玛莎拉蒂Quattroporte暖风空调（HVAC）结构原理与维修

王钟原

玛莎拉蒂Quattroporte暖风空调（HVAC）结构原理与维修

王钟原

1.系统概述

双区标准自动空调系统，采用13个出风口（其中4个位于后部）实现强大的送风能力，提供了卓越的乘车舒适性，并能够高度保持于选定的条件，如图1所示。

图1 空调控制面板

分别用于驾驶员和乘客的温度调节功能既可以通过MTC（玛莎拉蒂触控系统），也可以通过显示屏下方的物理控制面板控制。系统具有455m3/h的送风能力，因而具有比上一代设备更好的性能，冷风/暖风可以更快输送，并且很容易保持在设定条件。系统配备了电控可变排量外部控制式压缩机；该方案确保能耗与空调控制系统的实际要求相匹配。系统由多个车内传感器控制；湿度传感器检测到乘客舱的湿度百分比，并在需要时增大除霜/除雾口的送风流量。右侧的日光传感器根据日光和车外温度调节送风口输送的空气温度。

（1）四区空调系统（选配）

四区自动空调系统大大提高了后排乘客的车载舒适性。中柱上的专用雾化器和两个辅助口增加了车内的气流，并提高了系统加热和制冷性能。通过后单元的控制面板可实现单独温度控制，还可用于改变气流分配，驾驶员还可使用车辆前部的MTC改变温度设置。本系统具有15个通风口：1个除雾器位于风挡玻璃上，4个出风口位于仪表板上，2个位于前柱与上门框之间的接头处，2个位于前排乘员的脚步位置，2个中央口位于后单元上，2个位于中柱上， 2个位于后排乘员的脚步位置。

图2 制冷剂管路

2.制冷剂管路（如图2所示）

由于不同市场的技术参数不同，我们使用了两种不同的制冷剂。在对制冷系统进行维修和修理操作时，务必检查所使用的制冷剂类型是否正确。

全新Quattroporte的制冷剂管路由下列元件组成：

◆带有电磁离合器的可变排量压缩机

◆带有集成干燥瓶/过滤器的冷凝器

◆蒸发器

◆热膨胀阀（TXV）

◆带集成热交换器的管道系统

◆高低压检修阀

◆高压侧压力传感器

◆制冷剂R134a或R1234yf（根据不同车辆规格）

除此之外，如果车辆搭载了选装型四区空调系统，则还需要在系统中添加部件：带有相应管道的后蒸发器

图3 压缩机

和电控TXV。

根据不同的目标市场，全新Quattroporte有两种不同的规格。欧洲销售的车辆使用新型制冷剂R1234yf。该新式制冷剂的性能与传统的R134a相同，其优点是对环境影响很小。从2013年开始，欧洲车型审批要求使用该新式制冷剂。其他目标市场车辆仍可使用R134a制冷剂。无论使用哪种制冷剂，除少量特定部件外，系统的运行和性能都非常类似。事实上， 两种管路系统之间的物理差异仅在于高低压检修阀形状和尺寸的不同；这样可避免误用。热膨胀阀的调节方式也不同。系统的主要元件如压缩机、冷凝器和蒸发器都相同。全新Quattroporte使用的制冷系统与GranTurismo和上一代Quattroporte所使用的相同。新车增加了两个新的特性：首先，使用压力传感器替换了多水平度压力开关，传感器可向发动机ECU（ECM）提供精确的系统压力信息。根据系统压力的变化，ECM启动风扇并关闭空调压缩机，如图3所示。另一个新特性是在管路内安装了一个小型热交换器。该功能通过使部分高压和低压管道同轴得以实现，并使温度在该段内稳定。在管路两部分内的制冷剂温差降低可以改善系统的整体性能。

空调压缩机采用由Delphi公司提供的由外部控制的变排量压缩机。压缩机由发动机前端的附件传动皮带驱动，通过电磁离合器开关。压缩机的电磁离合器通过专用继电器接收发动机ECU（ECM）发出的命令。

压缩机还配置了集成式高压泄压阀。如果系统压力在故障情况下变得过高并达到危险水平，泄压阀会将制冷剂释放到大气中。该功能在部分国家属于安全规定。前蒸发器和加热器组件，如图4所示。

图4 前蒸发器和加热器

表3 R1234yf与R134a制冷剂参数对比

图5 高压检修阀和压力传感器位置

表1 R1234yf制冷管路技术参数

表2 R134a制冷回路技术参数

热膨胀阀（TXV）安装在蒸发器接头上，用于调节管路内的制冷剂流量。请注意：根据所使用制冷剂的不同，系统使用不同类型的TXV。如果车辆配备四区空调系统，由于后蒸

发器有自身专用TXV，因而朝向后蒸发器的管道在TXV正前方与主管路连接。根据所使用的制冷剂类型，检修阀具有特定外形和尺寸。如图5所示，可以看到在高压检修阀旁安装的压力传感器（蓝色），以及发挥热交换器作用的同轴管道（右侧部分）。

R1234yf制冷管路技术参数，如表1所示。

R134A制冷回路技术参数，如表2所示。

R1234yf与R134a制冷剂的特性参数对比，如表3所示。

R1234yf是一种提议用于代替汽车空调系统所使用的R134a的新型制冷剂。之所以使用该制冷剂代替R134a，是因为它对全球变暖的影响要比R134a低约330 倍。欧盟首先要求汽车制造商使用，但现在可以预计，到2017年全球汽车生产中将全面使用该制冷剂。使用两种制冷剂的系统在运行和制冷性能方面非常相似，但R1234yf的制冷特性稍好（因为沸点更低），但对最终用户来说，其间的差别很小，几乎无法察觉。制冷回路的维护程序，例如回收、真空抽取和添加等都很相似。但是这两种制冷剂不兼容，需要使用不同的回收设备。不能转变R134a系统来与R1234yf相匹配，虽然使用R1234yf的压缩机可以用于R134a，但系统不能混用。在编写本手册时，只有销往欧洲国家的车辆要求使用R1234yf制冷剂。但是不排除其他市场也引进这种新的制冷剂。对系统进行任何维修之前，应始终检查系统参数。

3.前空气分配单元

前空气分配单元包含加热器组件和蒸发器，以及鼓风电机单元、空气混合和分配风门及其步进电机执行器，以及集成的混风温度传感器，如图6所示。空气通过活性炭过滤器吸入车内；更换过滤器时，拆下发动机舱中的塑料盖板即可对其进行操作。系统具有455m3/h的送风能力，因而具有比上一代Quattroporte性能更好的系统。前空气分配单元是双区式，通过13个出风口将空气分配到车内：9个用于除雾和前排乘客出风口，4个用于后排乘客。如果车辆搭载了选装型四区空调系统，前空气分配单元只将空气分配到前面的9个出风口上。供后排乘客的另6个出风口由后空气分配单元供气。

图6 前空气分配单元

图7 前空气分配单元位置

图8 空气分配和混合风门及执行器

图9 出风口

前空气分配单元的加热器组件与上一代Quattroporte系所使用的加热器不同，属于单基底类型。没有使用控制冷却液流量的TGK阀。在该情况下，双区温度控制系统由混风门调节。如图7和图8所示显示了前空气分配单元内部的部分元件，例如空气分配和混合风门及其相应的执行器，鼓风机调速器（右侧灰色部分）。

13个出风口和风量为455m3/h 的鼓风机确保了车内空气快速高效的分配，如图9所示。

4.后空气分配单元（仅四区空调系统）

如果车辆配置可选的四区空调系统，中央控制台内还会安装一个后空气分配单元，如图10和图11所示。这是一个完全独立的单元，由下列元件组成：

◆加热器组件

◆带有TXV的蒸发器

◆带有集成式调节器的无刷鼓风电机

◆带有电动执行器的空气分配风门

◆多个温度传感器

◆装配集成控制模块的后暖风空调系统控制面板（HVACR）

后空调控制系统借助下列部件得到了进一步完善：

◆辅助电动水泵

◆后暖风管路电控截断阀（Bitron）

◆用于后排乘客的专用空气分配通道，含6个出风口

后部空气分配单元完全以四区系统的方式工作，具有独立的左、右温度控制器。单元内安装了4个出风口NTC传感器，可以将空气分配到6个出风口上：两个位于中间，两个位于后排乘客脚部，两个位于B柱上。后空气分配单元的工作方式与传统（前）空气分配单元相同。主要差别在于后空气分配单元在工作时会吸入乘客舱内的空气并重新分配。后空气分配单元没有空气外循环功能。无刷型鼓风电机含有集成式调节器，可吸入前排座椅底部空气。为了使冷却液能够充分循环流动到后空气分配单元的加热器组件上，还采用一个电动水泵。该水泵位于发动机舱内，发动机左侧汽缸组后部，由开/关型控制器控制。

此外，管路中还安装了电控截断阀（Bitron）。该阀门在后空气分配单元未运行时可截断通往后加热器组件的冷却液循环。同样，流向后蒸发器的制冷剂也会由集成在后TXV中的电动阀门截断。这样，在后部没有制冷请求时可防止后蒸发器结冰且引起不必要的浪费。

对于选配型四区自动空调系统，B柱上安装了两个额外的后排乘客出风口。如此便有15个出风口；其中用于后排乘客的6个出风口由独立的后空气分配单元控制，如图12所示。

后暖风空调单元的设计非常紧凑，整体集成在前中央扶手内，如图13所示。

如图14所示显示了后空气分配单元内的主要零部件：鼓风电机、蒸发器、电控TXV、加热器组件以及3个风门执行器。

后蒸发器TXV中集成的电控截断阀在系统关闭时用于截断后部管路，如图15所示。

在左侧汽缸组后部安装的电动水泵可在后部空气分配单元请求加热时提供额外的冷却液循环，如图16所示。

一个电控截断阀（Bitron）位于变速器通道内。该阀门可以在没有后部加热要求时截断冷却管路后段，如图17所示。

图10 后空调系统管路

图12 出风口位置

图13 后暖风空调单元

图14 后空气分配单元部件

图15 电控截断阀位置

图16 电动水泵位置

图17 电控截断阀位置

5.暖风空调（HVAC）模块

主HVAC模块位于乘客侧的仪表板后面，安装在鼓风电机壳体上，如图18所示。该模块与CAN-I总线连接，可以实现与车辆其他节点的信息交换，并能够实现诊断功能。

图18 暖风空调模块及位置

HVAC模块向鼓风电机和各个风门执行器发送命令，并通过CAN向BCM发送打开压缩机的激活请求信号。用户可通过MTC触屏（一体式中控台）选择不同的温度和空气分配设置或通过位于显示单元下面并与ICS连接的独立控制面板选择。在这两种情况下，HVAC模块都会通过CAN接收来自ICS的命令。HVAC模块还通过继电器控制后车窗加热器和风挡玻璃喷嘴的加热功能。前HVAC控制面板与ICS触屏单元连接。该控制器为冗余控制，因为系统还接收来自触屏本身的命令。面板中还含有危险报警开关和乘客侧安全气囊取消警告灯（如适用），如图19所示。

（1）后暖风空调模块（HVACR）

后暖风空调模块（HVACR）独立控制后部空气分配单元。这个模块集成在后部暖风空调功能所使用的控制面板中。根据所选择的配置，控制面板有两个位置：在五座配置中，后暖风空调控制面板安装在前部中央扶手的后侧。在四座（选配）配置中，该控制面板安装在后部中央扶手上。与主暖风空调模块类似，HVACR模块也和CAN-I总线连接，可以实现与车上其他节点的信息交换及诊断功能。

注：后暖风空调功能也可以通过MTC 触屏来进行控制。后暖风空调模块（HVACR）集成在后暖风空调控制面板中，如图20所示。

6.传感器

图19 控制面板

图20 后空调控制面板

图21 温度传感器位置

系统采用以下传感器：

◆内部温度传感器

◆混合空气温度传感器

◆外部温度信息（外部温度传感器与BCM连接）

◆双区光线传感器

◆湿度传感器

（1）湿度传感器

湿度传感器安装在风挡玻璃上靠近外侧后视镜支架的位置。传感器根据下列2个参数计算风挡玻璃的露点以及湿度：

◆由安装在风挡玻璃上的NTC温度传感器测量得到的风挡玻璃表面温度

◆通过半导体空气湿度传感器测量得到的乘客舱内空气相对湿度

通过LIN与BCM连接的HUM湿度传感器。HVAC节点通过CAN-I总线接收来自BCM的关于风挡玻璃湿度状况信息。