汽车空调检测系统Word格式.docx
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汽车空调检测系统Word格式.docx
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内容摘要
摘要:
随着汽车工业迅猛发展和人民生活水平日益提高汽车开始走进千家万户。
人们在一贯追求汽车安全性、可靠性同时如今也更加注重对舒适性要求。
因而空调系统作为现代轿车基本配备也就成为了必然。
近年来,环保和能源问题成为世界关注焦点,也成为影响汽车业发展关键因素,各种替代能源动力车出现,为汽车空调业提出了新课题与挑战。
自本世纪20年代汽车空调诞生以来伴随汽车空调系统普及与发展汽车空调发展大体上经历了五个阶段单一取暖阶段、单一冷气阶段、冷暖一体化阶段、自动控制阶段、计算机控制阶段。
空调控制方法也经历了由简单到复杂再由复杂到简单过程。
作为汽车空调系统电路控制方面也再不段更新改进同时我国汽车空调安装随着汽车业发展以达到100%普及性空调已成为现代汽车一向基本配备。
给汽车空调使用与维修问题带来新挑战。
论文最后以汽车空调故障检修方法对汽车空调系统再深入探讨以达到对汽车空调系统了解并运用在实际工作中。
针对汽车空调压缩机测试中存在测试项目不连续、测试周期长、人为影响大等缺点,设计了一套汽车空调压缩机自动测试系统。
该系统基于西门子SIMATIC
S7-300PLC和OP170B,能够自动完成各项性能测试。
介绍了该系统工艺设计、控制流程、硬件配置和软件编程。
实践证明,该系统提高了测试速度,保证了测试精度,满足设计要求。
关键词:
特点、性能指标、工艺设计、PLC
一、前言
1.1汽车空调
汽车空调是指对汽车座厢内空气质量进行调节装置。
不管车外天气状况如何变化,它都能把车内湿度、温度、流速、洁度保持在驾驶人员感觉舒适范围内。
最原始汽车空调仅是开窗换气式。
最早汽车空调装置始于1927年,它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成,且只能对车室供暖。
准确地讲,汽车空调历史,应该从制冷技术应用在车上开始。
20世纪30年代末期美国几部公共汽车上装上了应用制冷技术冷气装置。
直到20世纪60年代,应用制冷技术汽车空调才开始逐步地普及起来。
以后,人们对汽车空调兴趣逐年增加,汽车空调技术日趋完善,功能也越来越全面。
它发展大体上可以分为如下几个阶段:
单一供暖空调装置阶段始于1927年,目前在寒冷北欧,亚洲北部地区,汽车空调仍使用单一供暖系统。
单一供冷空调装置阶段,始于1939年,美国帕克汽车公司率先在轿车装上机械制冷降温空调器。
目前单一降温汽车空调仍在热带、亚热带部分地区使用。
冷暖型汽车空调阶段始于1954年,原美国汽车公司,首先在轿车安装于冷暖一体化空调器这样汽车空调才具备了降温、除湿、通风、过滤、除霜等空气调节功能。
该方式目前仍然大量使用在低档车上,是目前使用量最大一种方式。
自控汽车空调装置阶段由于前述冷暖型汽车空调需依靠人工调节,这既增加上司机工作量,还使控制不理想。
通用汽车公司1964年率先在轿车上应用自控汽车空调。
自控空调只需预先设定温度装置,便能自动地在设定温度范围内运行。
装置根据传感器随时检测车外温度,自动地调制装置各部件工作,达到控制车外温度和行驶其他功能目。
目前,大部分中高级轿车,高级大客车都装备自控空调
电脑控制汽车空调阶段自1977年美国通用汽车公司、日本五十铃汽车公司,同时将自行研制电脑控制汽车空调系统装上各自轿车上后,即预示着汽车空调技术已发展到一个新阶段。
电脑控制汽车空调功能增加,显示数字化冷、暖、通风调控三位一体化。
电脑按照车内外环境所需,实现了调节精细化。
通过电脑控制实现了空调运行与汽车运行协调,极大地提高了制冷效果,节约了燃料,从而提高了汽车整体性能和舒适程度。
目前电脑控制空调都装上豪华型轿车上。
现在市面上汽车空调存在着在不同环境下制冷量不足,耗油大等问题。
现根据(GB/T5773-2004)容积式制冷剂压缩机性能试验方法(制冷剂液体流量计法)规范要求进行设计制造,不同环境温度下都可进行试验,并能控制压缩机转速,环境温度,进排气压力,离合器工作时间,进排气温度等不同工况,也可以作压缩机其他零部件寿命试验。
1.2、汽车空调特点
汽车空调是以采用发动机动力为代价来完成调节车厢内空气环境。
了解汽车空调特点,有利于进行汽车空调使用和维修。
与室内空调相比,汽车空调主要有如下特点:
1.汽车空调安装在行驶车辆上,承受着剧烈频繁振动和冲击,因此,各部件应有足够强度和抗振能力,接头应牢固并防漏。
不然将会造成汽车空调制冷系统泄露,结果破坏了整个空调系统工作条件,严重会损坏制冷系统压缩机等部件。
使用中要经常检查系统内制冷剂多少,据统计,由于制冷剂泄露而引起空调故障约占全部故障80%。
2.汽车空调所需动力均来自发动机。
其中轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械,空调所需动力和驱动汽车动力均来自一台发动机。
这空调称非独立空调系统。
大型客车和豪华型大、中客车,由于所需制冷量和暖气量大,一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立取暖设备,故称之为独立式空调系统。
虽然非独立空调系统会影响汽车动了性,但它相对于独立空调,在设备成本、运行成本上都较经济。
据测试,汽车安装了非独立式空调后,耗油量会增加10%到20%,与车速有关。
发动机输出功率减少10%到12%。
3.汽车空调特定工作环境要求汽车空调制冷、制热能力尽可能大。
其原因如下:
(1)夏天车内乘客密度大,产热量大,热负荷高,冬天采暖人体所需热量亦大。
(2)为了减轻自重,汽车隔热层一般很薄,加上汽车门窗多,面积大,所以汽车隔热性差,热损大。
(3)汽车工作环境因在野外,直接受阳光、霜雪、风雨等影响,环境变化剧烈。
要使汽车空调在最短时间里在车厢内达到舒适环境,就要求其制冷量特别大。
对非独立空调系统来说,由于发动机工况频繁变化,所以制冷系统制冷机变化大。
比如发动机在高速和怠速运行时,转速相差10倍。
这必然导致压缩机输送制冷剂量变化极大。
制冷剂流量变化大,轻者引起制冷效果不佳,重者引起压力过高,压缩机出现敲击现象,发生事故。
因此,汽车空调制冷系统较室内复杂得多。
(4)由于汽车本身特点,要求汽车空调结构紧凑质轻、量小,能在所有限空间进行安装。
目前空调总重比60年代下降了50%,而制冷能力却提高了50%。
(5)汽车空调供暖方式与室内空调完全不同。
对于非独立式汽车空调,一般利用发动机冷却水或废气余热,而室内空调则是利用一个电磁阀,改变制冷剂量,机组很快起动并转入稳定状况。
1.3、汽车空调性能评价指标
1.温度指标:
温度指标是指最重要一个环节。
人感到最舒服温度是20℃到28℃,超过28℃,人就会觉得燥热。
超过40℃,即为有害温度,会对人体健康造成损害。
低14℃人就会觉得冷。
当温度下降到0℃时,会造成冻伤。
因此,空调应用控制车内温度夏天在25℃,冬天在18℃,以保证驾驶员正常操作,防止发生事故,保证乘员在舒适状况下旅行。
2.湿度指标:
湿度指标用相对湿度来表示。
因为人觉得最舒适相对湿度在50%--70%,所以汽车空调湿度参数要控制在此范围内。
3.空气清新度:
由于空间小,乘员密度大,在密闭空间内极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高。
汽车发动机废气中一氧化碳和道路上粉尖,野外有毒花粉都容易进入车厢内,造成车内空气浑浊,影响驾驶人员身体健康。
这样汽车空调必须具有对车内空气过滤功能,以保证车内空气清新度。
4.除霜功能:
由于有时汽车内外温度相差很大,会在玻璃上出现雾式霜影响司机视线,所以汽车空调必须有除霜功能。
5.操作简单、容易、稳定。
汽车空调必须作到不增加驾驶员劳动强度,不影响驾驶员视线正常驾驶。
二、设计汽车空调压缩机检测
该系统组成有离合器开关、皮带轮、变频器、电流变送器、电机、压力选送器、真空泵、注油泵等。
整个系统构造图见图一
检测系统组成:
1.离合器开关:
模拟汽车压缩机上离合吸盘
2.皮带轮:
用于连接电机与压缩机
3.变频器:
用于改变电流频率来改变压缩机转速,提高工作效率、减少空调开停机频率减少消耗
4.电流变送器:
用于转换压缩机所需电流
5.电机:
用于产生压缩机所需动能
6.压力变送器:
用于调节压缩机进口处压力大小
7.真空泵:
用于抽取系统中空气,保持整个系统处在真空状态
8.注油泵:
用于给整个注入整个系统中所需油量
为了是工厂能大批量检测汽车空调压缩机,我设计了基于PIC(可编程逻辑控制器和OP(操作面板)汽车空调压缩机测试系统。
该系统能自动完成下列测试项目:
(1)真空泄漏测试:
将压缩机内部抽真空到设定真空度,保持一段时间后检测真空度下降值是否在允许范围。
(2)高压泄漏测试:
在压缩机内保持设定高压,一段时间后检测压力下降值是否在允许范围。
(3)填充效率测试:
检测压缩机能否将注入低压氮气压缩到设定高压。
(4)离合器测试:
以一定时间间隔连续通断压缩机上离合器若干次,检测每一次通断之间电机电流是否有明显变化,从而测试离合器性能。
2.1工艺设计
根据测试要求,我们进行了如图1所示工艺设计。
测试系统工艺上整合了抽真空装置(真空泵)、注油装置(注油泵)、注氮气装置(高压氮气瓶)、运转装置(变频电机、皮带轮)和检测装置(变送器),8个气动截止阀控制各管路通断。
工艺设计中充分考虑了各测试项目要求和特点,通过各装置协调工作能完成所有测试项目。
2.2控制流程
根据测试要求,对图1中各装置设计如下控制流程,真空泵和注油泵保持常开:
(1)真空泄漏测试
开阀1、2、8;
真空度变送器测试到真空度为一0.088~一0.090MPa,关阀2;
延时3S,真空度变送器测试真空度下降值:
<
1kPa,合格;
>
1kPa,报警;
关阀1、8。
(2)注油
开阀3,关阀7;
注油到110±
10ml,开阀7,关阀3。
(3)注氮气
开阀4、6;
压力变送器测试到压力为0.2MPa,关阀4、6。
(4)填充效率及高压泄漏测试
开电机;
开阀4、5;
接通离合器;
压力变送器测试到压力为0.9MPa,断开离合器;
延时3s,压力变送器测试压力:
≥0.84MPa,合格;
0.84MPa,报警;
关阀4、5。
(5)离合器测试
开阀1;
接通离合器0.2S,断开离合器0.2s,再接通0.2S,再断开0.2s,共50次;
电流变送器测试电机电流变化:
每次通断之间有明显变化,合格;
无明显变化,报警;
关阀1;
关电机。
到此完成一台压缩机自动测试。
若测试过程中出现某项不合格而报警,该台压缩机测试自动中止。
检测系统构造图
三系统配置
3.1元部件选型
为完成上述控制流程,选用西门子SIMATICS7—300型PIC进行自动控制。
所选CPU为313C型,该CPU特点是自带24点数字量输入、16点数字量输出、5点模拟量输入、2点模拟量输出输入输出模块,使用相当方便。
CPU工作内存为32KB,扫描速度为0.1ms/1000指令行,速度快,可靠性高。
同时选用西门子170B型OP,该操作面板包括液晶显示屏和若干功能键,在系统中实现上位机功能。
OP与PIc相连,由PIc程序控制系统变量变化能在OP显示屏上实时显示,同时通过OP功能键可以改变PIC程序中测试参数。
3.2输人输出配置
根据自动控制需要,对PIC输入输出进行配置,如图2。
控制系统包括:
3点数字量输入,来自2个控制按钮(开始、结束)和模式转换开关;
3点模拟量输入,分别来自压力变送器、真空度变送器、电流变送器,均为4~20mA电流信号;
13点数字量输出,控制8个气动截止阀、电机、真空泵、注油泵、离合器和报警器开关;
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