干货！国内小型乘用车空调冷凝器技术调研报告

• —  基于台架试验的冷凝器性能评价

  A.传热性能试验

本文除了对冷凝器的换热量和两侧阻力等常规指标进行评估，还对单位重量的换热量及单位体积的换热量进行评价，希望以此衡量冷凝器设计的轻量化程度和紧凑性。（注：篇幅有限，本文仅对工况点2的换热量结果进行说明）

图5：各冷凝器换热量（灰色线为平均值）

图6：各冷凝器风阻曲线（3个工况点）

图5和图6可以近似得出如下几个结论：

• —  JP-02具备最大换热能力和相对很低的空气阻力，因而可以说是表现最好的样品；

• —  欧系车企对冷凝器风阻的要求相对比较宽松；

• —  KR-01空调负荷很小或者它根本就不是一个好设计。

我们研究了一下KR-01的制冷剂侧流程，发现和一般的冷凝器不太一样，常规冷凝器都是第一个流程在芯体的最上部然后依次从上到下直至出口。如果联系到冷凝器在整车的安装位置，我们似乎可以理解其这样设计的意图。

图7：KR-01的流路布置

图8：防撞梁对冷凝器性能的影响-右侧是常规的冷凝器流路设计

汽车前端的布局非常紧凑，通常防撞梁和冷凝器之间的距离很难保证，如果该间隙很小，那么仅有少量的风会从高效区经过，冷凝器的设计性能不能充分在整车上体现。而采用KR-01的流路布置，则中间区域是低效区，因此即使防撞梁和冷凝器很接近，也不会对性能造成太大影响。另一方面由于中间部位的遮挡，更多的风会往上下相对高效的区域流动，所以，这种情况下，遮挡反而可能对冷凝器有利。

为了证实上述推断，我们进行了KR-01冷凝器前端带挡板的换热量测试，安装结构如图9，最后发现带挡板的换热量比不带挡板时在工况点2提升了67%。

这个案例其实深刻启示了我们，台架试验和整车试验差异到底会有多大，主机厂在定产品设计需求时需要考虑整车实际的运行及安装环境，才能获得更匹配的产品。

鉴于KR-01特殊的流路设计可能带来整车条件下实际运行的性能增益，本文后续的比较均采用了KR-01带挡板时的换热量结果。同理，对另一台采用类似设计的CN-05也进行了同样的处理。

图9：带挡板的冷凝器换热试验

根据各冷凝器单位重量的换热量，自主品牌的平均值4.04kW/kg，比合资品牌的平均值5kW/kg小了将近20%，轻量化方面有一定差距。

图10：各冷凝器单位重量的换热量

图11：各冷凝器单位体积的换热量

同样根据各冷凝器单位体积的换热量，自主品牌的产品在紧凑性上也略显不足。EU-02在这两项指标上都表现出色，得益于它是唯一一套采用12mm芯厚的设计，但是我们注意的一点是，EU-02的风阻也是相对较大的。

B.压力交变试验

压力交变是模拟空调压缩机反复启停过程中制冷剂压力的变化而带来的冷凝器的疲劳现象，一般R134a系统的冷凝器工作压力在2MPa以内。本文试验设定为0-3.6 MPa之间进行压力脉冲，且在20万次脉冲仍未泄漏时，则打爆破测量极限压力。

图12：实测的压力脉冲波形图

试验结果见下表：

表2：压力交变试验结果概览

仅有CN-01未通过压力交变试验，而CN-04，EU-02，US-02在经历20万次压力脉冲后爆破压力均不能满足常规的爆破压力要求，大部分样品的爆破点位于集流管，少部分在端盖或者干燥储液罐。

C.外腐蚀加速试验

SWAAT是模拟大气腐蚀的加速试验方法，是一种酸性盐雾试验，目前已经逐渐取代中性盐雾试验成为行业内主要的评价方法。根据各整车厂理解的差异，对冷凝器SWAAT试验的要求从15~40天不等。本文以15天为界限进行评估，并采用ASTM-G85 A3循环：

-    周期: 2 小时

-    盐溶液PH值: 2.8~3

-    盐雾箱温度: 49 deg C;

-    每个周期包含30分钟喷雾和90分钟维持在高湿工况。

 图13：各冷凝器的失效天数对比