TIỂU LUẬN môn CUNG cấp NHIÊN LIỆU điều KHIỂN điện tử đề tài hệ THỐNG CUNG cấp NHIÊN LIỆU điều KHIỂN điện tử ĐỘNG cơ XĂNG BMW b58 i6

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Cơ Khí Giao Thơng ^ffl^ TIỂU LUẬN MƠN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU-ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ XĂNG BMW- B58 I6 GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng Nhóm SV: Lê Văn Hậu Trần Trung Hiếu Trần Tấn Thành Chung Lê Trần Văn Khánh Đà Nằng, 10/2021 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW-B58 MỤC LỤC 3.3 Các cảm biến 21 PHẦN CƠ CẤU CHẤP HÀNH .31 4.1 Kim phun nhiên liệu: .31 4.2 Bơm cao áp tích hợp van điều khiển lượng cấp 35 PHẦN KẾT LUẬN 37 NHÓM 12 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW-B58 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, ô tô phương tiện giao khơng thể thiếu tồn giới luôn đổi công nghệ phù hợp với nhu cầu người sử dụng nhiều hệ thống động cải tiến nhằm tối ưu công suất đồng thời lượng khí phát thải mơi trường giảm đáng kể Hệ thống cung cấp nhiên liệu phần quan trọng bậc động đốt trong, từ chế hịa khí đến hệ thống phun xăng điện tử đại Nhóm 12 phân cơng tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp động BMW hãng xe tiếng với công nghệ hàng đầu, việc áp dụng kiến thức học môn Cung cấp nhiên liệu điện tử động giúp nhóm hiểu sâu kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống toàn động Với nổ lực tất thành viên nhóm 12, bên cạnh hướng dẫn tận tình PGS.TS Dương Việt Dũng giúp nhóm hồn thành báo cáo lần trình tìm hiểu chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận góp ý thầy để báo cáo lần sau tốt Những người thực Nhóm 12 NHĨM 12 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW-B58 PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 1.1 Lịch sử phát triển Ra đời từ năm 2015 nhằm thay cho động “đàn anh” N55, B58 dịng động xy-lanh thẳng hàng hệ BMW Dòng động B58 lần đạt giải “Động tốt giới” (2016, 2017, 2019, 2020) tạp chí Wards Auto bình chọn từ chuyên gia hàng đầu Theo Wards Auto, động B58 BMW đạt tới chất lượng “Gần hoàn hảo” mang nhiều ưu điểm vượt trội Động B58 chuyên gia hàng đầu đánh giá: Phản ứng mạnh mẽ; Tăng tốc nhanh; Vận hành mượt mà; Phát tiếng ồn, rung động Tiết kiệm nhiên liệu Bên cạnh tiêu đánh giá động khác như: Công suất, mơ-men xoắn cơng nghệ sử dụng NHĨM 12 Nhiều mẫu xe BMW phân phối thị trường Việt Nam sử dụng dòng động B58 gồm: BMW 740Li Pure Excellence; BMW X5 xDrive40i (xLine xLine Plus); BMW X6 xDrive40i M Sport BMW X7 xDrive40i Pure Excellence Ở thị trường khác Mỹ, động B58 sử dụng phiên “M40i” mang hiệu suất mạnh mẽ tiệm cận dòng xe hiệu cao M-Sport như: M340i (dòng Series), Z4 M40i (dòng mui trần Z4), X3 M40i (dòng SAV cỡ nhỏ) X4 M40i (Crossover), mẫu xe mang công suất 300 mã lực mô-men xoắn cực đại lên đến 500Nm Động B58 trang bị BMW sử dụng công nghệ TwinsPower Turbo Đây công nghệ tiếng BMW giống công nghệ Ecoboost động Ford 1.2 Phân loại phiên động Động BMW- B58 có nhiều phiên với cơng suất từ 240Kw (322 Hp) đến 385 Kw (473 Hp) Với số ấn tượng khiến động mạnh mẽ Engine > Power 240 kW (322 hp) B58B30M0 ♦ Years * 450 N-m (332 lb-ft) at 1,380-5,000 rpm 2015- at 5,500-6,500 rpm 250 kW (335 hp) 500 N-m (369 lb-ft) 2016- at 5,500 rpm at 1,520-^4.500 rpm 250 kW (335 hp) B58B30M1 Torque 2017- at 5,500-6,500 rpm 450 N-m (332 lb-ft) at 1,380-5,200 rpm 265 kW (355 hp) 500 N-m (369 lb-ft) 2016- at 5.500-6,500 rpm at 1,520-4.800 rpm 250 kW (335 hp) at 5,000-6,500 rpm B58B30C 250 kW (335 hp) at 5,000-6,500 rpm B58B30O1 500 N-m (369 lb-ft) at 1,600-4.500 rpm 2018- 285 kW (382 hp) at 5,000-6,500 rpm 353 kW (473 hp) S58B30T0 at 6,250 rpm 600 N-m (443 lb-ft) 375 kW (503 hp) at 2,600-5,950 rpm at 6.250 rpm • Các kiểu mẫu 2019- Kiêu mau wvww w Phiên bàn us version 3401 34ỌÍ xDiiy g us version Series Dung tích cm3 Cơng st kW(Hp) Mơ men Nm (lb-ft) F30, F3Ĩ, F34 2998 240(320) 450 (330) 5200 - 6500 > 1380 F30, Ê3Ĩ’ F34 2998 240(320) 450(330) 5200 - 6500 > 1380 1.3 Mô đun thiết kế động Động xi-lanh B58 động bố trí xy lanh thẳng hàng kiểu Động B58 có yếu tố bao gồm VANOS kép, cơng nghệ tăng áp khí thải TwinPower, làm mát khơng khí nạp gián tiếp tích hợp vào hệ thống nạp mô-đun quản lý nhiệt Chiến lược Efficient Dynamics hệ động N dẫn đến số lượng lớn công nghệ khác tìm cách tiếp cận vào động BMW Chiến lược đơn giản hóa cơng việc kiểm tra theo đuổi với hệ động B BMW Thế hệ động có đặc điểm chủ yếu tiêu thụ nhiên liệu thấp khí thải (Tuân thủ tiêu chuẩn Euro ECE ULEV II Mỹ) Một máy bơm dầu điều khiển biểu đồ đặc tính, hệ thống phun trực tiếp lỗ khoan xi lanh phun dây điện hồ quang sử dụng để đạt mức tiêu thụ nhiên liệu thấp Tất động trang bị chức dừng khởi động động tự động điều khiển máy phát điện thông minh coi biện pháp hiệu So với động N, hệ động B có số lượng phận thông dụng thay cao đáng kể với động diesel Bx7 động xăng Bx8 1.4 Chiến lược BMW Efficient Dynamics hệ động Bx8 • Hiệu suất cao • Tiêu thụ nhiên Chiến lược BMW liệu Efficient • Ít Dynamics phát thải CO2 hệ động Bx8 BMW EfficientDynamics cụm từ ngầm hiểu cơng suất mạnh hơn, tiêu thụ phát thải carbon dioxide hệ động Với chiến lược bổ sung, mục tiêu khác chi phí thấp hơn, sản xuất linh hoạt hơn, nâng cao hài lòng khách hàng cải thiện HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW-B58 Chiến lược mô-đun hệ động Bx8 • Linh hoạt • Nâng cao hài lòng khách hàng • Ít chi phí Chiến lược mơ đun thiết kế hướng tới hiệu ứng khác suốt trình phát triển sản phẩm vịng đời sản phẩm Ví dụ, sử dụng quy trình thống có nghĩa chi phí phát triển sản xuất giảm xuống Trong sản xuất, phức tạp việc lập kế hoạch thực trình sản xuất giảm bớt Trong Dịch vụ, việc lưu kho đơn giản hóa giảm bớt đa dạng phận tăng khả xử lý sản phẩm an toàn 1.4.1 TwinPower Turbo Tất động Bx8 trang bị Công nghệ TwinPower Turbo HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW-B58 NHĨM 12 10 Khi động nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động biết động nóng Cảm biến tốc trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor) Cảm biến vị trí trục khuỷu B58 có nhiệm vụ đo tín hiệu tốc độ trục khuỷu, vị trí trục khuỷu gửi cho ECU ECU sử dụng tín hiệu để tính tốn góc đánh lửa sớm bản, thời gian phun nhiên liệu cho động Crankshatt Position (CKP) Sensór Sol d Ssrc £ l _ CK? Seiisci Sg'w lnpui Camsht Position (CMP) Sensór Crankshaft Position Sensor (On The Left) Cảm biến vị trí trục khuỷu cảm biến quan trọng việc vận hành động Nếu thiếu phận động khơng hoạt động bình thường, tốc độ cầm chừng khơng Do đó, xảy tượng máy rung đánh lửa sai, hao xăng tốc độ không ổn định Ngun lí làm việc: Khi trục khuỷu quay tạo tín hiệu xung gửi hộp ECU, ECU sử dụng thuật toán logic lập trình sẵn hộp, đếm số xung đơn vị thời gian tính tốn tốc độ trục khuỷu Cảm biến vị trí bướm ga Vị trí tức thời trục lệch tâm cảm nhận cảm biến vị trí đặc biệt Cảm biến trang bị hai mạch độc lập theo dõi trục quay trục lệch tâm Động kiểm soát vị trí trục lệch tâm cách điều khiển mơ tơ servo vị trí tương ứng với vị trí thiết lập Vì lí an tồn, hai đầu dị cảm biến cho đường đặc tính để sử dụng, hai tín hiệu gửi đến mô đun điều khiển Valvetronic dạng tín hiệu số Mơ đun kiểm sốt valvetronic cấp cho hai cảm biến so với điện áp 5V Chu trình nhiệt động có Valvetronic Giám sát tín hiêu điên áp Mơ đun điều khiển Valvetronic liên tục giám sát hai tín hiệu điện áp cảm biến Chức giám sát kiểm tra điện áp cảm biến nằm phạm vi cho phép, tức liệu có hay khơng ngắn mạch lỗi cảm biến Hai tín hiệu khơng chệch khỏi Trong trường hợp có xảy lỗi, trục lệch tâm thiết lập để mở xupap tối đa Lúc khối lượng khơng khí giới hạn bướm ga khơng thể phát vị trí tức thời, xupap mở mức tối đa mà khơng cần kiểm sốt BMW B5816-XDRIVE 40i Động B58 sử dụng cảm biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chất làm mát xác với mơ-đun quản lý nhiệt Nó ghi lại nhiệt độ vật liệu đầu xi lanh xung quanh ống dẫn khí thải xi lanh chuyển đến điều khiển DME Kết là, lượng, tiêu thụ phát thải chất ô nhiễm ảnh hưởng hiệu Ạ 1602 LCO Cảm biến nhiệt độ LM35 Cảm biến nhiệt độ hai chân điện trở nhạy cảm với nhiệt độ (NTC) có phạm vi nhiệt độ từ - 40 ° C đến 150 ° C (- 40 ° F 302 ° F) Nhiệt độ truyền đến cảm biến ghép nhiệt đàn hồi gắn bên cảm biến PHẦN CƠ CẤU CHẤP HÀNH 4.1 Kim phun nhiên liệu: Yêu cầu kim phun: Kim phun nhiên liệu động GDI bố trí trực tiếp buồng đốt Kim phun nhân tố cấu thành buồng đốt động GDI: mặt, định khoảng khơng gian thời gian vị trí dịng nhiên liệu cung cấp cho buồng đốt Mặt khác, định lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt để tạo tỷ lệ hỗn hợp xác tạo vùng hỗn hợp đậm dễ cháy xung quanh bougie thời điểm đánh lửa So với kim phun nhiên liệu động PFI, yêu cầu kim phun động GDI đòi hỏi cao nhiều Trong thời gian ngắn từ 0.9 đến 6.0 ms phải đưa lượng nhiên liệu từ đến 60 mg vào buồng đốt phải đạt yêu cầu Mặt khác, kim phun bố trí trực tiếp buồng đốt nên phải đáp ứng yêu cầu tương tự kim phun động Diesel Đường nạp nhiên liệu 2.Kết nối điện từ 3.Thân van 4.Lò xo 5.Cuộn dây điện từ solenoil 6.Phần ứng 7.Kim phun 8.Lỗ chia trang bị kim phun van điện từ Bosch HDEV 5.2 Việc định kim phun kết hợp điều sau: • HDEV = van phun nhiên liệu áp suất cao • = định hệ • = áp suất phun nhiên liệu tối đa 200 bar 10 Góc phun từ độ đến 20 độ đơn lỗ có từ đến lỗ phun nên góc phun tổng thể đến 110 độ 12 13 11 Nguyên lý làm viêc 14 Nhiên liệu cấp từ rail theo đường nạp số 1, nhiên kim phun đóng kín với lỗ phun có áp lực lị xo đóng chặt làm cho nhiên liệu chưa cấp cho buồng đốt Khi có dịng điện cung cấp cho cuộn dây điện từ (nhận tín hiệu từ ECU), từ trường tạo hút phần ứng nam châm thắng lực lò xo làm phần ứng kéo theo cụm kim phun lên đồng thời mở lỗ phun phun nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt 15 Ưu điểm: 16 Với ưu điểm kim phun nhiều lỗ nhiên liệu phun tơi thuận lợi cho việc hòa trộn bốc hơi, góc phun rộng cho phép nhiên liệu phân bố đầy buồng cháy Tuy nhiên nhược điểm làm nhiểu cặn bám vào lỗ 17 Lợi ích kim phun khả thay đổi phun cao liên quan đến góc phun hình dạng phun Ngồi ra, tốc độ dịng chảy xác định phạm vi lớn động xăng đại phun nhiên liệu trực tiếp không phát sinh hỗn hợp nhiên liệu / khơng khí đồng so với động có phun nhiên liệu cổng nạp 18 Giống với S55, N20 N55 có đường kính lỗ khoan khác (sản xuất laser) sử dụng với van phun nhiên liệu áp suất cao Lượng nhiên liệu hai tia phun theo hướng xả giảm 20%, điều làm tăng tia phun khác tương ứng 10% Các kim phun van điện từ sử dụng vị trí xác định trước trục kim phun đầu xi lanh Điều đảm bảo liên kết xác kiểu phun buồng đốt 19 Van phun nhiên liệu áp suất cao với cuộn dây điện từ khơng có dạng tuyến tính tồn thời gian sử dụng, chủ yếu khu vực phun nhiên liệu với số lượng tối thiểu Điều có nghĩa suốt thời gian sử dụng, tốc độ phun nhiên liệu thay đổi từ kim phun sang kim phun khác từ kim phun riêng lẻ Mặc dù van phun nhiên liệu áp suất cao điều chỉnh q trình khởi động thơng qua mã bù lượng phun Điện tử Động Kỹ thuật số (DME) để bù cho dung sai chế tạo có van phun nhiên liệu áp suất cao riêng lẻ Digital Engine Electronics (DME), để điều chỉnh tất kim phun mối quan hệ với nhau, điều xảy lần trình khởi động (bù lượng phun) Trong trình vận hành thơng thường, thơng số để kích hoạt kim phun, chẳng hạn dòng điện thời gian kích hoạt, giống tất kim phun tồn thời gian hoạt động khơng thể điều chỉnh riêng lẻ Một thích nghi khác tồn thời gian hoạt động khơng cịn khả thi Điều dẫn đến vi phạm luật phát thải khí thải nghiêm ngặt, chẳng hạn EURO ULEV II, thời gian hoạt động 20 Hoạt động tự động cho phép định lượng nhiên liệu xác, đặc biệt sử dụng lượng phun cực nhỏ Phân tích đường cong điện áp dịng điện chế độ kim phun cho phép rút kết luận chuyển động kim Thông tin quan trọng liên quan đến chuyển động kim thời gian mở kim Tốc độ phun nhiên liệu xác định từ hai biến Do đó, bỏ qua việc in mã bù lượng phun kim phun van điện từ 21 Hê thống buồng đốt kiểu spray-guide 23 22 24 Buồng đốt loại tìm sớm ứng dụng nạp trực tiếp hỗn hợp phân lớp (DISC) cho động GDI đạt cháy nghèo với hỗn hợp nạp phân lớp bố trí kim phun bougie hợp lý Ơ buồng cháy này, việc tạo hỗn hợp phân lớp cần phải có kết hợp hình dạng đỉnh piston, chuyển động piston dịng khơng khí nạp vào chuyển động rối, thời điểm phun nhiên liệu phun vào bốc nhanh chống hoà trộn với dịng khí hình Với phương pháp tạo hỗn hợp phân lớp nghèo động hoạt động chế độ tải nhỏ, động hoạt động tỷ lệ l » 8.0 nên tiết kiệm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ chế độ 25 Tuy nhiên, nhược điểm việc bố trí kim phun bougie trình phun nhiên liệu vào hạt nhiên liệu làm ướt bougie làm cho bougie đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp Với kết cấu đỉnh piston ảnh hưởng đến áp suất buồng cháy động cơ, động khơng nổ số chu trình làm việc ảnh hưởng đến công suất phát 26 4.2 Bơm cao áp tích hợp van điều khiển lượng cấp 27 Trong q trình nhấc kim dịng nhiên liệu phun vào động làm thay đổi áp suất đường ống rail q trình đóng kim đột ngột làm dao động áp suất đường ống cần có van điều áp để điều chỉnh áp suất nhiên động B58 van điều áp tích hợp với bơm cao áp 28 Nguyên lý 29 Nhiên liệu cung cấp áp suất bar bơm nhiên liệu điện từ bình nhiên liệu qua đường cấp đến bơm cao áp Áp suất xác định cảm biến áp suất nhiên liệu rail Nhiên liệu cung cấp bơm nhiên liệu điện đáp ứng yêu cầu động 30 31 bù nhiệt Van giới hạn áp suất van kiểm tra Van chiều áp suất cao kết nối với điều khiển động 10 Đĩa nghiêng van điều khiển cung cấp nhiên liệu 11 Mặt bích bơm cao áp van giới hạn áp suất 12 Piston cung cấp nhiên liệu từ bơm điện 13 Đường nhiên liệu đường nhiên liệu áp suất cao đến ống rail 14 Buồng nhiên liệu 32 Nguyên lý hoạt đông 33 Nhiên liệu từ bơm điện cung cấp đến bơm cao áp (6) nhiên liệu dẫn qua van điều khiển cung cấp nhiên liệu (4) van chiều áp suất thấp (2) vào buồng nhiên (14) đĩa phân phối (đĩa nghiêng 10) dẫn động bơm chân không nhờ mặt bích, ba piston chuyển động lên xuống nhằm tạo chênh lệch thể tích từ tạo chênh lệch áp suất Van điều khiển cung cấp kích hoạt nhờ vào kết nối điều khiển động lượng cấp phụ thuộc vào công suất động Nhiên liệu đưa đến ống kết nối với ống rail 34 Bơm cao áp kết nối với bơm chân khơng thơng qua mặt bích 11 dẫn độngđược dẫn động trục cam, động khởi động piston 12 cố chuyển động lên xuống thông qua đĩa nghiêng số 10 Do nhiên liệu liên tục điều áp miễn có nhiên liệu cấp vào thơng qua van điều khiển cung cấp nhiên liệu 4, van kết nối với phận điều khiển động ln nhận nguồn nhiên liệu cần thiết việc kiểm sốt áp suất thơng qua việc đóng mở van điều khiển cung cấp nhiên liệu với áp suất tối đa 245 bar, áp suất cao giải phóng cho đường nhiên liệu qua van an toàn (giới hạn áp suất) đưa nhiên liệu quay lại nơi áp suất thấp 35 Van điều khiển cung cấp nhiên liệu nhận tín hiệu từ ECM, ECM nhận tín hiệu từ bơm điện cảm biến áp suất gắn rail 36 PHẦN 5: KẾT LUẬN 37 Việc phân tích đánh giá hệ thống cung cấp nhiên liệu- điều khiển điện tử động BMW- B58 thực cần thiết đáng quan tâm, động hàng đầu giới đạt giải động tốt nhiều năm liên tục điều quan trọng để tạo nên động mãnh mẽ 38 Dẫn đầu xu áp dụng công nghê độc quyền, số cơng nghệ phun xăng trực tiếp với độ xác cao High Precision Injection nhiều điểm công nghệ liên quan khác 39 Qua tìm hiểu phân tích cho thấy phát triển vướt bậc ngành động lực nói chung động BMW B58 nói riêng, từ mở rộng hiểu biết, bắt kịp xu hướng phát triển thân để phù với phát triển giới 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 https://f30.bimmerpost com/forums/attachment.php? 42 attachmentid=1277450&d=1441950445 43 https://drive google com/file/d/1yD4ZLJvdesha e2VYzrqjjZT aNryj99L/view 44 https://en.wikipedia org/wiki/BMW B58 45 https://www.otosaigon.com/threads/bmw-b58-co-may-toi-thuong-trong-the-gioidong-co6-xy-lanh.8976461/ 46 http://www.theculturecave.com/wp-content/uploads/2011/08/Die-neuen-BMW47 Benzinmotoren-mit-High-Precision-Injection.pdf 48 https://bmwtuning.co/the-4-most-common-bmw-b58-engine-problems/ ... động Bx8 trang bị Công nghệ TwinPower Turbo HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW- B58 NHÓM 12 10 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW- B58 NHÓM 12 11 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ... Phun xăng trực tiếp GDI Hệ thống cải tiến hệ thống phun xăng điện tử EFI mà loại bỏ nhược điểm cịn sót lại hệ thống phun xăng điện tử EFI NHÓM 12 19 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW- B58. .. cơng suất mô-men xoắn, động tuân thủ tiêu chuẩn khí thải ULEV II Hình Sơ đồ hiệu suất động B58 NHÓM 12 13 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ BMW- B58 PHẦN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ