【正文】 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 學(xué)號 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） □ 畢業(yè)論文 □ 畢業(yè)設(shè)計(jì) □ 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 （請?jiān)谙鄳?yīng)的文章類型中打 “√” ） 寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng) √ 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 目 錄 前言 ………………………………………………………………………… …… …… 3 1 .寶 馬 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理 ?????????? ??????? ??? 4 冷卻系統(tǒng)的作用 ???????????????????? ???? 4 冷卻系統(tǒng)的組成 ? ???????????????????? ??? 4 冷卻系統(tǒng)工作過程 ???????????????????????? 5 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)冷卻功率的主要部件 ??????????? ????? 9 2 寶 馬 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的常見故障及診斷方法 ………… ………… ……………… 11 冷卻系統(tǒng) 常見故障的分類 ???????????????????? ? 11 冷卻系統(tǒng)常見故障的診斷及分析 ????????????? ????? ? 12 冷卻系統(tǒng)的構(gòu)造及維護(hù) ?????????????????? ? 20 3. 結(jié)論 ……………………… …………………………………………… ……… 22 4. 謝辭 ????????????????????????? ???? 23 5 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 23 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng) （廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程 系 徐子奇 ） 摘 要： 本論文論述了寶馬 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理 ，還介紹了 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)冷卻功率的主要部件 ，并 列舉 了 寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的常見故障及診斷方法 ， 進(jìn)行了仔細(xì)的故障分析和維修過程 ， 解決發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng) 存在的具體問題。目的就是為了對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行深刻透徹的分析， 使得在實(shí) 際維修中得到更好的經(jīng)驗(yàn)和方法。從而使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)更出色的工作，提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性， 提高汽車的使用壽命 。 關(guān)鍵詞： 冷卻系統(tǒng) 工作原理 故障 診斷 前 言 司機(jī)朋友常會(huì)說： “ 我要去加點(diǎn)水，才跑長途。 ” 那么為什么要加水呢？ 加水干什么 呢 ？ 其實(shí)加的 就是冷卻系統(tǒng)的冷卻液，不過并非什么水都可以加進(jìn)去，越是嬌貴的車對水質(zhì)的要求越高。有位車主見野 外泉水很清澈，就讓車喝了個(gè)夠。結(jié)果沒多久，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)燒了，原來泉水含有大量礦物質(zhì)，產(chǎn)生了大量水垢?？梢姡|(zhì)好壞相當(dāng)重要。這就好像人生病了，醫(yī)生讓你多喝點(diǎn)水是一樣的，汽車也一樣，也需要水，這就是我們常說的防凍液，汽車散熱不良就得生病，小病吃點(diǎn)感冒藥就行了，比如加水 ，換些小零件（水溫傳感器、水 泵 、水管等），大病就得花大價(jià)錢了， 如活塞拉缸、爆震、缸體沖床內(nèi)漏、產(chǎn)生的嚴(yán)重噪聲、加速動(dòng)力下降等等，都是由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度異常，壓力過大，冷卻系統(tǒng)狀況不良而造成 的 。 可見冷卻系統(tǒng) 對于發(fā)動(dòng)機(jī)來講是非常重要的。 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 1 寶 馬 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理 冷卻系統(tǒng)的作用 是保證發(fā)動(dòng)機(jī)可以迅速達(dá)到理想的工作溫度，并且無論環(huán)境和工作條件如何變化，始終保持在這一溫度范圍。無論是在極冷或極熱的條件下，無論是在交通堵塞的城市環(huán)境中還是在高速公路上全速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)必須能夠同樣高速地運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)代的高效率發(fā)動(dòng)機(jī)對于工作溫度有著極其精確的要求。盡可能高效率地利用燃油對于尾氣排放的控制系統(tǒng)也很重要 。 冷卻系統(tǒng)的 組成 依照冷卻的方式可分為氣冷式引擎及水冷式引擎，氣冷式引擎是靠引擎帶動(dòng)風(fēng)扇及車輛行駛時(shí)的氣流來冷卻引擎；水冷式 引擎則是靠冷卻水在引擎中循環(huán)來冷卻引擎。不論采何種方式冷卻，正常的冷卻系統(tǒng)必須確保引擎在各樣行駛環(huán)境都不致過熱。 目前 寶馬 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的是水冷 卻 系 統(tǒng) . 水冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、風(fēng)扇等組成。散熱器負(fù)責(zé)循環(huán)水的冷卻，它的水管和散熱片多用鋁材制成，鋁制水管做成扁平形狀，散熱片帶波紋狀，注重散熱性能，安裝方向垂直于空氣流動(dòng)的方向，盡量做到風(fēng)阻要小，冷卻效率要高 。 散熱器又分為橫流式和垂直流動(dòng)兩種 （圖 11） ，空調(diào)冷凝器通常與其裝在一起 。 圖 1— 1 散熱器形式 寶馬 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)由一個(gè)水冷系統(tǒng)和一個(gè)單獨(dú)的機(jī)油冷卻系統(tǒng)組成。將這兩種冷卻系統(tǒng)分開可防止通過發(fā)動(dòng)機(jī)油將熱量傳遞到 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液內(nèi)。 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是冷卻液橫流方案 （圖 12） 。 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 圖 12 冷卻液橫流方案 冷卻系統(tǒng)工作過程 1． 3． 1 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行小循環(huán)，此時(shí)循環(huán)回路為電動(dòng)冷卻液泵 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和廢氣渦輪增壓器 特性曲線式節(jié)溫器 — 電動(dòng)冷卻液泵。 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 1． 3． 2 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大循環(huán)，此時(shí)循環(huán)回路為電動(dòng)冷 卻 液泵— 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和 廢氣 渦輪增壓器 — 散熱器 — 特性曲線式節(jié)溫器 — 電動(dòng)冷卻液泵。 1． 3． 3 發(fā)動(dòng)機(jī)油的冷卻循環(huán)回路為發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器 — 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體 — 發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器 節(jié)溫器 — 發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器 （圖 13） 。 圖 13 冷卻系統(tǒng)工作情況 1． 3． 4 變速箱油的冷卻循環(huán)回路為電動(dòng)冷卻液泵 — 變速箱冷卻器 — 變速箱油冷卻器 — 變速箱油冷卻器節(jié)溫器 — 特性曲線式節(jié)溫器 — 電動(dòng)冷卻液泵。 1． 3． 5 當(dāng)使用空調(diào)時(shí)，此時(shí)循環(huán)回路分為兩個(gè)為：一個(gè)為大循環(huán)，另一個(gè)為電動(dòng)冷卻液泵 — 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和廢氣渦輪增壓器 — 暖風(fēng)熱交換器 — 特性曲線式節(jié)溫器 — 電動(dòng)冷卻液泵。 1． 3． 6 更換冷卻系統(tǒng)的部件以后，在添加冷卻液完畢后，需要對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行排氣，此時(shí)冷卻液循環(huán)回路為儲(chǔ)液罐 — 特性曲線式節(jié)溫器 — 電動(dòng)冷卻液泵 — 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和廢氣渦輪增壓器 — 散熱器 — 排氣 管路 — 儲(chǔ)液罐。 N54 發(fā)動(dòng)機(jī) 與其他 3 升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率可提高到 ,因此其熱量明顯增大。這種框架條件要求采用具有更高效率的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)。 雖然有些因素影響了冷卻效果，但仍實(shí)現(xiàn)了提高功率的目標(biāo)。例如： ● 由于增壓空氣冷卻器安裝在散熱器下方，因此氣流面積大約減小 15%； ● 因安裝其他部件而進(jìn)一步限制了原本就較小的發(fā)動(dòng)機(jī)室安裝面積 ； ● 由于廢氣渦輪增壓器通過冷卻液冷卻，因此增壓器的熱量會(huì)傳遞到系統(tǒng)內(nèi) （圖14）。 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 14 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓空氣冷卻器 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣冷卻系統(tǒng)用于提 高功率和降低耗油量，增壓空氣在冷卻器里最多可以降低 80℃，這樣可以提高增壓空氣的密度從而達(dá)到更好的燃燒室充氣效果，由此可降低所需要增壓的壓力，此外還能降低爆燃危險(xiǎn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣風(fēng)門控制裝置只在需要時(shí)打開水箱百葉窗，以此調(diào)節(jié)用于發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)油冷卻的供氣。 N54 發(fā)動(dòng)機(jī) 的空氣風(fēng)門控制裝置由空氣風(fēng)門和水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置以及 4 芯插頭連接組成。 在車頭中 最多 可以安裝 2 個(gè)水箱百葉窗，空氣風(fēng)門控制裝置一般分為三類： ● 通過電磁鐵的被動(dòng)式空氣風(fēng)門控制裝置 ● 通過伺服馬達(dá)（水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置）的主動(dòng)式空氣 風(fēng)門控制裝置 ● 主動(dòng)式和被動(dòng)式空氣風(fēng)門控制裝置（用于上部水箱百葉窗的驅(qū)動(dòng)裝置和用于下部水箱百葉窗的電磁鐵） 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將不斷計(jì)算所需的制冷功率，并且只有在冷卻空氣的實(shí)際需求量較高時(shí)，才打開水箱百葉窗。 在行駛模式下通過關(guān)閉水箱百葉窗可縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)階段 ，因?yàn)樵诜忾]更好的環(huán)境中可以更快達(dá)到工作溫度。通過水箱的氣流隨著行駛速度的增大產(chǎn)生較高的空氣阻力，在較高的速度范圍內(nèi)通過關(guān)閉水箱百葉窗可以改善空氣流動(dòng)性能，于是降低耗油量并因此減少排放值。 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是通過伺服馬達(dá) (水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置 )的主動(dòng) 式空氣風(fēng)門控制裝置，水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置通過脈沖寬度調(diào)制信號（ PWM 信號），由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元進(jìn)廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 行控制，通過總線端 為水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置供電。 水箱百葉窗與一個(gè)調(diào)整機(jī)構(gòu)連接，通過此調(diào)整機(jī)構(gòu)將水箱百葉窗的各個(gè)葉片移動(dòng)到相應(yīng)位置。 水箱百葉窗有兩個(gè)位置： ● 水箱百葉窗關(guān)閉 ● 水箱百葉窗打開 水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置是一個(gè)直流馬達(dá)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通過 LIN 總線（局域互聯(lián)網(wǎng)總線）與水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置連接。 水箱百葉窗驅(qū)動(dòng)裝置的標(biāo)準(zhǔn)值列表如下： 大小 數(shù)值 電壓范圍 9 至 16V 脈沖寬度調(diào)制頻率 180 至 220Hz 最大消耗電流 溫度范圍 40 至 120℃ 冷卻液溫度傳感器旋入在冷卻液泵的殼體內(nèi)，它將冷卻液溫度或者連同發(fā)動(dòng)機(jī)油溫度一起轉(zhuǎn)換為電氣參數(shù)（電阻器 ） ，在此，將使用帶有負(fù)溫度系數(shù) (NTC)的電阻器。 冷卻液溫度這一測量參數(shù)可用于進(jìn)行以下計(jì)算：噴射量和怠速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。 在進(jìn)行溫度記錄時(shí)，使用的是與溫度有關(guān)的電阻器。該電路包括一個(gè)分壓器，可對其測量與溫度有關(guān)的電阻值。通過傳感器專有的特性線，將換算出溫度值。 在冷卻液傳感器中安裝了一個(gè)熱導(dǎo)體 (NTC)，其電阻值隨著溫度的升高而降低。電阻值根據(jù)溫度在 167000 歐姆至 150 歐姆之間變化，對應(yīng)于 40℃至 130℃之間。 冷卻液溫度傳感器通過一個(gè) 2 芯插頭進(jìn)行連接，傳感器中的熱導(dǎo)體是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供 5V 電壓的一個(gè)分電器電路的組成部分。 冷卻液傳感器的額定值列表如下： 參數(shù) 值 25℃時(shí)的額定電阻 2252 歐姆 廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 耗電 1mA 響應(yīng)時(shí)間 15s 溫度分辨率 1 至 +1℃ 最大輸出電流 20mA 溫度范圍 40℃至 150℃ N54 發(fā)動(dòng)機(jī)可通過控制以下部件根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)冷卻功率： 水泵和節(jié)溫器 圖（ 5） N54 發(fā)動(dòng)機(jī)采用 的 冷卻水泵是 一個(gè)電動(dòng) 離心式水泵 ，功率為 400W,最大輸送量為9000L/h,當(dāng)水泵葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵中的冷卻液被葉輪帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)，并在離心力的作用下被甩向水泵殼體的邊緣，同時(shí)產(chǎn)生一定的壓力，然后從出水管流出 （圖 5） 。在葉輪廣西 交通 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 的中心處由于冷卻液被甩出而壓力下降，散熱器中的冷卻液在水泵進(jìn)口與葉輪中心的壓差作用下經(jīng)進(jìn)水管流入葉輪中心。葉輪由鑄鐵或塑料制造，葉輪上通常有 6～ 8 個(gè)徑向直葉片或后彎葉片。水泵殼體由鑄鐵或鋁鑄制，進(jìn)、出水管與水泵殼體鑄成一體。 強(qiáng)制冷卻液循環(huán)的部件是水泵， 寶馬 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵 由 電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)，推動(dòng)冷 卻液在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán) ， 這些冷卻液對發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況而隨時(shí)調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 較 低的時(shí)候，冷卻液就在發(fā)動(dòng)機(jī)本身內(nèi)部做小循環(huán)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 較 高的時(shí)候，冷卻液就在發(fā)動(dòng)機(jī) — 散熱器之間做大循環(huán)。實(shí)現(xiàn)冷卻液做不同循環(huán)的控制部件是節(jié)溫器?？梢詫⒐?jié)溫器看作一個(gè)閥門，其原理是利用可隨溫度伸縮的材料（石蠟或乙醚之類的材料）做開關(guān)閥門，當(dāng)水溫高時(shí)材料膨脹頂開閥門，冷卻液進(jìn)行大循環(huán)，當(dāng)水溫低時(shí)材料收縮關(guān)閉閥門，冷卻液 進(jìn)行 小循環(huán)。 特性線節(jié)溫器有一個(gè)加熱電阻位于其中的蠟元件內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制向這個(gè)加熱電阻供電，由此將會(huì)使 蠟元件膨脹，并通過彈簧的彈力關(guān)閉從汽缸蓋的入口 。該彈簧的任務(wù)是在蠟元件冷卻時(shí)，將特性線節(jié)溫器壓回到靜止位置。發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)狀態(tài)下的冷卻循環(huán)是經(jīng)過汽缸蓋的入口，通過特性線節(jié)溫器進(jìn)入通向冷卻液泵的回流管。 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和溫度傳感器信號相應(yīng)地控制電動(dòng)冷卻液泵，電動(dòng)冷卻液泵的電子控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，冷卻液泵的馬達(dá)由系統(tǒng)的冷卻液環(huán)繞清洗，以此對馬達(dá)和電子控制裝置進(jìn)行冷卻，用冷卻液對電動(dòng)冷卻液泵的軸承進(jìn)行潤滑。 電 風(fēng)扇 為了提高散熱器的冷卻能力，在散熱器后面安裝風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)。以前的轎車散熱器風(fēng)扇 是由曲軸皮帶直接帶動(dòng)的，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)它就要轉(zhuǎn)，不能視發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化而變化，為了調(diào)節(jié)散熱器的冷卻力，要在散熱器上裝上活動(dòng)百 葉 窗以控制風(fēng)力進(jìn)入。 寶馬 N54 發(fā)動(dòng)機(jī)使用 電子風(fēng)扇，當(dāng)水溫比較低時(shí) 溫度傳感器不發(fā)出信號電子風(fēng)扇不接通電源 ， 電子風(fēng)扇不 轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)水溫比較高時(shí)溫度傳感器 發(fā)出信號， 接通電源， 電子 風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。，電子風(fēng)扇由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，由溫度傳感器控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩種形式的散熱器電扇運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際上都由溫度傳感器控制。 電動(dòng)風(fēng)扇由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過一個(gè)脈沖寬度信號來控制它的轉(zhuǎn)速（ 7 至 93%）小于7%或大于 93%的