周遠(yuǎn)芳 呂旭

摘 要：當(dāng)前寶馬品牌的汽車，大都在配套了使用水冷冷凝器等新技術(shù)的新型空調(diào)系統(tǒng)。研究這些新技術(shù)的工作原理，對(duì)診斷這些車型的空調(diào)故障有很重要的意義。文章著重講述了以水冷冷凝器為代表的寶馬新型空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，并以一個(gè)故障案例為例，分析了在診斷相關(guān)故障時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵字：寶馬空調(diào)系統(tǒng);水冷冷凝器

中圖分類號(hào)：U472.4? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）13-213-03

A Working Principle And Fault Case Of Bmw Water-Cooled Condenser

Air Conditioner

Zhou Yuanfang， Lu Xu

（ Department of Vehicle Engineering， Shanxi Transportation Vocational and Technical College， Shanxi Taiyuan 030031 ）

Abstract： Most of the current BMW brand cars are equipped with new air conditioning systems using new technologies such as water-cooled condensers. Studying the workings of these new technologies is important in diagnosing air conditioning faults in these models. This article focuses on the working principle of the new BMW air conditioning system， represented by the water-cooled condenser， and analyzes the considerations when diagnosing related faults， using a failure case as an example.

Keywords： BMW air conditioning system; Water-cooled condenser

CLC NO.： U472.4? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-213-03

前言

伴隨著寶馬B系列發(fā)動(dòng)機(jī)的普遍使用，其配套的空調(diào)系統(tǒng)也有一些新的變化。比如如壓縮機(jī)采用了帶變量調(diào)節(jié)閥的變排量壓縮機(jī)以達(dá)到節(jié)能減排的效果;空調(diào)管路采用了雙層嵌套的帶內(nèi)部熱交換器（IWT）的空調(diào)管路，可以讓蒸發(fā)器到空調(diào)壓縮機(jī)的制冷劑和從冷凝器到膨脹閥的制冷劑進(jìn)行熱交換，從而提高制冷效率;采用了蓄能蒸發(fā)器，其在設(shè)置在蒸發(fā)器前方，具有較好的熱量?jī)?chǔ)存能力，在壓縮機(jī)工作時(shí)從被蒸發(fā)器制冷，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)可以替代蒸發(fā)器給空氣制冷，以配合發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停系統(tǒng)，讓車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)也能正常制冷。

但其最大的變化還是采用了水冷型的空調(diào)冷凝器。在傳統(tǒng)的車輛上，冷凝器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器前方，通過(guò)流動(dòng)的空氣進(jìn)行冷卻，使得制冷劑由氣態(tài)冷凝為液態(tài)并放出從蒸發(fā)器里吸收的熱量。在B48、B58發(fā)動(dòng)機(jī)配套的空調(diào)系統(tǒng)中，由冷卻液冷卻的冷凝器取代了傳統(tǒng)的風(fēng)冷冷凝器。水冷冷凝器受環(huán)境溫度的影響更小，制冷效率更高，同時(shí)由于冷凝器的體積小，制冷劑的加注量也可以減少。

1 寶馬新型空調(diào)系統(tǒng)工作原理

1.1 水冷冷凝器和低溫冷卻液循環(huán)工作原理

在配備了水冷型冷凝器的寶馬新型空調(diào)系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)冷凝器的的制冷劑和一個(gè)冷卻液進(jìn)行熱交換，從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)同時(shí)放出熱量。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液溫度較高，不利于和制冷劑進(jìn)行熱交換，因此寶馬專門設(shè)計(jì)了一套低溫冷卻系統(tǒng)。這套低溫冷卻系統(tǒng)除了用于水冷型冷凝器之外，還用作水冷中冷器的冷卻。寶馬低溫冷卻液循環(huán)原理如圖2所示。

圖中元件的說(shuō)明見表1。

低溫冷卻液散熱器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱器的前方，即傳統(tǒng)風(fēng)冷冷凝器安裝的位置。該散熱器由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)電子風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。因此在該系統(tǒng)中，低溫冷卻液循環(huán)的工作情況，會(huì)直接影響到冷凝器的工作。

此冷卻液循環(huán)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)制冷系統(tǒng)，有獨(dú)立的冷卻液補(bǔ)液罐和獨(dú)立的電子水泵，從圖2中看到，在低溫冷卻循環(huán)中，冷卻液從水泵出來(lái)以后分成兩支，一支去往水冷冷凝器，一支去往增壓空氣冷卻器。從兩個(gè)部件出來(lái)后，匯合成一支，在低溫散熱器中冷卻后回到水泵。此外，為了補(bǔ)償冷卻液溫度變化造成的體積變化，還設(shè)置了補(bǔ)液罐，補(bǔ)液罐回水口連接的是增壓空氣冷卻器，出水口連接到水泵入口處。

1.2 寶馬新型空調(diào)系統(tǒng)其他部件工作原理

1.2.1 蓄能蒸發(fā)器

當(dāng)前寶馬車輛都配備的自動(dòng)啟停系統(tǒng)，當(dāng)自動(dòng)啟停系統(tǒng)工作時(shí)，空調(diào)壓縮機(jī)將不工作，蒸發(fā)器溫度將會(huì)上升，車內(nèi)制冷效果將會(huì)下降。因此，對(duì)于配備傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的車輛，一般在空調(diào)開啟時(shí)，自動(dòng)啟停就不會(huì)生效。寶馬公司為了降低車輛能耗，在傳統(tǒng)的蒸發(fā)器前方設(shè)置了蓄能蒸發(fā)器，蓄能蒸發(fā)器內(nèi)部的介質(zhì)具有很好的吸熱放熱和儲(chǔ)熱的能力。當(dāng)空調(diào)制冷功能啟動(dòng)后，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，蓄能蒸發(fā)器被冷卻;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)，蓄能蒸發(fā)器能保持較長(zhǎng)時(shí)間的低溫，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸發(fā)器對(duì)經(jīng)過(guò)的空氣進(jìn)行制冷。

蓄能蒸發(fā)器的使用，可以使配備自動(dòng)啟停功能的車輛的獲得更長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)間，在從而提高車輛的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

1.3 IWT內(nèi)部熱交換器

IWT內(nèi)部熱交換器是一個(gè)雙層嵌套的管道，內(nèi)部為低壓管路，外層為高壓管路。從蒸發(fā)器回到壓縮機(jī)的低溫制冷劑和去往蒸發(fā)器的高溫制冷劑在管路中進(jìn)行熱交換，進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑的焓得以降低，從而提升了制冷效率。

2 空調(diào)水冷冷凝器相關(guān)故障案例一則

2.1 故障現(xiàn)象確認(rèn)

某客戶的寶馬7系（G12），發(fā)動(dòng)機(jī)為B58，行駛里程為1380km?？蛻敉对V的故障現(xiàn)象為：空調(diào)制冷效果不佳，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微抖動(dòng)的現(xiàn)象，偶爾發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)期間熄火的現(xiàn)象。維修技師試車發(fā)現(xiàn)空調(diào)正常工作，多次轟油門讓發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)后出現(xiàn)空調(diào)制冷不足的情況。進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)有反復(fù)接通、斷開的現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著壓縮機(jī)的接通、斷開出現(xiàn)反復(fù)波動(dòng)，熄火現(xiàn)象沒(méi)有出現(xiàn)，其他功能均正常。

2.2 故障診斷過(guò)程

為了找到故障點(diǎn)，維修技師進(jìn)行了以下診斷和分析。

（1）連接寶馬專用診斷軟件ISTA讀取故障碼，沒(méi)有空調(diào)相關(guān)的故障記錄。開啟空調(diào)的MAX AC功能，調(diào)用控制單元功能查看空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器溫度在12-18度左右，高于正常值（2-8度左右）。

（2）讀取制冷劑壓力傳感器數(shù)值，同時(shí)連接空調(diào)加注機(jī)，查看空調(diào)高壓和低壓壓力。高壓壓力兩個(gè)一致都是在25-30bar之間變化，低壓在3-5bar之間變化。在高壓壓力達(dá)到30bar時(shí)，壓縮機(jī)停止工作。至此，故障的直接原因確認(rèn)為高壓壓力過(guò)高，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)保護(hù)性斷開了壓縮機(jī)。

（3）對(duì)導(dǎo)致高壓壓力過(guò)高的可能原因進(jìn)行分析：①管路變形或堵塞②空調(diào)冷凝器堵塞（根據(jù)高壓維修接口的位置和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，此部件已排除）③膨脹閥開度偏?、苤评鋭┘幼⑦^(guò)量⑤制冷劑散熱不良。

（4）根據(jù)故障可能性的分析，首先檢查高低壓管路，發(fā)現(xiàn)并無(wú)管路彎曲變形的情況。嘗試回收制冷劑發(fā)現(xiàn)制冷劑加注量正常，按要求重新抽真空加注后系統(tǒng)故障依舊。

（5）懷疑可能是某個(gè)部件發(fā)生了堵塞。使用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)循環(huán)回路各個(gè)點(diǎn)的部件溫度，測(cè)量數(shù)據(jù)為：冷凝器入口92℃、出口63℃，膨脹閥入口41℃。從數(shù)據(jù)上沒(méi)有看出太大問(wèn)題。

（6）再次結(jié)合高低壓力觀察數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)空調(diào)高壓壓力升高過(guò)程中，蒸發(fā)器溫度慢慢變低，當(dāng)壓縮機(jī)退出工作高壓壓力下降時(shí)蒸發(fā)器溫度開始升高。也就是當(dāng)高壓壓力最大時(shí)制冷效果最好，高壓壓力變小時(shí)制冷效果變差，懷疑是膨脹閥開度不夠。更換膨脹閥后試車，故障依舊存在。再次拆卸膨脹閥，確認(rèn)膨脹閥在室溫下是打開的。

（7）嘗試用壓縮空氣檢查蒸發(fā)器和各個(gè)管路的導(dǎo)通性，通風(fēng)量良好，未發(fā)現(xiàn)有堵塞的現(xiàn)象。少加200g制冷劑進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)故障依舊，高壓依然能達(dá)到30bar。

（8）懷疑是制冷劑的散熱不好。將制冷劑加注為標(biāo)準(zhǔn)量，在系統(tǒng)工作時(shí)往冷凝器上淋水，同時(shí)查看數(shù)據(jù)流，此時(shí)蒸發(fā)器的溫度不斷下降，同時(shí)高壓壓力也回到正常的工作范圍，確認(rèn)故障原因是制冷劑散熱不良。

（9）分析該車制冷劑的散熱系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)該車由低溫冷卻回路對(duì)冷凝器進(jìn)行散熱。檢測(cè)低溫冷卻回路，首先擰開低溫冷卻回路的補(bǔ)液罐，測(cè)量冷卻液溫度正常。用ISTA激活檢查低溫回路內(nèi)的電動(dòng)冷卻液泵，從補(bǔ)液罐內(nèi)觀察冷卻液的流動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)水泵工作，補(bǔ)液罐內(nèi)冷卻液也流動(dòng)。拆卸低溫冷卻回路的管路用壓縮空氣檢查空調(diào)冷凝器和循環(huán)管路的導(dǎo)通性，通風(fēng)量良好，未發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)象，冷凝器和管路都沒(méi)有問(wèn)題。用壓縮空氣檢查低溫水箱的導(dǎo)通性，發(fā)現(xiàn)往從水箱進(jìn)水口里加壓時(shí)水箱內(nèi)部能存留很小的壓力（氣槍移開時(shí)會(huì)有很輕微的回流泄氣聲音），懷疑水箱堵了。進(jìn)一步拆卸檢查測(cè)測(cè)試，確認(rèn)水箱堵塞。

（10）更換低溫冷卻循環(huán)水箱，給低溫冷卻循環(huán)加注冷卻液并排氣后，故障排除。

2.3 故障診斷過(guò)程回顧

確認(rèn)故障原因后，再回過(guò)頭看診斷過(guò)程中的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。

（1）測(cè)量壓力只注意到了高壓壓力偏高，沒(méi)有注意到低壓壓力達(dá)到5bar也已經(jīng)偏高了。如果是系統(tǒng)堵塞的原因，高壓壓力偏高的同時(shí)，低壓壓力應(yīng)該應(yīng)該偏低才對(duì)。高壓壓力和低壓壓力同時(shí)偏高，一般是制冷劑加注過(guò)多、制冷劑中混有空氣或制冷劑散熱不良?；厥罩评鋭┌l(fā)現(xiàn)制冷劑加注量正常，重新加注后故障依舊，就可以排除制冷劑加注過(guò)多和混有空氣兩種可能性，在后面的診斷中就應(yīng)該把故障診斷的要點(diǎn)放在冷凝器上。

（2）如果膨脹閥開度過(guò)小，從蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑的溫度應(yīng)該偏高。但是維修技師測(cè)量溫度時(shí)卻沒(méi)有測(cè)量這個(gè)溫度。實(shí)際上，空調(diào)壓力升高時(shí)蒸發(fā)器溫度下降并不是因?yàn)榕蛎涢y損壞，而是因?yàn)楦邏簤毫ι吆?，制冷劑的沸點(diǎn)也會(huì)升高，而制冷劑的沸點(diǎn)越高，則冷凝的效果越好，更多的制冷劑變?yōu)橐簯B(tài)才使得蒸發(fā)器的溫度降低。

（3）維修技師對(duì)水冷型的冷凝器研究不足，對(duì)低溫冷卻系統(tǒng)和空調(diào)制冷循環(huán)的關(guān)系不夠了解，因此在前面的診斷過(guò)程中，一直沒(méi)有考慮到冷卻液循環(huán)的問(wèn)題，以至于故障診斷走了彎路。

（4）最終的診斷結(jié)果也解釋了為什么發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)抖。原因在于低溫冷卻循環(huán)不僅作用于空調(diào)冷凝器，也作用于增壓冷卻。因此，低溫散熱器堵塞，也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣上的故障。

3 總結(jié)

使用水冷冷凝器的車輛，其空調(diào)系統(tǒng)故障的診斷和一般空調(diào)有很大的差異，在診斷空調(diào)制冷循環(huán)問(wèn)題的時(shí)候，必須考慮到低溫冷卻循環(huán)的工作是否正常。如果對(duì)這套系統(tǒng)的工作原理不了解，對(duì)其工作特性不熟悉，就會(huì)導(dǎo)致在故障診斷中走彎路。

參考文獻(xiàn)

[1] BMW AG.技術(shù)培訓(xùn)產(chǎn)品信息：G11/G12暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，2015.