[实用新型]一种车用空调冷凝器

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车部件，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。

背景技术

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COP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。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型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。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型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n流程，n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。