黃宜坤

（遼寧省交通高等專科學校，遼寧 沈陽 110122）

目前市場上的大多數(shù)汽車的空調系統(tǒng)均采用利用空氣流動來為冷凝器冷卻，即所謂的風冷方式。寶馬集團推出的BX8 系列發(fā)動機陸續(xù)裝配在新 3 系 G28 和 5 系 G38 的多數(shù)車型上，與該系列發(fā)動機一起配置的空調系統(tǒng)首次采用了利用冷卻液循環(huán)冷卻冷凝器的方式，即利用冷卻液為介質，使高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷凝為中溫高壓的液態(tài)制冷劑。這種結構利用了冷卻液比熱高的特性，能夠達到提高制冷效率和節(jié)能環(huán)保、降低污染物排放量的效果。

1 整體結構

經過空調壓縮機壓縮過的氣態(tài)制冷劑溫度為+85℃左右，壓力為 15bar 左右，需要冷凝到55℃以下以達到制冷劑全部液化，此過程的溫度變化與發(fā)動機缸體溫度變化的差異較大，因此需要單獨的冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)稱為低溫冷卻系統(tǒng)。低溫冷卻系統(tǒng)通過一個單獨的功率可調節(jié)的電動冷卻液泵來調節(jié)空調系統(tǒng)的冷卻功率，采用該種冷卻方式的優(yōu)點是能夠更加精確的控制制冷劑的冷凝溫度，以提高空調的制冷效率，其系統(tǒng)結構及制冷劑狀態(tài)如圖1 所示。

2 系統(tǒng)部件結構及功能

2.1 蓄能型蒸發(fā)器

當車輛配置有發(fā)動機節(jié)能起停功能（MSA）遇到紅燈時可以關閉發(fā)動機，在這種情況下空調壓縮機停止工作，空調系統(tǒng)的制冷能力就會受到限制。等紅燈時間較長時，必須重新啟動發(fā)動機以進行車內冷卻，這就違背了高效動力措施并提高了耗油量。出于這個原因改進了蒸發(fā)器的結構，使用了蓄能型蒸發(fā)器，蓄能型蒸發(fā)器位于傳統(tǒng)蒸發(fā)器的前部，其結構如圖2 所示，在該蓄能型蒸發(fā)器中加注了一種潛在的介質，該介質具有極佳的制冷能力吸收和存儲的能力，通過在正常的模式下流過的冷空氣可以對蓄能型蒸發(fā)器進行加注，從而可以使發(fā)動機靜止時間增加，延遲啟動時間達到節(jié)油和降低尾氣排放的目的。

圖1 系統(tǒng)組成及制冷劑狀態(tài)圖

圖2 蒸發(fā)器結構

2.2 制冷劑管路（內部熱交換器）

該空調系統(tǒng)制冷劑循環(huán)回路中使用了一個新型管路部件即帶有內部熱交換功能的制冷劑管路（圖1 中的⑧），這根特殊軟管被設計成內外兩個不相聯(lián)通的空間，其結構如圖3 所示。

圖3 制冷劑管管路

一方面可以通過從蒸發(fā)器流出的約5℃的制冷劑將從冷凝器流出的55℃的制冷劑冷卻到約45℃，由此可以提高蒸發(fā)器功率并在制冷功率相同的情況下降低制冷劑循環(huán)的流動量，這樣可以實現(xiàn)較小的空調壓縮機功率消耗，從而降低發(fā)動機的耗油量；另一方面可以提高流向壓縮機的制冷劑所含的熱量并完全蒸發(fā)，防止含有液態(tài)成分的制冷劑進入壓縮機產生液擊損害壓縮機。

2.3 通過冷卻液冷卻的冷凝器

優(yōu)化后的制冷劑循環(huán)回路使用了通過發(fā)動機冷卻液冷卻的空調冷凝器，其工作原理如圖1 中⑤所示，在此需要一個電子水泵作為冷卻液循環(huán)的動力源。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的利用風扇冷卻冷凝器的方式具有以下特點：

（1）制冷劑的壓力和溫度的控制精度更加精確。作為冷卻液循環(huán)動力源的電子水泵的旋轉速度可由電控單元根據(jù)溫度和壓力傳感器的輸入數(shù)據(jù)進行實時調節(jié)。

（2）減小了空調系統(tǒng)故障的范圍。該種類型冷凝器位于發(fā)動機艙的內部，相對位于車輛前部格柵處的冷凝器類型，其工作環(huán)境較好，能夠有效減少因為空氣中存在的污染物導致冷凝器臟污而散熱不良，進而影響空調系統(tǒng)制冷效果的因素。

2.4 使用新型制冷劑R1234yf

為了適應更加嚴格的環(huán)境保護要求，部分車型使用了新型制冷劑R1234yf 來代替了市場上的主流制冷劑類型R134a。根據(jù)歐盟法規(guī)，在所有新車型上只允許使用溫室效應（GWP-全球變暖潛勢）小于150 的制冷劑。新型制冷劑R1234yf的 GWP 值為 4，而 R134a 的 GWP 值為 1430 左右，明顯超過了最高限值150，因此不允許繼續(xù)針對新車使用。在此需要說明的是中國大陸地區(qū)還沒有法律規(guī)定必須使用該種類型的制冷劑，但隨著中國市場開放力度的不斷增大，自由貿易區(qū)的數(shù)量和范圍快速增加，一些通過平行進口符合歐盟規(guī)格的車輛已經大量存在，針對這種配置的車型在使用和維修過程中需要注意幾點。

（1）雖然新型制冷劑 R1234yf 在常溫下無毒、不會燃燒，且與空氣以任何比例混合都不會發(fā)生爆炸，但是在較高溫度下R1234yf 是可燃的，在市場上也存在因制冷劑泄漏到發(fā)動機等較高溫度的部件上導致汽車燃燒的案例。

（2）維修過程中必須絕對避免將兩種類型的制冷劑混合，需要使用單獨的制冷劑充注機。如果在日常維修車間工作中不慎將R134a 與R1234yf混合在了一起，必須妥善處理，避免環(huán)境污染及造成車輛空調系統(tǒng)的損壞。

（3）在使用過程中注意該系統(tǒng)的冷凍油型號為SP-2，與常規(guī)冷凍油PAG 不同此冷凍油具有絕緣特性，因此維修過程中禁止利用添加熒光劑的方式進行系統(tǒng)檢漏測試，推薦充入一定壓力的氮氣進行檢漏測試。

3 總結

通過以上幾項對空調系統(tǒng)部件進行的優(yōu)化，能夠在降低汽車燃油消耗量，減少發(fā)動機尾氣排放量，提高駕駛室內空氣質量，精確控制車內溫度和濕度，滿足駕駛者更高的駕駛感受要求以及減少車輛故障發(fā)生概率，提高維修效率等方面都有一定的改善。隨著我國法律法規(guī)建設的不斷完善，節(jié)能環(huán)保型的空調系統(tǒng)的優(yōu)化方案將會很快應用在所有的車輛上。