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压缩机排量、转速控制与容调

大纲的完整展开版——讲师授课蓝本 / 学员自学材料

G1-02 压缩机排量、转速控制与容调

课程代码 G1-02 · 板块 G 总成级产品专题 / 电动压缩机 时长 约 3.5 小时(6 讲) 前置 G1-01 涡旋结构与原理;A1-05 COP、制冷量与过热过冷 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义,是 G1-02 大纲的完整展开版


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你手上的事 直接看 还要配
审一份供应商送来的容调边界表 §4.8:每一行必须答得出「传感器在哪 · 限值由谁给 · 到限后的动作是什么」;§6.1 边界表的五格填法 §4.1~§4.7:按五条坐标轴逐轴点名核一遍,看哪一整类没出现在表上
定一档名义排量并过选型评审 §2.1 由整车峰值负荷倒推 V_th 的反解链;§2.5 双端校核(Q_comp,min 对 Q_load,min,两端都填数) §2.2 低吸气密度工况下的能力衰减;§2.6 带补气口机型的交集校核
写压缩机与域控之间的接口规格书 §5.4 信号按五个方向覆盖;§6.2 信号清单的五列(含「缺失时的后果」一列) §5.2 与 EXV 的控权分工;§5.5 降额的触发/恢复分开给与多限值仲裁
查「转速已经拉满、能力还是不够」 §1.5 转速补得了流量、补不了内建压比;§3.1 容量与输入功率不同步上涨 §2.4 与两器/EXV 失配的三种整车表征;§4.4 低吸气压力的两重身份

⛔ 本课不覆盖:

【不讲哪些题目】涡旋结构与内容积比 Vi 的机理 → G1-01 电动涡旋压缩机结构与工作原理 §4;型线展角、间隙链与补气口窗口的几何反算 → G1-09 涡旋盘副参数化设计:型线—V_th/Vi 反算、间隙链与齿顶密封;电机与逆变器的损耗机理及降额本体 → G1-03 压缩机电机与驱动器(IPM)集成;冷冻油油品选型与油—制冷剂溶解度关系式 → H4 冷冻油方向与 G1-05 压缩机润滑、可靠性与湿压缩防护;低负荷三条处置路线的并排取舍与四本账 → K3-02 空调温控与压缩机转速/过热度控制(制冷与制热两模式);模式级最小驻留时间的合成 → K3-01 整车热管理控制策略总览与模式管理;能力 MAP 的判读与坐标系换算 → G1-10 压缩机性能 MAP 的判读与坐标系换算:三个平面画的是同一件事;EXV 本体与耦合识别、通道配对 → G4-01 电子膨胀阀(EXV)结构、控制与选型/K3-14 多回路耦合识别与通道配对:谁控谁、耦合多强、抢控怎么查;本课全部边界怎么在台架上逐条测出来、边界点怎么判 → L1-06 电动压缩机单体性能试验(量热计法台架)(⛔ 把本课的包络表抄进标定表不算验证过)。

【⛔ 真正不给的数】① SAE J2765/SAE J2766/GB/T 37123 的条款内容与限值——本课未逐字核过原文,只写去向与射程 → 版次以现行目录为准,引用前须核原文;且三份都是整机/系统级口径,本课的高效转速带、回油下限、排温降额线它们不给限值。② 你这个平台的验收阈值(n_oil,min、T_d,max、N_cyc,allow 的具体数)→ 供应商技术规范书的运行限值栏 + 本回路实测,程序见 L1-06 电动压缩机单体性能试验(量热计法台架)。③ 教学假设之外的具体产品参数(某机型的 η_v 全工况 MAP、补气口开启/关闭展角)→ 供应商数据单,反算方法见 G1-09 涡旋盘副参数化设计:型线—V_th/Vi 反算、间隙链与齿顶密封。

引言:排量一旦定死,你就只剩一个旋钮——而它的行程比你以为的短

燃油车的压缩机有两个旋钮:离合器决定这一刻转不转,斜盘倾角决定这一转吸多少。换到电动车上,这两个旋钮合成了一个——一台定排量涡旋,靠转速连续调。乘用车电动压缩机的转速调节范围常见落在约 800~9000 r/min(即「千转到近万转」量级),多数稳态调制点落在中段。⚠ 典型值,⛔ 不是验收依据;你的平台须实测确认。⚠ 本项目未取得可核出处——它来自行业工程实践的常见范围,⛔ 不是任何标准的条款数据。→ 拿到它的路:供应商数据单的运行包络栏,或按 L1-06 电动压缩机单体性能试验(量热计法台架) 的台架程序实测。

全课六讲反复敲两根钉子。

钉子 A ——排量一旦定死,容调的全部自由度就只剩转速;而转速这个旋钮的可用区间,是被五条坐标轴上的边界共同夹出来的,往往比想象中窄得多。最容易整类漏掉的,不是最严的那一条,而是不长在压缩机身上的那几组。

排量是双端约束:上端由整车峰值负荷定,下端由该档位的最小可持续容量 Q_comp,min 对整车最小负荷 Q_load,min 定。上端选小了,pull-down 拉不动;下端选大了,低负荷工况机器根本待不住——两头都不是标定能救的(第 2 讲)。定完之后,剩下的那个旋钮又被五类边界夹住:转速轴上的回油下限与温升/轴承/NVH 上限、压力轴上的低压切断与高压降额、时间轴上的最小运行与最小停机时间、累计计数轴上的启停次数预算、组分轴上的油循环率(第 4 讲)。⚠ 五条轴里只有第一条画得进那张转速窗口图——这正是后四类在边界表上整类缺席的原因:它们没有一条竖线可以落。

⇒ 全课第一条今天就能用的动作:拿到任何一份压缩机容调边界表,先按五条轴点名核一遍,再对每一行问三句——传感器在哪 · 限值由谁给 · 到限后的动作是什么。某一行三样答不齐,就在表上如实写「未定」并注明缺哪一样;⛔ 不许因为压缩机数据单上查不到就把这一行删掉——那正是整类边界从表上消失的方式。

钉子 B ——转速是流量旋钮,只有流量这一个维度:它补得了「量不够」,补不了「压比不对」,也补不了「密度太低」。

把制冷量摊开写成 Q_e = ρ_suc·V_th·n·η_v·Δh,转速 n 只坐在一个乘数的位置上:ρ_suc 由工况给,Δh 由循环给,V_th 选型时定死,内容积比 Vi 由型线出厂定死。⇒ 于是有三件事「多给转速」永远解决不了:① 工况偏离设计点造成的过压缩/欠压缩损失——转速补流量,补不了内建压比;② 低温制热下吸气密度腰斩带来的能力天花板——转速拉满仍然够不着,得换手段(加大排量、补气增焓、整车补热);③ 两器或 EXV 的通流短板——转速再高也吸不到相应的流量。

⇒ 全课第二条今天就能用的动作:每当策略里出现「不满足就加转速」这条分支,先问一句「这次不满足,缺的是流量,还是压比/密度/通流」。不是缺流量的,加转速不会多出一点能力,只会把系统推到排温限与温升限上——能耗上去了,能力没上去。

这门课要拆掉的那条直觉

★ 「转速低=流量小=压缩机负荷轻,所以长期低转速运行对压缩机更温和。」

这条直觉顺得几乎不像是错的——转速低、电流小、噪声小、出风平稳,仪表上看到的每一个量都在说「轻松」。而低转速端恰恰是这台机每一项裕度同时最薄的那一端,三层依次说:

① 润滑层——润滑油是随制冷剂一起在系统里循环回来的。转速低 ⇒ 质量流量小 ⇒ 管内气速低 ⇒ 油被带回压缩机的能力下降,油滞留在蒸发器、冷凝器与管路低点,机内油位持续下降。⚠ 还有一个连带:滞留在换热器里的油膜同时恶化换热,能力还要再掉一截——「省下来的电」有一部分是假的。

② 效率层——低转速端同时是内泄漏占比最大(同样的缝隙、同样的压差,泄漏量不随转速一起缩小,而理论排出量缩小了 ⇒ η_v 下掉)与电驱效率最低(铁损、开关损耗这类固定损耗不随输出功率一起缩小)的那一端。⇒ COP 与整车 EER 在低转速端都在下坡。

③ 热层(最反直觉的一条)——电动压缩机的电机通常靠吸气冷却。转速低 ⇒ 吸气质量流量小 ⇒ 带走电机热量的能力同步下降。「负荷轻」并不等于「电机凉」:低转速长时间运行 + 高环温的组合下,电机绕组温度与油池温度都可能不降反升。

⚠ 照这条直觉做,会做出一个非常具体、而且看起来完全合理的错误动作:把最低转速一路往下标定,直到压缩机供应商给的部件侧下限 n_cmp_min(电机与机械能稳定运行的最低转速)。⛔ 那是错的对象——本课要交付的最低转速是系统级回油下限 n_oil,min,它取决于整车回路的管径、走向与气速,通常明显高于 n_cmp_min;实际可用的最低转速取两者之中的较大者。

⚠ 这个错误为什么不会当场被发现:三层后果全部隐蔽且累积——油位下降以磨损形式在数万公里后爆发,效率损失被「转速低所以电流小」的表象掩盖,电机与油池温升在短时扫点里走不到位。标定台上完全看不出来,售后才看得出来。⇒ 所以这条边界必须在整车回路上验证,而不是抄压缩机手册。

本课通篇的三条口径(先声明,后面不再重复)

  • 凡写「最低转速」必须带下标指明是 n_oil,min(系统级回油下限)还是 n_cmp_min(部件侧下限),⛔ 禁止裸写「最低转速」。
  • COP 的分母是轴功 W_comp,EER 的分母是电输入功率 P_input,两者相差 η_motor·η_inv 与 P_寄生。⛔ 两门口径下的数不得放进同一次比较。
  • 本课交付的全部边界一律是「设计侧取值」,⛔ 不得称为「已验证边界」;升格为已验证要另外三样(台架程序、边界点判定准则、实测记录),归 L1-06 电动压缩机单体性能试验(量热计法台架)。

六讲怎么走

第 1 讲 容调方式对比——把容量调节手段按「它改的是上式里的哪一个乘数」摆开,顺带回答「还有没有别的手段」;变排量斜盘、数码涡旋、旁通卸载、中间补气各归各位。第 2 讲 排量选型——由整车负荷倒推排量的正向链,再补上大多数评审会漏掉的下端校核。第 3 讲 转速—容量—能效地图——高效转速带从哪来,以及从制冷剂焓升到电池取电之间那两条互不相干、⛔ 不许连乘的链。第 4 讲 运行边界(本课最重的一讲)——五条坐标轴逐条走完,收口在一条不依赖数值的完备性判据上。第 5 讲 控制接口——谁给目标、谁做闭环、谁管保护,信号按五个方向覆盖,降额怎么上报与仲裁。第 6 讲由本课自建,把前五讲散落的结论收敛成三件能直接送评审的东西:容调边界表、控制接口信号清单与转速—制冷量—COP 地图(地图交付时必须标明它是示意还是实测),并写明各自的下游取用点。

⇒ 如果你只读一讲:做选型读第 2 讲,做标定与评审读第 4 讲,写规格书读第 5 讲;而无论读哪一讲,第 6 讲的两张表都是你要交出去的那个东西。

第 1 讲 容调方式对比

空调系统要的从来不是"一个制冷量",而是"随时给得出当下这个制冷量"。怎么让一台机器的输出跟着需求走,历史上出现过一堆看起来互不相干的做法:离合器通断、斜盘倾角、涡盘轴向分离、旁通卸载、变频调速、中间补气。工程师最容易在这里犯的错不是选错了某一种,而是根本没把候选项数全——漏掉的那一整类,往往正是后面标定阶段最需要的那一个。

所以这一讲不按"有哪几种机型"来讲,而是先建一条能把手段唯一归位的轴,让"还有没有别的手段"这一问有一个可以自己回答的答案;然后沿着这条轴把每一类讲到能判断"它在什么条件下有竞争力";最后把本课两根钉子里的第二根先钉下去——转速是流量旋钮,只有流量这一个维度。

1.0 这一讲的口径框

后面五节反复用同一个乘积式,先把它和它的五个乘数一次说清,之后不再重复解释:

Q_e = ρ_suc · V_th · n · η_v · Δh
符号 含义 单位
Q_e 制冷量(蒸发器侧,⛔ 不含风机功) kW
ρ_suc 压缩机吸气密度(吸气口状态下的制冷剂气体密度) kg/m³
V_th 理论排量(几何排量),每转的理论吸气容积。⛔ 与内容积比 Vi 是两个量,不可混用 cm³/rev
n 压缩机转速(当前实际值) r/min
η_v 容积效率——它改的是流量(每转真正吸进多少) 无量纲
Δh 蒸发侧单位质量制冷量(h₁−h₄) kJ/kg

两条口径约定,全课一律照此执行:制冷量 Q_e 一律按蒸发器侧制冷剂焓差计,⛔ 不含蒸发器风机功、⛔ 不扣管路漏热——全课所有能力比较都用这一个口径,换口径的数不得放进同一次比较;转速一律写 r/min,算例中间步骤若出现 rev/s,必须在同一行换算回 r/min,⛔ 两种单位不并存。

1.1 把乘积式摊开:容调手段到底有几种

先说一个数不全的数法。大多数人是沿机型谱系数的:定排量变转速 → 变排量斜盘 → 数码涡旋 → 旁通卸载 → 补气机。这条线索看着很自然,实际必漏两整类:

(a)不是机型、而是控制方式的那一类。典型是开停机——它把容量在时间上平均,不改乘积式里的任何一个乘数,只改"这一段时间里机器在不在转"。因为它不是一种机器,所以沿机型谱系怎么数都数不到它;而它恰恰是转速顶到最低之后唯一剩下的手段(第 3、4 讲会回到它)。漏掉它的直接后果非常具体:写容调策略时没有"转速拧到底之后怎么办"这一支,到了标定现场只能临时把温度死区调宽去凑。

(b)改的不是压缩机、而是负荷侧或回路侧的那一类。热气旁通与假负荷(给系统造一个负荷,把机器留在可运行区)、以及整车侧的目标放宽(抬高目标蒸发温度、拉宽温度死区)。它们在"容量供需怎么配平"这件事上和容调手段属于同一个集合,只是动的是需求侧。

再说一个数得全的数法。把 Q_e = ρ_suc·V_th·n·η_v·Δh 摊开,每一种手段都能唯一地挂到它改的那一个乘数上,于是清单就封得住了。⚠ 这条轴是本课自己建的组织方式,⛔ 不是任何标准既有的分类,也⛔ 不是本课程体系其他课已给出的分法:

它改的是 手段 说明
ρ_suc —— 由工况给定,⛔ 不是可调手段
V_th 的有效值 变排量斜盘(改活塞行程)· 数码涡旋(轴向分离,改有效压缩的时间占比) 两者都在"每转真正压了多少"上做文章
n 变转速 电动车主流,本课主角
η_v 的有效值 旁通卸载 把已吸入的气体放回低压侧,等效于让一部分排量不产生有效流量
Δh —— 由循环侧给定,⛔ 不是压缩机侧手段
不改任何乘数,改时间占空比 开停机 沿机型谱系数不到的那一类
不改供给,改需求 热气旁通/假负荷 · 放宽目标 动的是需求侧

中间补气(EVI)要单列。它严格说不改上式的任何一项,而是在压缩过程中段加了一路流量。所以本课把它记成"能力补充"而不是"容量调节"——1.4 会讲清这个区分为什么值钱。

⇒ 这一节可以带走的动作:拿到任何一份容调方案或容调策略文档,别按"它用了哪种压缩机"去看,按上表逐个乘数点名:ρ_suc 谁定的、V_th 有没有可调余地、n 的可用区间在哪、η_v 侧有没有旁通、需求侧允不允许放宽、以及转速拧到底之后走哪一支。最后那一问答不上来,就是漏了开停机那一类。

【易错点三条】① 把 EVI 当成第五种容调方式(1.4 专门点破);② 把"旁通卸载改 η_v"理解成压缩机真的变差了——那是把已经做过功的气体放回去,η_v 在这里是等效说法;③ 拿这张表去套商用制冷的多机头并联——那是另一类(改"投入几台"),不在本课射程,去向 P2-01 客车顶置空调系统设计。

为什么变转速成了电动车的主流——⛔ 不是因为"更先进",而是因为它同时解决三件事,每一件都对应一个被删掉的问题:容量连续可调,删掉了台阶式通断造成的舱温波动;去掉离合器,删掉了一个机械故障点、一次吸合冲击、以及那份重量与成本;压缩机与发动机工况解耦,删掉了"容量被行车工况绑架"这件事(燃油车怠速塌陷的根子就在这里,见 C1-01 汽车空调制冷系统原理与部件匹配)。

⚠ 但代价没有消失,只是转移了——从机构转移到了电驱与控制上。这就是为什么这门课的篇幅大半花在第 4 讲的边界和第 5 讲的接口上:机构复杂度换成了边界复杂度。原来由机械限位、由离合器保护回路保证的东西,现在全要靠标定表上的一行行限值保证,而限值漏一行不会报错——系统照常运行,只是在某个工况下悄悄越界。

【易错点两条】① 把"转速自由"读成"转速无约束"——第 4 讲整讲在打这一条;② 把燃油车的容调经验直接迁过来——离合器时代的最小运行时间来自舒适性(顿挫),电动时代来自部件损伤(回油、起动磨损),来源变了,数也变了,⛔ 不能照抄。

附:双动力(皮带 + 电机)混合驱动压缩机。发动机运转时走皮带、熄火时切到内置电机,一台机上两套驱动路径加一套切换机构。它解的是早期混动引入的一个新约束——发动机会停,而空调不能停;代价是成本、重量、密封点、切换转矩冲击全部翻倍。高压平台与高压电动压缩机成熟之后,皮带那条路径失去了存在理由,它被整体取代。⇒ 判据很干脆:它今天只出现在老平台的维修与选型档案里,⛔ 不进新架构候选集。⛔ 本课不给该方案的成本与重量数——本课未取得可核出处,且它已退场,给数无用。

⚠ 请顺手记住这里出现的一个模式,1.2 马上会再遇到一次:约束消失了,为该约束设计的补偿手段随之消失。双动力是这样,变排量斜盘也是这样。

【易错点两条】① 在老平台维修档案里见到它,就以为这是一种"更全能"的方案;② 把它与"双缸/双压缩机并联"混为一谈——后者是两台机,⛔ 不是一台机两套驱动。

把制冷量乘积式摊开成五个并排方块的拆账图:吸气密度、理论排量、转速、容积效率、单位质量制冷量依次相乘得制冷量;每个乘数下方引线挂出改这一乘数的手段,转速下的变转速用粗框突出;乘积式之外另画两条脱开的横带,分别为只改时间占空比的开停机、以及改需求的热气旁通假负荷与放宽目标;右侧一个脱开的小块标出中间补气是能力补充而非容量调节。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值
图1 按"它改的是哪一个乘数"给容调手段归位:每一种手段都能唯一挂到一个乘数上,于是"还有没有别的手段"这一问有了确定答案;而开停机与需求侧那两条带刻意画在乘积式之外——它们不改任何乘数,所以沿机型谱系数永远数不到,而开停机正是转速拧到底之后唯一剩下的那一手。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值。

1.2 变排量斜盘:整台机真正的旋钮只有一个

这是皮带驱动时代的主力方案。它在电动车上已经退场,但仍值得讲清楚,原因有两个:老平台的维修与选型档案里还大量存在;更重要的是,它的失效表征是一套可以照着分诊的话术,而这套方法本身是可迁移的。

倾角不是被电机扳动的,是被曲轴箱压力"按"出来的。活塞背面通着控制腔(通常就是曲轴箱)的压力 P_c,正面是吸气/排气压力,斜盘倾角是这两侧力平衡的结果。于是:抬高 P_c ⇒ 活塞回程受阻 ⇒ 斜盘被压向小倾角 ⇒ 排量下来;把 P_c 泄向吸气侧 ⇒ P_c 降 ⇒ 回到满排。

整台机真正的旋钮只有一个:控制腔压力。拧这个旋钮的是控制阀,有两类:

  • 内控(自感应):阀内波纹管直接感应吸气压力,设定点固化在阀里,整车改不了;
  • 外控 ECV:控制器给 PWM 占空比或电流,阀把"目标吸气压力"当设定点去调 P_c。
变排量斜盘压缩机原理剖面:主轴带可变倾角斜盘驱动活塞,活塞正面标吸排气压力、背面所在腔体标控制腔(曲轴箱)压力,两支箭头相对表示倾角是两侧力平衡的结果;控制腔一路经控制阀接排气侧、标补高压气则排量下来,另一路经固定节流孔泄向吸气侧、标泄压则回到满排;控制阀分内控自感应与外控两半,外控一侧引信号线接控制器。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值
图2 该读出的是一件事并据此改一个动作:排量不是被直接驱动的,唯一的旋钮是控制腔压力 ⇒ 所以外控阀标定的量不是"排量",而是下一张图那条特性曲线。本图只画内外控两类阀共有的力平衡机理,阀内结构因厂家而异、本图不代表任何一家的实物;定性示意,⛔ 不得据图取值。

标定必须往返扫描取两条线。不理解"旋钮只有一个",最典型的后果就是把 ECV 的标定当成"直接标排量"。实际标的是一条电流(或占空比)→ 目标吸气压力的特性曲线,而这条曲线有三个性质:中段近似单调、两端饱和、并且带迟滞。⇒ 同一个控制量,从小往大扫和从大往小扫,落到的目标压力不是同一个值。所以标定必须往返扫描取两条线——只扫一个方向得到的曲线,拿到另一个方向上用是错的。

ECV 的电流/占空比工作范围与迟滞宽度是平台相关量(随阀型号、油温、供电电压变)。⚠ 本课未取得可信的通用区间,⛔ 不编一个给你。→ 拿到它的路:阀供应商数据单给出标称特性作为起点,整车上按往返扫描实测两条线,并注明实测时的油温与供电电压——换了这两个条件,曲线要重取。

【易错点三条】① 只扫单向就把特性表冻结下来;② 把内控阀"整车调不动"当成阀坏了——它本来就不接受整车指令;③ 忘了 P_c 同时被内泄漏与油路状态影响,热态与冷态特性不同,冷机标出来的曲线在热机上会偏。

两轴定性曲线图:横轴为控制阀的电流或占空比、纵轴为目标吸气压力,均无刻度;升程与回程两条不重合的曲线中段近似单调下降、两端趋于水平饱和,之间围出标注为迟滞带的梭形区域;中段一条竖虚线与两条曲线各交一点,两点间双向箭头标出同一控制量对应两个目标压力;右侧信息框写中段可用于闭环、两端饱和不可外推、只扫单向的曲线在另一方向上用是错的。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值
图3 该读出的是一个动作:这条特性必须往返扫描取两条线——图中那段双向箭头就是只扫单向会整段漏掉的量。纵轴是阀的目标吸气压力设定点、⛔ 不是系统实际吸气压力;控制量的单调方向随阀型而异,⛔ 以本机数据单为准。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值。

三类典型失效,在整车上的抱怨话术完全不同。ECV 与变排机构的失效,末态无非是倾角冻结在中间、冻结在最大、冻结在最小三种。之所以用"抱怨话术"来建这条分诊轴,是因为售后与标定现场拿到的第一手信息就是话术,而不是排量——现场没人能直接读到倾角。

末态 整车表征(抱怨话术)
卡滞(倾角冻结在中间) 冷量时多时少,且与设定无关
常开=常满排(冻结在最大) 低负荷时高速过冷、蒸发器易结霜、离合器或保护逻辑频繁通断
常闭=常最小排(冻结在最小) 怠速与低速不凉,跑起来才勉强够

这条判据可判真假的地方在于:三种话术互斥——"与设定无关""低负荷过冷""低速不凉"不会同时出现。⇒ 听到哪一句,先收敛到哪一类,再去测。

【易错点两条】① 把"常闭/不凉"直接判成冷媒不足——两者话术接近,需用高低压侧压力把它们分开;② 把这三类原样搬到电动压缩机上——变转速把控制腔平衡、特性迟滞、阀失效模式这一整套随斜盘机构一起删掉了,电动压缩机对应的失效在保护与限幅那一侧(第 4、5 讲)。这正是 1.1 末尾那个模式的第二个实例:约束消失,为它设计的补偿手段与它的故障模式一起消失。

1.3 数码涡旋与旁通卸载:同一条思路,代价都在效率

这两者看起来毫不相干——一个让动静涡盘周期性轴向分开、分开期间不压缩,用"压缩时间占空比"平均出容量;一个把已吸入或部分压缩的气体放回低压侧。但它们走的是同一条思路:靠"一部分时间/一部分气体不产生有效制冷量"来减容量。

所以两者的共同特征也一样:容量连续可调、代价在效率——被卸载或被旁通的那部分气体带走的功是纯损失。

和变转速的关键差别,在于"损失是否随容量下降而下降"。变转速在低容量时,功也是真的少做了;卸载/旁通在低容量时,那部分功仍然在做。⇒ 两者的部分负荷效率差距在低容量端最大,而车用工况恰恰长期泡在低容量端。这就是它们在整车上竞争不过变转速的原因——⛔ 不是"技术落后",是差在最常用的那一段。

⛔ 本课不给两者的部分负荷效率差值——本课未取得可核出处,且该差值随机型差异极大。→ 拿到它的路:同一机型在同一台架上按 L1-06 电动压缩机单体性能试验(量热计法台架) 的程序扫部分负荷点做对比,并注明扫点的工况与口径。

【易错点两条】① 把数码涡旋的"占空比"与开停机的"占空比"当成一回事——前者机器一直在转、只是周期性不压缩,后者电机真的停了,两者的时间常数与部件损伤账完全不同(开停机那本账在第 4 讲 4.5);② 以为它们在整车上仍有竞争力——放到整车上,与变转速比没有。

1.4 中间补气(EVI):调的不是"多少",是"够不够"

EVI 是在压缩过程中途引入一股中压气体,主要作用是在大压比工况(典型如低温制热)补充质量流量,并抑制排气温度。

它不是第五种容调手段。把两者要回答的问题并排放一下,区别就清楚了:

  • 变转速回答的是:我要多少容量;
  • EVI 回答的是:在低温高压比下我还拿不拿得出容量、排温顶不顶得住。

两者是互补关系,⛔ 不是替代关系。

把它错当容调手段,会在选型阶段做出一个具体的错误动作:以为"上了 EVI 就能把容量调得更细",于是低负荷侧不做下端校核。而实际上 EVI 一点也不改善低负荷侧——它改善的是高压比侧的天花板。低负荷侧要校核的是另一件事(第 2 讲 2.5 的下端校核);第 4 讲讲低吸气密度下能力衰减时,才是 EVI 真正的用武之地。

补气流量占比 ṁ_inj/ṁ_tot 常见落在 10%~30%,多数设计点在 15%~20% 附近。⚠ 典型值,⛔ 不是验收依据;你的平台须按本平台核算确认。⚠ 本项目未取得可核出处——它来自行业工程实践的常见范围,⛔ 不是任何标准的条款数据。→ 拿到它的路:向压缩机厂商索取补气性能 map(第 2 讲 2.7 给了索要清单),循环侧怎么定中间压力与占比归 C3-05 补气增焓(喷气增焓)低温热泵技术。

⚠ 分母一律是 ṁ_tot(排气侧总质量流量 = 主路 ṁ + 补气 ṁ_inj),⛔ 不写 ṁ_inj/ṁ。引用别处的同名占比数之前,先核对对方用的是哪个分母——同一台机器换个分母,数会差出一截。

【易错点两条】① 把占比的分母写成主路流量 ṁ;② 以为"带补气口"就等于"补得进去"——结构窗口与系统需求要做交集校核,第 2 讲 2.6 专门打这一条。

1.5 转速能补流量,补不了内建压比

这是本课两根钉子里的第二根,先在这里钉下去,后面几讲反复回来敲。

回到 1.0 那个乘积式:转速 n 只坐在一个乘数的位置上。ρ_suc 由工况给、Δh 由循环给、V_th 由选型定,而内容积比 Vi 由型线出厂定死。⇒ 转速能改的是"单位时间搬运多少质量流量",它把腔内压力随转角变化的那条曲线整条平移或缩放的能力等于零。

一句话说清两个词:过压缩=腔内压力在排气口开启前就已经高于排气管压力,多做的那部分功在开阀瞬间放掉;欠压缩=排气口开启时腔内压力仍低于排气管压力,排气腔在排气口之后还要继续升压,损失与压力脉动由此而来。

分界线画在哪,这里说死,免得你去别处找。

① 变转速补得了什么:容量缺口;以及通过改变压比工作点,间接让 Vi 失配的程度发生改变——⚠ 注意这是间接的、有限的,而且方向取决于系统压比怎么随转速走,⛔ 不能当成一个可依赖的调节手段。

② 补不了什么:Vi 本身,以及由它决定的那部分定额损失。

③ 该用什么手段补:换 Vi(换型线/换机型,归 G1-09 涡旋盘副参数化设计:型线—V_th/Vi 反算、间隙链与齿顶密封),或者在系统侧改压比工作点(归 C1-05 空调系统能效(COP)优化路径)。

⇒ 这一节可以带走的动作:每当策略、标定表或评审意见里出现"不满足就加转速"这条分支,先问一句——这次不满足,缺的是流量,还是压比、密度、通流?

  • 缺流量 ⇒ 加转速对症;
  • 缺压比(工况偏离设计点,Vi 失配)⇒ 换 Vi 或改系统压比工作点;
  • 缺密度(低温制热 ρ_suc 腰斩)⇒ 加大排量、上 EVI、或整车侧补热;
  • 缺通流(两器换热面积或 EXV 流通能力是短板)⇒ 转速再高也吸不到相应流量,得去改短板那一侧。

后三类,加转速一点能力也多不出来,只会把系统推向更高的压比与更高的排温,顶到第 4 讲那几条限上。⇒ 最典型的翻车场景就是低温制热效率不达标时反复加转速:缺的是压比,加的是流量。

⛔ 本课不给内容积比的典型值,也不给过/欠压缩的损失占比——那是 G1-09 涡旋盘副参数化设计:型线—V_th/Vi 反算、间隙链与齿顶密封 与 G1-01 电动涡旋压缩机结构与工作原理 的射程,本课只给类型与去向。

【易错点三条】① 把 V_th 与 Vi 混用——只有带"体积/转"量纲的 V_th 才解得出转速,无量纲的 Vi 放进那个式子里解不出任何东西;② 把"欠压缩靠加转速补"当结论——加转速改的是流量,欠压缩要的是让排气口早开或把压比降下来;③ 拿这一节去替代 G1-01 电动涡旋压缩机结构与工作原理 §4 读——本节只回答"补得了什么、补不了什么",机理不在这里。

腔内压力随曲轴转角变化的定性曲线图:横轴为自吸气腔封闭到排气结束的转角、纵轴为腔内绝压,均无刻度;三条形状相同而终点位置不同的压缩曲线分别标为匹配、过压缩与欠压缩,过压缩曲线与排气管压力水平线之间以斜线填充标为多做的功在开阀瞬间放掉,欠压缩曲线与该线之间以点状填充标为排气口之后继续升压产生损失与脉动;一条竖虚线标排气口开启转角由型线定死;右侧脱开的方框内一支向上箭头标提高转速,并列出补得了质量流量、补不了三条曲线的相对位置,方框与主图之间的连线上带禁止符号。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值
图4 该读出的是一件事并据此不做一个动作:三条曲线的相对位置由型线与工况共同定死,转速这个旋钮碰不到它 ⇒ 低温制热效率不达标时反复加转速,加的是流量,而缺的是压比。排气管压力按该工况取定值画成水平线,已忽略排气脉动与阀压降;过/欠压缩的机理与系统后果归 [G1-01 电动涡旋压缩机结构与工作原理](/academy/topic/G1-01/)、几何根因归 [G1-09 涡旋盘副参数化设计:型线—V_th/Vi 反算、间隙链与齿顶密封](/academy/topic/G1-09/),本图只承担"转速补不了它"这一件。本图为定性示意,⛔ 不得据图取值。

后面还有 5 讲正文 · 关键公式 · 案例拆解 · 常见误区 · 动手做

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