Experimental investigation on the torque loss of an automobile air conditioning system

Abstract

Bir otomobil klima sisteminin kompresörü genellikle motor krank mili tarafından sürülür, bundan dolayı klima sistemi motordan tork tüketen bir cihaz olarak düşünülebilir. Motorun performansından ödün vermemek için klima sistemi tarafından talep edilen tork doğru bir şekilde tahmin edilerek telafi edilmelidir. Bu çalışmada, klima sistemi kompresörünün kararlı haldeki tork kaybı deneysel olarak incelenmiştir. Klima sistemi araç birçok farklı seyir hızında sürülürken farklı dış ortam sıcaklıklarında ve motor hızlarında klima sistemindeki soğutkanın sıcaklığını ölçmek üzere enstrümante edilmiştir. Diğer gerekli veriler araç üzerinde var olan sensörlerden toplanmıştır. Verileri termodinamik olarak analiz etmek için bir bilgisayar programı yazılmıştır ve dolayısıyla kompresörün tork kayıp verileri birçok çalışma noktasında elde edilmiştir. Son olarak, bu çalışma sonunda elde edilen deneysel sonuçlar motor kontrol ünitesi içerisinde yer alan tork kayıp haritası ile karşılaştırılmıştır. Harita deneysel sonuçlar doğrultusunda tekrar kalibre edilmiştir. Buna ek olarak, klima sisteminin farklı çalışma koşullarındaki performansı kompresörün izentropik verimi ve klima sisteminin performans katsayısı incelenerek değerlendirilmiştir.

An automobile air conditioner (A/C) compressor is usually driven by an engine crankshaft, and thus the A/C system may be considered a device that consumes torque from the engine. In order not to degrade the engine performance, therefore, the torque demand by the A/C system should be predicted and compensated accurately. In the present study, the steady-state A/C compressor torque loss is investigated experimentally. The A/C system is instrumented to measure temperatures of the A/C refrigerant while the vehicle is being driven at several cruise speeds with different outside air temperatures and engine speeds (RPM). Other required data are collected from the sensors that are already implemented to the vehicle. A computer program is written to analyse the data thermodynamically, and thus the compressor torque values are obtained at various vehicle-operating conditions. Finally, the experimental result in the present study is compared with the torque loss map provided by Powertrain Control Module (PCM). The map is re-calibrated based on the present experimental results. In addition, the A/C system performance at different operating conditions is evaluated by examining the isentropic efficiency of the compressor and the coefficient of performance (COP) of the A/C system.