008-基于AMESim汽车空调制冷系统仿真研究.pdf

基于AMESim汽车空调制冷系统仿真研究

王坤张余民付众李四旺

摘要：首先利用AMESim软件建立了某汽车空调制冷系统零部件的仿真模型，根据已有零部件单体试验数

据对模型进行了标定。随后将标定后的零部件模型搭建成系统仿真平台并利用ExcelVBA开发了前后处理

程序，将系统仿真结果与系统台架试验数据进行对比，进而验证了仿真的可靠性。最后研究了不同制冷剂

充注量下空调系统的特性并确定了制冷剂最佳充注量，结果与整车环境模拟试验得到的充注量相符。

关键词：汽车空调、系统仿真、制冷剂充注量、AMESim

一、前言

汽车空调制冷系统的性能主要由两方面决定：一为构成系统的各零部件的性能；二为系统匹配的合理

[1]

性。在汽车空调系统开发过程中，通常的作法是在确保各零部件单体性能满足技术要求的前提下，将零

部件搭建成空调系统并通过系统台架试验来衡量其是否满足设计要求。然而在实际开发过程中，经常会出

现零部件单体试验合格而系统台架试验不合格的情况，这往往会需要大量重复“零部件选型-单体试验-系

统台架试验”过程，造成大量的人力和物力投入在样品的试制和试验上，相应地带来开发成本的上升。另

外，在进行整车空调系统制冷剂充注量试验之前，试制车辆的制冷剂充注量往往是根据经验给定，这会带

来一定的误差，不利于空调系统的工作。

基于以上问题，本文在已有零部件单体试验数据基础上，利用LMS公司的AMESim软件建立并标定

了某汽车空调系统零部件仿真模型，并搭建了空调系统仿真平台，同时使用ExcelVBA开发了前后处理程

序，最后对该空调系统制冷剂充注量进行了研究。

二、制冷系统零部件模型的建立与标定

该车空调制冷系统的构成如下：斜盘式定排量压缩机，排气量130cc；平行流过冷式带储液罐冷凝器，

厚度15mm；H型热力膨胀阀，制冷量1.5冷吨；层叠式蒸发器，厚度58mm。下面分别介绍零部件模型建

立与标定过程。

（一）压缩机模型

1.建模基本思想

[2]

制冷剂在压缩机中流动和换热是非常复杂的过程，考虑到所建立压缩机模型目的在于对空调系统的

仿真而非对压缩机零部件的深入研究，因此建模过程中将影响压缩机性能的参数归结为容积效率、等熵效

率、机械效率，不从机理上研究这三个系数，而是根据现有试验数据标定这三个系数。

2.模型描述及参数标定

压缩机零部件AMESim模型

如图1所示，模型的输入量为：吸rP



气压力，ps；排气压力，pd；

Tm

d

T

吸气过热度，sph；压缩机转速，

p

s

r；压缩机排量，；输出量为：

S

pd

T

质量流量，m，排气温度，Td；sph



压缩机扭矩，；压缩机功率，。

P

图1.压缩机模型

根据试验数据可获取的参数：

吸气压力，ps