某车型开发过程中冷凝器的整改过程分析

李贵宾， 陈文强， 韦兴民， 冯擎峰

（吉利汽车研究院， 淅江杭州 311228）

空调系统根据功能形式不同， 可分为空气处理部分、 控制输送部分、 冷气处理部分、 暖气处理部分、 控制部分； 根据总成部件不同可分为： 鼓风机总成、 蒸发器总成、 暖风机总成、 冷凝器总成、压缩机总成、 控制面板总成、 管路系统总成。

冷凝器作为空调系统中重要的制冷元件， 它的结构形式、 外形轮廓及表面积直接影响到其自身性能， 从而直接影响到整个空调系统的降温性能， 据统计导致空调系统制冷能力不足有70%左右的概率是由于冷凝器设计不良。 冷凝器是利用外界环境的空气冷却从压缩机排出的高温高压气态冷媒并让其冷却凝结的一种热交换器。 冷凝器的散热效率愈高， 则蒸发器愈能发挥其汽化冷媒的效能， 冷却能力也愈佳。

冷凝器的种类根据其构造不同分为： 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与相应蒸发器结构一致， 在这里就不多做介绍， 不同之处在于蒸发器为了让冷凝水顺利流下需做亲水处理， 而冷凝器没有这个必要。

2） 平行流冷凝器 平行流冷凝器随着加工工艺的完善而逐渐被应用， 它的外表看起来跟管带式的很接近， 都是扁管跟换翅片， 区别在于管带式冷凝器只有一条扁管自始至终地呈蛇状弯曲， 制冷剂在里面流动换热。 而平行流冷凝器则是在两端集流管之间有多条平行的扁管相连， 制冷剂经过多条扁管同时进行换热。 它的换热系数比管带式要高20%～30%， 阻力损失要降低15%～25%， 是当前市场所普遍采用的换热器。

1 某车型开发过程中冷凝器的布置问题

某车型发动机舱实施了轻量化方案， 轻量化之后的发动机舱散热器左右立柱发生了较大改变， 从而导致散热器右侧立柱与空调管路干涉， 更重要的是导致冷凝器与空调管路装配时工具操作空间不足。 根据当前整车的布置状态， 经过分析， 此问题只能通过如下2种方案来解决。

1.1 整改发动机舱散热器的右侧立柱

由于发动机舱散热器左右立柱轻量化方案的模具当时已经基本完成， 若要改动需要重新对模具进行整改， 经过基地反馈预计需要开发3套模具来改善， 模具改动量较大， 费用预计要80万左右， 实施起来比较困难。

1.2 整改空调系统中的冷凝器和空调管路走向

整改空调管路的走向实施起来比较容易， 根据当前散热器右侧立柱的结构形式及布置空间， 对管路的走向进行了分析， 对空调管路走向进行重新设计可以实现， 但是由于受冷凝器进出口压板位置的限制， 只更改空调管路的走向仍然不能解决冷凝器与空调管路在装配时工具操作空间不足的问题， 当前的空间只能用手动扳手来进行操作， 这样是不满足整车流水线的操作工序的。 图1为冷凝器进出口位置状态。

冷凝器的固定方式是通过4点螺栓固定集成到水箱上， 而水箱是通过2点螺栓和定位支架分别固定在发动机舱的上、下横梁上， 所以导致冷凝器的位置不能移动， 同时冷凝器压板的结构形式是侧面开口连接，如图2所示。

2 冷凝器的整改过程分析

要想解决冷凝器与空调管路装配时工具操作空间不足的问题， 就只能通过改变冷凝器进出口压板形式和位置来实现， 但是若改动冷凝器压板进出口的位置就会改变制冷剂在冷凝器内部的流向， 这样就会影响到冷凝器的性能， 需要对冷凝器的性能进行重新分析。 由于当前空调系统的所有试验都已完成， 若冷凝器的性能变化较大需要对空调系统进行重新匹配， 性能试验也要重新进行测试。 那么改变冷凝器进出口压板的位置、 形式并将保证冷凝器的性能不受影响就是要着手解决的根本问题。

为了保证冷凝器内部的制冷剂流向不发生改变， 即在冷凝器的性能保持不变的前提下， 对冷凝器做了3种更改方案， 对应的变更过程及可行性分析如下。

2.1 方案1

此方案冷凝器上的进出口压板与集液管之间的位置保持不变， 进出口压板只是沿逆时针方向旋转了90°， 将冷凝器与空调管路的安装方式由侧面改变为正面安装 （图3）， 使冷凝器内部制冷剂的流向保持不变， 保证了冷凝器的性能不受影响。

此方案在发动机前舱内的安装布置状态见图4。

由于受前端保险杠的影响， 在锁紧冷凝器进气管路时扭力扳手会与前保险杠发生干涉。 可以通过更改生产线的装配工艺来解决此问题， 即先安装进气管路与冷凝器之后再装发动机舱的前保险杠。 由于冷凝器的进口压板与前保险杠之间的空间只有40 mm左右， 导致空调管路走向困难， 即使管路可以设计出走向， 也会存在与前保险杠之间的安全距离过小的现象。

2.2 方案2

此方案与方案1相似， 冷凝器内部制冷剂的流向也保持不变， 只是冷凝器的进口压板在结构形式上有所不同 （图5）， 目的是为了保证不更改生产线的装配工艺，即前保险杠与发动机舱不需要分装。

此方案在发动机前舱内的安装布置状态见图6。

考虑到方案2在锁紧冷凝器与进气管路时， 扭力扳手与前保险杠发生干涉的问题， 对冷凝器进口压板的结构形式进行重新设计。 由于冷凝器的进口压板与前保险杠之间的空间只有30 mm左右， 导致空调管路走向困难， 即使管路可以设计出走向， 也会存在与前保险杠之间的安全距离过小的现象。重新设计后的冷凝器进气压板的结构形式要相对复杂些。

2.3 方案3

此方案冷凝器出口压板的结构形式、 位置与方案1、 2完全相一致， 冷凝器进口压板在结构形式上与方案1也完全一致， 但是固定位置有所不同。 为了让冷凝器内部制冷剂的流向保持不变， 通过用一段管路一端与原冷凝器的进口位置相连接，另一端与现在压板的位置相连接， 见图7。

此方案在发动机前舱内的安装布置状态见图8。

方案3也可不更改生产线的装配工艺即前保险杠与发动机舱不需要分装， 在锁紧冷凝器与进气管路时操作空间充足， 满足整车流水线生产的作业节拍。 冷凝器的进口压板与发动机舱之间的距离较大， 空调管路走向合理， 与前保险杠之间的安全距离满足布置要求。

3 确定冷凝器整改的最终方案

经过对以上冷凝器整改的3种方案进行比较分析， 最终决定采用冷凝器整改的方案3。 此方案很好地解决了冷凝器与空调管路装配时工具操作空间不足的问题， 并且实现了前期所提出的设计整改目标——冷凝器内部制冷剂的流向不发生改变以保证冷凝器的性能不受影响。

4 结论

目前， 冷凝器已经按照方案3进行了整改， 且经过了实车的装配验证。 此方案较成功地解决了此车型冷凝器与空调管路装配时工具操作空间不足的布置问题。

针对以后新开发车型冷凝器， 与空调管路在装配时若出现操作空间不足， 或空调管路走向困难、与前保险杠安全空间不满足要求时， 可以以此车型冷凝器的整改方案3作为借鉴。