BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ S55B30T0 CỦA BMW M4 GTS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ S55B30T0 CỦA BMW M4 GTS STT 1 2 3 4 MSSV 1913407 1912322 1914890 1912113 HỌ TÊN Nguyễn Như Hòa Nguyễn Quốc Trung Đinh Ngọc Quý Nguyễn Minh Thiện LỚP: L02; NHÓM 09; HK201 GVHD: HỒ PHI LONG NGHIÊM PHAN THIỆN QUÂN SINH VIÊN THỰC HIỆN TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Kĩ Thuật Giao Thông MỤC LỤC Mở đầu ....................................................................................................................2 1. Giới thiệu về động cơ S55B30T0 .......................................................................3 2. Hệ thống làm mát động cơ S55B30T0 ...............................................................4 2.1. Tổng quan ....................................................................................................4 2.2. Hệ thống làm mát cho động cơ (Engine cooling)........................................5 2.2.1 Nguyên lý hoạt động..............................................................................8 2.2.2. Đường nước làm mát nắp máy ...........................................................13 2.2.3. Làm mát phận tăng áp (turbochargers)...............................................13 2.3. Hệ thống làm mát khí nạp..........................................................................15 3. Công nghệ water injection ................................................................................19 3.1. Nguyên lý hoạt động..................................................................................19 3.2. Ứng dụng trên BMW M4 GTS..................................................................19 3.3. Tính an toàn ...............................................................................................21 Tài liệu tham khảo ................................................................................................22 Bài tập lớn Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong – 2020-2021 Trang 1/22 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Kĩ Thuật Giao Thông Mở đầu Động cơ đốt trong (IC) tỏa nhiều nhiệt khi hoạt động. Để ngăn động cơ bị động cơ, cần phải loại bỏ nhiệt. Công việc của hệ thống nước làm mát không phải là liên tục làm mát động cơ, công việc của hệ thống nước làm mát là điều hòa nhiệt độ động cơ nhằm duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu. Từ đó tối ưu hóa công suất động cơ và đảm bảo an toàn cho các chi tiết. Bài tập lớn Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong – 2020-202

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP

HCMTRƯỜNGĐẠI HỌC BÁCHKHOA

BÀITẬPLỚN MÔNHỌC KẾTCẤU ĐỘNGCƠĐỐTTRONG

ĐỀ TÀI HỆTHỐNGLÀMMÁTĐỘNG CƠS55B30T0 CỦABMWM4 GTS

TP.HỒCHÍMINH,NĂM2021

Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí

MinhKhoaKĩThuật GiaoThông

Bàitập lớnKết CấuĐộng CơĐốt Trong– 2020-2021 Trang1/22

MỤCLỤC

Mởđầu 2

1 Giớithiệuvề độngcơS55B30T0 3

2 HệthốnglàmmátđộngcơS55B30T0 4

2.1 Tổng quan 4

2.2 Hệthốnglàmmátchođộngcơ(Enginecooling) 5

2.2.1 Nguyênlýhoạtđộng 8

2.2.2 Đường nướclàmmátnắpmáy 13

2.2.3 Làmmátphậntăngáp(turbochargers) 13

2.3 Hệthốnglàmmátkhínạp 15

3 Côngnghệwaterinjection 19

3.1 Nguyênlýhoạtđộng 19

3.2 ỨngdụngtrênBMWM4GTS 19

3.3 Tínhantoàn 21

Tàiliệuthamkhảo 22

Động cơ đốt trong (IC) tỏa nhiều nhiệt khi hoạt động Để ngăn động cơ bịđộngcơ, cần phải loại bỏ nhiệt Công việc của hệ thống nước làm mát không phải làliên tụclàm mát động cơ, công việc của hệ thống nước làm mát là điều hòa nhiệt độ độngcơnhằmduytrìnhiệtđộhoạtđộngtốiưu.Từđótốiưuhóacôngsuấtđộngcơvàđảmbảoantoànchocác chi tiết

H2.6Puli dẫnđộngbơmnước(số9)

- Nướcđitheovòngtuầnhoànnhưtrênchođếnkhinhiệtđộtăngđếnkhoảng80℃

H2.11Đường áonước (số2)

H2.12Đườngáonước xylanh

H2.13Cấutạovanhằngnhiệt

Cấu tạo van dùng wax: bao gồm một thanh truyền, một số lò xo, van sơ cấp(vanchính),vanthứcấp(vanrẽnhánh)vàxilanhnạp.Xylanhnạpchứa

đầysápcónhiệtđộnóngchảydướingưỡngkhoảng80℃.Khinướclàmmátvượtquángưỡng80℃,sápsẽtan chảy và trở thành chất lỏng Sáp lỏng có thể tích lớn hơn so với khi sáp ở trạng tháirắn Một thanh cắm vào xylanh nạp bị đẩy ra khỏixylanh do chất sáp nở ra Thanh đẩyvan bypass tuyến tính ra khỏi thân bộ điều nhiệt và do đó đóng van bypass Đồngthời,vanchínhđược mởvànước làm mát đượcđưađếnbộtảnnhiệt

H2.14aKhivanđóng

H2.14bKhivan mở

H2.18Nối đườngnướclàmmátvớiốngxả(số12vàsố7)

2.4 Hệthốnglàm mátkhínạp

Trongsuốtquátrìnhnạp,khínạpđượclàmmátbởithôngquabộlàmmátkhínạp13vàdòngchuchuyểnnướclàmmátcónhiệtđộthấp.Nướcđượcgiảinhiệtbởikhôngkhíthôngqua2kétnước 1

và 2

H2.19Sơđồlàmmátkhínạp

1 Kétnướcchínhkhí nạp;2.Kétnướcđầudòngkhínạp;4.Bơmđiện;

5.Bìnhnước;13.Bộlàmmátkhínạp

1 Bộlàm mátkhínạp;2.Bìnhnước;3.Kétnước chínhkhínạp;

4.Bơmđiện;5.Kétnướcđầudòngkhínạp

Nướcnóngđượcbơm4húttừbộlàmmátkhínạp1vàokétnướcphụvàkétnướcchính,nướcđượcgiảinhiệtchảyvàotrongbộlàmmátkhínạprồitiếptụcchutrìnhtiếptheo

Kétnướcchínhkhínạp thuộcloại Double passupstream

- Double pass:sẽ có đầu vào và

- Upstream:thayvìđườngnóngvàophíatrên,đườngl

ạnhraphíadưới,ápdụngnguyêntắcdốilưuthì upstream đường

nóng sẽ vào phía dưới, đườngmát ra phia trên, điều này đảm

bảo việc trong kétnước luôn có nước, từ đó tăng

hiệu quả tản nhiệt;tuy nhiên, để làm được điều này

phải đòi hỏi mộtbơm với công suất cao, bên cạnh

việc két nướckhôngquáto

H2.21Kétnướcphụ(upstream lowtemperature)

8.Bộlàm mátkhí nạp;A.Khôngkhí;B Khísạch;

C.Khínóng;D Khíđượclàmmát

3 Côngnghệwaterinjection

Nhiệt độ khi vận hành là một vấn đề được quan tâm hang đầu với động cơđốttrong, để ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt một lượng nhiên liệu sẽ được phun themvàobuồngđốtđểlàmmátxylanhmàkhôngđượcđốtcháyhoàntoàn.Đểgiảmthiểusựtiêuhao nhiên liệunày, tập đoàn BOSCH đã phát triển công nghệ làm mát water injection(2016)

3.1 Nguyênlýhoạtđộng

Trướckhinhiênliệuđượckíchnổ,mộtlượngnướcđượcđưavàodướidạngphunmịnvàohọngkhínạp,gặpnhiệtđộcao,nướcsẽhóahơivàhấpthumộtlượnglớnnhiệtlượngxungquanh

- Mặcdùcóthêmcôngsuấtđầura,nhưngứngsuấtnhiệttrêntấtcảcácthànhphầnliênquanđếnhiệusuấtđượcgiảmbớt;

- Bêncạnhđó,waterinjectioncòngiúptăngtuổithọvàđộbềncácchilàmviệctrongđiềukiệnnhiệtđộcao (piston, vanxả,xylanh)

3.2 Ứng dụngtrênBMWM4GTS

BMWM4GTSlàchiếcxethươngmạiđầutiênsửdụngcôngnghệwaterinjection:

- Gồm3kimphinnằmtrongcổgópkhínạpcungcấpcho6xylanhcủađộngcơ;

- Sau khi qua bộ tăng áp (turbo charged) nhiệt độ luồng khí khoảng160℃, saukhiqua bộ làm mát Intercooler, nhiệt độ giảm xuống còn khoảng70℃, khi nướcđượcphunvàocổgópkhínạpthìnhiệtđộkhí nạpcònkhoảng25℃;

- Nhiệt độ thấp giúp làm cho nồng độ Oxi trong buồng đốt cao hơn đồng thờichophép áp suất nén tăng từ 17,2 lên 21,6 psi kết quả là công suất M4 GTS cao hơn 50 HPsovóiM4Competition;

- Hệthốngwaterinjectionchitốnvaimlnướcchomỗikmvậnhành.Vậynênchỉcầnnạplạisaokhoảng 3000km(phụthuộcvàocườngđộvậnhành)

H3Phunnướcvàođườngkhínạp

H4Kimphunnước

3.3 Tínhantoàn

Vềmặtantoàn,hệthốngphunnướcBMWMđượctrangbịhệthốngtựchẩnđoántinh vi Nếu két nước

bị cạn hoặc trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, các biện phápthíchhợpđượcthựchiệnđểbảovệđộngcơ.Ápsuấttănggiảmvàthờigianđánhtialửabị chậm lại, cho phép động cơ tiếp tục hoạt động an toàn ở mức công suất giảm.Ngaycảkhimọithứđanghoạtđộngbìnhthường,nhiềubiệnphápphòngngừađượcthựchiệnđể giữ cho hệthống hoạt động đầy đủ Mỗi khi động cơ tắt, tất cả nước trong hệthốngốngđượcxảvàobìnhchứađểngăncácbộphậncủahệthốngđóngbăngởnhiệtđộdưới0℃.Kétnướccũngcókhảnăngchốngsươnggiá

[3] 5 Litres of water for 500 horses Trích từ https://www.bmw- m.com/en/topics/magazine-article-pool/5-litres-of-water-for-500-horses.html