宝马G 系列车型空调系统循环回路部件结构与功能解析

黄宜坤

（辽宁省交通高等专科学校，辽宁 沈阳 110122）

目前市场上的大多数汽车的空调系统均采用利用空气流动来为冷凝器冷却，即所谓的风冷方式。宝马集团推出的BX8 系列发动机陆续装配在新 3 系 G28 和 5 系 G38 的多数车型上，与该系列发动机一起配置的空调系统首次采用了利用冷却液循环冷却冷凝器的方式，即利用冷却液为介质，使高温高压的气态制冷剂冷凝为中温高压的液态制冷剂。这种结构利用了冷却液比热高的特性，能够达到提高制冷效率和节能环保、降低污染物排放量的效果。

1 整体结构

经过空调压缩机压缩过的气态制冷剂温度为+85℃左右，压力为 15bar 左右，需要冷凝到55℃以下以达到制冷剂全部液化，此过程的温度变化与发动机缸体温度变化的差异较大，因此需要单独的冷却系统，该系统称为低温冷却系统。低温冷却系统通过一个单独的功率可调节的电动冷却液泵来调节空调系统的冷却功率，采用该种冷却方式的优点是能够更加精确的控制制冷剂的冷凝温度，以提高空调的制冷效率，其系统结构及制冷剂状态如图1 所示。

2 系统部件结构及功能

2.1 蓄能型蒸发器

当车辆配置有发动机节能起停功能（MSA）遇到红灯时可以关闭发动机，在这种情况下空调压缩机停止工作，空调系统的制冷能力就会受到限制。等红灯时间较长时，必须重新启动发动机以进行车内冷却，这就违背了高效动力措施并提高了耗油量。出于这个原因改进了蒸发器的结构，使用了蓄能型蒸发器，蓄能型蒸发器位于传统蒸发器的前部，其结构如图2 所示，在该蓄能型蒸发器中加注了一种潜在的介质，该介质具有极佳的制冷能力吸收和存储的能力，通过在正常的模式下流过的冷空气可以对蓄能型蒸发器进行加注，从而可以使发动机静止时间增加，延迟启动时间达到节油和降低尾气排放的目的。

图1 系统组成及制冷剂状态图

图2 蒸发器结构

2.2 制冷剂管路（内部热交换器）

该空调系统制冷剂循环回路中使用了一个新型管路部件即带有内部热交换功能的制冷剂管路（图1 中的⑧），这根特殊软管被设计成内外两个不相联通的空间，其结构如图3 所示。

图3 制冷剂管管路

一方面可以通过从蒸发器流出的约5℃的制冷剂将从冷凝器流出的55℃的制冷剂冷却到约45℃，由此可以提高蒸发器功率并在制冷功率相同的情况下降低制冷剂循环的流动量，这样可以实现较小的空调压缩机功率消耗，从而降低发动机的耗油量；另一方面可以提高流向压缩机的制冷剂所含的热量并完全蒸发，防止含有液态成分的制冷剂进入压缩机产生液击损害压缩机。

2.3 通过冷却液冷却的冷凝器

优化后的制冷剂循环回路使用了通过发动机冷却液冷却的空调冷凝器，其工作原理如图1 中⑤所示，在此需要一个电子水泵作为冷却液循环的动力源。该系统与传统的利用风扇冷却冷凝器的方式具有以下特点：

（1）制冷剂的压力和温度的控制精度更加精确。作为冷却液循环动力源的电子水泵的旋转速度可由电控单元根据温度和压力传感器的输入数据进行实时调节。

（2）减小了空调系统故障的范围。该种类型冷凝器位于发动机舱的内部，相对位于车辆前部格栅处的冷凝器类型，其工作环境较好，能够有效减少因为空气中存在的污染物导致冷凝器脏污而散热不良，进而影响空调系统制冷效果的因素。

2.4 使用新型制冷剂R1234yf

为了适应更加严格的环境保护要求，部分车型使用了新型制冷剂R1234yf 来代替了市场上的主流制冷剂类型R134a。根据欧盟法规，在所有新车型上只允许使用温室效应（GWP-全球变暖潜势）小于150 的制冷剂。新型制冷剂R1234yf的 GWP 值为 4，而 R134a 的 GWP 值为 1430 左右，明显超过了最高限值150，因此不允许继续针对新车使用。在此需要说明的是中国大陆地区还没有法律规定必须使用该种类型的制冷剂，但随着中国市场开放力度的不断增大，自由贸易区的数量和范围快速增加，一些通过平行进口符合欧盟规格的车辆已经大量存在，针对这种配置的车型在使用和维修过程中需要注意几点。

（1）虽然新型制冷剂 R1234yf 在常温下无毒、不会燃烧，且与空气以任何比例混合都不会发生爆炸，但是在较高温度下R1234yf 是可燃的，在市场上也存在因制冷剂泄漏到发动机等较高温度的部件上导致汽车燃烧的案例。

（2）维修过程中必须绝对避免将两种类型的制冷剂混合，需要使用单独的制冷剂充注机。如果在日常维修车间工作中不慎将R134a 与R1234yf混合在了一起，必须妥善处理，避免环境污染及造成车辆空调系统的损坏。

（3）在使用过程中注意该系统的冷冻油型号为SP-2，与常规冷冻油PAG 不同此冷冻油具有绝缘特性，因此维修过程中禁止利用添加荧光剂的方式进行系统检漏测试，推荐充入一定压力的氮气进行检漏测试。

3 总结

通过以上几项对空调系统部件进行的优化，能够在降低汽车燃油消耗量，减少发动机尾气排放量，提高驾驶室内空气质量，精确控制车内温度和湿度，满足驾驶者更高的驾驶感受要求以及减少车辆故障发生概率，提高维修效率等方面都有一定的改善。随着我国法律法规建设的不断完善，节能环保型的空调系统的优化方案将会很快应用在所有的车辆上。