一种车用空调冷凝器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种车用空调冷凝器，包括两侧的集流管、设置在集流管上的冷媒总进口和总出口、平行布置在两侧集流管之间的扁管组；一组扁管为一个流程，按换热能力由强到弱分别为第一流程、第二流程……第n流程，n为奇数或偶数，它们顺序串联；其特征在于，所述换热能力较强的流程设计在冷凝器安装后表面接受风量较大的区域，而所述冷凝能力较差的流程则设计在冷凝器安装后表面空气流动不畅的区域。本实用新型专利技术所述冷凝器具有自我适应于实际车辆发动机机舱空气流动特点，通过改变平行流冷凝器的冷媒侧回路设计，使得换热能力较强的部分接受较强的空气流量分配，而在总体上获得较高的冷凝换热量，以改善空调系统能力。

【技术实现步骤摘要】
一种车用空调冷凝器
本技术属于汽车部件，具体涉及一种可自适应周边流场而改进热力性能的车 用空调冷凝器。
技术介绍
汽车空调是汽车油耗的第二大来源，典型油耗值为整车的30到40%。冷凝器实际 性能对空调系统的制冷量和性能系数C0P有直接而关键的影响，因此对汽车整车的油耗以 及污染排放也有显著影响。 车用空调系统主要由四个部件组成：蒸发器、压缩机、膨胀阀、冷凝器，以及起到连 接作用的空调管路。其中蒸发器、膨胀阀集成在空调箱（HVAC MODULE)上，一般位于车内， 压缩机处于发动机上，而冷凝器一般置于车辆前端，但不限于前端。 近年来，车用空调冷凝器基本以平行流类型为主流，冷凝器冷媒侧流程（流程又 称为回路）可以有不同设计，但在当前工业界的流道设计上几乎千篇一律，即从顶部第一 流程分配给较多的流道（截面上带有微孔的扁管），向下顺序给予较少的流道。如以较为常 见的四流程的设计方式为例，参见图1，一个总扁管数为28根的冷凝器，第一流程设为10个 管簇，第二流程为8个，第三流程为6个，第四为4个。冷媒如R134A，在扁管内通道内流动， 不同流程的设计决定了换热器管内冷媒在各个流程上流速流态，影响到冷媒侧的换热系数 以及流阻，因而引起总换热效果的不同。 现代汽车发动机功率较高，电器越来越多，使得发动机舱越发拥挤。冷凝器安装在 如此拥挤的环境里，周边空气回流、系统反压对其实际性能造成越来越大的负面影响。因此 新型、合理的冷凝器热力结构设计具有重要的技术进步意义。 当今世界上，无论是部件供应商还是整车厂，冷凝器热力性能的衡量主要集中在 台架试验结果上，而台架试验是以均匀风速流过冷凝器表面为基础的，例如迎面风速2M/ S，3. 0M/S以及作为行业标准风速的4. 5M/S。这与发动机舱内部的实际空气流场差别极大， 因此只具有相对比较意义。经常出现台架试验结果改进高达10%，而已经装车实测所得实 际改进或许小于1 %水平的尴尬局面。 对于常见的平行流冷凝器而言，通常对于偶数流程设计，如四流程，冷媒入口与出 口经常在冷凝器的同一侧，如图1中的进口 1、出口 2所示。而对于奇数流程设计则可能进 出口在不同侧。 冷凝器一般与散热器、电子风扇集成放置于发动机前端，车辆前保险杠的后端。在 整车设计时，由于考虑到整车风阻系数，车辆的前端进风面积一般较小，而且会设置很多条 纹状格栅。尤其是保险杠处于来流空气正中部，也是冷凝器进风中部，相对的几何位置使得 冷凝器进风表面空气分布相当不均匀，因而使得实际冷凝排热量也不均匀（参见图3)。对 于所论典型四流程冷凝器而言，以均匀风速吹过进口表面，第一流程之大部为两相换热区， 因此换热能力较强，冷媒侧理论换热系数在4200到5000w/k. m2之间；第二流程基本处于两 相换热区，亦属于换热能力较强区域，冷媒侧理论换热系数在3200到4200w/k. m2之间，而 三和四流程换热较差，尤其是第四流程，由于处于冷凝过冷段，基本流态为单相液态，其换 热系数仅在2000左右（参见图2)。 进而考虑实车的实际流程分布，由于前保险杠的位置基本处于冷凝器的中段，遮 挡住了进风方向，增加了额外阻力，使得第二流程的几乎全部、第一流程的部分区域、以及 第三区的部分区域实际风量大为减小（参见图3)。该现象会导致冷凝器的有效换热量减 小，怠速时尤为显著。此时，冷凝器进风完全依赖电子风扇的吸风，风量较小，冷凝器能力大 为减小，最终影响到空调系统的总体效果以及能耗。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种能够适应于实际车辆冷凝 器空气流场的空调冷凝器，以求有效增加实车上冷凝器换热量；具体而言采用优化冷媒侧 流程设计，提高部件对周边流场的自适应能力，使换热能力较强的区域处于风量较大的冷 凝器表面，而将冷凝能力较差的回路置于空气流动不畅空间，提升冷凝器实际换热性能。 本技术的技术方案如下： 本技术提出一种自适应周边流场的车用空调冷凝器，所述冷凝器包括两侧的 集流管、设置在集流管上的冷媒总进口和总出口、平行布置在两侧集流管之间的扁管组；一 组扁管为一个流程，按换热能力由强到弱分别为第一流程、第二流程……第η流程，η为奇 数或偶数，它们顺序串联；并且换热能力较强的流程设计在冷凝器安装后表面接受风量较 大的区域，而所述冷凝能力较差的流程则设计在冷凝器安装后表面空气流动不畅的区域。 具体地，对于被保险杠遮挡住中间部位的四流程冷凝器，第一流程和第二流程分 别设计在冷凝器的上部和下部位置，第三和第四流程设计在冷凝器的中间位置。 对于被保险杠遮挡住中间部位的五流程冷凝器，第一流程和第二流程分别设计在 冷凝器的上部和下部位置，第四和第五流程设计在冷凝器的中间位置，第三流程设计在冷 凝器的上部与中部之间的位置。 对于被保险杠遮挡住中间部位的六流程冷凝器，第一流程和第二流程分别设计在 冷凝器的上部和下部位置，第五和第六流程设计在冷凝器的中间位置，第三和第四流程设 计在冷凝器的上部与中部之间和下部与中部之间的位置。 本技术所述冷凝器具有自我适应于实际车辆发动机机舱空气流动特点：通 过改变平行流冷凝器的冷媒侧回路设计，使得换热能力较强的部分接受较强的空气流量分 配，而在总体上获得较高的冷凝换热量，以改善空调系统能力。 以下是提出的设计方案的实验研究： 专利技术人使用专业换热器设计软件对冷凝器进行模拟仿真，以同一冷凝器为目标， 完全相同边界条件，迎面风速3. 5M/S得出现有设计和本技术设计冷凝器性能分布曲 线，如图6所示。 图6的上图是本技术设计；图6的下图为现有设计。图中，X坐标为由上到下 的冷凝器管排位置，Υ坐标为单个管的换热能力。 图6中下图，在位置13到28扁管之间，A、B、C连线是在自由风速时该冷凝器的换 热量，而在实际装车条件下，由于保险杆的阻碍，其能力仅为EF线所示。因此，区域A4表示 了能力损失率。 类似地，图6的上图表示了本技术设计的对比情形。图中斜线阴影覆盖区A1 和A2是由于前保险杠遮挡的效应而在本技术设计上产生的冷凝量损失；A4为现有设 计的冷凝量损失。对比之下，显然本技术设计的损失有显著减小。 图中交叉线阴影覆盖区A3是在冷凝器下部的换热能力；A5为原设计的冷凝能力。 对比之下，显然新设计在此区域的换热量较大。 进一步，参照CAE的风速分布显示，以及实拍照片的提示，实际车辆上，冷凝器的 空气流动约为1/3, 1/3, 1/3,即垂直上部、中部，以及垂直下部的几何迎风面积大约均分。这 样，管组13-26由于实际风速在1 - 1. 5M/S的弱区则处于低换热区。 另外，按照本技术设计方案制成的冷凝器样机经过实际装车，在环境模拟舱 内实施NEDC路谱油耗恶化试验，试验结果指示出新型冷凝器有效地改进了综合油耗恶化 率达9. 55%。结果如表1所示。 表格1NEDC路谱油耗恶化试验结果指示出新型冷凝器（按本技术设计方案设 计）改进了油耗恶化率9. 55% 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用空调冷凝器，所述冷凝器包括两侧的集流管、设置在集流管上的冷媒总进口和总出口、平行布置在两侧集流管之间的扁管组；一组扁管为一个流程，按换热能力由强到弱分别为第一流程、第二流程……第n流程，n为奇数或偶数，它们顺序串联；其特征在于，所述换热能力较强的流程设计在冷凝器安装后表面接受风量较大的区域，而所述冷凝能力较差的流程则设计在冷凝器安装后表面空气流动不畅的区域。

【技术特征摘要】
1. 一种车用空调冷凝器，所述冷凝器包括两侧的集流管、设置在集流管上的冷媒总进 口和总出口、平行布置在两侧集流管之间的扁管组；一组扁管为一个流程，按换热能力由强 到弱分别为第一流程、第二流程……第η流程，η为奇数或偶数，它们顺序串联；其特征在 于，所述换热能力较强的流程设计在冷凝器安装后表面接受风量较大的区域，而所述冷凝 能力较差的流程则设计在冷凝器安装后表面空气流动不畅的区域。2. 根据权利要求1所述的车用空调冷凝器，其特征在于：对于被保险杠遮挡住中间部 位的四流程冷凝器，第一流程和第二流程分别设计在冷凝器的上部和下部位置，第三和第 四流程设计在冷凝器的中间位置。3. 根据权利要求1所述的车用空调冷凝器，其特征在于：对于被保险杠遮挡住中间部 位的五流程冷凝器，第一流程和第二流程分别设计在冷凝器的上部和下部位置，第四和第 五流程设计在冷凝器的中间位置，第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟昱民，尹海涛，周泽民，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;85