江蘇/甄宗凱

隨著新款B系列發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，寶馬在裝備B48、B58的4缸和6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的新款車型上逐漸也開始使用新型空調(diào)制冷系統(tǒng)，新型系統(tǒng)優(yōu)化了空調(diào)系統(tǒng)功率消耗，在同等制冷功率的前提下，新型系統(tǒng)能夠降低壓縮機(jī)功率，并在啟停裝置MSA熄火狀態(tài)下延長制冷時(shí)間，進(jìn)一步降低了油耗，也算作是寶馬一項(xiàng)附加高效動(dòng)力措施。

我們先來了解一下傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)制冷原理，空調(diào)系統(tǒng)制冷劑循環(huán)示意圖，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)制冷劑循環(huán)示意圖

所有空調(diào)系統(tǒng)并不能產(chǎn)生冷氣，而是將吸收車內(nèi)的熱量排到車外，是個(gè)熱量的搬運(yùn)工。制冷劑循環(huán)示意圖指出了空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，制冷劑在封閉的循環(huán)回路中循環(huán)，并不斷在液態(tài)與氣態(tài)之間轉(zhuǎn)換，其結(jié)果是從車內(nèi)吸收熱量并排到車外。

制冷劑循環(huán)回路主要由6個(gè)組件構(gòu)成：

◆壓縮機(jī)

◆冷凝器

◆干燥瓶

◆膨脹閥

◆蒸發(fā)器

◆空調(diào)管路

這些組件連接在一起形成封閉的制冷劑循環(huán)回路，空調(diào)系統(tǒng)按照壓縮制冷原理工作：循環(huán)中的制冷劑在氣態(tài)下被壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，然后進(jìn)入冷凝器冷凝散熱成中溫高壓的液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷劑經(jīng)過干燥瓶干燥過濾雜質(zhì)后通過膨脹閥瞬間從液態(tài)吸收車內(nèi)安裝的蒸發(fā)箱上的熱量（來自車內(nèi)空氣）的同時(shí)降低壓力重新蒸發(fā)成氣態(tài)（蒸發(fā)吸熱）再進(jìn)入壓縮機(jī)，反復(fù)循環(huán)來達(dá)到持續(xù)將車內(nèi)熱量吸收并排到車外。為了加快車內(nèi)的空氣循環(huán)，在車內(nèi)儀表臺(tái)里安裝有一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，不斷的將車內(nèi)熱空氣吹向吸熱的蒸發(fā)器，從而從儀表臺(tái)里吹出來的風(fēng)就是經(jīng)過空調(diào)降溫后的冷空氣了。

以上是傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理介紹，而寶馬的新型空調(diào)系統(tǒng)也是遵循這個(gè)制冷循環(huán)，只是對6大部件的其中4大部件進(jìn)行了升級(jí)改造，經(jīng)過改良后的空調(diào)系統(tǒng)，部件結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化，如果不了解，勢必會(huì)給空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷帶來困難，甚至面對空調(diào)系統(tǒng)故障，老師傅也會(huì)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(jī)

以一輛2017款寶馬 F23（2系敞篷車220i）為例，此車裝備B48發(fā)動(dòng)機(jī)，在壓縮機(jī)、冷凝器、空調(diào)管路、蒸發(fā)器四大部件上都采用了寶馬的最新技術(shù)，其中壓縮機(jī)是帶電磁離合器的變排量壓縮機(jī)，此款壓縮機(jī)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(dòng)裝置和新款變排量電磁調(diào)節(jié)閥。也就是說，當(dāng)無須空調(diào)制冷時(shí)，壓縮機(jī)泵頭皮帶盤是空轉(zhuǎn)的，其內(nèi)部連桿活塞無須進(jìn)行工作，也就不會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力；當(dāng)需要制冷時(shí)，電磁離合器吸合帶動(dòng)壓縮機(jī)活塞旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制冷劑的壓縮，這是我們傳統(tǒng)空調(diào)壓縮機(jī)的制冷功率調(diào)節(jié)方式，即定排量壓縮機(jī)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(jī)的工作時(shí)機(jī)，還可以控制壓縮機(jī)的排量，這樣制冷功率就有了兩種調(diào)節(jié)方式，在不影響制冷功率的同時(shí)，達(dá)到了降低油耗并提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的目的。壓縮機(jī)安裝位置如圖2所示，在B48發(fā)動(dòng)機(jī)的下部缸體側(cè)面安裝。

圖2 壓縮機(jī)位置

二、冷凝器

傳統(tǒng)車輛的冷凝器均是直接冷卻方式——風(fēng)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(wù)是將制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)壓縮過程中吸收的能量通過散熱片以熱量形式散發(fā)到車外空氣中去。從而使之前氣態(tài)形式的制冷劑重新變?yōu)橐簯B(tài)形式。多數(shù)均安裝在水箱前面，中網(wǎng)后面。而寶馬新款冷凝器卻更改了這一傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它將冷凝器的冷卻方式改為水冷，實(shí)現(xiàn)間接冷卻制冷劑的目的。其帶來的優(yōu)點(diǎn)主要有兩點(diǎn)：第一，水冷冷凝器使空調(diào)系統(tǒng)高壓壓力比風(fēng)冷要低，由于接觸環(huán)境空氣的面積變小，不容易受環(huán)境溫度影響，這樣就可以降低壓縮機(jī)負(fù)荷，蒸發(fā)壓力相對風(fēng)冷也要小，所以制冷效果會(huì)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(diǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液散熱器共用，因?yàn)槔淠鞯臏囟纫h(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的溫度，所以其必須要使用單獨(dú)的冷卻液散熱器。但由于B48、B58發(fā)動(dòng)機(jī)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(tǒng)，所以寶馬公司就將它們設(shè)計(jì)在一個(gè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，這樣就可以共用一個(gè)冷卻液低溫散熱器。

B48 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理圖如圖5 所示。實(shí)車相關(guān)部件介紹如下：

圖5 B48發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液系統(tǒng)工作原理圖

低溫散熱器安裝在傳統(tǒng)冷凝器的安裝位置，后方安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)高溫冷卻液散熱器和電子風(fēng)扇，如圖6所示。

B48、B58發(fā)動(dòng)機(jī)中冷器安裝于進(jìn)氣歧管內(nèi)部，如圖7所示。

圖7 中冷器（集成進(jìn)氣管內(nèi)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(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水壺位置

低溫冷卻系統(tǒng)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(diào)管路

傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的管路只能傳輸制冷劑，并且空調(diào)管路較長，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)布置，還有低溫回流管路處在高溫發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)會(huì)吸收環(huán)境熱量，降低了制冷功率。而寶馬公司開發(fā)的新型制冷劑管路，技術(shù)上叫作內(nèi)部熱交換器 IWT。這根特殊軟管在軟管和管路系統(tǒng)中通過從蒸發(fā)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(fā)器功率并在制冷功率相同的情況下降低制冷劑循環(huán)流動(dòng)量。這樣可實(shí)現(xiàn)較小的空調(diào)壓縮機(jī)功率消耗從而降低耗油量。

流向壓縮機(jī)的制冷劑所含熱量會(huì)使制冷劑完全蒸發(fā)。這可防止帶出的液態(tài)制冷劑進(jìn)入制冷劑壓縮機(jī)內(nèi)。管路結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 新型制冷劑管路

此空調(diào)管路實(shí)車安裝在左側(cè)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(gè)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(jī)出來的高壓氣體經(jīng)過冷凝器和干燥瓶后，經(jīng)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(diào)系統(tǒng)的低壓回流管路，制冷劑由此管回流到壓縮機(jī)。

圖12 管路說明

從發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)器

由于寶馬車型現(xiàn)在全系標(biāo)配MSA（發(fā)動(dòng)機(jī)智能啟停系統(tǒng)），這樣在等紅燈時(shí)可通過發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能啟停功能MSA 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。在此情況下，壓縮機(jī)不再向蒸發(fā)器輸送制冷劑。因此傳統(tǒng)蒸發(fā)箱僅提供有限制冷能量用于冷卻車內(nèi)空間。如果等紅燈時(shí)間較長時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)就會(huì)主動(dòng)要求必須重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以進(jìn)行車內(nèi)冷卻。這會(huì)違背寶馬車型高效動(dòng)力策略并提高耗油量。

出于該原因使用了一個(gè)蓄能蒸發(fā)器。蓄能蒸發(fā)器位于空氣蒸發(fā)器前方，蓄能蒸發(fā)器加注一種潛在介質(zhì)，該介質(zhì)具有極佳的制冷能量吸收和存儲(chǔ)能力。通過在正常運(yùn)行模式下流過的冷空氣可對蓄能蒸發(fā)器進(jìn)行加注，從而可使發(fā)動(dòng)機(jī)靜止時(shí)間幾乎翻倍。其結(jié)構(gòu)如圖14所示。

圖14 蒸發(fā)器

通過以上大量原理的解讀和實(shí)車照片的講解，相信很多朋友能夠掌握新款寶馬空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)的工作原理，這里再通過一個(gè)實(shí)際維修案例來說明空調(diào)系統(tǒng)的維修過程。

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

實(shí)車查看壓縮機(jī)工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在打開制冷功能后，壓縮機(jī)每隔十幾秒就吸合斷開一次，機(jī)艙內(nèi)可以明顯聽到電磁離合器的間歇吸合聲，讀取數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)高壓壓力已經(jīng)達(dá)到2800～3000kPa，說明空調(diào)系統(tǒng)確實(shí)存在壓力過高的現(xiàn)象。

該車技師憑著經(jīng)驗(yàn)，針對空調(diào)壓力過高傳統(tǒng)的檢查方法無非是檢查制冷劑加注量是否過多，空調(diào)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(jī)，查看高壓壓力確實(shí)已經(jīng)達(dá)到3000kPa，低壓也在700kPa左右，說明壓力確實(shí)過高，可以排除壓力傳感器不準(zhǔn)的故障。

其次打開空調(diào)制冷功能后，發(fā)動(dòng)機(jī)電子風(fēng)扇可以正常工作，技師就排除了冷凝器散熱問題。他對空調(diào)系統(tǒng)重新按標(biāo)準(zhǔn)克數(shù)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(jīng)屬于返修車輛，所以技師申請技術(shù)支持介入。當(dāng)技術(shù)支持查看故障現(xiàn)象之后，首先擰開了位于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)低溫水壺蓋（安裝位置如圖15所示），發(fā)現(xiàn)水壺內(nèi)已經(jīng)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(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)前端發(fā)電機(jī)部位開始有冷卻液滴漏，順著滴漏位置，便發(fā)現(xiàn)了故障點(diǎn)，如圖16、圖17所示。

圖15 安裝位置

圖16 故障點(diǎn)1

圖17 故障點(diǎn)2

由于此水管是連接進(jìn)氣歧管內(nèi)部中冷器的水管，所以當(dāng)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(huán)冷卻，導(dǎo)致空調(diào)壓力過高，從而產(chǎn)生空調(diào)不制冷的故障。但由于客戶經(jīng)常短途行駛，中冷器負(fù)荷不至于過熱，所以發(fā)動(dòng)機(jī)沒有任何報(bào)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(dāng)時(shí)修理工錯(cuò)誤鋪設(shè)了此水管的位置，導(dǎo)致皮帶與水管干涉損壞，我們更換水管后重新鋪設(shè)管路（走節(jié)氣門外側(cè)而不是下側(cè)），加注冷卻液后試車空調(diào)系統(tǒng)制冷正常。

總結(jié)這個(gè)案例的返修原因，就是技師不了解新款制冷系統(tǒng)的工作原理，憑經(jīng)驗(yàn)判斷故障，而由于技術(shù)支持了解此新型空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)布置，所以很快地找到了故障點(diǎn)，所以我們在平時(shí)維修中一定要掌握最新技術(shù)，才能跟上汽修行業(yè)的發(fā)展。