宝马发动机冷却系统培训课件(产品信息)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conceptinfobmwde2005 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é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 汽油发动机车辆各结合培训中的实际练习学员将能够通过本手种冷却系统的结构和功能信息册进行 BMW 汽油发动机车辆冷却系统方请不要忘记通读 SIP 培训和面的维修工作信息教程内有关这个主题的本手册计划作为参考资料并为BMW 售后内容基础知识能够为理论和实际服务培训所规定的培训课程提供补充内容本有关当前BMW 车型系列的基础技术知识和应用提供保证手册也适于进行自学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 SIPl N52 发动机12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 l 使用塑料作为水箱风扇和风扇罩的主要材量料这种热能经摩擦燃烧和压缩产生必须通过 l 通过风扇传动装置和冷却液节温器进行调设计合理的冷却系统进行相应控制节干预进行控制的目的是减少燃烧室附近部件的热负 l 根据发动机类型发动机功率和装备特点使荷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其方式分为l 将车辆前端的冷却组件预装在一个功能单l 直接冷却空气冷却元内即所谓的冷却模块通过大量气流流过装有散热片的大面积表使用水冷式内燃机时根据燃烧过程平均大约面使部件直接散热三分之一的燃油能量通过冷却系统排出三分l 通过中间介质进行冷却例如水冷之一随尾气排放流失另外三分之一转化为有效功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相关专业资料中举例研究了一个水冷式 19 l选发动机车辆以 90 kmh 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下图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l 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l 冷却系统运行压力最高为 2 barl 使用水与防冻剂的混合物乙二醇体积比大多为 50l 广泛使用具有抗腐蚀性的铝合金作为材料l 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31 –能量分配索引说明在寒带和热带国家中使用情况不同设计相关1 燃油能量 100 国家规格车辆组件时会考虑到这种因素2 排气能量 44 必须对车速环境温度散热量和最大允许的3 冷却系统能量 297 冷却液温度增压空气温度及机油温度做出规4 辐射能量 55 定5 曲轴上的能量 208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l 水冷l 增压空气冷却l 机油冷却4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至今为止BMW 的水冷系统经过了三个发展行该循环回路内可添加防腐剂和防冻剂冷阶段却液通过一个泵在发动机和空气-水散热器内l 简单水冷系统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l 水冷系统MTK 局部冷却式发动机冷却系现在将水冷系统分为- 简单水冷系统从空气-水散热器旁流过从而调节冷却液温统- 水冷系统 MTK 局部冷却度式发动机冷却系统l 横流式水冷系统- 横流式水冷系统5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6从开始时由节温器控制的简单水冷循环回路已在带有和不带空调系统的车辆上系统结构通常发展到今天复杂的热量管理系统下面还不同将根据简单的系统结构介绍各相关组件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7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8传统节温器 l 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传统节温器只能通过冷却液温度确定是否调节作用下会部分熔化或完全熔化从而使部分发动机温度这种调节方式可分为三个运行范冷却液从冷却液散热器流过另一部分冷却围液从散热器旁的一个短路旁通流过这l 节温器关闭样可以避免在冷却液温度很低时继续冷却冷却液仅在发动机内循环冷却循环回路封并确保在温度很高时提供最大冷却能力闭l 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9该特性曲线式节温器成功集成了现代发动机管 l 发动机转速理系统的电子装置这种组合方式就是在工作l 车速元件的膨胀材料内安装了一个电热式加热电阻 l 进气温度这样膨胀材料就不再仅仅通过流经的冷却液 l 冷却液温度来加热而是可以通过人工方式加热并在通过这种智能型控制方式可在发动机部分以前不会做出响应的温度下启用负荷范围内设置为较高的冷却液温度部分范这种特性曲线式节温器采用整体式结构设计围内的运行温度较高时可达到更好的燃烧效即节温器和节温器盖板为一个部件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发动机管理系统根据存储的特性曲线和实际行较高的运行温度会带来不利影响例如因爆震驶状况控制加热元件趋势造成点火延迟因此满负荷运行时将该特性曲线由下列参数决定以 M62 发动机通过特性曲线式节温器有效降低冷却液温度为例这种特性曲线式调节方式还取决于可由发动机l 发动机负荷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开始时使用了根据发动机转速强制驱动的风传递到与风扇连接的次级侧通过调节离合器扇后来使用带有粘性风扇离合器的风扇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10上述调节由一个完全根据温度自动调节的离合这种电风扇最初时以多档控制并根据具体国家器进行该离合器通过一个双金属片一个开规格热带和寒带国家采用不同的功率值关销和阀杆以控制工作室内硅油量的方式对自使用电风扇后人们又开发了紧凑型冷却模块身转速进行无级调节调节参数是散热器后的冷却模块作为结构单元可以在所有现代车辆中空气温度以及间接的冷却液温度找到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 l 制冷剂箱统组件构成l 带风扇罩的电风扇l 冷却液散热器l 转向助力系统冷却器l 冷却液补液罐l 空调冷凝器11冷却液散热器与以前车型上使用的铝合金塑料冷却液散热今天的冷却液散热器几乎只使用铝合金散热器器相比加满冷却时重量减轻了 400 g 部件厚度减少了 21 mm芯重量总计减少了大约5散热器芯与水箱之设计冷却液散热器时必须确保在所有可能的间的钎焊接头取代了以前常用的带凸起管板的运行和环境条件下冷却液散热器可将发动机机械接头内产生的余热有效释放到环境中去因此与传统冷却液散热器相比全铝冷却液例如E65 的冷却液散热器包括两个部分散热器不仅部件厚度较小而且更可靠使用一个主要负责发动机冷却的高温区和一个确保寿命更长这种全铝结构还首次采用了用于快自动变速箱油冷却的低温区其实现方式是速接头的 VDA 连接管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12通过在两个水箱中安装调节套管可在变速箱油维修时请注意自动变速箱车辆的调节套冷却液热交换器内隔出一个用于变速箱油冷管较长手动变速箱车辆的调节套管较短é却的低温区域使用较短调节套管时不启用用于变速箱油冷在 E46 上另一侧装有一个调节套管和一个密却的低温区域且连接变速箱油冷却液热交换封塞自 E87 起的 6 缸发动机车辆上在器的冷却液出口以密封方式堵住在此整个冷PL2 内两侧都装有调节套管却液散热器面积都用于发动机冷却8 –带有较短调节套管的冷却液散热器适用于手动变速箱车辆索引说明索引说明1 冷却液进口 3 调节套管短2 冷却液出口 4 冷却液散热器冷却液补液罐冷却液补液罐内的空气容量必须足以在冷却液加热和膨胀时能够快速产生压力并防止沸利用冷却液补液罐可以使气体可靠分离从而腾时冷却液流出避免冷却系统内尤其是在泵的抽吸侧出现气穴现象13冷却液泵机械式机械式冷却液泵经过了不断改进和开发现在已使用第 3 代产品冷却液泵9 –传统机械式冷却液泵索引说明索引说明1 皮带轮轮毂3 叶轮2 端面密封1410 –第 3 代机械式冷却液泵索引说明索引说明1 皮带轮轮毂 4 叶轮2 泄漏室蒸发空间 5 端面密封3 由端面密封至泄漏室的溢流孔第三代冷却液泵在设计上很大程度上解决了下过去经常会更换掉运行正常的冷却液泵列问题因为冷却液泵运行所需的端面密封功能性泄漏会在冷却液泵外壁上留下蒸发残余物él 密封性现在泄漏防护系统可确保功能性泄漏不会l 润滑留下任何蒸发痕迹这样就不会在维修保养过l 壳体刚度程中进行现场直观检查时误认为冷却液泵损坏这种冷却液泵装有一个针对泵轴端面密封功能性泄漏的泄漏防护系统通常情况下在同时采用泄漏室也起到了大大加固冷却液泵泵轴端面密封环处溢出的冷却液汇集于此并通壳体的作用过溢流孔进入泄漏室滑环损坏时泄漏室就会完全充满冷却液冷却液从泄漏室通风孔溢出时表示端面密封损坏15冷却液泵电动 l 能够承受较高的环境温度在 N52 发动机内采用热量管理系统的前提因此选择了带有 EC 电机电子整流和集是冷却循环回路的有效部件例如泵节温成式电子装置且根据湿转子原理工作的电动冷器和风扇可通过电动方式进行调节电动调却液泵节式特性曲线节温器和电风扇很早以前就已在泵内集成的电子装置执行两个基本任务发动机冷却系统中使用l 调节并提供电压和电流从而使 EC 电机因此开发了电动冷却液泵这种冷却液泵可确和冷却液泵运转保热量管理系统要求的冷却液流量不受当前发动机转速的影响 l 按照发动机管理系统的要求以调节泵转速并向发动机管理系统反馈相关信息的方式电动冷却液泵必须满足较高的要求调节冷却液流量l 运行安全性较高电动冷却液泵的模块化设计见下图采用了l 结构体积较小非常紧凑且减轻重量的结构方式且效率比传统机械式冷却液泵高得多l 功率消耗较小大约 200 Wl 无泄漏l 实现最小体积流量11 –电动冷却液泵索引说明索引说明1 液压系统 3 电子装置2 管道密封式电机16液压系统这样可以大大缩短冷起动后内燃机的暖机阶段从而降低耗油量和尾气排放量 HC 和由于车载网络提供的电功率有限因此设计针CO 此时冷却液泵还会经常停止运行对所需液压功率 QH的冷却液泵时选择了 2可以确保效率较高的转速为了在效率较高的电子装置同时显著改善耐气蚀性在此叶轮上采用了非电动冷却液泵通过一个集成在泵内的专用电子常复杂的 3D 叶片结构装置进行调节调节冷却液泵转速时不使用传管道密封式电机感器即不进行监控根据使用寿命较长结构体积较小重量较轻电动冷却液泵的安装位置离发动机很近因此且符合湿转子原理的要求电动冷却液泵需采也会承受相对较高的温度最高至 150 °C用无电刷电机方案因此选择了 EC 电机为了确保冷却液泵有较高的使用寿命和可靠性其电子模块采用了高温技术这种电子装这种电机工作原理可以通过使用功率密度较高置采用组合式结构由一个带有高导电性铜导的磁铁达到较高效率轨的供电部件和一个采用厚膜技术的控制部件由于没有端面密封及其产生的摩擦力矩因此组成湿转子电机可以在很低的转速nmin 18 rpm下运行由此得到的最小冷却液体积流量大约为 28 lh水冷系统 MTK 局部冷却式发动机水冷系统以 E85 的 M54 发动机为例E85 冷却系统与 E46 冷却系统大致相同二者区别如下l 冷却模块取消了粘性风扇离合器l 空气调节式暖风调节取消了暖风调节阀l 采用 EPS 电子助力转向系统取消了转向助力液散热管1712 - M54 发动机内的 MTK索引说明索引说明1 冷却液补液罐 10 冷却液泵2 放气塞 11 自动变速箱油冷却器3 端盖 12 自动变速箱油冷却器节温器套筒4 特性曲线式节温器 13 冷却液液位传感器5 排气通道 14 浮子6 发动机局部冷却回路 15 空调系统冷凝器7 暖风供热管路 16 低温区域8 暖风装置热交换器 17 主区域9 暖风回流管路 18 冷却液散热器结构通过补液罐加注冷却液见维修说明时可将发动机处于静止状态几乎完全加满冷却模块包括下列冷却系统组件冷却液l 冷却液散热器暖风回流管路直接通入冷却液补液罐内这l 空调系统冷凝器样可以避免暖风装置中的残余空气在暖机时进入发动机内并降低冷却液泵的输送功l 电风扇抽吸式率l 冷却液补液罐从而确保冷却系统顺利排气l 自动变速箱油冷却器仅用于自动变速箱车 l 冷却系统功能辆 E85 冷却系统的特殊设计方案可确保运行磨损较低并能可靠控制温度特点l 冷却液补液罐18此外还能通过这种冷却系统设计方案影响曲轴箱内的水套通过曲轴箱内的开孔和气重要的发动机功能参数缸盖密封垫连接至气缸盖冷却回路因此可以通过曲轴箱内的高温冷却液温度因此仅有部分冷却液流经曲轴箱使气缸套与活塞之间的摩擦减小从而降低 MTK 原理可在气缸盖内温度几乎保持不变耗油量的情况下显著提高曲轴箱内的温度气缸盖内冷却液温度较低时会对发动机的 l 特性曲线式节温器整个力矩曲线产生积极影响使用 M54 发动机时还能通过特性曲线式气缸盖内温度较低时会提高发动机内冷却节温器以控制冷却液温度的方式加强 MTK液的流量和爆震限值气缸盖内冷却液温度的作用较低时还可提高部件的耐久性特性曲线式节温器的任务是在耗油量处于M54 发动机的冷却液首先通过气缸盖因非临界状态的低负荷行驶状况下将冷却液此可以提高曲轴箱内的冷却液温度温度调节到有益于降低耗油的较高数值满这种方案称为局部冷却式发动机冷却方案负荷时或发动机转速较高时会以电气方式MTK 降低冷却液温度以便保护相关部件冷却液由冷却液泵通过一个浇铸连接的供给通道输送到气缸盖后端并从此处向前输送至冷却液出口发动机处于运行温度时的冷却液出口横流式水冷系统横流式水冷系统该电子装置通过串行数据接口与发动机控制单例如N52 发动机元 DME 相连发动机控制单元根据发动机负荷运行模式和温度传感器数据确定所需冷却冷却循环回路的情况与 N52 发动机机油回路功率并将相关指令发送至冷却液泵的电子装相同在以前的发动机中冷却液泵的输送量置系统内的冷却液经过冷却液泵电机因此都根据发动机最大冷却需求进行设计但是大能够冷却电机和电子模块冷却液可润滑电动部分情况下并不需要这么多的冷却液因此冷却液泵的轴承多余的冷却液大多以不使用的方式通过节温器在一个小循环回路内循环现在冷却系统也在进行安装工作时要注意不能让冷却液泵避免功率损失方面进行了系统优化除此之外干转拆卸冷却液泵时泵内应留有冷却液否新系统还能够根据发动机负荷调节温度范围则泵的轴颈可能会粘连这将影响到以后泵的运行从而造成整个热量管理系统失灵泵无N52 发动机的冷却液泵是一个电动驱动式离法运行可能会造成发动机严重损坏心泵湿转子电机的功率以电子方式电机连接盖板下的电子装置进行控制19最终安装冷却液软管前必须用手转动泵轮随发动机控制单元根据行驶状况识别出经济模式即向系统内加注冷却液进行安装工作时必须时控制系统就会设置较高的气缸盖温度111确保插头洁净干燥且接口未损坏只允许使°C由于在该温度范围内发动机内部摩擦减用经过认可的适配电缆进行诊断工作必须遵小因此发动机运行时的燃油需求相对较低。
