某車型開發過程中冷凝器的整改過程分析

李貴賓， 陳文強， 韋興民， 馮擎峰

（吉利汽車研究院， 淅江杭州 311228）

空調系統根據功能形式不同， 可分為空氣處理部分、 控制輸送部分、 冷氣處理部分、 暖氣處理部分、 控制部分； 根據總成部件不同可分為： 鼓風機總成、 蒸發器總成、 暖風機總成、 冷凝器總成、壓縮機總成、 控制面板總成、 管路系統總成。

冷凝器作為空調系統中重要的制冷元件， 它的結構形式、 外形輪廓及表面積直接影響到其自身性能， 從而直接影響到整個空調系統的降溫性能， 據統計導致空調系統制冷能力不足有70%左右的概率是由于冷凝器設計不良。 冷凝器是利用外界環境的空氣冷卻從壓縮機排出的高溫高壓氣態冷媒并讓其冷卻凝結的一種熱交換器。 冷凝器的散熱效率愈高， 則蒸發器愈能發揮其汽化冷媒的效能， 冷卻能力也愈佳。

冷凝器的種類根據其構造不同分為： 扁平管式冷凝器、 穿管式冷凝器、 平行流式冷凝器。

1） 扁平管式冷凝器及穿管式冷凝器 扁平管式和穿管式冷凝器與相應蒸發器結構一致， 在這里就不多做介紹， 不同之處在于蒸發器為了讓冷凝水順利流下需做親水處理， 而冷凝器沒有這個必要。

2） 平行流冷凝器 平行流冷凝器隨著加工工藝的完善而逐漸被應用， 它的外表看起來跟管帶式的很接近， 都是扁管跟換翅片， 區別在于管帶式冷凝器只有一條扁管自始至終地呈蛇狀彎曲， 制冷劑在里面流動換熱。 而平行流冷凝器則是在兩端集流管之間有多條平行的扁管相連， 制冷劑經過多條扁管同時進行換熱。 它的換熱系數比管帶式要高20%～30%， 阻力損失要降低15%～25%， 是當前市場所普遍采用的換熱器。

1 某車型開發過程中冷凝器的布置問題

某車型發動機艙實施了輕量化方案， 輕量化之后的發動機艙散熱器左右立柱發生了較大改變， 從而導致散熱器右側立柱與空調管路干涉， 更重要的是導致冷凝器與空調管路裝配時工具操作空間不足。 根據當前整車的布置狀態， 經過分析， 此問題只能通過如下2種方案來解決。

1.1 整改發動機艙散熱器的右側立柱

由于發動機艙散熱器左右立柱輕量化方案的模具當時已經基本完成， 若要改動需要重新對模具進行整改， 經過基地反饋預計需要開發3套模具來改善， 模具改動量較大， 費用預計要80萬左右， 實施起來比較困難。

1.2 整改空調系統中的冷凝器和空調管路走向

整改空調管路的走向實施起來比較容易， 根據當前散熱器右側立柱的結構形式及布置空間， 對管路的走向進行了分析， 對空調管路走向進行重新設計可以實現， 但是由于受冷凝器進出口壓板位置的限制， 只更改空調管路的走向仍然不能解決冷凝器與空調管路在裝配時工具操作空間不足的問題， 當前的空間只能用手動扳手來進行操作， 這樣是不滿足整車流水線的操作工序的。 圖1為冷凝器進出口位置狀態。

冷凝器的固定方式是通過4點螺栓固定集成到水箱上， 而水箱是通過2點螺栓和定位支架分別固定在發動機艙的上、下橫梁上， 所以導致冷凝器的位置不能移動， 同時冷凝器壓板的結構形式是側面開口連接，如圖2所示。

2 冷凝器的整改過程分析

要想解決冷凝器與空調管路裝配時工具操作空間不足的問題， 就只能通過改變冷凝器進出口壓板形式和位置來實現， 但是若改動冷凝器壓板進出口的位置就會改變制冷劑在冷凝器內部的流向， 這樣就會影響到冷凝器的性能， 需要對冷凝器的性能進行重新分析。 由于當前空調系統的所有試驗都已完成， 若冷凝器的性能變化較大需要對空調系統進行重新匹配， 性能試驗也要重新進行測試。 那么改變冷凝器進出口壓板的位置、 形式并將保證冷凝器的性能不受影響就是要著手解決的根本問題。

為了保證冷凝器內部的制冷劑流向不發生改變， 即在冷凝器的性能保持不變的前提下， 對冷凝器做了3種更改方案， 對應的變更過程及可行性分析如下。

2.1 方案1

此方案冷凝器上的進出口壓板與集液管之間的位置保持不變， 進出口壓板只是沿逆時針方向旋轉了90°， 將冷凝器與空調管路的安裝方式由側面改變為正面安裝 （圖3）， 使冷凝器內部制冷劑的流向保持不變， 保證了冷凝器的性能不受影響。

此方案在發動機前艙內的安裝布置狀態見圖4。

由于受前端保險杠的影響， 在鎖緊冷凝器進氣管路時扭力扳手會與前保險杠發生干涉。 可以通過更改生產線的裝配工藝來解決此問題， 即先安裝進氣管路與冷凝器之后再裝發動機艙的前保險杠。 由于冷凝器的進口壓板與前保險杠之間的空間只有40 mm左右， 導致空調管路走向困難， 即使管路可以設計出走向， 也會存在與前保險杠之間的安全距離過小的現象。

2.2 方案2

此方案與方案1相似， 冷凝器內部制冷劑的流向也保持不變， 只是冷凝器的進口壓板在結構形式上有所不同 （圖5）， 目的是為了保證不更改生產線的裝配工藝，即前保險杠與發動機艙不需要分裝。

此方案在發動機前艙內的安裝布置狀態見圖6。

考慮到方案2在鎖緊冷凝器與進氣管路時， 扭力扳手與前保險杠發生干涉的問題， 對冷凝器進口壓板的結構形式進行重新設計。 由于冷凝器的進口壓板與前保險杠之間的空間只有30 mm左右， 導致空調管路走向困難， 即使管路可以設計出走向， 也會存在與前保險杠之間的安全距離過小的現象。重新設計后的冷凝器進氣壓板的結構形式要相對復雜些。

2.3 方案3

此方案冷凝器出口壓板的結構形式、 位置與方案1、 2完全相一致， 冷凝器進口壓板在結構形式上與方案1也完全一致， 但是固定位置有所不同。 為了讓冷凝器內部制冷劑的流向保持不變， 通過用一段管路一端與原冷凝器的進口位置相連接，另一端與現在壓板的位置相連接， 見圖7。

此方案在發動機前艙內的安裝布置狀態見圖8。

方案3也可不更改生產線的裝配工藝即前保險杠與發動機艙不需要分裝， 在鎖緊冷凝器與進氣管路時操作空間充足， 滿足整車流水線生產的作業節拍。 冷凝器的進口壓板與發動機艙之間的距離較大， 空調管路走向合理， 與前保險杠之間的安全距離滿足布置要求。

3 確定冷凝器整改的最終方案

經過對以上冷凝器整改的3種方案進行比較分析， 最終決定采用冷凝器整改的方案3。 此方案很好地解決了冷凝器與空調管路裝配時工具操作空間不足的問題， 并且實現了前期所提出的設計整改目標——冷凝器內部制冷劑的流向不發生改變以保證冷凝器的性能不受影響。

4 結論

目前， 冷凝器已經按照方案3進行了整改， 且經過了實車的裝配驗證。 此方案較成功地解決了此車型冷凝器與空調管路裝配時工具操作空間不足的布置問題。

針對以后新開發車型冷凝器， 與空調管路在裝配時若出現操作空間不足， 或空調管路走向困難、與前保險杠安全空間不滿足要求時， 可以以此車型冷凝器的整改方案3作為借鑒。