寶馬E90空調系統的組成與案例分析

◆文/江蘇 吳書龍

寶馬3系車型標配手動恒溫空調(IHKR)，自動恒溫空調(IHKA)是特種裝備，其運用了總線技術，使得很多車輛維修人員對該系統的結構、原理的學習難度增加，在進行故障診斷時思路不夠全面。針對這一問題，本文對寶馬E90 IHKA空調系統的組成及功能作詳細介紹，并通過案例分析幫助讀者梳理輸入/輸出關系和對電路圖的理解。

一、IHKA空調系統的主要組成

IHKA可以在駕駛員側和前乘客側獨立調節，通過LIN總線(局域互聯網總線)控制冷暖空調中的風門電動機，主要部件在實車中的位置如圖1所示。

1.IHKA的操作面板/控制單元

IHKA的操作面板和控制單元已合并成一個部件，位于收音機上方的儀表板中部(圖2)。自2009年9月后，在具有“駕駛員和前乘客座椅加熱裝置”的自動恒溫空調的操作面板中集成有兩個座椅加熱裝置開關。

2.主要傳感器

寶馬E90 IHKA空調系統的主要傳感器類型有以下八種。

(1)車內溫度傳感器

強制通風的車內溫度傳感器帶有車內溫度傳感器風扇，安裝在IHKA操作面板中。該車由集成式車內溫度傳感器風扇在車廂內部吸取空氣溫度，從而進行車內溫度的測量。自2009年9月后，在具有“駕駛員和前乘客座椅加熱裝置”的自動恒溫空調中，取消了車內溫度傳感器的強制通風裝置。

(2)日照傳感器

日照傳感器由一個光電二極管構成，夾緊在儀表板的中部。日照傳感器根據陽光照射的相應強度向IHKA控制單元提供模擬信號。

(3)自動車內空氣循環控制系統(AUC)傳感器

AUC傳感器安裝在空調濾清器箱上。AUC傳感器識別汽油的碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化物等有害物質的排放。接線盒電子裝置(JBE)為AUC傳感器供電。JBE對AUC傳感器的數據進行評估并通過K-CAN向IHKA控制單元發送相應數據。

(4)霧氣傳感器

霧氣傳感器位于擋風玻璃內側、鏡腳蓋板之下、雨水/光線傳感器的下方。霧氣傳感器必須位于刮水器的刮水區內。從而使得由擋風玻璃外側的冰雪覆蓋層導致的溫度變化不對車輛產生影響。

霧氣傳感器用于測量車廂內部擋風玻璃上的空氣相對濕度。霧氣傳感器在擋風玻璃上的霧氣顯現之前便可識別到水霧。霧氣傳感器由車頂功能中心(FZD)供電。FZD對霧氣傳感器的數據進行評估并通過K-CAN把相關的數據發送給IHKA控制單元。

(5)蒸發器溫度傳感器

蒸發器溫度傳感器用于測量蒸發器上空氣的出風口溫度，以避免結冰。蒸發器溫度傳感器直接與IHKA控制單元連接。

(6)通風溫度傳感器

通風溫度傳感器直接安裝于駕駛員側中部通風風門上，用來測量鼓風溫度。通風溫度傳感器直接與IHKA控制單元連接。

(7)腳部空間溫度傳感器

腳部空間溫度傳感器直接在駕駛員側的腳部空間風門上測量鼓風溫度。腳部空間溫度傳感器直接與IHKA控制單元連接。

(8)制冷劑壓力傳感器

制冷劑壓力傳感器安裝在冷凝器和蒸發器之間的高壓管路內。根據傳感器信號，在制冷劑壓力過高時通過IHKA控制單元調節空調壓縮機。

JBE為制冷劑壓力傳感器供電。在JBE中對數據進行評估，處理過的數據通過K-CAN傳送至IHKA控制單元。

3.主要執行器

(1)風門電動機

通過LIN總線由IHKA控制單元控制8個串聯的風門電動機。在每個風門電動機中都有一個約1Ω的測量電阻。通過此測量電阻下面的風門電動機與前面的風門電動機相連接。因此故障查詢時要注意，每個風門電動機及其附帶的插頭要以電路圖中正確的順序連接。

(2)風扇與風扇輸出級

風扇產生所需的空氣流量，安裝在冷暖空調的新鮮空氣/空氣內循環風門后(風扇進風式布置)。風扇輸出級直接安裝在風扇電動機殼體上。由IHKA的控制單元將脈沖寬度調制的信號(PWM信號)經過JBE傳輸給風扇輸出級，由風扇輸出級控制風扇電動機的運轉并根據PWM信號調節風速的大小。風扇輸出級有診斷功能。

(3)帶電動調節閥的空調壓縮機

空調壓縮機壓縮由蒸發器抽入的制冷劑，制冷劑被壓向冷凝器。所用的空調壓縮機沒有離合器，這意味著空調壓縮機總是隨著電動機一起運行。通過空調壓縮機中的斜盤可以實現功率的無級調節?？照{壓縮機上的電動調節閥影響斜盤上力的平衡，并因此影響工作容積的調節。為了降低負荷，往往只產生正好需要的制冷量。JBE以脈動的電壓控制調節閥。

(4)蒸發器

蒸發器散熱片被內部蒸發的制冷劑冷卻。風扇所輸送的空氣流量通過冷卻的蒸發器散熱片傳導。空氣被冷卻和干燥后傳導到車廂內部。

(5)電動輔助冷卻液泵

電動輔助冷卻液泵用于保證在較低的發動機轉速下向加熱循環回路提供所需的冷卻液流量。電動輔助冷卻液泵由JBE供電，通過K-CAN讓IHKA控制單元給出用于打開/關閉電動輔助冷卻液泵的信號。

(6)水箱風扇

水箱風扇除了對發動機進行冷卻，也用于干燥瓶的冷卻。通過K-CAN讓IHKA控制單元將信號傳遞給JBE(用作數據接口)然后由PT-CAN傳給發動機控制單元(DME)，從而控制水箱風扇。

(7)集成式干燥瓶

在冷凝器中，氣態制冷劑被轉換成液態制冷劑。在集成式串接干燥瓶中吸收制冷劑循環回路中可能存在水，干燥劑可更換。

(8)膨脹閥

膨脹閥調節噴入蒸發器的噴射量，只有能在蒸發器中無殘留汽化的液態制冷劑才能進入蒸發器中，未汽化的液滴會在空調壓縮機中造成損壞。膨脹閥直接安裝在發動機隔板上。

4.空氣分區調節器

所選的電位計設置被轉換成相應的風門電動機的風門位置(前部和后座區分區風門電動機以及后座區通風風門電動機)。

5.LIN總線

一根數據導線向所有LIN總線上的部件提供所需的控制信息。部件的狀態信息也通過數據導線傳回IHKA控制單元，然后通過LIN總線控制風門電動機。

6.其他相關控制單元

(1)中央控制臺開關中心(SZM)

SZM通過14芯的插頭與IHK A控制單元連接。IHK A控制單元用作SZM和K-C A N之間的接口。通過操作SZ M、IHKA控制單元能夠實現讀取通過按動按鈕進行的設置、對功能照明的LED指示燈進行控制、功能和查尋照明的LED指示燈進行亮度調節、轉發相應的CAN信息。

(2)接線盒電子裝置(JBE)

JBE是K-CAN和PT-CAN之間的數據接口。JBE接收來自幾個傳感器以及控制單元(例如車內空氣循環控制自動傳感器、發動機控制單元、IHKA控制單元)的輸入信號。

(3)便捷進入及啟動系統(CAS)

CAS在對車輛解鎖時會識別到上一次存儲在IHKA控制單元中相應的個性化設置(如風門的出風位置)。并對所存儲的設置進行調用和應用。在延續時間中當前的設置會被存儲在遙控鑰匙中。

二、IHKA空調系統的功能

1.溫度控制

溫度調節以設置的標準值和計算的實際值為基礎。標準值通過兩個IHKA操作面板上的溫度控制撥輪調整(左右分離)。實際值由車內溫度傳感器、通風溫度傳感器和腳部空間溫度傳感器上的溫度測量計算得到。

2.蒸發器調節

蒸發器溫度借助蒸發器溫度傳感器和膨脹閥進行調節。蒸發器溫度被調整為規定的標準值(2℃)。由于有結冰危險，無法將溫度設置得更低。

3.空氣分配

乘客可以通過AUTO按鈕來規定空氣分配。也可以由手動選擇(除霜、通風、腳部空間)進行個性化的個人空氣分配。帶有中央信息顯示器(CID)裝備的車輛可通過下拉菜單中“空氣分配”選項來實現精調。相對于手動選擇，精調提供了進一步對空氣分配進行個性化調節的可能。

4.空氣量調節

空氣量調節與設置和調節過程有關?？墒謩语L扇設置也可通過操作AUTO按鈕接通自動風扇和風門系統。

隨著行駛速度的提高，空氣進氣格柵上的風量會提高過度，這一效應會得到相應的平衡，原因是隨著車速的提高，新鮮空氣風門的開啟角度會減小(速滯壓力補償)。

5.MAX冷卻

利用MAX按鈕，用戶只需按下一個按鈕就可以調節IHKA操作面板上的最大冷卻功率。當按下MAX按鈕后，所有功能，包括除霜功能都會被關閉。

6.剩余熱量(ALL按鈕)

余熱功能使在發動機不運行時能夠利用發動機熱量對車廂內部進行加熱(例如在鐵路柵欄前停車時)。

7.除霜功能

如果已接通除霜功能，則除霜風門(內部，在擋風玻璃前)完全打開。新鮮空氣/空氣內循環風門道到"新鮮空氣"位置，其他所有風門關閉，風扇提高到最大功率。

8.AUTO功能

通過點擊AUTO按鈕可將IHKA的所有功能切換成自動功能。當對一個或多個自動控制的功能進行手動調節時，相關功能的自動控制被取消。所有其他功能繼續接受自動控制。

9.后窗加熱裝置

后窗加熱裝置通過按下IHKA操作面板中的按鈕打開，功能照明燈也被打開。后窗玻璃加熱裝置可通過再次按壓按鈕關閉或在加熱時間結束后自動關閉。

10.自動空氣循環控制系統

當AUC傳感器測量到環境中的有害物質排放上升時，IHKA控制單元自動切換到空氣內循環運行模式。在發動機啟動并且已接通AUC功能時，將在40s后切換到新鮮空氣模式。

11.避免車窗霧氣

IHKA控制單元對霧氣傳感器的信號進行評估(空氣相對濕度)。當擋風玻璃有蒙霧趨勢時，會按繼續打開除霜風門→從空氣內循環運行模式/AUC/自動空氣內循環運行模式切換到部分新鮮空氣模式→部分新鮮空氣模式切換到新鮮空氣模式→通過風扇提高風量→減少對腳部空間的風量→提高標準溫度值的順序采用措施以防止霧氣。

三、案例分析

故障現象

一輛2009年生產的發動機型號為N52、排量為2.5L的寶馬325i轎車，配備IHKA，已行駛118375km。客戶反映在使用空調時發現各個出風口均不出風，故進廠檢修。

故障診斷與排除

根據客戶描述現象打開空調控制面板，調節風扇轉速時檢查，除了空調出風口不出風，其余功能操作均能正常顯示。連接車間診斷系統(ISID)進行車輛測試，無故障碼。

根據故障現象并結合前面所分析的E90車輛IHKA的輸入/輸出控制原理初步判斷可能的故障范圍包括：空調控制單元、風扇輸出級、空調控制單元與風扇輸出級信號線路、風扇電動機、風扇輸出級到風扇電動機控制線路、風扇輸出級電源搭鐵線路、風門電動機LIN總線、接線盒電子裝置(JBE)。

根據涉及到的電路圖逐一進行測量。利用電壓法檢查F88熔絲及插腳連接狀態，正常；斷開輸出級插頭X18722，測量供電線(2號針腳)供電電壓，正常；測量搭鐵線(1-2號針腳)，有電壓，搭鐵線正常；斷開JBE插頭X14271，利用適配器630410測量X14271的23號針腳與輸出級X18722的4號針腳，發現不通；進一步利用適配器630410測量JBE插頭X14272的18號針腳與空調控制單元插頭X01198的5號針腳也不通。根據以往的經驗懷疑電路圖和實車不符，測量X14272的23號針腳與輸出級X18722的4號針腳以及X14271的18號針腳與空調控制單元插頭X608的5號腳，導通；斷開輸出級端風扇電動機插頭，測量風扇電動機電阻為0.1～0.3Ω，正常；直接給MOT+和MOT-供電，出風口能出風，風扇電動機功能正常。將風扇輸出級端風扇電動機插頭、輸出級插頭X18722復位，從X18722的4號針腳后面引出一根線搭鐵，出風口以極限位置(恒定風速)出風，初步判斷風扇輸出級極限功能正常。進一步拆下風扇輸出級和空調控制單元替換到相同配置的車輛上進行試驗，正常；利用適配器614480和621343測量空調控制單元插頭X01198的1號針腳到8個風門電動機LIN總線，均能導通，LIN總線正常。至此，可以判斷空調控制單元、風扇輸出級、空調控制單元到風扇輸出級的控制線路、風扇電機、風扇輸出級到風扇電機控制線路、風扇輸出級電源搭鐵線路、風門電動機LIN總線均正常。

最后就剩下JBE未測量，但從出現故障的概率來講，一般JBE是不會損壞的，所以在查修時就沒有懷疑JBE損壞。為了驗證這一判斷，將JBE相關的兩個針腳(X14271的18號針腳和X14272的23號針腳)挑出，直接利用跨接線將兩個針腳短接，空調出風正常，且能進行風速的調節。因此，可判斷故障原因是JBE損壞。拆下JBE，發現X14271的18號針腳已經彎曲，重新修復后，試車一切正常，故障徹底排除。

維修小結

根據最終的故障部位，不難看出這是一個人為故障。應該是之前檢查其他故障時，需要拔插JBE的插頭，由于修理工偷懶不拆除相關飾板，在看不見的情況下直接用手憑著感覺操作，從而導致本故障的發生。通過本故障提醒修理人員，在查修的過程中一定要嚴格按照維修手冊的要求進行操作，不能貪圖省事，導致更大的損失，那就得不償失了。