寶馬新型空調制冷系統介紹

江蘇/甄宗凱

隨著新款B系列發動機的應用，寶馬在裝備B48、B58的4缸和6缸發動機的新款車型上逐漸也開始使用新型空調制冷系統，新型系統優化了空調系統功率消耗，在同等制冷功率的前提下，新型系統能夠降低壓縮機功率，并在啟停裝置MSA熄火狀態下延長制冷時間，進一步降低了油耗，也算作是寶馬一項附加高效動力措施。

我們先來了解一下傳統空調系統制冷原理，空調系統制冷劑循環示意圖，如圖1所示。

圖1 傳統空調系統制冷劑循環示意圖

所有空調系統并不能產生冷氣，而是將吸收車內的熱量排到車外，是個熱量的搬運工。制冷劑循環示意圖指出了空調系統的工作原理，制冷劑在封閉的循環回路中循環，并不斷在液態與氣態之間轉換，其結果是從車內吸收熱量并排到車外。

制冷劑循環回路主要由6個組件構成：

◆壓縮機

◆冷凝器

◆干燥瓶

◆膨脹閥

◆蒸發器

◆空調管路

這些組件連接在一起形成封閉的制冷劑循環回路，空調系統按照壓縮制冷原理工作：循環中的制冷劑在氣態下被壓縮機壓縮成高溫高壓的氣態制冷劑，然后進入冷凝器冷凝散熱成中溫高壓的液態制冷劑，液態制冷劑經過干燥瓶干燥過濾雜質后通過膨脹閥瞬間從液態吸收車內安裝的蒸發箱上的熱量（來自車內空氣）的同時降低壓力重新蒸發成氣態（蒸發吸熱）再進入壓縮機，反復循環來達到持續將車內熱量吸收并排到車外。為了加快車內的空氣循環，在車內儀表臺里安裝有一個鼓風機，不斷的將車內熱空氣吹向吸熱的蒸發器，從而從儀表臺里吹出來的風就是經過空調降溫后的冷空氣了。

以上是傳統空調系統的制冷原理介紹，而寶馬的新型空調系統也是遵循這個制冷循環，只是對6大部件的其中4大部件進行了升級改造，經過改良后的空調系統，部件結構形式發生變化，如果不了解，勢必會給空調系統的故障診斷帶來困難，甚至面對空調系統故障，老師傅也會摸不著頭腦，不信咱們就一起看看這些部件的變化吧！

一、壓縮機

以一輛2017款寶馬 F23（2系敞篷車220i）為例，此車裝備B48發動機，在壓縮機、冷凝器、空調管路、蒸發器四大部件上都采用了寶馬的最新技術，其中壓縮機是帶電磁離合器的變排量壓縮機，此款壓縮機在目前新款車型上普遍采用，它集成了以前老款車型常用的電磁離合器傳動裝置和新款變排量電磁調節閥。也就是說，當無須空調制冷時，壓縮機泵頭皮帶盤是空轉的，其內部連桿活塞無須進行工作，也就不會消耗發動機動力；當需要制冷時，電磁離合器吸合帶動壓縮機活塞旋轉進行制冷劑的壓縮，這是我們傳統空調壓縮機的制冷功率調節方式，即定排量壓縮機唯一的控制方式。而集成了變排量電磁閥之后，不僅可以控制壓縮機的工作時機，還可以控制壓縮機的排量，這樣制冷功率就有了兩種調節方式，在不影響制冷功率的同時，達到了降低油耗并提高發動機動力的目的。壓縮機安裝位置如圖2所示，在B48發動機的下部缸體側面安裝。

圖2 壓縮機位置

二、冷凝器

傳統車輛的冷凝器均是直接冷卻方式——風冷。此種冷凝器由蛇形管和散熱片組成，散熱片與管固定連接在一起，因此熱交換面積大且熱傳遞效果好。冷凝器的任務是將制冷劑在壓縮機內壓縮過程中吸收的能量通過散熱片以熱量形式散發到車外空氣中去。從而使之前氣態形式的制冷劑重新變為液態形式。多數均安裝在水箱前面，中網后面。而寶馬新款冷凝器卻更改了這一傳統結構，它將冷凝器的冷卻方式改為水冷，實現間接冷卻制冷劑的目的。其帶來的優點主要有兩點：第一，水冷冷凝器使空調系統高壓壓力比風冷要低，由于接觸環境空氣的面積變小，不容易受環境溫度影響，這樣就可以降低壓縮機負荷，蒸發壓力相對風冷也要小，所以制冷效果會更好。第二，由于冷凝器體積減小，也可以降低制冷劑的填充量。缺點就是水冷冷凝器制造精密度較高，成本較高。其安裝位置如圖3、圖4所示。

圖3 冷凝器位置圖1

圖3 冷凝器位置圖2

水冷冷凝器通過冷卻液散熱，其冷卻液還不能同發動機的冷卻液散熱器共用，因為冷凝器的溫度要遠遠低于發動機冷卻系統的溫度，所以其必須要使用單獨的冷卻液散熱器。但由于B48、B58發動機中冷器也采用水冷這種間接冷卻方式，而中冷器的溫度和冷凝器的溫度恰好都屬于低溫冷卻系統，所以寶馬公司就將它們設計在一個冷卻循環系統內，這樣就可以共用一個冷卻液低溫散熱器。

B48 發動機冷卻系統工作原理圖如圖5 所示。實車相關部件介紹如下：

圖5 B48發動機冷卻液系統工作原理圖

低溫散熱器安裝在傳統冷凝器的安裝位置，后方安裝有發動機高溫冷卻液散熱器和電子風扇，如圖6所示。

B48、B58發動機中冷器安裝于進氣歧管內部，如圖7所示。

圖7 中冷器（集成進氣管內部）

高溫冷卻水壺和低溫冷卻水壺安裝位置如圖8所示。

圖8 B48發動機冷卻水壺位置

低溫冷卻系統用電子水泵安裝位置如圖9所示。

圖9 電子水泵位置

三、空調管路

傳統空調系統的管路只能傳輸制冷劑，并且空調管路較長，不利于發動機室內布置，還有低溫回流管路處在高溫發動機室內會吸收環境熱量，降低了制冷功率。而寶馬公司開發的新型制冷劑管路，技術上叫作內部熱交換器 IWT。這根特殊軟管在軟管和管路系統中通過從蒸發器流出的約5℃的制冷劑將冷凝器約55℃的已冷凝制冷劑冷卻至約45℃ 。由此可提高蒸發器功率并在制冷功率相同的情況下降低制冷劑循環流動量。這樣可實現較小的空調壓縮機功率消耗從而降低耗油量。

流向壓縮機的制冷劑所含熱量會使制冷劑完全蒸發。這可防止帶出的液態制冷劑進入制冷劑壓縮機內。管路結構如圖10所示。

圖10 新型制冷劑管路

此空調管路實車安裝在左側大梁上部，后端連接膨脹閥，如圖11所示。

圖11 管路安裝位置

熱交換管路IWT前端分離出3個管路，如圖12所示，管路1是連接冷凝器的高壓管路，從壓縮機出來的高壓氣體經過冷凝器和干燥瓶后，經過安裝有高壓傳感器和高壓維修接口的此根管路流入IWT的管路1。管路2 是低壓維修接口的引出管路，管路3 較粗，是空調系統的低壓回流管路，制冷劑由此管回流到壓縮機。

圖12 管路說明

從發動機上部觀看IWT和維修接口安裝位置，如圖13所示。

圖13 接口位置

四、蒸發器

由于寶馬車型現在全系標配MSA（發動機智能啟停系統），這樣在等紅燈時可通過發動機節能啟停功能MSA 關閉發動機。在此情況下，壓縮機不再向蒸發器輸送制冷劑。因此傳統蒸發箱僅提供有限制冷能量用于冷卻車內空間。如果等紅燈時間較長時，空調系統就會主動要求必須重新啟動發動機以進行車內冷卻。這會違背寶馬車型高效動力策略并提高耗油量。

出于該原因使用了一個蓄能蒸發器。蓄能蒸發器位于空氣蒸發器前方，蓄能蒸發器加注一種潛在介質，該介質具有極佳的制冷能量吸收和存儲能力。通過在正常運行模式下流過的冷空氣可對蓄能蒸發器進行加注，從而可使發動機靜止時間幾乎翻倍。其結構如圖14所示。

圖14 蒸發器

通過以上大量原理的解讀和實車照片的講解，相信很多朋友能夠掌握新款寶馬空調系統循環系統的工作原理，這里再通過一個實際維修案例來說明空調系統的維修過程。

一輛2017年寶馬220軟頂敞篷轎車，6000km首保時客戶反映空調不制冷，技師用寶馬診斷儀讀取故障碼顯示由于空調壓力過高而切斷壓縮機工作。

實車查看壓縮機工作狀態，發現在打開制冷功能后，壓縮機每隔十幾秒就吸合斷開一次，機艙內可以明顯聽到電磁離合器的間歇吸合聲，讀取數據流發現高壓壓力已經達到2800～3000kPa，說明空調系統確實存在壓力過高的現象。

該車技師憑著經驗，針對空調壓力過高傳統的檢查方法無非是檢查制冷劑加注量是否過多，空調冷凝器是否散熱不良，還有壓力傳感器是否損壞或者管路堵塞，膨脹閥卡住等問題。

首先技師接上冷媒機，查看高壓壓力確實已經達到3000kPa，低壓也在700kPa左右，說明壓力確實過高，可以排除壓力傳感器不準的故障。

其次打開空調制冷功能后，發動機電子風扇可以正常工作，技師就排除了冷凝器散熱問題。他對空調系統重新按標準克數抽加制冷劑后，故障依舊。

于是技師判斷膨脹閥損壞，為客戶訂貨更換了膨脹閥。更換膨脹閥后故障依舊！

由于此車已經屬于返修車輛，所以技師申請技術支持介入。當技術支持查看故障現象之后，首先擰開了位于發動機室內低溫水壺蓋（安裝位置如圖15所示），發現水壺內已經沒有了冷卻液。于是對水壺重新加注冷卻液打算加壓測試，加注冷卻液之后，發現發動機前端發電機部位開始有冷卻液滴漏，順著滴漏位置，便發現了故障點，如圖16、圖17所示。

圖15 安裝位置

圖16 故障點1

圖17 故障點2

由于此水管是連接進氣歧管內部中冷器的水管，所以當此水管漏水后，低溫冷卻回路也就沒有了散熱能力，這樣冷凝器就得不到低溫冷卻水的循環冷卻，導致空調壓力過高，從而產生空調不制冷的故障。但由于客戶經常短途行駛，中冷器負荷不至于過熱，所以發動機沒有任何報警或者故障碼。

查詢此車維修歷史，在不久前客戶剛在其他店維修過前部事故，可能當時修理工錯誤鋪設了此水管的位置，導致皮帶與水管干涉損壞，我們更換水管后重新鋪設管路（走節氣門外側而不是下側），加注冷卻液后試車空調系統制冷正常。

總結這個案例的返修原因，就是技師不了解新款制冷系統的工作原理，憑經驗判斷故障，而由于技術支持了解此新型空調系統的工作原理和結構布置，所以很快地找到了故障點，所以我們在平時維修中一定要掌握最新技術，才能跟上汽修行業的發展。