空调管路设计布置指南课件

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奇瑞汽车股份有限公司

空调系统管路设计布置指南

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乘用车工程研究三院电器电子部1奇瑞汽车股份有限公司2目录1简要说明1.1适用范围1.2系统综述2产品综述2.1管路主要构成2.1.1铝管、胶管及管接头2.1.2管接头及O型圈2.1.3管夹2.1.4高、低压加注口2.1.5压力开关/传感器2.1.6消音器2.1.7气液分离器2.2管路制造工艺2.2.1管路制造工艺流程及重点工序介绍2.2.2管路的工艺局限性3设计开发3.1管路部件选型3.1.1铝管3.1.2胶管3.1.2.1管路厂的适用性3.1.2.2胶管的成本3.1.2.3胶管特性介绍3.1.3扣管3.1.4密封圈及密封方式3.1.5管接头3.1.5.1压板

3.1.5.2螺纹接头3.1.6压力开关4空调管路布置4.1管路的可靠性4.2管路的振动和噪音4.3装配及售后维修4.4管路成本优化4.5管路布置的美观性4.6管路装车验证及评审4.6.1管路来件检验4.6.2管路试装及评审2目录3设计开发31简要说明1.1适用范围本设计指南适用于奇瑞公司空调管路设计开发。

1.2系统综述空调管路连接起压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀四大空调系统部件，形成一个封闭的系统，制冷剂就在这一密闭系统内存储或循环流动。当空调运转时，制冷剂周而复始的循环，与外界进行热交换，完成空调制冷功能。为保证制冷剂顺畅、高效的完成热量传递，管路的走向需合理，要便于装配、拆卸，同时工艺性应良好、成本低廉。图一为管路示意，图二为管路台架试验图。图一：管路示意图31简要说明图一：管路示意图4目前，奇瑞大部分车型采用单蒸空调系统，管路数量为3—5根。即蒸发器－压缩机管路总成（如考虑到安装，可分为2根）、压缩机－冷凝器管路总成、冷凝器－蒸发器管路总成（如干燥瓶为单独布置，需拆分为2根）。除此之外，一些带有后蒸的车型空调管路数量更多。图二：管路台架试验4目前，奇瑞大部分车型采用单蒸空52产品综述空调管路连接起空调系统各部件以及与整车运动状况相匹配的同时，也就形成了自身的结构形式。以下将从其各个组成部分做简要描述。2.1管路主要构成

如图为最基本的管路构成：52产品综述62.1.1铝管、胶管及管接头三者连为一体用来连接空调系统各部件。铝管和胶管采用扣管工艺连为一体，不同型号管路以及不同厂家管路的扣管尺寸稍有偏差。发动机振动会对管路产生破坏作用，连接压缩机吸排气口的管路使用胶管可以吸收振动，提高系统密封性能，延长管路使用寿命。另外有些管路还可以采用全铝管结构，如冷凝器-蒸发器管路。其主要是考虑到冷凝器、蒸发器之间相对运动较小。如果设计上管路与周边件的间隙较小或是已经贴合在一起，可以考虑使用耐磨护套如热缩管、波纹管、海绵等。如果空调管路和发动机排气歧管间隙较小，就需要采取隔热措施，如在胶管上包裹铝箔隔热套。

2.1.2管接头及O型圈管接头的作用是用来连接空调管路和系统各部件。目前常用的有：压板、螺纹接头及快装接头等。

O型圈的作用是对管接头部位进行密封。目前使用的O型圈材料为HNBR.2.1.3管夹管夹的作用是固定空调管路于车身，使两者不产生相对运动，防止管路振动与周边件产生干涉以及导致接头处制冷剂泄漏。固定空调管路除了使用金属管夹外还可以使用塑料管夹，目前S平台空调管路上用的塑料管夹种类比较少，以后可以结合新项目及降成本等因素考虑开发塑料管夹。使用管夹的同时，在管夹内侧还须采用橡胶衬垫来减振以及防止铝管与管夹刚性接触产生噪音。62.1.1铝管、胶管及管接头72.1.4高、低压加注口其作用加注、回收制冷剂以及检测系统压力。高压加注口通常安装在冷凝器—蒸发器管路上，也有的安装在压缩机—冷凝器管路上。低压加注口安装在蒸发器—压缩机管路上。加注口外形如图。另外，加注口上必须还要有防尘帽。其颜色为一般为绿色（现要求更改为蓝色），材料为PP。图四：加注口2.1.5压力开关/传感器压力开关/传感器是一种压力检测元件，实时检测系统内部压力，保护空调系统在非正常压力下切断压缩机工作，从而起到保护空调系统的目的。另外还用来控制冷却风扇的转速。压力开关/传感器如图。图五：压力开关图六：压力传感器72.1.4高、低压加注口图四：加注口2.1.5压力开关/传82.1.6消音器当空调系统设计存在不合理因素导致管路会产生噪音时，可根据噪音产生的判断位置加装消音器以消除噪音。消音器通常安装在低压管路上，一般安装在靠近压缩机吸气口的位置。具体安装位置需要用试验的方法来确定。最好是能通过系统的优化来避免噪音的产生。如图所示为丰田PREVIA车上所用的消音器。2.1.7气液分离器当空调系统匹配不合理导致低压管路有液态制冷剂出现时，会造成压缩机液击，使用气液分离器可以保护压缩机不受损坏。其安装位置是在蒸发器-压缩机管路上。现在的车上基本看不到这个部件了，通过合理的系统匹配就可以避免该问题产生。

图七：消音器的外形及其布置方式82.1.6消音器2.1.7气液分离器图七：消音器的外形及其92.2管路制造工艺作为主机厂空调产品工程师，只有了解了产品的制作工艺，才能在设计中扬长避短。2.2.1管路制造工艺流程及重点工序介绍92.2管路制造工艺10以上为焊接压板管路的加工工序。镦接压板的加工工艺与之相比最大差距如下：焊接压板管路是待管路弯管完之后再把压板焊接到管路上。压板头部是通过车加工成型的，其尺寸控制较为精确。而镦接压板管路是先把压板（该压板没有头部结构）套在管路上，通过镦制工艺把管路涨紧在压板上。该压板的扭矩力需要达到标准要求。（目前￠12、￠16管路压板的扭矩力为11N*M.￠10管路压板的扭矩力为6N*M.）然后就是用管端成型机、滚槽机等进行管路头部成型。最后是弯管工序。10以上为焊接压板管路的加工工序。镦接压112.2.2管路的工艺局限性管路在加工的时候是受模具、机器限制的，我们在做管路数据的时候大致需要注意以下几点。①铝管的弯曲半径均为R15/20（￠10）、R20（￠12）、R25（￠16）。其一般为管路外径的1.5倍。②管路中心线最短的直线段长度要求大于20mm。该长度主要是受两个因素限制：1）弯管模具的厚度限制2）如果长度太短，在弯管的时候管路可能会碰到弯管机从而导致管路有损伤变形。③沿铝管中心线方向切点到扣管的最小距离L应大于16mm，在扣管方向上不应有其他部件影响扣管工艺。④镦头端最短直线段长度为20mm。该值根据管径不同而略有不同。以上这些数值还应参考管路走向来定。弯管参数间图如下：图十三：弯管参数简图112.2.2管路的工艺局限性图十三：弯管参数简图123设计开发管路设计开发包括管路零部件选型和管路布置两部分，以下将分别予以介绍。3.1管路部件选型管路部件选型的主要来源是我们公司现用管路的相关资料。以下将从管路各部件来说明。3.1.1铝管空调管路主要由三大类型管路组成（前文已有描述），针对不同类型的管路，在铝管选择上是不同的。以下将从尺寸、材料、重量三方面具体描述。目前我们公司已经批量使用的铝管型号有￠10*1.25、￠12*1.5、￠16*1.75。管径越大，对应的管壁也应越厚。铝管材料目前主要有3003-H12、6063-T4。其厂家为江苏亚太和海德鲁。3.1.2胶管胶管在空调管路中不可缺少，胶管主要起着以下两点作用：方便车间装配，留有装配余量，可适量拉扯。用于与压缩机相连的管路，缓冲发动机带来的振动。

目前我们公司常用的胶管厂有：上海日轮、阔丹凌云、中车7425及普利斯通，从胶管单件性能来讲，上述胶管均能满足企业标准

以下将从几方面阐述胶管的选型：123设计开发133.1.2.2胶管的成本

由于胶管的成本在管路总成本中比重较大，为了成本最优化，在满足性能要求的前提下，能不用则尽量不用胶管、胶管能短一些就尽量短一些。

目前几家胶管的生产情况：丹麦阔丹目前在河北省涿州市生产，上海日轮在上海生产、7425在南京生产、普利斯通目前还是从日本进口。阔丹与日轮单件价格应该相差无几，主要是与管路厂大订单采购有直接关系。

3.1.2.3胶管特性介绍

以下将从胶管型号、外径、重量（kg/m）三方面做介绍。从三家胶管的性能试验来看，日轮胶管的性能较好、7425工厂的性能次之。另外还有普利斯通的胶管，在某些项目上的性能比日轮胶管好些。目前该胶管还没有在我司普遍应用。④胶管在选用过程中还有如下参考：使用的胶管越软，噪音就会越小，但是价格较贵。树脂型胶管的扣管处需要涂胶，且该种胶管不能与PAG488型号的润滑油相匹配。

133.1.2.2胶管的成本

由于胶管的成本在管路总143.1.3扣管扣管的尺寸因各管路厂家的制作工艺不同而略有不同。大致尺寸可参考如下：￠16*34（￠10）、￠20*34（￠12）、￠25*34（￠16）。3.1.4密封圈及密封方式由于汽车是运动的产品，有效的保证密封尤为重要，目前常用的是O形圈密封，其厂家主要有常州朗博、奉献和日本NOK公司。根据O型圈的压缩方向，其密封方式分为轴向和径向密封。图十四：轴向密封图十五：径向密封143.1.3扣管图十四：轴向密封图十五：径向密封15径向密封方式相对于轴向密封方式有以下几个优点：①O形圈的密封方向垂直于配合零部件的接触面，密封方式更稳定有效。轴向密封如安装时稍有不慎，紧固时有少量歪斜，易产生密封不严或将O形圈挤坏的问题。图十六:轴向密封方式压板容易造成接头处配合不紧密，导致O型圈泄漏的可能性大②O形圈不易脱落，在沟槽内。图十七:径向密封方式O型圈不易脱落轴向密封方式目前在公司部分产品上仍然在使用，但新产品均为径向密封方式。三种型号管路压板所匹配的密封圈规格及编号如下：压缩机—冷凝器管路：￠10.8*2.4————S21-8108015冷凝器—蒸发器管路：￠6.8*1.9————S11-8108055蒸发器—压缩机管路：￠13.4*2.4————S11-8108015这三种O型圈主要匹配径向密封方式的管接头。15径向密封方式相对于轴向密封方式有以下几个优点：图十六:轴163.1.5管接头管接头起着将两个制冷元件连接起来的作用，常见的有压板、螺纹接头及快装接头。3.1.5.1压板压板应用较多，结构简单且在车间安装便利，但加工要求较多。根据密封方式不同，我们分为轴向及径向密封方式压板。图十八：轴向密封图十九：径向密封轴向密封方式的压板逐渐被淘汰，以后均选用径向密封压板。另外压板与管路连接工艺的区别，分为焊接压板及镦接压板，4~5年前绝大多数管路均选用焊接压板，但其存在成本较高及焊接强度等问题，目前已逐步被镦接压板所取代。镦接压板相对焊接压板有以下几点优势：①与焊接压板相比较更节省材料，减少了压板以及管路加工工序，降低成本②取消了焊接工艺，管路的密封性能较以前有加强163.1.5管接头图十八：轴向密封图十九：径向密封轴向密17目前针对镦接压板图纸已经形成标准化，以后在选择压板时可以在镦接压板库里进行选择。但由于目前的压板均为管路与紧固面垂直类型，如遇前舱空间较小，我们可以选择管路与紧固面平行类型的焊接压板。如图所示。图二十：管路与安装面垂直图二十一：管路与安装面平行3.1.5.2螺纹接头螺纹接头在20世纪空调领域应用较广泛，其最大的优点就是成本优势，我院前期用于管路的分段连接接头及冷凝器进出口。由于需要两把扳手，所以存在紧固不方便的缺点。另外，还容易造成管路的状态不稳定。

图二十二：螺纹连接不方便紧固图二十二：螺纹连接不方便紧固17目前针对镦接压板图纸已经形成标准化，以后在选择压板时可以183.1.6压力开关目前我们在用的压力开关有三态和两态之分，其中三态压力开关的工作过程分析如下。

1）制冷剂压力≤0.12±0.02Mpa时，由于隔膜、蝶形弹簧和上弹簧的弹力大于制冷剂的压力，因此高低压接点断开(OFF)，压缩机停转，实现低压保护。

2）当制冷剂压力达到0.24Mpa以上时，此压力高于开关的弹簧压力，弹簧会挠曲，高低压接点接通(ON)，压缩机正常运转。3)当制冷剂压力达到3.2Mpa以上时，会大于隔膜、碟形弹簧的弹力，碟形弹簧反转，以断开高低压接点，压缩机停转，实现高压保护。

4)中压压力开关。当制冷剂压力大于1.6Mpa时，压力就大于隔膜弹力，隔膜会反转，将轴推上，以接通冷凝器风扇(或散热器风扇)的转速转换接点，风扇以高速运转，实现中压保护。当压力降至1．25MPa时，隔膜恢复原状，轴下落，接点断开，冷凝风扇以低速运转。183.1.6压力开关194空调管路布置空调管路在空调系统中起着运输制冷剂的作用，因此一个好的空调管路布置，同时应具备以下几点：①管路可靠性好，保证制冷剂不泄漏。②不影响空调系统降温性能—将制冷剂温升、压降及压缩机回油率控制在合适的范围。③满足NVH的要求，不带来附加的振动及噪音。④满足总装装配及售后维修的要求。⑤成本最优化。⑥整体外观尽量做到美观。以下我们将从管路布置的角度对每一个特点进行详细阐述。4.1管路的可靠性从前期车型管路失效模式来看，我们大致总结出造成管路损毁的几个主要原因：①铝管或胶管被周边件磨损②铝管或胶管由于发动机的振动而发生断裂③因胶管处温度过高而损毁1）为了避免管路被周边件磨损，我们在管路布置的时候应该留出合理的间隙。由于汽车使用时是一个运动的产品，因此该间隙要包括静态间隙和动态间隙。静态间隙是指两个振动很小(汽车在行驶的时候基本上所有的部件都在振动)的物体之间的间隙,比如前大灯与冷凝器—蒸发器管路或车身与冷凝器—蒸发器管路，建议这种间隙保持在15mm以上。如间隙过小或为0且走向避免不开，则需要在距离近的管路上包裹海绵、热缩管或波纹管。由于发动机在工作的时候会振动，因此与压缩机相连的两根管路需考虑动态间隙。比如压缩机进出口的胶管和风扇、皮带的间隙。如果间隙太小的话，发动机向前振动会导致空调管路和其他部件发生干涉，所以动态间隙的要求比静态间隙的要求严格些，一般要求在20mm以上。

194空调管路布置202）由于发动机在振动的时候，较多的是沿着整车做前后运动，因此与压缩机相连的胶管在布置时最好垂直于XZ面，如图所示：图二十四：胶管的布置与XZ面垂直202）由于发动机在振动的时候，较多的是沿着整车做前后运动，213）由于前仓温度较高，为了避免胶管或加注帽被烤坏，如图图二十五：被烤化的胶管在布置管路的时候，尽量离前舱的高温部件（排气管）远一些，距离至少大于100mm.如确实无法满足该要求，最短距离务必大于40mm，且表面需包裹隔热铝箔，如图图二十六：加铝铂保护胶管不被烤化213）由于前仓温度较高，为了避免胶管或加注帽被烤坏，如图图224.2管路的振动和噪音空调管路的振动主要由以下几点造成：管路与相关部件的固定方式管路胶管型号的选择管路布置产生的噪音以下将针对这三个特点逐一阐述：管路固定支架需带橡胶衬垫，避免出现刚性连接。如果使用塑料管夹，最好也要有衬垫。低压管路胶管可以选择全橡胶管，由于全橡胶管比较软，可以较好的吸收振动并减小该管路的噪音。为了减小空调管路产生的噪音，管路尽可能布置的短而直，还可以减少制冷剂的充注量。另外可以在管路中加装消音器，消音器可以对管路中产生的脉冲压力进行缓冲和吸收。消音器的安装位置比较关键，须要经过多次的试验来找到正确的部位。消音器的安装位置应尽可能的靠近压缩机一端，同时消音两端的管路应至少有25MM左右的直线。

224.2管路的振动和噪音234.3装配及售后维修①压缩机吸排气口的布置最好能满足风扇装好后能顺利安装连压缩机吸排气口的管路，这样可以为蒸发器——压缩机管路设计成单根埋下伏笔。这样节省了一对压板、一副工装检具及连接用的标准件等，也节省了总装装配时间。且管路少了一个泄漏点。②该管路靠近压缩机处有胶管，通常胶管后面会用一个单管夹来固定该段铝管，而该管夹在装配动力总成时就已经拧紧在副车架上。在线上装配时，管路压板和冷凝器对接通常不顺利，为了能够对接上，管路经常被拉的严重变形。建议在管路走向合理的前提下取消管夹的使用。而目前非过冷式冷凝器的进气口离压缩机较远，连接管路较长，不宜取消管夹。以后可结合新项目及过冷式冷凝器来布置该管路。③目前F型膨胀阀空调系统的蒸发器进出口管路压板分为两块，而H型膨胀阀系统蒸发器进出口压板为一块。当使用一块压板时，管路会在压板内转动，当压板螺栓被拧紧后，该管路上的管夹跟车身焊接螺栓位置容易产生较大偏差。就是说在固定该管路压板时还要兼顾管夹的位置是否对准，这种压板的定位性不如两块单独的压板定位性好。234.3装配及售后维修24管夹的选用与固定方式1）目前我们用的管夹有单管夹和双管夹。双管夹是先固定在一根管路上，到总装装配时，再把另一根管路及其橡胶衬垫放到该管夹里面，这样的话就要掰开管夹致使其发生形变。另外橡胶衬垫随着管路放到管夹里面时容易掉。即使两根管路都被放到了管夹里面装车，衬垫也不会被管夹压的很紧，管夹在装配时已经变形了。当装车量比较大时，这样的装配方式还会影响装车速度。如果不可避免采用双管夹时，两根管路的布置最好不要出现缠绕现象，不要给装车工人带来麻烦。建议采用单管夹。为了不使橡胶衬垫脱落，可采用在支架中间开一道缝隙，让衬垫外侧从管夹里面被挤出来，衬垫里面被管路紧贴住，这样就不容易