寶馬G 系列車型空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)回路部件結(jié)構(gòu)與功能解析

黃宜坤

（遼寧省交通高等專科學(xué)校，遼寧 沈陽 110122）

目前市場上的大多數(shù)汽車的空調(diào)系統(tǒng)均采用利用空氣流動來為冷凝器冷卻，即所謂的風(fēng)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(diào)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(zhì)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

經(jīng)過空調(diào)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(diào)節(jié)的電動冷卻液泵來調(diào)節(jié)空調(diào)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(diào)的制冷效率，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及制冷劑狀態(tài)如圖1 所示。

2 系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)及功能

2.1 蓄能型蒸發(fā)器

當(dāng)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(guān)閉發(fā)動機，在這種情況下空調(diào)壓縮機停止工作，空調(diào)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(nèi)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(zhì)，該介質(zhì)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(jié)構(gòu)

2.2 制冷劑管路（內(nèi)部熱交換器）

該空調(diào)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(nèi)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(shè)計成內(nèi)外兩個不相聯(lián)通的空間，其結(jié)構(gòu)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(diào)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(chǎn)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(diào)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(fēng)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)。

（2）減小了空調(diào)系統(tǒng)故障的范圍。該種類型冷凝器位于發(fā)動機艙的內(nèi)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(dǎo)致冷凝器臟污而散熱不良，進而影響空調(diào)系統(tǒng)制冷效果的因素。

2.4 使用新型制冷劑R1234yf

為了適應(yīng)更加嚴(yán)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(yīng)（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(mào)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(jīng)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(dǎo)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(diào)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(jié)

通過以上幾項對空調(diào)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(nèi)空氣質(zhì)量，精確控制車內(nèi)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(shè)的不斷完善，節(jié)能環(huán)保型的空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化方案將會很快應(yīng)用在所有的車輛上。