宝马发动机冷却系统培训课件(产品信息).pdf

售后服务培训 产品信息 冷却系统 BMW 售后服务 除了工作手册外，产品信息中所包含的信息也是 BMW 售后服务培训资料的组成部分 有关技术数据方面的更改/补充情况请参见 BMW 售后服务的相关最新信息 信息状态：2005 年 6 月 conceptinfo@bmw.de © 2005 BMW 集团 慕尼黑，德国未经 BMW 集团（慕尼黑）的书面许可不得翻印本手册的任何部分 VS-12 售后服务培训 产品信息 冷却系统 散热 提高部件使用寿命 减少热负荷、污染物排放和耗油量 有关本产品信息的说明 所用符号 为了便于理解内容并突出重要信息，在本产品信息中使用了下列符号： 所包含的信息有助于更好地理解所述系统及其功能 ? 表示某项说明内容结束 产品信息的当前状况 由于 BMW 对车辆结构和装备不断进行后续研发，因此本产品信息中的内容 与培训所用车辆情况可能会不一致 本手册发行时仅针对左侧驾驶型车辆 右侧驾驶型车辆部分操作元件的布置位 置与本产品信息的图示情况不同 其它信息来源 有关各主题的其它信息请参见： - 用户手册 - BMW 诊断系统 - 车间系统文件 - SBT BMW 售后服务技术 目录 冷却系统 目的 1 针对实际应用的文件和参考资料 1 序言 3 一般性要求 3 系统组件 5 水冷 5 增压空气冷却 25 机油冷却 26 服务信息 29 水冷 29 总结 31 我应当记住什么。

31 测验问题 33 问题目录 33 问题答案 34 1 目的 冷却系统 针对实际应用的文件和参考资料 概述 本手册将介绍有关 BMW 汽油发动机车辆各 种冷却系统的结构和功能信息 本手册计划作为参考资料，并为 BMW 售后 服务培训所规定的培训课程提供补充内容本 手册也适于进行自学 结合培训中的实际练习，学员将能够通过本手 册进行 BMW 汽油发动机车辆冷却系统方 面的维修工作 有关当前 BMW 车型系列的基础技术知识和 实际经验有助于更好地了解此处介绍的各个系 统及其功能 现有 SIP ? N52 发动机 请不要忘记通读 SIP （培训和 信息教程） 内有关这个主题的 内容 基础知识能够为理论和实际 应用提供保证 2 3 序言 冷却系统 一般性要求 前提 发动机内部进行能量转化时必然会随之产生热 量 这种热能经摩擦、燃烧和压缩产生，必须通过 设计合理的冷却系统进行相应控制 进行控制的目的是减少燃烧室附近部件的热负 荷！ 其方式分为： ? 直接冷却 = 空气冷却 通过大量气流流过装有散热片的大面积表 面使部件直接散热 ? 通过中间介质进行冷却，例如水冷 由于水的比热较高而且能够在材料与冷却 介质之间进行有效导热，因此将其作为首 选。

由于人们对耗油量、尾气排放、使用寿命、行 驶舒适性和选装配置范围（套件）方面的要求 不断提高，因此现在的大部分车辆内燃机冷却 系统都具有下列特点： ? 通过一个外部驱动式离心泵进行发动机水 冷（冷却液强制循环）， ? 冷却系统运行压力最高为 2 bar ? 使用水与防冻剂的混合物，乙二醇体积比大 多为 50 %， ? 广泛使用具有抗腐蚀性的铝合金作为材料， ? 冷却液中包含添加成分 （所谓的 “防腐剂” ） ， 用于防止铝合金散热器腐蚀， ? 使用塑料作为水箱、风扇和风扇罩的主要材 料， ? 通过风扇传动装置和冷却液节温器进行调 节干预， ? 根据发动机类型、发动机功率和装备特点使 用增压空气冷却器、液压油冷却器、变速箱 油冷却器、发动机油冷却器和废气冷却器， ? 将车辆前端的冷却组件预装在一个功能单 元内，即所谓的冷却模块 使用水冷式内燃机时，根据燃烧过程平均大约 三分之一的燃油能量通过冷却系统排出，三分 之一随尾气排放流失，另外三分之一转化为有 效功 相关专业资料中举例研究了一个水冷式 1.9 l 发动机车辆以 90 km/h 恒定车速、4 档行驶 时的能量分配状况，其能量分配情况如下（见 下图）。

4 1 – 能量分配 设计冷却系统时，通常会考虑到很多热临界行 驶状况，例如“平地上的最高车速”、“快速 上坡行驶”或“带挂车缓慢上坡行驶” 索引 说明 1 燃油能量 = 100 % 2 排气能量 = 44 % 3 冷却系统能量 = 29.7 % 4 辐射能量 = 5.5 % 5 曲轴上的能量 = 20.8 % 在寒带和热带国家中使用情况不同，设计相关 国家规格车辆组件时会考虑到这种因素 必须对车速、环境温度、散热量和最大允许的 冷却液温度、增压空气温度及机油温度做出规 定 冷却系统 BMW 汽油发动机车辆上使用各种不同的冷 却系统，在此将介绍下列系统： ? 水冷 ? 增压空气冷却 ? 机油冷却 5 系统组件 冷却系统 水冷 空气-水循环冷却（水冷） 空气-水循环冷却在一个封闭的循环回路内进 行，该循环回路内可添加防腐剂和防冻剂冷 却液通过一个泵在发动机和空气-水散热器内 进行循环行驶风和 / 或辅助风扇为空气-水 散热器输送冷空气一个节温器可以使冷却液 从空气-水散热器旁流过，从而调节冷却液温 度 至今为止，BMW 的水冷系统经过了三个发展 阶段： ? 简单水冷系统， ? 水冷系统 MTK（局部冷却式发动机冷却系 统）， ? 横流式水冷系统。

现在将水冷系统分为： - 简单水冷系统， - 水冷系统 MTK （局部冷却 式发动机冷却系统）， - 横流式水冷系统 6 简单水冷系统 基本结构 1 – 节温器控制的冷却循环回路 索引 说明 索引 说明 1 冷却液散热器 4 发动机缸体内的水道 2 节温器 5 气缸盖内的水道 3 冷却液泵 7 从开始时由节温器控制的简单水冷循环回路已 发展到今天复杂的“热量管理系统”下面还 将根据简单的系统结构介绍各相关组件 在带有和不带空调系统的车辆上系统结构通常 不同 例如：不带空调系统的 N42 发动机 （2001 款） 2 – 没有空调系统和手动变速箱时的冷却循环回路 索引 说明 索引 说明 1 冷却液散热器 5 暖风装置热交换器 2 冷却液温度传感器 6 暖风调节阀 3 节温器/冷却液泵 7 发动机油/冷却液热交换器 4 冷却液温度传感器 8 冷却液补液罐 8 例如：装有空调系统的 N42 发动机 （2001 款） 3 – 装有空调系统和自动变速箱时的冷却液循环回路 索引 说明 索引 说明 1 冷却液散热器 7 暖风调节阀 2 冷却液温度传感器 8 冷却液/机油热交换器 3 冷却液补液罐 9 变速箱油/冷却液热交换器* 4 冷却液温度/节温器 10 调节单元 5 冷却液温度传感器 6 暖风装置热交换器 * 仅限使用自动变速箱时 此时的 4 缸发动机冷却系统也采用了 8 缸 和 12 缸发动机的一些具体技术，例如特性曲 线式节温器。

9 传统节温器 传统节温器只能通过冷却液温度确定是否调节 发动机温度这种调节方式可分为三个运行范 围： ? 节温器关闭： 冷却液仅在发动机内循环，冷却循环回路封 闭 ? 节温器完全开启： 全部冷却液流经冷却液散热器， 从而利用最 大冷却能力 ? 节温器部分开启： 节温器中的蜡制元件在周围冷却液温度的 作用下会部分熔化或完全熔化，从而使部分 冷却液从冷却液散热器流过，另一部分冷却 液从散热器旁的一个“短路旁通”流过这 样可以避免在冷却液温度很低时继续冷却， 并确保在温度很高时提供最大冷却能力 特性曲线式节温器 4 – 以 N62 发动机为例的特性曲线式节温器结构 索引 说明 索引 说明 1 加热电阻 7 工作元件壳体 2 主阀 8 主弹簧 3 橡胶嵌入件 9 工作活塞 4 旁通阀 10 横杆 5 壳体 11 旁通弹簧 6 插头 由于智能型热量管理系统根据发动机温度影响 耗油量、污染物排放量、动力能和舒适性，因 此针对该系统研发了这种特性曲线式节温器 10 该特性曲线式节温器成功集成了现代发动机管 理系统的电子装置 这种组合方式就是在工作 元件的膨胀材料内安装了一个电热式加热电 阻。

这样，膨胀材料就不再仅仅通过流经的冷却液 来加热，而是可以通过“人工方式”加热并在 以前不会做出响应的温度下启用 这种特性曲线式节温器采用整体式结构设计， 即节温器和节温器盖板为一个部件 发动机管理系统根据存储的特性曲线和实际行 驶状况控制加热元件 该特性曲线由下列参数决定（以 M62 发动机 为例）： ? 发动机负荷， ? 发动机转速， ? 车速， ? 进气温度， ? 冷却液温度 通过这种“智能型”控制方式可在发动机部分 负荷范围内设置为较高的冷却液温度部分范 围内的运行温度较高时，可达到更好的燃烧效 果（配置了相应的发动机管理系统），从而降 低耗油量和尾气排放量 发动机满负荷运行时， 较高的运行温度会带来不利影响（例如因爆震 趋势造成点火延迟）因此，满负荷运行时将 通过特性曲线式节温器有效降低冷却液温度 这种特性曲线式调节方式还取决于可由发动机 管理系统控制的电风扇 5 – 特性曲线式节温器的控制原理 索引 说明 索引 说明 1 空气温度特性曲线 5 逻辑部件 2 负荷特性曲线 6 电风扇 3 车速特性曲线 7 特性曲线式节温器 4 冷却液温度特性曲线 风扇和风扇传动装置 开始时使用了根据发动机转速强制驱动的风 扇，后来使用带有粘性风扇离合器的风扇。

使用这种风扇时，将按照发动机转速确定的传 动比以初级侧的驱动转速，通过硅油摩擦方式 传递到与风扇连接的次级侧通过调节离合器 的硅油量可使风扇转速在怠速转速直至接近驱 动转速之间变化 11 上述调节由一个完全根据温度自动调节的离合 器进行，该离合器通过一个双金属片、一个开 关销和阀杆以控制工作室内硅油量的方式对自 身转速进行无级调节调节参数是散热器后的 空气温度以及间接的冷却液温度 后来电风扇取代了所谓的粘性风扇离合器，电 风扇最初仅作为电动辅助风扇安装在装有空调 系统（当时为选装配置）的车辆上 这种电风扇最初时以多档控制并根据具体国家 规格（热带和寒带国家）采用不同的功率值 使用电风扇后， 人们又开发了紧凑型冷却模块， 冷却模块作为结构单元可以在所有现代车辆中 找到 冷却模块 6 - E87 冷却模块 索引 说明 索引 说明 1 转向助力系统冷却器 4 带风扇罩的电风扇 2 空调冷凝器 5 变速箱油/冷却液热交换器* 3 冷却液散热器 * 仅适用于自动变速箱 冷却模块由各种不同的车辆冷却系统和空调系 统组件构成： ? 冷却液散热器 ? 冷却液补液罐 ? 空调冷凝器 ? 制冷剂箱 ? 带风扇罩的电风扇 ? 转向助力系统冷却器 12 冷却液散热器 今天的冷却液散热器几乎只使用铝合金散热器 芯。

设计冷却液散热器时，必须确保在所有可能的 运行和环境条件下，冷却液散热器可将发动机 内产生的余热有效释放到环境中去 例如，E65 的冷却液散热器包括两个部分： 一个主要负责发动机冷却的高温区和一个确保 自动变速箱油冷却的低温区其实现方式是， 通过集成在冷却液箱内分流器使高温区附近的 部分冷却液转变流向 与以前车型上使用的铝合金/塑料冷却液散热 器相比，加满冷却时重量减轻了 400 g，部件 厚度减少了 21 mm 重量总计减少了大约 5%散热器芯与水箱之 间的钎焊接头取代了以前常用的带凸起管板的 机械接头 因此，与传统冷却液散热器相比，全铝冷却液 散热器不仅部件厚度较小，而且更可靠、使用 寿命更长这种全铝结构还首次采用了用于快 速接头的 VDA 连接管 索引 说明 索引 说明 1 冷却液进口 4 低温区域 2 冷却液出口 5 连接变速箱油/冷却液热交换器 3 调节套管（长） 7 – 带有较长调节套管的冷却液散 热器，适用于自动变速箱车辆 13 通过在两个水箱中安装调节套管可在变速箱油 /冷却液热交换器内隔出一个用于变速箱油冷 却的低温区域。