Der Automobilmarkt wird immer wettbewerbsintensiver, wobei die Klimaanlage eine entscheidende Komponente des Fahrzeugs darstellt. Innerhalb dieser Anlage ist das Rohrleitungssystem ein unverzichtbarer Bestandteil, da es den Luftaustausch zwischen Gebläse und Kompressor sowie zwischen Verdampfer und Motor ermöglicht. Dieser Artikel beschreibt primär den Entwicklungsprozess der Rohrleitungen für Kfz-Klimaanlagen.

Die Klimaanlage ist ein unverzichtbarer Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und sorgt primär für ein angenehmes Klima im Innenraum, indem sie im Winter warme und im Sommer kühle Luft liefert. Typischerweise besteht eine Fahrzeugklimaanlage aus einem Kompressor, einer elektronisch gesteuerten Kupplung, einem Kondensator, einem Gebläse, einem Trockner, Kältemittelleitungen, einem Verdampfer, einem Expansionsventil und Kältemittel. Bei Fahrzeugen mit alternativen Antrieben können zusätzlich wichtige Komponenten wie ein Batteriekühler integriert sein, dessen Hauptfunktion die Wärmeabfuhr des Akkus ist. Der Klimakompressor bildet das Herzstück des Systems. Er erhöht den Kältemitteldruck in den Leitungen, um dessen Verflüssigung und Wärmeabfuhr im Kondensator zu ermöglichen, und sorgt gleichzeitig für die Zirkulation des Kältemittels im gesamten System. Durch die kontinuierliche Zirkulation des Kältemittels wird der Innenraumluft Wärme entzogen, wodurch das Fahrzeug gekühlt wird. Jeder Kältemittelkreislauf umfasst vier Prozesse: Kompression, Kondensation, Drosselung und Verdampfung, wie in Abbildung 1 dargestellt. Die Erwärmung im Klimaanlagensystem wird primär durch die Motorwärme (bei Benzinfahrzeugen) oder ein PTC-Thermistor-Heizsystem erreicht.

Kältemittel in Klimaanlagen dienen als Arbeitsmedium im Kältekreislauf und erzielen Kühlung durch Phasenübergänge, die den Wärmeaustausch ermöglichen. Angesichts des gestiegenen Umweltbewusstseins verwendet unser Unternehmen derzeit hauptsächlich zwei Kältemittel: R134a und R1234YF. R1234YF ist ein Kältemittel für Kfz-Klimaanlagen mit einem Ozonabbaupotenzial von null und einem niedrigen Treibhauspotenzial (GWP). Es entspricht den EU-Vorschriften für Kfz-Klimaanlagen und wird typischerweise in Fahrzeugmodellen eingesetzt, die in die Europäische Union exportiert werden. Allerdings ist R1234YF teurer und als Gefahrstoff und Explosionsgefahr eingestuft.

Die Klimaanlagenleitungen verbinden Komponenten wie Kompressor, Kondensator, Verdampfer und Expansionsventil und bilden ein geschlossenes System, in dem das Kältemittel zirkuliert. Eine typische Klimaanlage besteht aus drei Hauptleitungen: der Kompressorsaugleitung, der Druckleitung und der Kondensatordruckleitung. Klimaanlagenleitungen lassen sich nach Material (Kupferrohre, Aluminiumrohre und Gummischläuche), Druck (Hochdruck- und Niederdruckleitungen) und Aggregatzustand (Gas- und Flüssigkeitsleitungen) kategorisieren. Die Klimaanlagenleitungen in Kraftfahrzeugen bestehen hauptsächlich aus Aluminiumrohren, Verbindungsstücken (Klemmen, Verbinder, Muttern usw.), Klimaanlagenschläuchen, Wellschläuchen, Befüllanschlüssen und O-Ringen.

Für Klimaanlagenleitungen in Kraftfahrzeugen gibt es verschiedene Arten von Steckverbindern, wobei Gewindeverbindungen und Klemmverbindungen zu den gebräuchlichsten Methoden zählen.

Bei parallel verlaufenden Rohrleitungen paarweise sind an geeigneten Stellen in der vorderen Außenwand des Gehäuses Schweißmutterlöcher vorzusehen. Die Rohrleitungen sind mit mehreren Rohrschellen zu befestigen, deren Befestigungspunkte im Abstand von 300 mm angeordnet sind. Abbildung 3 zeigt eine Hoch-Niederdruck-Rohrleitungsanordnung mit doppelten Rohrschellen.

Zur Befestigung der Rohre werden, wie in Abbildung 3 dargestellt, Kabelbinder verwendet. Spezielle Klimaanlagen-Ablaufrohre werden mit Kabelbindern an den Heizungswasser-Einlass- und Auslassrohrbaugruppen befestigt, wodurch die Installation verankert und stabilisiert wird.

Der Bearbeitungsablauf für Rohrleitungskomponenten ist wie folgt: Ablängen, Entgraten und Abrunden der Kanten, Drehen der Enden, Endbearbeitung, Drehen von Nuten, Anfasen und Entgraten, Prüfen der Endabmessungen, Biegen, Bohren, Prüfen der Biegeabmessungen, Vorreinigung, Anbringen von Muttern, Schweißen der Druckplattenventilsitze, Schweißnahtprüfung, Nachreinigung, Prüfen der Reinigungsergebnisse, Einsetzen von Ventileinsätzen, Markieren, Anbringen von O-Ringen, Verpacken in Plastikbeutel, Schlauchschneiden, Montage der Aluminiumhülse, Verpressen, Faltenbalgschneiden, Faltenbalgmontage, Montage der Aluminiumhülse, Verpressen, Dichtheitsprüfung, Gesamtprüfung. Sicherstellen, dass die Dichtheit der bearbeiteten Rohrleitungen den Konstruktionsanforderungen entspricht.

Die Rohrleitungen von Klimaanlagen müssen vor der Inbetriebnahme die folgenden Tests bestehen und zufriedenstellende Ergebnisse erzielen.

1. Dichtheitsprüfung: Ein Ende des Schlauchsystems abdichten, das andere Ende mit einer Schnellkupplung verbinden und das System über die Kupplung mit trockenem Stickstoff bei einem Druck von 3–3,2 MPa befüllen. Das Schlauchsystem 30–60 Sekunden lang in ein Wasserbad tauchen. Die Prüfung gilt als bestanden, wenn keine Blasen aufsteigen.

2. Hochtemperaturbeständigkeitsprüfung: Biegen Sie die Schlauchleitung um einen Dorn mit dem achtfachen Nennaußendurchmesser des Schlauchs. Platzieren Sie sie 168 Stunden lang in einer Klimakammer bei (135 ± 2) °C. Entnehmen Sie die Probe, lassen Sie sie auf Raumtemperatur abkühlen, lösen Sie den Schlauch und prüfen Sie die Außenfläche sorgfältig auf sichtbare Mängel wie Risse. Beaufschlagen Sie die Schlauchleitung anschließend mit 2,4 MPa und halten Sie diesen Druck 5 Minuten lang. Prüfen Sie auf Dichtheit; Dichtheit gilt als bestanden.

3. Abreißprüfung: Zwei Schlauchleitungen mit freiliegenden Schlauchlängen von mindestens 300 mm werden an einer Zugprüfmaschine befestigt. Die Zugkraft wird mit einer Geschwindigkeit von (25±2) mm/min aufgebracht, bis die vorgegebene Mindestabreißkraft erreicht ist oder der Schlauch reißt. Die Abreißkraft muss folgende Anforderungen erfüllen: – Für Schläuche mit einem Nenndurchmesser unter 10 mm: Mindestabreißkraft von 1800 N – Für Schläuche mit einem Durchmesser zwischen 10 und 12 mm: Mindestabreißkraft von 2500 N – Für Schläuche mit einem Durchmesser über 13 mm: Mindestabreißkraft von 2700 N.

4. Berstprüfung: Montieren Sie die Schlauchleitung auf einem Druckprüfstand. Füllen Sie den Innenraum mit Kühlmittel, entfernen Sie die gesamte Luft und beaufschlagen Sie die Leitung innerhalb von 30–60 Sekunden gleichmäßig mit 12 MPa. Achten Sie auf Leckagen oder Beschädigungen; treten keine auf, gilt die Prüfung als bestanden.