用热力膨胀阀的行业标准QC/T 663-1999，对一款H 型膨胀阀进行了开度-流量的迟滞特性试验。
实验曲线见图6，其流量上升特性符合用户设计要求。
图6 开度-流量试验测量曲线
Fig.6 Opening-flux Curve of Test
3 结论
本文在自行研制的H 型汽车空调膨胀阀开度试验台上进行了膨胀阀迟滞特性测试，其效果符合设计要求和国家标准。
该实验台在国内某一膨胀阀元件生产厂运行了半年时间,当膨胀阀进入测试状态后,测试装置可以长久稳定地运行并受到用户的肯定。
References
[1] 田长青,杨新江,窦春鹏等.汽车空调用H型热力膨胀阀的试验研究
与分析[J].试验测试,2001(12):21-24.
[2] 章嘉瑞顾其江邓永林H型汽车空调热力膨胀阀的研究与改进
[J].制冷与空调，2005（5）：69-72
[3] QC/T 663-1999,汽车空调用热力膨胀阀[S].北京：国家机械工业
局,2000.
[4] GB/T 7725-2004,房间空气调节器[S].北京:中国标准出版
社,2004.。