ĐỒ án môn học ĐỘNG cơ đốt TRONG CÔNG NGHỆ TWINPOWER TURBO TRÊN ĐỘNG cơ b58 BMW

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CÔNG NGHỆ TWINPOWER TURBO TRÊN ĐỘNG CƠ B58 BMW Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thành Sa Sinh viên thực MSSV Lớp Bùi Văn Thơ 1911255912 19DOTD2 Lê Minh Tiến 1911252259 19DOTD2 Trương Trung Kiên 1911255726 19DOTD2 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 r^n nu I cun HUTECH Đại học Công nghệ Tp.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trương Trung Kiên MSSV: 1911255726 Lớp: 19DOTD2 Lê Minh Tiến MSSV: 1911252259 Lớp: 19DOTD2 Bùi Văn Thơ MSSV: 1911255912 Lớp: 19DOTD2 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm 02): 03 Tên đề tài : CƠNG NGHỆ TĂNG ÁP KÉP (TWIN TURBO) TRÊN ĐỘNG CƠ BMW B58 Các liệu ban đầu : pháp tổng hợp từ nhiều nguồn sách vở, thầy cô, Internet bên cạnh phần mềm hỗ trợ tin học Word Office Nội dung nhiệm vụ : 1/ Tìm hiểu lịch sử đời hệ thống tăng áp động tơ; 2/ Trình bày Kết cấu, Ngun Lý hoạt động hệ thống tăng áp kép BMW B58 3/ Phân tích, đánh giá, kết luận Kết tối thiểu phải có: 1) Thuyết minh đạt yêu cầu khối lượng, số trang 2) Bản vẽ minh họa Ngày giao đề tài: 25/09/2021 Ngày nộp báo cáo: 19/12/2021 TP HCM, ngày 27 tháng 09 năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thành Sa ^HUTECH KLV Đại học Công nghệ Tp.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Tên đề tài: CÔNG NGHỆ TĂNG ÁP KÉP (TWIN TURBO) TRÊN ĐỘNG CƠ BMW B58 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Sa Sinh viên/ nhóm sinh viên thực đề tài (sĩ số nhóm 02): 03 Trương Trung Kiên MSSV: 1911255726 Lớp: 19DOTD2 Lê Minh Tiến MSSV: 1911252259 Lớp: 19DOTD2 Bùi Văn Thơ MSSV: 1911255912 Lớp: 19DOTD2 Tuần Ngày Nội dung thực Kết thực sinh viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) 25/09/2021 Giao đề tài Đạt 27/09/2021 Tuần 1: Chuẩn bị đề cương, phương pháp thực Đạt 04/10/2021 Tuần 2: Tìm hiểu tài liệu, nội dung thực Đạt 11/10/2021 Tuần 3: Duyệt tên đề tài, nội dung thực Đạt 18/10/2021 Tuần 4: Kiểm tra tiến độ chương 01 Tuần 5: Chỉnh sửa hoàn chỉnh chương 01 Đạt 25/10/2021 01/11/2021 08/11/2021 15/11/2021 10 22/11/2021 Tuần 9: Chỉnh sửa hoàn chỉnh chương 03 Đạt 11 29/11/2021 Tuần 10: Bổ sung vẽ, demo mơ hình minh họa Đạt 12 13/12/2021 Tuần 6: Kiểm tra tiến độ chương Tuần 7: Chỉnh sửa hoàn chỉnh chương 02 Tuần 8: Kiểm tra tiến độ chương Đánh giá kết báo cáo: (Nội dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ) Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Cách tính điêm: Điểm q trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH Lưu ý: Tổng điêm tiêu chí đánh giá q trình thực đồ án; Điêm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điêm q trình (Ghi theo thang điêm 10) Tiêu chí đánh giá trình thực đồ án Họ tên sinh viên Trương Trung Mã số SV 1911255726 Tổng điểm tiêu chí đánh giá Điểm báo cáo bảo vệ đồ án mơn học (50%) Điểm q trình = 0.5*tổng điểm tiêu chí + 0.5*điểm báo cáo Tính chủ động, tích cực, sáng tạo (tối đa điểm) Đáp ứng mục tiêu đề (tối đa điểm) 3.5 4.0 7.5 8.0 8.0 3.5 4.0 7.5 8.5 8.0 trình thực đồ án (tổng cột điểm 1+2) 50% Kiên Lê Minh Tiến 1911252259 Bùi Văn Thơ 1911255912 3.5 4.0 7.5 7.5 7.5 Ghi chú: Điểm số có sai sớt, GVgạch bỏ ghi lại điểm kế bên ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa Sinh viên thực TP HCM, ngày 19 tháng 12 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Thành Sa LỜI CẢM ƠN Để đồ án chúng em hoàn thành cách tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều thầy Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép chúng em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành Trước hết, chúng em xin gửi tới giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Thành Sa giúp đỡ chúng em giải đáp vấn đề trình hồn thành đồ án, ln quan tâm hướng dẫn, bảo để đồ án chúng em hoàn thành cách hoàn chỉnh suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô chuyên ngành trường dạy dỗ, hướng dẫn chúng em kiến thức môn đại cương, môn kỹ môn chuyên ngành giúp chúng em có kiến thức vững vàng, kỹ cần thiết, luôn tạo điều kiện để chúng em hoàn thành đồ án cách hoàn chỉnh Trong trình học tập, trình làm đồ án, chúng em cố gắng mình, kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đóng góp, xây dựng từ thầy cô để đồ án chúng em ngày hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thành Sa Họ tên sinh viên Bùi Văn Thơ MSSV : 1911255912 Lê Minh Tiến MSSV : 1911252259 Trương Trung Kiên Lớp MSSV : 1911255726 : 19DOTD2 : Tên đề tài Công nghệ TWINPOWER TURBO động B58 BMW Điểm đánh giá : xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (ký tên ghi rõ họ tên) 3.2.2.3 Ưu điểm, Nhược điểm: *Ưu điểm: - Hỗ trợ loại điều chỉnh hệ thống VANOS để phân tích hệ thống điều khiển phân phối khơng khí tối ưu Hệ thống Điều chỉnh tất trục cam cam sả, điểm đóng điều chỉnh, mở van nạp xả - Yêu cầu sở cho chế độ May mắn thay chế điều chỉnh xupap van nạp van xả để tiết kiệm khí tự nhiên động hoạt động chế độ khác lượng nhiên liệu khơng thải khí cháy kết cuối động bị ép liệu tự nhiên động chạy Tăng công suất định mức động để đạt hiệu Kết kinh tế sử dụng tăng tính di động: -Tiết kiệm tính tốn độ tối ưu hóa hỗn hợp -Sản xuất hộp xả tối ưu hóa trùng chữ xupap chế độ chạy không tải ổn định *Nhược điểm: -Thời gian trùng lặp van có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính động xăng Một động có chồng chéo van nhỏ có xu hướng có mơ-men xoắn cực đại cao tốc độ động thấp Nhưng cơng suất tối đa đạt tốc độ động cao thấp -Mặt khác, đạt với chồng chéo van lớn cao hơn, điều mơ-men xoắn tốc độ động thấp CÔNG NGHỆ ĐỘNG VANOS - Hệ thống kiểm sốt thời gian đóng - mở van nọp von xỏ - Giúp động đọt mơ men xoắn cực Ợọi dãi vịng tua thấp, trì mơ men xoắn cực đọi lâu dài vòng tua cao -> Giúp động hoọt động tối ưu ỡ dải vòng tua từ thấp tới cao, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu giảm khí thải mơi trường Hình 3: Công nghệ Vanos bên động B58 3.2.2 Hệ thống Valvetronic: -Valvetronic phát triển thêm để sử dụng động B58 Một đặc điểm bật VVT4 động servo Valvetronic nằm bên đầu xi lanh 3.2.2.I Cấu tạo: Lị xo dịn dân Truc vít_bánh vit Hình 4: Cấu tạo hệ thống vanlvetronic 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động: -Nguyên lý hoạt động Valvetronic dựa thay đổi đòn dẫn hướng để tác dụng vấu cam lên đòn gánh thay đổi làm độ nâng xupap biến thiên -Xupap đóng hồn tồn: mơ tơ điện quay trục lệch tâm vị trí đóng hồn toàn, lúc vấu cam tác dụng lên địn dẫn vị trí địn dẫn khơng tác dụng lên đòn gánh nên kết đòn gánh không tác dụng vào đuôi xupap làm xupap đóng hồn tồn -Có thể ứng dụng vị trí xupap đóng hồn tồn hệ thống xi lanh biến thiên (ngắt số xylanh không cần thiết động V6 thực việc điều khiển chế độ hoạt động xylanh) Khi chế độ tải nhẹ không cần công suất momen lớn hệ thống ngừng hoạt động xupap hút dãy động phía trước Khi mức tiêu thụ giảm Hình 5: Xupap đóng hồn toàn -Khi tốc độ động thấp, từ cảm biến tốc độ động có, tải, nhiệt độ nước làm mát.vị trí bàn đạp ga gửi hệ thống điều khiển sau hệ thống tính tốn điều khiển mô tơ điện quay làm trục lệch tâm quay theo lúc vấu cam tác dụng vào đòn dẫn^ địn gánh^xupap làm xupap mở với hành trình nhỏ^ tiết diện lưu thơng nhỏ^hịa khí vào xilanh íw cơng suất động nhỏ -Khi tốc độ động có cao hay tải nặng: mô tơ quay trục lệch tâm vị trí mở lớn độ nâng xupap lớn làm cho tiết diện lưu thông qua xupap lớn nên hịa khí nạp vào xilanh nhiều hơn, thời gian nạp dài kết công suất momen động có tăng đáp ứng kịp thời chế độ hoạt động động Hình 6: Hoạt động tốc độ thấp tốc độ cao -Độ nâng xupap thay đổi từ đến 9,7 mm tùy theo chế độ hoạt động động Khả đáp ứng cấu nhanh xác 3.2.2.3 ưu điểm, Nhược điểm: -ưu điểm: Động valvetronic hãng BMW động có giới không sử dụng bướm ba BMW phát triển công nghệ với mục tiêu tiết kiệm khoảng 10% nhiên liệu so với loại động thông thường khác Công nghệ valvetronic loại bỏ có mặt bướm ga để tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt dải tốc độ thấp động Qua quy trình kiểm tra thành phần khí thải EU bao gồm dải tốc độ cao thấp, động Valvetronic 1.8L tiết kiệm khoảng 5,3 lít nhiên liệu 100km Hơn khơng giống với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp ( Hệ thống nhiên liệu phổ biến nay) không cần thiết phải sử dụng loại xăng có hàm lượng lưu huỳnh thấp -Nhược điểm: Valvetronic đặc biệt hiệu với động có vịng tua thấp khơng phát huy tác dụng số vòng tua cao 6000 vịng/phút, tốc độ cao cần phải có lị xo xupap cứng hơn, đảm bảo tính đàn hồi tốt Nhưng lò xo cứng lại gây tổn hao lượng ma sát lớn hơn, mẫu xe có tính vận hành cao BMW M-series không cần Valvetronic 3.2.3 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp: 3.2.3.I Cấu tạo: - Phần thấp áp: Bộ phận thấp áp bao gồm bơm xăng, lọc xăng, van điều áp đặt thùng xăng Áp suất nhiên liệu từ 4,5 - kg/cm2 tùy vào mẫu xe - cao so với áp suất hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường Hoạt động phần thấp áp động phun xăng trực tiếp giúp trì tính ổn định lực tác động lên bơm cao áp -Phần cao áp: Phần cao áp gồm chi tiết bơm cao áp, ống rail, kim phun cảm biến áp suất ống rail Bơm cao áp thực nhiệm vụ nén nhiên liệu có áp suất thấp từ bơm xăng lên thành nhiên liệu áp suất cao, tích trữ ống rail Cảm biến áp suất ống rail đảm nhận vai trò cung cấp thông tin cho ECU Khi vận hành, vi xử lý ECU tính tốn nhận biết áp suất thực tế ống rail điều chỉnh van FPRV - van điều áp bơm cao áp Tới thời điểm áp suất cao vào buồng đốt động cơ, kim phun nhiên liệu điều khiển ECU 3.2.3.2 Nguyên lý hoạt động: Hình 7: Các chi tiết hệ thống phun nhiên liệu Động xăng BMW với hệ thống phun có độ xác cao: 200 lần phun nháy mắt High Precision Injection có nghĩa phun có độ xác cao - Bởi chớp mắt lần kim phun phun vào không 200 lần; lượng tối thiểu mg nhiên liệu bơm vào Độ xác cực lớn có nhờ vị trí vịi phun xăng (kim phun piezo): nằm van Hỗn hợp hòa khí dễ bắt lửa đánh lửa trực tiếp bugi, xung quanh hỗn hợp hịa khí buồng đốt chứa đầy khơng khí Ngồi chuyển đổi xúc tác chiều thông thường, chuyển đổi xúc tác DeNOx chuyển đổi lượng khí thải oxit nitơ tăng lên trình đốt cháy nhẹ thành thành phần khơng khí tự nhiên Hình 8: Kim phun trực tiếp vào buồng đốt 3.2.3.3 ưu điểm, Nhược điểm: * ưu điểm: Nhiên liệu hịa trộn với khơng khí cách tối ưu Kiểm sốt xác thời điểm phun lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt Hoạt động nhẹ nhàng nhiều khơng khí nhiên liệu hơn, giảm tiêu hao nhiên liệu giảm thiểu ô nhiễm môi trường Sử dụng kim phun nhiên liệu có độ xác cao Giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu, qua giảm lượng khí thải mơi trường * Nhược điểm: Dễ tích tụ cặn bẩn bề mặt van nap Cặn bẩn tích tụ lâu ngày gây rị rỉ khí nén ảnh hướng đến cơng xuất động Chi phí sửa chữa cao nên quy trình bảo dưỡng phức tạp Việc thay linh kiện lắp ráp tốn đòi hỏi chun viên kỹ thuật có trình độ cao 3.2.4 Hệ thống tăng áp kép Turbo( Twin-scroll Turbo): 3.2.4.I Cấu tạo: Hình 9: Góc nhìn phía sau tăng áp cuộn kép Hình 10: Góc nhìn phía trước tăng áp cuộn kép Số Giải thích Số Giải thích A Ống xả (xi lanh - 3) Tay đòn, van xả B Ống xả (xi lanh - 6) Bộ chân không cho van xả C Kết nối với chuyển đổi Van biến tần xúc tác D Đầu vào từ giảm Bánh xe tuabin E Kênh đổ chuông Ống làm mát F ô cắm cho máy làm mát 10 Dầu trở lại Van xả 11 Trở lại chất làm mát Bảng 1: Cấu tạo turbo tăng áp 3.2.4.2 Chức tăng áp kép Turbo( Twin-scroll Turbo): Hệ thống thiết kế cho áp suất khí thải khơng đổi áp dụng lại cho tăng áp Ở tốc độ động thấp, khí thải đến tuabin theo nhịp điều chỉnh mẫu đơn Do xung động này, tỷ lệ áp suất cao tạm thời đạt tuabin Vì hiệu suất khơng giảm áp suất tăng, xung nhịp cải thiện thúc đẩy diễn tiến áp suất diễn tiến momen động Đây trường hợp đặc biệt tốc độ động thấp Các đặc tính đáp ứng tăng áp cuộn kép nâng cao so sánh với thiết lập cuộn đơn Các tuabin tăng áp cấp qua hai kênh bên vỏ tuabin (được đánh dấu màu đỏ hình bên trái) Mỗi kênh "cuộn" cung cấp xung xả từ hai xi lanh giống Để hạn chế áp suất ngược đảm bảo xi lanh riêng lẻ không lẫn ảnh hưởng lẫn trình nạp xilanh, xilanh - (bờ 1) xi lanh - (bờ 2) kết hợp để tạo thành hai kênh xả Khí thải xung kênh xả (1 2) dẫn vào hai cuộn (xoắn ốc) tăng áp để dẫn động bánh tuabin Bố cục thiết kế làm cho tối ưu hóa sử dụng xung khí thải để tạo áp suất tăng dựa thứ tự bắn động Điều cải thiện hiệu suất động cách tăng cường phản ứng bướm ga hạn chế độ trễ turbo không mong muốn Van xả sử dụng với mục đích hạn chế áp suất tăng biết đến từ động turbo BMW trước Nó vận hành chân khơng điều khiển điện tử thông qua điện từ điều khiển chân không ECM 3.2.4.3 Ưu điểm, Nhược điểm: *Ưu điểm: Nhiều áp lực gửi để quay turbo mà tăng thêm Giảm độ trễ turbo turbo hoạt động turbo nhỏ turbo lớn lúc Một số lượng lớn chất lượng tốt khơng khí lành hỗn hợp khơng khí nhiên liệu ép vào xi lanh nét *Nhược điếm: Tăng áp cuộn đôi phức tạp tốn đế thiết lập so với turbo thông thường Twin-scroll turbo địi hỏi kỹ thuật cao với cuộn đơi xung xả Chương 4: SO SÁNH HIỆU NĂNG CỦA TWINPOWER TURBO CỦA BMW VỚI NHỮNG DÒNG XE KHÁC 4.1 So sánh TOYOTA (Toyota Fortuner 2018 Động 2KD-FTV tăng áp vòi phun biến thiên (VNT)): ĐIỂM CHUNG: -ƯU ĐIỂM : Giảm nửa mức tiêu thụ nhiên liệu luợng khí thải CO2 phuơng tiện có động +Tăng công suất động cơ, giảm trọng luợng xe, giảm dung tích xi lanh, giảm mức tiêu hao nhiên liệu +Tối uu hố cơng suất mức tiêu hao nhiên liệu ĐIỂM KHÁC NHAU: *TWINPOWER TURBO BWM (B58) -Cấu tạo: Gồm phần : +Công nghệ van biến thiên +Phun nhiên liệu trực tiếp +Tăng áp tầng nối tiếp Twin-scroll turbo +1 Turbo tăng áp lớn & Turbo tăng áp nhỏ đuợc vận hành nối tiếp Qua nắp điều khiển, dịng khí & Khí thải đuợc kích hoạt Giúp động đáp ứng nhanh với biến đổi tốc độ quay & tải nén không nhiệt độ Bộ điều khiển van tiét lưu Bộ lãm mát khí nén Nắp