宝马冷却系统毕业论文

辽宁省交通高等专科学校毕业设计文件

设计论文题目：宝马发动机冷却系统

系部：汽车工程系专业：汽车检测与维修

姓名：班级：学号：17

完成期限2012年5月15日至年6月13日

指导教师职称讲师

目录

一．概述 (3)

二 . 宝马发动机冷却系统的工作原理 (3)

1. 冷却系统的作用 (3)

2. 冷却系统的组成 (3)

3. N54发动机调节冷却功率的主要部件 (8)

三．宝马发动机冷却系统的常见故障及诊断方法 (12)

1. 冷却系统常见故障的分类 (11)

2. 冷却系统常见故障的诊断及分析 (12)

3. 冷却系统的构造及维护 (20)

四. 结论 (23)

五. 谢辞 (23)

一．概述

司机朋友常会说：“我要去加点水，才跑长途。”那么为什么要加水呢？加水干什么呢？其实加的就是冷却系统的冷却液，不过并非什么水都可以加进去，越是娇贵的车对水质的要求越高。有位车主见野外泉水很清澈，就让车喝了个够。结果没多久，发动机发烧了，原来泉水含有大量矿物质，产生了大量水垢。可见，水质好坏相当重要。这就好像人生病了，医生让你多喝点水是一样的，汽车也一样，也需要水，这就是我们常说的防冻液，汽车散热不良就得生病，小病吃点感冒药就行了，比如加水，换些小零件（水温传感器、水泵、水管等），大病就得花大价钱了，如活塞拉缸、爆震、缸体冲床内漏、产生的严重噪声、加速动力下降等等，都是由于汽车发动机的工作温度异常，压力过大，冷却系统状况不良而造成的。可见冷却系统对于发动机来讲是非常重要的。

二．宝马N54发动机冷却系统的工作原理:

1. 冷却系统的作用：

是保证发动机可以迅速达到理想的工作温度，并且无论环境和工作条件如何变化，始终保持在这一温度范围。无论是在极冷或极热的条件下，无论是在交通堵塞的城市环境中还是在高速公路上全速行驶，发动机必须能够同样高速地运转。现代的高效率发动机对于工作温度有着极其精确的要求。尽可能高效率地利用燃油对于尾气排放的控制系统也很重要.

2. 冷却系统的组成：

依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。目前宝马N54发动机上采用的是水冷却系统. 水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。

（图1）

宝马N54发动机的冷却系统由一个水冷系统和一个单独的机油冷却系统组成。将这两种冷却系统分开可防止通过发动机油将热量传递到发动机冷却液内。 N54发动机采用的是冷却液横流方案。

图（2）

（1）.当发动机温度较低时，发动机进行小循环，此时循环回路为电动冷却液泵-发动机缸体和废气涡轮增压器-特性曲线式节温器—电动冷却液泵。

（2）.当发动机温度较高时，发动机进行大循环，此时循环回路为电动冷却液泵—发动机缸体和废气涡轮增压器—散热器—特性曲线式节温器—电动冷却液泵。

（3）.发动机油的冷却循环回路为发动机油冷却器—发动机缸体—发动机油冷却器

节温器—发动机油冷却器。

图（3）

（4）. 变速箱油的冷却循环回路为电动冷却液泵—变速箱冷却器—变速箱油冷却器—变速箱油冷却器节温器—特性曲线式节温器—电动冷却液泵。

(5).当使用空调时，此时循环回路分为两个为：一个为大循环，另一个为电动冷却液泵—发动机缸体和废气涡轮增压器—暖风热交换器—特性曲线式节温器—电动冷却液泵。

（6）.更换冷却系统的部件以后，在添加冷却液完毕后，需要对冷却系统进行排气，此时冷却液循环回路为储液罐—特性曲线式节温器—电动冷却液泵—发动机缸体和废气

涡轮增压器—散热器—排气管路—储液罐。

N54发动机与其他3升汽油发动机相比，这种发动机的功率可提高到75.5KW/L,因此其热量明显增大。这种框架条件要求采用具有更高效率的发动机冷却系统。

虽然有些因素影响了冷却效果，但仍实现了提高功率的目标。例如：

（1）由于增压空气冷却器安装在散热器下方，因此气流面积大约减小15%

（2）因安装其他部件而进一步限制了原本就较小的发动机室安装面积

（3）由于废气涡轮增压器通过冷却液冷却，因此增压器的热量会传递到系统内

图（4）N54发动机的增压空气冷却系统用于提高功率和降低耗油量，增压空气在冷却器里最多可以降低80℃，这样可以提高增压空气的密度从而达到更好的燃烧室充气效果，由此可降低所需要增压的压力，此外还能降低爆燃危险提高发动机功率。

N54发动机的空气风门控制装置只在需要时打开水箱百叶窗，以此调节用于发动机和机油冷却的供气。N54发动机的空气风门控制装置由空气风门和水箱百叶窗驱动装置以及4芯插头连接组成。在车头中最多可以安装2个水箱百叶窗，空气风门控制装置一般分为三类：

（1）通过电磁铁的被动式空气风门控制装置

（2）通过伺服马达（水箱百叶窗驱动装置）的主动式空气风门控制装置

（3）主动式和被动式空气风门控制装置（用于上部水箱百叶窗的驱动装置和用于下部水箱百叶窗的电磁铁）

发动机控制单元将不断计算所需的制冷功率，并且只有在冷却空气的实际需求量较高时，才打开水箱百叶窗。

在行驶模式下通过关闭水箱百叶窗可缩短发动机的暖机阶段，因为在封闭更好的环境中可以更快达到工作温度。通过水箱的气流随着行驶速度的增大产生较高的空气阻力，在较高的速度范围内通过关闭水箱百叶窗可以改善空气流动性能，于是降低耗油量并因此减少排放值。

N54发动机采用的是通过伺服马达 (水箱百叶窗驱动装置)的主动式空气风门控制装置，水箱百叶窗驱动装置通过脉冲宽度调制信号（PWM信号），由发动机控制单元进行控制，通过总线端Kl.87为水箱百叶窗驱动装置供电。

水箱百叶窗与一个调整机构连接，通过此调整机构将水箱百叶窗的各个叶片移动到相应位置。

水箱百叶窗有两个位置：

（1）水箱百叶窗关闭

（2）水箱百叶窗打开

水箱百叶窗驱动装置是一个直流马达，发动机控制系统通过LIN总线（局域互联网总线）与水箱百叶窗驱动装置连接。

控制水箱百叶窗时要考虑下列评价标准：

（1）冷却液温度(冷却液温度传感器和水箱出口温度传感器)

（2）变速箱油温

（3）机油温度

（4）电子节温器的电流

（5）负荷信号

（6）发动机转速

（7）行驶速度

（8）电动风扇转速

（9）挂车识别