汽车空调管路设计规范.docx
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汽车空调管路设计规范
汽车空调管路
设计规范
一、汽车空调管路分类型式
1.1、按压力分类：
（1）高压管：
压缩机-冷凝器连接管、冷凝器-蒸发器连接管
（2）低压管：
蒸发器（膨胀阀）-压缩机连接管
1.2、按制冷剂状态分类：
（1）气态管：
管路中制冷剂状态为气态
（2）液态管：
管路中制冷剂状态为液态
1.3、按管路直径分类：
（1）三分管：
通称截面直径为3/8英寸的管路
（2）四分管：
通称截面直径为4/8英寸的管路
（3）五分管：
通称截面直径为5/8英寸的管路
图1：
空调管路内部走向示意图
二、汽车空调管路的零部件组成
1、铝管
2、接头（压板，接头，螺母等）
3、空调胶管
4、空调波纹管
5、铝套
6、加注阀
7、视液镜
8、压力阀
9、压力阀线束
10、O型圈
11、塑料堵帽
图2：
管路中各零件图示
三、管路的使用区间及状态
表1
名称
区间
冷媒状态
四分管
压缩机-冷凝器
高温高压气态
三分管
冷凝器-蒸发器
高温高压液态
五分管
蒸发器-压缩机
低温低压气态
四、管路的选择
4.1、硬管的使用
（1）连接震动频率相同的零件；
（2）连接的零件距离不是很长的时候；
（3）产品规定使用铝管。
4.2、软管的使用
（1）在不同频率的零件间连接时能起到吸振降噪的作用；
（2）软管可以实现硬管难以实现的复杂空间和长距离传输作用；
（3）软管的柔韧性可以适应硬管难以装配的场合。
五、整车上空调管路布置
5.1、空调管路的布置原则
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，应同时考虑以下几点因素：
5.1.1、保证与整车安装匹配，与车体其他部件没有干涉
设计管路时应充分考虑整车上与其他部件的干涉，为了避免管路跟周边的其他件发生磨损，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的物体之间的间隙,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，确保在车辆日常行驶中管路不会被损坏。
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。
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。
5.1.2、应使胶管避开高温位置
为了避免胶管和加注帽被烤坏，在布置管路的时候，尽量离高温部件远一些，且距离至少大于100mm；如确实无法避开高温部件，则胶管表面须包裹隔热铝箔，且最短距离必须大于40mm。
设计胶管时，应让胶管平滑过渡，避免急剧弯曲。
若不可避免时，必须改变铝管的形式，以改变安装角度。
5.1.3、满足NVH的要求，不带来附加的振动及噪音
1、考虑车辆行驶过程中的振动和整车自身带来的振动，根据管路安装性和连接处振动程度的差异，应适当选择铝管和软管。
为了避免应力集中与最大共振点，通常需要在安装管路时在合适的位置安装管夹及支架，在设计管路支架的时候，硬管应隔300mm加以固定，300mm以上的铝管要求至少有两个固定点；软管则应隔（300-500mm）用管夹或扎带加以固定。
2、为减小在车辆行驶中管路产生的噪音，应当在布置管路时使用管夹或支架充分固定管路，尽量少的带来振动从而产生噪音；在使用管路固定支架时，需带橡胶衬垫，避免出现刚性连接。
为了减小空调管路产生的噪音，管路尽可能布置的短而直。
5.1.4、满足总装装配及售后维修的便捷性要求
为便于空调管路的总装装配及售后维修，应在设计管路压板处时避开要装配的另一端管路接头以及压板上装紧固件的地方（必要时在支架上焊上紧固件以方便安装）。
加注口在管路上的的位置和方向须方便加注制冷剂，并且在加注制冷剂时不与其他管路及部件相干涉，周围及上部预留≥ø80mm的空间，压力开关上方预留圆柱形空间≥ø30×50mm，视液镜上方预留观察用圆柱形空间≥ø10mm。
5.1.5、成本最优化。
设计过程中，在空间允许的情况下，管路布置应尽可能地简单，且应优先选择铝管，因为铝管相对成本低于软管，在选择管路压板形式时，尽可能选用现有压板，没有相同压板时，尽量采用现有型材。
5.2、管路装车验证
管路经过检验没有问题之后，便可进行试装，前期的试装一定要跟踪装车过程，因为随时都可能会有意想不到的情况发生。
比如管路在装完之后如果跟其他件干涉，之前已经确保我们自己的件没有问题了，那么接下来就要检查管路跟别的件的间隙情况，然后跟数模上的间隙对比，找到问题的原因所在，然后从设计上改正此问题，然后重新进行验证。
六、设计时的注意事项
6.1、铝管的折弯半径R一般大于1.5倍的铝管直径小于等于2倍的铝管直径，两弯中间的直线段长度不得小于夹模长度，两端的直线段长度不得小于一倍管径。
6.2、以下事项必须在图纸中反映出来。
——防护材料：
如波纹管，海绵管，热缩管，铝箔管等
——密封形式及结构
——隔热海绵的厚度
——焊接连接部位适用的形式及要求
——禁止适用软管作为设计的基准
——蒸发器进出口法兰避免使用一体式设计
6.3、铝管与空调胶管处扣压量不当，扣押量不足，容易使制冷剂通过连接处进入中间层而向外渗漏，或使胶管鼓泡；扣压量过大扣压不均匀，使胶管局部出现铆压裂纹或压缩过量，经短期使用，便在接头处出现断裂或密封不良现象。
设计管路扣压量时应该按照管路扣压量表选取合适扣压量。
表2：
管路扣压量
铝管外径
胶管规格
空调波纹管规格
扣压量
Φ9
A20-5/16
20
19.2±0.2
Φ9.5
A20-5/16
20
20.0±0.2
Φ11
A20-13/32
25
22.6±0.2
Φ12
A20-13/32
25
23.0±0.2
Φ16
A10-15.2B
25
23.3±0.2
6.4、图纸中标注的软管长度通常是指包含扣压铝套的长度。
6.5、使用软管的最小长度和弯曲半径
软管的最小使用长度为220mm（含铝套），弯曲的最小半径是8倍的胶管直径（外径）。
（1）220mm以下时发生因管路过分弯曲，造成流量减小以及因软管太短无法起到吸震降噪的作用，导致的空调系统故障和性能降低的可能性增高，而且因为过分弯曲会造成胶管寿命降低。
（2）启动空调时因冷媒压力突然升高产生的冲击力无法被软管吸收会导致连接软管损坏。
（3）若只是方便安装可以根据实际适当缩短。
七、空调管路规格及材料
7.1、整体管路规格匹配
表3
制冷剂
规格
四分管
三分管
五分管
R1234yf/
R134a
铝管
全铝管
直径
壁厚
直径
壁厚
直径
壁厚
12
1.2
9.5
1.2
16
1.2
中间接胶管
12
1.8
9.5
1.5
16
1.8
11
1.8
9
1.5
15.88
1.8
12
1.5
9
1.2
16
1.5
11
1.5
空调胶管
内径
外径
内径
外径
内径
外径
10.5±0.4
23±0.8
8.2±0.3
19±0.5
15.2±0.4
23±0.5
*注）加粗值为推荐值，硬管φ16的实际尺寸为φ15.88，通常取φ16，硬管指外径乘以壁厚，软管是指内径乘以外径。
7.2、空调铝管
7.2.1铝管常用材料及性能
表4
铝材牌号
状态
性能
状态下参数
3003
H12
极佳的成型加工特性，高耐腐蚀性，良好的焊接性能和导电性，3003用于加工要有良好的成型性能，高的抗腐蚀性可焊性好的零件部件，或要求有这些性能又需要比1系列铝合金强度高的工具。
抗拉强度：
≥95MPa
断后伸长率：
22%
6063（常用）
T4
加工性能极佳，优良的的可焊接性，挤出性及电镀性，良好的抗腐蚀性，韧性，易抛光，阳极氧化处理效果优良，是典型的挤压合金
抗拉强度：
≥130MPa
断后伸长率：
12%
规定非比例伸长应力
δp0.2：
70MPa
铝管常用规格
规格
四分管
三分管
五分管
铝管
全铝管
直径
壁厚
直径
壁厚
直径
壁厚
12
1.2
9.5
1.2
16
1.2
中间接胶管
12
1.8
9.5
1.5
16
1.8
11
1.8
9
1.5
15.88
1.8
12
1.5
9
1.2
16
1.5
11
1.5
*注）加粗值为推荐值
7.3、空调胶管
7.3.2空调胶管常用材料及性能
胶管常用的有两种，分为薄壁管和厚壁管，设计时一般采用厚壁管。
薄壁管共有四层，分为衬层（PA）、内胶层CR（氯丁橡胶）、增强层（PVA）、外胶层：
EPDM（三元乙丙橡胶）。
图3：
薄壁管
厚壁管共有五层，分别为：
内胶层：
CA（氯丁橡胶）、尼龙层：
PA、中胶层：
NBR（丁腈橡胶）、编织层：
PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、外胶层：
EPDM（三元乙丙橡胶）。
图4：
厚壁管
表5：
胶管常用规格参数表
空调胶管规格
内径
外径
对应铝管外径
工作压力
爆破压力
A10-15.2B
φ15.2±0.4
φ23.0±0.5
16
2.5MPa
14MPa
A20-5/16
φ8.2±0.3
φ19±0.5
9/9.5
3.5MPa
18MPa
A20-13/32
φ10.5±0.4
φ23±0.8
11/12
3.5MPa
18MPa
八、管路接头
汽车空调管路的接头形式有多种，目前我们采用的接头形式为压板连接和螺纹连接。
8.1、压板连接
将铝管与铝管或其他部件以压板的形式连接起来。
在螺纹紧固时，胶管很可能被扭转，这种存在扭转剪切应力的胶管会过早疲劳损坏，同时这种扭力会有使接头松开的趋势，所以现在空调部件更倾向于采用压板结构。
压板常用材料为K70A。
图5：
压板接头
表6：
压板常用型材及规格
型材
尺寸规格
R1
R2
R3
中心距
12
10
14
19
10
8
14
16
9
7
12
14
L1
L2
R
中心距1
中心距2
25
57.5
5.2
22.1
35
R1
R2
R3
L1
L2
17.5
17.5
8.5
15
22
L3
中心距1
中心距2
39.7
23.8
23.8
R1
R2
R3
L1
L2
17.5
17.5
9.2
16.6
22
L3
中心距1
中心距2
39.7
23.8
23.1
R1
R2
L
中心距1
中心距2
15
15
12.5
20.5
37
a
b
13
10.1
H1
H2
a
b
5
6
16
35
a
b
H
10.1
25
5
8.2、螺纹连接
将铝管与铝管或其他部件用螺母和外牙螺纹连接起来，常用的公制螺纹规格有：
M16X1.5、M20X1.5、M22X1.5、M24X1.5，英制螺纹规格有：
5/8-18UNF，3/4-16UNF，7/8-14UNF。
具体尺寸见下表：
图6：
螺纹接头
8.2.1、螺纹接头规格表
表7
铝管外径
密封圈
螺母
配接接头
Φ9
7.8x1.9
M16x1.5
5/8-18UNF
外螺纹接头M16x1.5
外螺纹接头5/8-16UNF
Φ9.5
7.8x1.9
M16x1.5
5/8-18UNF
外螺纹接头M16x1.5
外螺纹接头5/8-16UNF
Φ11
6.8x1.9
M20x1.5
3/4-16UNF
外螺纹接头M20x1.5
外螺纹接头3/4-16UNF
Φ12
10.8x1.8
M22x1.5
3/4-16UNF
外螺纹接头M22x1.5
外螺纹接头3/4-16UNF
Φ16
13.8x2.4
M24x1.5
7/8-14UNF
外螺纹接头M24x1.5
外螺纹接头7/8-14UNF
表8：
硬管墩头部分
Φ9
Φ9.5
Φ11
Φ12
Φ16
13.5
13.5
16.5
19.2
21.9
表9：
接头插入部分尺寸规格
公接头上密
封圈规格
公接头密封槽直径
公接头密封圈宽度
公接头外径
内径
母接头内径
Φ6.8×φ1.78
Φ7.4±0.05
2.5±0.1
Φ10.1
（0，-0.08）
6±0.1
Φ10.15
（0.15，-0）
Φ13.4×φ2.4
Φ14.54±0.05
3.2±0.1
Φ18.18
（0，-0.08）
11.5±0.1
Φ18.25
（0.15,-0）
Φ10.8×φ2.4
Φ11.74±0.05
3.2±0.1
Φ15.38
（0，-0.08）
8.5±0.1
Φ15.45
（0.15，-0）
图7
九、空调波纹管
波纹管特点：
1、刚柔兼备，在具有足够的力学性能的同时，兼备优异的柔韧性。
2、耐化学腐蚀性强，可承受周围环境中酸碱的影响。
3、波纹形状能加强管道对周围环境的负荷抵抗力，又不增加它的曲挠性，以便于连续敷设在凹凸不平的物体上。
4、接口方便且密封性能好，容易搬运且安装方便。
5、使用温度范围广，阻燃，自熄，使用安全。
6、电气绝缘性能好，是电线套管的理想材料。
表10：
波纹管规格
公称规格
材料
内径
外径
对应胶管规格
20
PP
20.1±0.5
24.5±0.5
A20-5/16
25
PP
25.1±0.5
29.5±0.5
A20-13/32
A10-15.2B
十、铝套
铝套最常用的材料为3003-H12，铝套是用来连接铝管和空调胶管的，将铝套插入铝管进行铆合，铆合完成后将胶管插入铝套，完成胶管铆合，在扣压机扣压铝套，达到密封铝管与胶管的目的。
图8：
铝套
表11：
铝套常用规格
铝管外径
铝套外径
中心孔直径
铝套壁厚
9
23
9.1
1.5
11
27
11.1
1.5
12
27
12.1
1.5
16
27
16.1
1.5
十一、加注阀
1、汽车空调加注阀分为低压加注阀和高压加注阀，分别由阀座、阀芯和充注阀堵帽组成，用于给空调系统充注、回收制冷剂以及检测系统压力，通常情况阀座的材料用的是K70A。
2、一般低压加注阀焊接在低压气态管上即：
蒸发器（膨胀阀）-压缩机连接管上；高压加注阀焊接在高压液态管上，即：
冷凝器-蒸发器（膨胀阀）连接管上。
另外，加注阀上必须还要有防尘帽。
其颜色一般为绿色（现要求更改为蓝色），常用材料为PP。
图8：
加注阀
十二、O型圈
O型圈的作用是对管接头部位进行密封。
空调管路中所用的O型圈要求有较好的耐HFC-134a和冷冻油能力，常用的O型圈材料为HNBR（氢化丁腈橡胶）。
下表为O型圈在管路上的常用规格：
表12：
常用O型圈规格
序号
内径d1
线径d2
颜色
图示
1
6.3±0.16
1.8±0.08
绿色
2
6.8±0.16
1.9±0.08
3
7.8±0.16
1.9±0.08
4
10.8±0.18
1.8±0.08
5
10.8±0.18
2.4±0.09
6
13.8±0.19
1.9±0.09
7
13.8±0.19
2.4±0.09
8
6.7±0.16
1.8±0.08
9
19.2±0.25
3.0±0.09
十三、塑料堵帽
塑料压板堵帽是安装在空调管路接口处和各类压板的接头处，用来防止各种杂质进入空调管路内部。
塑料堵帽常用的材料有高聚合度聚氯乙烯（HPVC）和聚乙烯（PE），我们常用PE作为塑料堵帽的材料。
图9：
塑料堵帽
十四、压力阀
压力开关是一种检测元件，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。
在管路上配套的压力阀共两种，分为两态压力阀和三态压力阀。
两态压力阀的工作过程原理如下：
1）当压力高于设定的最高压力时，开启相应的保护电路，切断压缩机运转，防止造成系统的损坏。
2）当压力低于某一压力时（制冷剂泄漏），开启相应的保护电路，切断压缩机运转。
图10：
两态压力阀
三态压力阀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，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、蝶形弹簧的弹力，蝶形弹簧反转，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。
图11：
三态压力阀
十五、压力阀线束
压力阀线束跟压力阀相配套并且装配在压力阀上，并且符合QC/T29106-2014《汽车用低压电线束技术条件》的执行标准。
图12：
压力阀线束详图
十六、图纸中管路设计技术要求
1、使用冷媒：
R134a；
2、胶管符合QC/T664-2000《汽车空调（HFC134a）用胶管及软管组合件》的规定；
3、扣压接头处牢固可靠，用3.5MPa氮气进行气密性试验，5min内无任何泄露现象；
表13：
吸气管气密性及耐压实验媒介：
空气或氮气
使用冷媒
R-134a
判断条件
气密实验
1.64±0.02MPa*G
5分钟内没有泄露
耐压实验
2.45±0.02MPa*G
5分钟内没有变形和破损
表14：
排气管和液体管气密性及耐压实验媒介：
空气或氮气
使用冷媒
R-134a
判断条件
气密实验
3.53±0.02MPa*G
5分钟内没有泄露
耐压实验
5.3±0.02MPa*G
5分钟内没有变形和破损
4、管路出厂前在管路接头和加注阀处必须加堵盖；
5、O型圈材料：
氢化丁腈橡胶，其性能符合QC/T666.1-2010，O型圈部应涂抹2次以上冷冻油；
6、管路总成两端连接头配合面要求涂抹冷冻油；
7、铝管材质：
例6063-T4-GB/T3190-2008,中心折弯半径为Rx；
8、铝材部分焊接使用熔化极惰性气体保护焊，焊接牢固、可靠，无漏焊、虚焊等焊接缺陷；
9、管路内清洁度要求：
杂质含量不大于270mg/m2。
安装O型圈沟槽尺寸：
沟槽的尺寸：
槽底直径/1.04（拉伸率按4%计算）=O型圈内径；
槽深*1.2（压缩率按20%计算）=O型圈线径；
考虑到压缩后O型圈截面会变型铺开，槽宽一般为线径的1.3倍左右。
压缩率k和过盈量δ
a、如右图所示，压缩率k=（d0-h0）/d0*100%
式中h0---O形圈槽底至被密封面的距离
b、对于静密封，k=10%～40%（最优20%～30%）
c、与压缩率k相对应的是过盈量δ（压缩量），过盈量δ表示O形圈的预压缩情况，对于静密封其值一般为0.3～0.5。
d、选取O形圈压缩率时主要考虑的因素：
要有足够的O形圈接触压力；摩擦力应尽量小；应尽量避免永久性变形。
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