某車型開發(fā)過程中冷凝器的整改過程分析

李貴賓， 陳文強(qiáng)， 韋興民， 馮擎峰

（吉利汽車研究院， 淅江杭州 311228）

空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)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(jù)總成部件不同可分為： 鼓風(fēng)機(jī)總成、 蒸發(fā)器總成、 暖風(fēng)機(jī)總成、 冷凝器總成、壓縮機(jī)總成、 控制面板總成、 管路系統(tǒng)總成。

冷凝器作為空調(diào)系統(tǒng)中重要的制冷元件， 它的結(jié)構(gòu)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(gè)空調(diào)系統(tǒng)的降溫性能， 據(jù)統(tǒng)計(jì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)制冷能力不足有70%左右的概率是由于冷凝器設(shè)計(jì)不良。 冷凝器是利用外界環(huán)境的空氣冷卻從壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)冷媒并讓其冷卻凝結(jié)的一種熱交換器。 冷凝器的散熱效率愈高， 則蒸發(fā)器愈能發(fā)揮其汽化冷媒的效能， 冷卻能力也愈佳。

冷凝器的種類根據(jù)其構(gòu)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(yīng)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)一致， 在這里就不多做介紹， 不同之處在于蒸發(fā)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(gè)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(yīng)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(qū)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(jīng)過多條扁管同時(shí)進(jìn)行換熱。 它的換熱系數(shù)比管帶式要高20%～30%， 阻力損失要降低15%～25%， 是當(dāng)前市場所普遍采用的換熱器。

1 某車型開發(fā)過程中冷凝器的布置問題

某車型發(fā)動機(jī)艙實(shí)施了輕量化方案， 輕量化之后的發(fā)動機(jī)艙散熱器左右立柱發(fā)生了較大改變， 從而導(dǎo)致散熱器右側(cè)立柱與空調(diào)管路干涉， 更重要的是導(dǎo)致冷凝器與空調(diào)管路裝配時(shí)工具操作空間不足。 根據(jù)當(dāng)前整車的布置狀態(tài)， 經(jīng)過分析， 此問題只能通過如下2種方案來解決。

1.1 整改發(fā)動機(jī)艙散熱器的右側(cè)立柱

由于發(fā)動機(jī)艙散熱器左右立柱輕量化方案的模具當(dāng)時(shí)已經(jīng)基本完成， 若要改動需要重新對模具進(jìn)行整改， 經(jīng)過基地反饋預(yù)計(jì)需要開發(fā)3套模具來改善， 模具改動量較大， 費(fèi)用預(yù)計(jì)要80萬左右， 實(shí)施起來比較困難。

1.2 整改空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝器和空調(diào)管路走向

整改空調(diào)管路的走向?qū)嵤┢饋肀容^容易， 根據(jù)當(dāng)前散熱器右側(cè)立柱的結(jié)構(gòu)形式及布置空間， 對管路的走向進(jìn)行了分析， 對空調(diào)管路走向進(jìn)行重新設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)， 但是由于受冷凝器進(jìn)出口壓板位置的限制， 只更改空調(diào)管路的走向仍然不能解決冷凝器與空調(diào)管路在裝配時(shí)工具操作空間不足的問題， 當(dāng)前的空間只能用手動扳手來進(jìn)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(jìn)出口位置狀態(tài)。

冷凝器的固定方式是通過4點(diǎn)螺栓固定集成到水箱上， 而水箱是通過2點(diǎn)螺栓和定位支架分別固定在發(fā)動機(jī)艙的上、下橫梁上， 所以導(dǎo)致冷凝器的位置不能移動， 同時(shí)冷凝器壓板的結(jié)構(gòu)形式是側(cè)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(diào)管路裝配時(shí)工具操作空間不足的問題， 就只能通過改變冷凝器進(jìn)出口壓板形式和位置來實(shí)現(xiàn)， 但是若改動冷凝器壓板進(jìn)出口的位置就會改變制冷劑在冷凝器內(nèi)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(jìn)行重新分析。 由于當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)的所有試驗(yàn)都已完成， 若冷凝器的性能變化較大需要對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行重新匹配， 性能試驗(yàn)也要重新進(jìn)行測試。 那么改變冷凝器進(jìn)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(nèi)部的制冷劑流向不發(fā)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(yīng)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(jìn)出口壓板與集液管之間的位置保持不變， 進(jìn)出口壓板只是沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了90°， 將冷凝器與空調(diào)管路的安裝方式由側(cè)面改變?yōu)檎姘惭b （圖3）， 使冷凝器內(nèi)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(fā)動機(jī)前艙內(nèi)的安裝布置狀態(tài)見圖4。

由于受前端保險(xiǎn)杠的影響， 在鎖緊冷凝器進(jìn)氣管路時(shí)扭力扳手會與前保險(xiǎn)杠發(fā)生干涉。 可以通過更改生產(chǎn)線的裝配工藝來解決此問題， 即先安裝進(jìn)氣管路與冷凝器之后再裝發(fā)動機(jī)艙的前保險(xiǎn)杠。 由于冷凝器的進(jìn)口壓板與前保險(xiǎn)杠之間的空間只有40 mm左右， 導(dǎo)致空調(diào)管路走向困難， 即使管路可以設(shè)計(jì)出走向， 也會存在與前保險(xiǎn)杠之間的安全距離過小的現(xiàn)象。

2.2 方案2

此方案與方案1相似， 冷凝器內(nèi)部制冷劑的流向也保持不變， 只是冷凝器的進(jìn)口壓板在結(jié)構(gòu)形式上有所不同 （圖5）， 目的是為了保證不更改生產(chǎn)線的裝配工藝，即前保險(xiǎn)杠與發(fā)動機(jī)艙不需要分裝。

此方案在發(fā)動機(jī)前艙內(nèi)的安裝布置狀態(tài)見圖6。

考慮到方案2在鎖緊冷凝器與進(jìn)氣管路時(shí)， 扭力扳手與前保險(xiǎn)杠發(fā)生干涉的問題， 對冷凝器進(jìn)口壓板的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。 由于冷凝器的進(jìn)口壓板與前保險(xiǎn)杠之間的空間只有30 mm左右， 導(dǎo)致空調(diào)管路走向困難， 即使管路可以設(shè)計(jì)出走向， 也會存在與前保險(xiǎn)杠之間的安全距離過小的現(xiàn)象。重新設(shè)計(jì)后的冷凝器進(jìn)氣壓板的結(jié)構(gòu)形式要相對復(fù)雜些。

2.3 方案3

此方案冷凝器出口壓板的結(jié)構(gòu)形式、 位置與方案1、 2完全相一致， 冷凝器進(jìn)口壓板在結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jìn)口位置相連接，另一端與現(xiàn)在壓板的位置相連接， 見圖7。

此方案在發(fā)動機(jī)前艙內(nèi)的安裝布置狀態(tài)見圖8。

方案3也可不更改生產(chǎn)線的裝配工藝即前保險(xiǎn)杠與發(fā)動機(jī)艙不需要分裝， 在鎖緊冷凝器與進(jìn)氣管路時(shí)操作空間充足， 滿足整車流水線生產(chǎn)的作業(yè)節(jié)拍。 冷凝器的進(jìn)口壓板與發(fā)動機(jī)艙之間的距離較大， 空調(diào)管路走向合理， 與前保險(xiǎn)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(jīng)過對以上冷凝器整改的3種方案進(jìn)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(diào)管路裝配時(shí)工具操作空間不足的問題， 并且實(shí)現(xiàn)了前期所提出的設(shè)計(jì)整改目標(biāo)——冷凝器內(nèi)部制冷劑的流向不發(fā)生改變以保證冷凝器的性能不受影響。

4 結(jié)論

目前， 冷凝器已經(jīng)按照方案3進(jìn)行了整改， 且經(jīng)過了實(shí)車的裝配驗(yàn)證。 此方案較成功地解決了此車型冷凝器與空調(diào)管路裝配時(shí)工具操作空間不足的布置問題。

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