MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................................................i
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................ii
Chương 1. TỔNG QUAN.........................................................................................................................2
1.1. Giới thiệu động cơ N13 trên xe BWM 118i.....................................................................................2
1.2. Giới thiệu về xe BWM 118i...............................................................................................................2
1.3. Thông số kỹ thuật động cơ N13......................................................................................................3
1.4. Giới thiệu chung các chi tiết, hệ thống trong động cơ N13 trên xe BWM 118i..........................5
1.4.1. Các chi tiết cố định: Nắp máy, thân máy, các te..............................................................................5
1.4.2. Các chi tiết chuyển động..................................................................................................................6
1.4.3. Hệ thống phân phối khí....................................................................................................................7
1.4.4. Hệ thống bôi trơn.............................................................................................................................7
1.4.5. Hệ thống làm mát ............................................................................................................................7
1.4.6. Hệ thống nạp, xả khí........................................................................................................................7
1.4.7. Hệ thống nhiên liệu..........................................................................................................................7
1.4.8. Hệ thống chân không.......................................................................................................................8
Chương 2. KHAI THÁC ĐỘNG CƠ N13 TRÊN XE BWM 118i..................................................................9
2.1. Các chi tiết cố định: Nắp máy, thân máy, các te….........................................................................9
2.1.1. Nắp máy.........................................................................................................................................10
2.1.2. Thân máy........................................................................................................................................15
2.1.3. Đáy dầu..........................................................................................................................................16
2.2. Các chi tiết chuyển động................................................................................................................17
2.2.1. Trục khuỷu......................................................................................................................................17
2.2.2. Bạc lót trục khuỷu...........................................................................................................................17
2.2.3. Thanh truyền..................................................................................................................................19
2.2.4. Bạc lót thanh truyền.......................................................................................................................19
2.2.5. Piston và Xéc măng.......................................................................................................................19
2.2.6. Cơ cấu phân phối khí.....................................................................................................................21
2.2.7. Bộ truyền động đai.........................................................................................................................25
2.3. Hệ thống phân phối khí. ................................................................................................................26
2.3.1. Hệ thống VANOS...........................................................................................................................26
2.3.2. Hệ thống VALVETRONIC...............................................................................................................32
2.3.3. Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống phân phối khí động cơ N13 so với các hệ thống khác...36
2.4. Hệ thống bôi trơn............................................................................................................................37
2.4.1. Sơ đồ mạch thủy lực hệ thống bôi trơn động cơ N13....................................................................37
2.4.2. Bơm dầu và điều khiển áp suất......................................................................................................38
2.4.3. Làm mát và lọc dầu........................................................................................................................43
2.4.4. Kiểm soát áp suất dầu, mức dầu...................................................................................................44
2.4.5. Vòi phun dầu..................................................................................................................................46
2.5. Hệ thống làm mát............................................................................................................................47
2.5.1. Sơ đồ hệ thống làm mát và các bộ phận hệ thống làm mát..........................................................48
2.5.2. Chức năng quản lí nhiệt hệ thống làm mát....................................................................................49
2.6. Hệ thống nạp, xả khí.......................................................................................................................53
2.6.1. Sơ đồ hệ thống nạp, xả khí............................................................................................................54
2.6.2. Hệ thống nạp khí............................................................................................................................55
2.7. Hệ thống chân không.....................................................................................................................64
2.8. Hệ thống nhiên liệu.........................................................................................................................65
2.8.1. Kiểm soát bơm nhiên liệu..............................................................................................................66
2.8.2. Bơm cao áp...................................................................................................................................66
2.8.3. Kim phun.......................................................................................................................................66
2.9. Hệ thống điện điều khiển...............................................................................................................67
2.9.1. Sơ đồ đấu dây hệ thống MEVD17.2.5...........................................................................................67
2.9.2. Bộ điều khiển động cơ...................................................................................................................68
Chương 3. CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ N13 TRÊN XE BMW 118i.......70
3.1. Chẩn đoán động cơ N13 trên xe BMW 118i.................................................................................70
3.1.1. Phần mềm chẩn đoán chuyên hãng BMW....................................................................................70
3.1.2. Các lỗi có thể xuất hiện ở động cơ N13 trên xe BMW 118i..........................................................72
3.1.3. Bảng mã lỗi BMW theo OBD II.....................................................................................................72
3.2. Bảo dưỡng, sữa chữa động cơ N13 trên xe BMW 118i.............................................................73
3.2.1. Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát.....................................................................................73
3.2.2. Bảo dưởng, sữa chữa hệ thống bôi trơn.t...................................................................................76
3.2.3. Bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống phân phối khí............................................................................77
3.2.4. Bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ....................................................................79
KẾT LUẬN.............................................................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................................................83
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành vận tải là một ngành quan trọng không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta đặc biệt là vận tải đường bộ. Chính vì lý do đó mà cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ngành kỹ thuật ô tô cũng phát triển không ngừng. Ngày càng có nhiều cải tiến và công nghệ mới để nâng cao chất lượng của xe ô tô.
Là một học viên được theo học ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, qua những năm tháng tích lũy kiến thức, nhằm vận dụng kiến thức đã học cũng như nâng cao khả năng hiểu biết nên tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu, khai thác động cơ N13 trên xe BMW 118i”
Tôi rất mong sau khi hoàn thành sẽ đóng góp một phần nhỏ trong công tác giảng dạy trong nhà trường. Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn học viên, sinh viên chuyên ngành ô tô.
Do thời gian hạn chế nên các nội dung trong đồ án tập trung vào việc tìm hiểu và phân tích kết cấu của xe, các nội dung chính khi đánh giá kiểm nghiệm động lực học truyền thẳng, là cơ sở để xem xét và thực tế khai thác sử dụng hệ thống truyền lực trong thực tiễn. Tuy nhiên với kiến thức và kinh nghiệm còn ít, nên trong đồ án không tránh khỏi các khiếm khuyết. Tôi mong nhận được sự nhận xét và đóng góp ý kiến của các thầy, các đồng chí để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo : Thạc sĩ …………….. đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn các thầy trong Khoa Ô tô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng …. năm 20…
Học viên thực hiện
……………….
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu động cơ N13 trên xe BWM 118i.
Động cơ N13 sở hữu công nghệ phun trực tiếp Turbo-Valvetronic (TVDI). Đây là công nghệ xuất hiện trong các động cơ xăng 4 xi-lanh nhỏ của BMW. Động cơ N13 đang dần thay thế động cơ 4 xi-lanh N46 và N43. Một ống xả TwinScroll turbo tăng áp tối ưu hóa các đặc tính đáp ứng.Động cơ N13 có liên quan chặt chẽ với động cơ N18. Các thiết bị ngoại vi đã được điều chỉnh để lắp đặt theo chiều dọc của các dòng xe BMW. Một tính năng đặc biệt của BMW là việc chuyển đổi cửa nạp và hai bên ống xả trong xe. Vì vậy, lần đầu tiên trên một chiếc xe BMW, ống xả ở bên trái bên khi nhìn theo hướng di chuyển.
Động cơ này được sử dụng trên 2 dòng xe là BWM 118i và BWM 116i.
1.2. Giới thiệu về xe BWM 118i.
BWM 118i là dòng xe được sản xuất bởi tập đoàn BWM, Đức, thế hệ đầu tiên của dòng xe này ra đời vào năm 2004. Là kiểu xe hatchback sử dụng động cơ xăng, hộp số tự động.
1.2.1. Thông số kỹ thuật của xe
Thông số kỹ thuật xe BWM 118i 2021 thể hiện trong bảng.
1.3. Thông số kỹ thuật động cơ N13
Sơ đồ Momen xoắn và công suất của Động cơ N13 (đường nét liền) và động cơ N46 (đường nét đứt) ở chế độ toàn tải.
1.4. Giới thiệu chung các chi tiết, hệ thống trong động cơ N13 trên xe BWM 118i.
Động cơ N13 bao gồm các chi tiết cơ bản giống như các chi tiết của động cơ ô tô cần có.
1.4.1. Các chi tiết cố định: Nắp máy, thân máy, các te…
1.4.3. Hệ thống phân phối khí.
Sử dụng hệ thống điều khiển thời điểm cam biến thiên (VANOS) và hệ thống biến thiên độ mở xupap (nâng xupap) VALVETRONIC.
1.4.5. Hệ thống làm mát
Động cơ N13 sử dụng trên xe BWM 118i sử dụng bộ trao đổi nhiệt từ dầu động cơ sang chất làm mát để làm mát động cơ
1.4.6. Hệ thống nạp, xả khí
Về nguyên tắc, hệ thống hút khí và thải khí có thể so sánh với hệ thống trong động cơ N55.
Danh sách dưới đây trình bày các tính năng quan trọng nhất của hệ thống hút khí và thải khí:
- Bộ giảm thanh nạp được gắn vĩnh viễn
- Đồng hồ đo khối lượng không khí dạng màng nóng tất cả các phiên bản động cơ
1.4.9. Hệ thống điện điều khiển.
Sử dụng hệ thống điện điều khiển với bộ điều khiển động cơ BOSCH MEVD17.2.5. Đảm nhiệm tất cả vai trò thu nhập và xử lí tín hiệu điều khiển tất cả các cơ cấu chấp hành.
Chương 2. KHAI THÁC ĐỘNG CƠ N13 TRÊN XE BWM 118i
2.1. Các chi tiết cố định: Nắp máy, thân máy, các te…
2.1.1. Nắp máy.
2.1.1.1 Vật liệu, cấu tạo, nhiệm vụ nắp máy động cơ N13.
- Nắp máy động cơ N13 là chi tiết đậy kín một đầu phía trên xylanh, cùng với xylanh và piston tạo thành không gian buồng cháy
- Trên nắp máy gá lắp nhiều chi tiết như bugi, vòi phun, cơ cấu cung cấp khí và các đường nạp thải.
- Điều kiện làm việc: Nắp máy làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ, áp suất, ăn mòn hóa học cao bởi các chất có trong sản vật cháy
- Vật liệu làm nắp máy là nhôm Diecast AlSi9Cu3 có khối lượng nhẹ và tản nhiệt tốt.
2.1.1.2 Hệ thống thông gió cacte trên nắp đậy cò mổ
- Tất cả các bộ phận để thông gió cacte và các ống dẫn gió được tích hợp trong nắp máy. Một van điều khiển áp suất ngăn không cho tạo ra chân không quá mức trong cacte.Với việc sử dụng động cơ tăng áp, thông gió cacte có hai dạng khác nhau.
- Chế độ bình thường được hoạt động khi van một chiều 8 được mở bởi áp suất chân không, tức là ở chế độ hút khí tự nhiên
- Ở chế độ hút khí tự nhiên, áp suất chân không trong đường nạp mở van một chiều 8 đồng thời đóng van 1 chiều 12. Khí thổi ra tự bộ tách bị hút qua van 8 và tới các cổng nạp.
A. Chế độ hút khí tự nhiên
Hỗn hợp khí dầu thoát ra từ buồng đốt, lọt vào khe giữa xilanh và thành xilanh qua bộ lưỡi phân tách, lúc này dầu bị giữ lại, chảy dọc theo thành đường dầu hồi về cacte. Khoảng chân không tạo ra do thiếu hụt khí ở lỗ nạp 2 đủ để mở van một chiều 17, ồng thời đóng van một chiều 15. Một phần khí được tách khỏi dầu bị hút qua van một chiều 17 rồi qua van điều khiển áp suất 18 làm tăng áp suất trên lỗ nạp 2, van tiết lưu 16 đóng, phần khí còn lại theo các đường dẫn tới các cổng nạp. Điều này làm giảm nguy cơ tăng áp ở cácte, bảo vệ cacte khỏi áp suất dư thừa
B. Chế độ tăng áp.
Chân không tạo ra do bộ Tubor tăng áp làm mở van 15 đồng thời đóng van 17, áp suất sạc theo đường ống làm mở van tiết lưu 16, đồng thời đóng van điều khiển áp suất 8, do đó không làm tăng áp vào cacte.
2.1.2. Thân máy
2.1.2.1. Vật liệu, cấu tạo, công dụng thân máy động cơ N13.
- Thân máy được làm bằng vật liệu nhôm Diecast AlSi9Cu3 bao gồm đáy dầu và tấm lót, đây là vật liệu phổ biến dùng làm thân máy đối với động cơ xăng.
- Thân máy động cơ N13 là dạng thân máy kiểu thân xylanh - hộp trục khuỷu, là thân máy đúc liền
2.1.2.2. Kênh dẫn dầu bôi trơn.
Dầu chảy ngược qua các ống dẫn dầu hồi 2 và được chuyển trực tiếp vào bể dầu. Do đó dầu không thể tiếp xúc với trục khuỷu. Kênh khí xót 3 đóng trước trục khuỷu và tạo điều kiện trao đổi khí tốt với nắp đầu xi lanh
2.1.2.3. Kênh dẫn nước làm mát.
Khối động cơ được thiết kế có áo nước làm mát bao quanh buồng đốt. Nước làm mát có dòng chảy từ bơm chất làm mát tới phía bên phải của khối động cơ. Dòng chảy nước làm mát đi từ áo nước tới bộ trao đổi nhiệt dầu – nước ở xilanh thứ 4. Dầu được làm nóng bởi bộ trao đổi nhiệt dầu thành nước được dẫn qua một ống dẫn từ cacte vào đầu xi lanh bên cạnh đầu ra chất làm mát.
2.1.2.5. Xi lanh
Động cơ N13 có 4 xylanh, sử dụng ống lót xylanh ướt, được đúc bằng gang xám.
2.1.3. Đáy dầu
Đáy dầu động cơ N13 được làm bằng thép tấm 1 lớp, bể chưa dầu được làm kín trong quá trình sản xuất bằng hợp chất làm kín. Ở các xe BWM khác thì bể chứa dầu có thể làm bằng vật liệu khác nhau
2.2. Các chi tiết chuyển động.
2.2.1. Trục khuỷu.
Trục khuỷu của động cơ N13 là trục khuỷu rèn có hành trình 85,8 mm và được làm bằng vật liệu 38MSV5. Vật liệu 38MSV5 là vật liệu thép hợp kim có thành phần hóa học như sau: C = 0.39%; Mn = 1.24%; Ni = 0.13%; Cr = 0.15%; Mo = 0.005%; Cu = 0.2%; V = 0.105%; S = 0.11%; P = 0.103%; Al = 0.004%; N = 0.009%
2.2.3. Thanh truyền
Thanh truyền của động cơ N13 có đường kính trong là 138,54mm. Một đặc điểm cần lưu ý là các rãnh được gia công vào đầu nhỏ của thanh truyền để tối ưu hóa việc cung cấp dầu. Thiết kế thanh kết nối đã được sử dụng trong động cơ N18.
2.2.5. Piston và Xéc măng
Piston con trượt hoàn toàn được thiết kể bởi công ti Mahle, đường kính piston là 77mm.
Xéc măng đầu tiên là một vòng nén nitrat hóa. Xéc măng thứ 2 là vòng nén có mặt cắt xéc măng dạng chữ L. Xéc măng thứ 3 là xéc măng dầu là một vòng đai thép có lò xo
2.2.6. Cơ cấu phân phối khí.
2.2.6.1. Cấu tạo cơ cấu phân phối khí động cơ N13
Cơ cấu phân phối khí động cơ N13 như hình 2.16.
2.2.6.2. Trục cam, bộ truyền động trục cam
A. Trục cam.
Động cơ N13 được trang bị trục cam tích hợp cảm biến dùng cho bơm thủy lực và bơm chân không.
Cách dẫn động trục cam này có ưu điểm gọn nhẹ, dễ dàng truyền động ở khoảng cách trục lớn. Nhược điểm của kiểu dẫn động này là dễ bị rung động khi thay đổi tải và gây ra tiếng ồn lớn.
Ngoài dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích, có thể dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng và bộ truyền dây curoa (bộ truyền đai).
2.2.6.3. Xupap nạp, xu pap xả, con đội, cò mổ, lò xo xupap…
Các chi tiết trong cụm xupap động cơ N13 như hình 2.20.
2.2.7. Bộ truyền động đai.
Bộ truyền động đai động cơ N13 như hình 2.22.
2.3. Hệ thống phân phối khí.
Động cơ N13 sử dụng hệ thống VANOS (Variable Camshaft Timing) để điều khiển thời điểm trục cam biến thiên và sử dụng hệ thống VALVETRONIC để điều chỉnh độ mở xupap biến thiên.
2.3.1. Hệ thống VANOS.
2.3.1.1. Giới thiệu Hệ thống VANOS
Hệ thống VANOS dùng cho cả hai trục cam nạp và thải được gọi là DOPPER VANOS. Bánh xích để dẫn động từ trục khuỷu được nối với trục then hoa, dưới tác dụng của áp suất dầu lấy từ hệ thống bôi trơn và có bơm cao áp để nâng lên áp suất 100 bar, trục then hoa có chuyển động dọc trục. Bánh răng nghiêng cuả trục then hoa ăn khớp trong với bánh răng nghiêng dẫn động trục cam. Khi trục then hoa dịch chuyển dọc trục thì trục cam sẽ xoay tương đối một góc 60 độ tính theo góc quay trục khuỷu so với bánh xích dẫn động trục cam lắp trục khuỷu.
2.3.1.2. Cấu tạo Hệ thống VANOS.
a. Hệ thống điện điều khiển
Hệ thống điện điều khiển: Modul điều khiển động cơ chịu trách nhiệm kích hoạt các van solenoid VANOS dựa vào biểu đồ chương trình lưu trong DME thông qua các tín hiệu đầu vào:
- Tốc độ động cơ
- Tải động cơ
- Nhiệt độ nước làm mát
- Vị trí trục cam
- Nhiệt dộ dầuTùy thuộc vào loại hệ thống VANOS mà sử dụng solenoid loại on/off hay điều độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation)
b. Hệ thống điều khiển thủy lực.
Hệ thống điều khiển thủy lực: gồm bơm dầu để tạo áp lực tác dụng lên pittông van solenoid điều khiển trực tiếp dòng dầu tác động vào bộ chấp hành cơ khí của hệ thống VANOS để từ đó thay đổi vị trí trục cam.
2.2.6.3. Nguyên lí hoạt động.
Đĩa xích A được dẫn dộng bởi trục khuỷu giữa tâm có răng nghiêng ăn khớp với trục B.
Trục B được kết nối với pittông. Khi áp lực thủy lực tác dụng lên pittông sẽ làm trục này di chuyển dọc trục.
Trục C là trục cam
2.3.2. Hệ thống VALVETRONIC.
2.3.2.1. Giới thiệu Hệ thống VALVETRONIC.
Động cơ ứng dụng công nghệ Valvetronic không sử dụng đai hoặc bánh răng chuyển động trục cam, do toàn bộ hệ thống Valvetronic được chế tạo trước dưới dạng module độc lập, có cả bộ vi xử lý riêng được tích hợp bên trong vàsau đó được lắp lên thân động cơ, kết nối với hệ thống máy tính quản lý có bộ xử lý 40 megahertz, 32-bit trên xe. Valvetronic dùng mô-tơ điện để thay đổi độ mở của xupap.
Với công nghệ Valvetronic tổn hao này đã được giảm thiểu tới mức thấp nhất, do piston dịch chuyển tự do không còn bị tác động từ hiệu ứng chân không. Trong hệ thống Valvetronic vẫn có trục cam xupap truyền thống, nhưng song song với trục cam xupap hút còn có một trục trung gian với nhiều tay đòn và bánh răng trung gian được kết nối với một mô-tơ điện tốc độ chậm.
2.3.2.2. Cấu tạo Hệ thống VALVETRONIC.
Trục cam: có cấu tạo như một trục cam của động cơ thông thường nhưng các vấu cam không tác dụng trực tiếp lên cò mổ mà thông qua cơ cấu thay đổi độ
nâng xupap.
Cơ cấu thay đổi độ nâng xupap: gồm trục lệch tâm, các đòn dẫn và lò xo. Khi mô tơ quay sẽ làm trục lệch điểm tựa của các đòn gánh do đó làm thay đổi sự tác dụng của trục cam làm thay đổi độ nâng xupap. Lò xo đảm bảo cho đòn dẫn luôn tiếp xúc với cam.
2.3.2.3. Nguyên lí hoạt động Hệ thống VALVETRONIC.
Nguyên lý hoạt động của Valvetronic dựa trên sự thay đổi vị trí của dòn dẫn hướng để sự tác dụng của vấu cam lên đòn gánh thay đổi làm độ nâng xupap
biến thiên. Xupap đóng hoàn toàn: mô tơ điện quay trục lệch tâm ở vị trí đóng hoàn toàn, tuy lúc này vấu cam vẫn tác dụng lên đòn dẫn nhưng ở vị trí này đòn dẫn không tác dụng được lên đòn gánh nên kết quả đòn gánh không tác dụng được vào đuôi xupap làm xupap đóng hoàn toàn. Có thể ứng dụng vị trí xupap đóng hoàn toàn trong hệ thống xylanh biến thiên (ngắt một số xylanh khi không cần thiết như ở động cơ V6 thực hiện việc điều khiển chế độ hoạt động 3 hoặc 6 xylanh). Khi ở chế độ tải nhẹ và không cần công suất và mômen lớn hệ thống sẽ ngừng hoạt động các xupap hút của dãy động cơ phía trước. Khi đó mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ giảm đi.
Khi tốc độ động cơ thấp, tải nhẹ: Tín hiệu từ các cảm biến như tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga gửi về hệ thống điều khiển, sau đó hệ thống tính toán và điều khiển mô tơ điện quay làm trục lệch tâm quay theo, lúc này vấu cam tác dụng vào đòn dẫnlàm xupap nạp mở với hành trình nhỏ, tiết diện lưu thông nhỏ, hòa khí vào xilanh ít, công suất động cơ nhỏ.
2.4. Hệ thống bôi trơn.
2.4.1. Sơ đồ mạch thủy lực hệ thống bôi trơn động cơ N13.
Nhiều bộ phận như đòn bẩy trung gian, bộ cam con lăn, trục lệch tâm và động cơ servo Valvetronic được bôi trơn bằng phun dầu trong đầu xi lanh đến từ trục cam nên không có đường phun dầu trong đầu xi lanh.
2.4.2. Bơm dầu và điều khiển áp suất.
2.4.2.1. Bơm dầu.
Từ ống nạp (8) dầu được chuyển qua các bánh răng (3 + 4) từ bơm dầu vào ống dẫn dầu (5) trong khối động cơ và bộ lọc dầu Bánh răng bơm dầu (4) có thể được dịch chuyển theo trục trong máy bơm này, do đó thay đổi tốc độ cung cấp.
2.4.2.2. Bơm dầu ở chế độ cung cấp tối đa
Bơm dầu được giữ ở trạng thái cơ bản bằng lò xo nén ở vị trí cung cấp tối đa. Vị trí này cũng có thể được tác động thông qua van điều khiển áp suất dầu ở chê độ cung cấp dầu tối thiểu.
2.4.2.4. Điều khiển áp suất dầu.
Van điều khiển áp suất dầu điều khiển áp suất dầu phù hợp với tình trạng của động cơ.Số lượng dầu cung cấp bị điều chỉnh bởi Digital Engine Electronics (DME), thông qua hoạt động của van điều khiển áp suất dầu.
Van điều khiển áp suất dầu nằm trên máy bơm dầu ở phía bên trái của động cơ.Lượng dầu cung cấp phụ thuộc vào tốc độ động cơ và vị trí của bộ điều khiển áp suất dầu van.
Điện áp sử dụng: 12V
Tín hiệu kích hoạt: 200- 256Hz
Điện trở: 10,5
2.4.2.5. Van điều khiển áp suất.
Van giới hạn áp suất (van khởi động lạnh) nằm ở vị trí đầu tiên sau máy bơm trong vỏ máy bơm dầu và trong mạch dầu. Nó mở ra ở áp suất khoảng 10 đến 13 bar và xả dầu trực tiếp vào bể chứa dầu. Điều này là cần thiết ở nhiệt độ thấp và có độ nhớt nhất định. tình huống van giới hạn áp suất ngăn ngừa hư hỏng các bộ phận, đặc biệt là bộ lọc dầu mô-đun và các con dấu của nó.
2.4.3. Làm mát và lọc dầu.
2.4.3.1. Làm mát dầu.
Trong động cơ N13B16M0, bộ trao đổi nhiệt từ dầu sang chất làm mát động cơ nằm trong mạch dầu phía trước bộ lọc dầu. Sự sắp xếp này được gọi là làm mát dầu thô . Vì dầu thô cực kỳ nhạy cảm với các hạt bụi bẩn, sự sắp xếp này đưa bộ lọc dầu đến gần hơn ngay trước vị trí ổ trục.
2.4.3.2. Lọc dầu
Một bộ phận lọc dầu bằng giấy được sử dụng, thiết kế quen thuộc của động cơ BMW. Một van một chiều được tích hợp trong ống dẫn dầu thô của vỏ bộ lọc dầu để ngăn bộ lọc dầuVỏ khỏi bị khô khi tắt động cơ. Van một chiều này mở ra khi có dầuáp suất tối đa 0,15 bar. Đương nhiên, động cơ N13 có một van rẽ nhánh của bộ lọc có thể mở một van rẽ nhánh quanh bộ lọc.
Ví dụ, dầu động cơ nguội và nhớt. Điều này phát sinh nếu sự chênh lệch áp suất trước và sau bộ lọc vượt quá 2,5 ± 0,5 bar.
2.4.4. Kiểm soát áp suất dầu, mức dầu.
2.4.4.1. Cảm biến áp suất dầu.
Cảm biến được đặt trên vỏ bộ lọc dầu trong ống dẫn dầu sau bộ lọc dầu (ống dẫn dầu chính). Cảm biến gửi tín hiệu điện áp tùy theo giá trị áp suất dầu đến DME, từ đó DME đánh giá tín hiệu. Cảm biến áp suất dầu có thể cảm nhận áp suất dầu từ 50 kPa (0,5 bar) đến 1050 kPa (10,5 bar). Tại 50 kPa điện áp đầu ra xấp xỉ 0,5 V, ở 1050 kPa xấp xỉ 4,6 V.
Hai thành phần quan trọng của cảm biến áp suất dầu bao gồm công tắc lò xo nạp và màng ngăn. Công tắc nạp lò xo được nối với màng ngăn tiếp xúc với áp suất dầu.
Khi lực của áp suất dầu bắt đầu tác động lên màng ngăn, lực này sẽ vượt qua áp suất lò xo của công tắc, sau đó kéo các tiếp điểm điện ra để bật đèn cảnh báo. Nếu áp suất dầu giảm xuống dưới giới hạn cài đặt, màng ngăn giải phóng áp suất khỏi lò xo để đóng các tiếp điểm công tắc, điều này thường dẫn đến việc hiển thị dấu hiệu cảnh báo cho người lái xe
2.4.4.2. Kiểm soát mức dầu
Động cơ N13 không sử dụng cảm biến để kiểm tra mức dầu, có thể kiểm tra mức dầu băng cách sử dụng que thăm dầu.
2.4.5. Vòi phun dầu.
Trong động cơ N13, một số chi tiết không thể bôi trơn, làm mát trực tiếp bằng các ống dẫn dầu, việc bôi trơn được thực hiện thông qua các vòi phun dầu.
2.4.5.1. Làm mát đỉnh piston bằng dầu.
Các vòi phun dầu được sử dụng trong động cơ N13 làm mát đỉnh piston, sử dụng van một chiều. Ngoài việc làm mát đỉnh piston, còn có chức năng bôi trơn chốt piston.
2.4.5.2. Bôi trơn dây xích bằng vòi phun dầu.
Bộ xích được bôi trơn bằng vòi phun trong bộ căng xích.
2.5. Hệ thống làm mát.
Sử dụng bộ trao đổi nhiệt dầu – nước làm mát để làm mát dầu động cơ, hệ thống làm mát được điều khiển bởi DME.
2.5.1. Sơ đồ hệ thống làm mát và các bộ phận hệ thống làm mát.
Các bộ phận trong hệ thống làm mát động cơ N13 như hình 2.43.
2.5.2. Chức năng quản lí nhiệt hệ thống làm mát.
Động cơ N13 có chức năng quản lý nhiệt trong DME. Chức năng quản lý nhiệt đã được phát triển mới toàn bộ cho N13. Chức năng này bao gồm điều khiển độc lập các bộ phận làm mát bao gồm quạt điện, van hằng nhiệt, bơm nước làm mát.. Tính năng mới của chức năng này là điều khiển bơm nước phụ, được yêu cầu để làm mát bộ tăng áp khí thải, chỉ đảm bảo rằng việc làm mát được duy trì trong phạm vi hoạt động nhất định.
2.5.2.1. Bộ truyền động ma sát dẫn động bơm nước làm mát.
Động cơ N13 sử dụng bộ truyền động ma sát để dẫn động bơm nước làm mát
2.5.2.3. Chức năng quản lý nhiệt.
Việc quản lý nhiệt xác định yêu cầu làm mát hiện tại và kiểm soát hệ thống làm mát.Theo đó, trong một số trạng thái hoạt động nhất định, máy bơm chất làm mát sẽ tắt hoàn toàn, chẳng hạn như để làm nóng chất làm mát nhanh hơn trong giai đoạn khởi động. Máy bơm nước phụ, chịu trách nhiệm để làm mát bộ tăng áp khí thải, cũng có thể được bật và tắt. Nhiệt độ nước làm mát có thể phù hợp với tốc độ động cơ.
2.5.2.5. Sơ đồ làm mát ở chế độ khởi động, nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn 105oC
- Bơm nước chưa hoạt động.
- Bơm nước phụ hoạt động.
Sơ đồ làm mát ở chế độ khởi động như hình 2.45.
2.5.2.6. Sơ đồ làm mát ở chế độ tải trung bình, nhiệt độ nước làm mát lớn hơn 105oC.
- Bơm nước hoạt động.
- Bơm phụ trợ không hoạt động.
2.6. Hệ thống nạp, xả khí.
Các tính năng quan trọng:
- Bộ giảm thanh nạp
- Cảm biến khối lượng không khí nạp
- Bộ tăng áp xả TwinScroll
- Ba kết nối để thông gió cacte
- Kết nối thông gió bình nước phụ
2.6.1. Sơ đồ hệ thống nạp, xả khí.
Sơ đồ hệ thống hút, xả khí động cơ N13 như hình 2.47.
2.6.2. Hệ thống nạp khí.
2.6.2.1. Cảm biến khối lượng khí nạp.
Hệ thống nạp khí động cơ N13 như hình 2.48.
Có thể nói, chất lượng của khối lượng không khí phụ thuộc vào việc sử cảm biến khối lượng không khí nạp, khối lượng không khí được tính toán thông qua các giá trị thay thế (nhiệt độ khí nạp, áp suất nạp, tốc độ động cơ, v.v.) .
Tuy nhiên, các giá trị thay thế này thường xuyên được điều chỉnh để phù hợp với giá trị của máy đo khối lượng không khí nhằm bù đắp dung sai phát do các yếu tố dòng chảy cơ học phức tạp trong hệ thống hút khí.
Động cơ N13 sử dụng công nghệ phun trực tiếp TVDI, do đó việc điều chỉnh các giá trị thay thế nhằm tính toán khối lượng không khí nạp đóng vai trò quan trọng.
2.6.2.2. Đường ống nạp.
Thiết kế đơn giản do động cơ có bố trí turbo tăng áp.
A. Cảm biến áp suất đường ống nạp.
Nằm ngay sau van tiết lưu, ở lối vào đường ống nạp. Cảm biến có thể cảm nhận áp suất trong khoảng từ 0 kPa đến 250 kPa. Cảm biến có ba kết nối và được điều khiển bởi DME.
Khi xe không có cảm biến MAP, động cơ sẽ nổ không êm, công suất động cơ kém, tốn nhiên liệu và xe thải ra nhiều khói. Cảm biến áp suất đường ống nạp cảm nhận áp suất đường ống nạp bằng một IC lắp trong cảm biến và phát ra tín hiệu PIM. ECU động cơ quyết định khoản thời gian phun nhiên liệu cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu PIM này.
B. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Được lắp cùng với cảm biến áp suất khí nạp thành 1 cụm.
Khi nhiệt độ không khí thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ không khí tăng điện trở của cảm biến sẽ giảm. sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến.t độ không khí nạp. Ở nhiệt độ không khí 25 ° C, điện trở xấp xỉ 2063 Ω, ở 100 ° C xấp xỉ 186 Ω.
2.6.3. Turbo khí thải.
Động cơ N13 có bộ tăng áp khí thải với công nghệ TwinScroll (tăng áp cuộn đôi). Nó bao gồm đầu vào tuabin hai ống dẫn riêng biệt trong đó khí thải được chuyển từ hai xi lanh đến tuabin cánh gạt.
Van xả khí (2) được điều khiển bằng điện và van xả khí thải (8) được điều khiển bằng chân không.
Các luồng khí thải từ hai cặp xi-lanh sẽ được đưa tới tuốc-bin tăng áp qua các ống có đường kính khác nhau. Ống lớn hơn sẽ dẫn dòng khí thải từ xi-lanh số 2 và 3, hướng luồng khí này đến mép ngoài của cánh quạt tuốc-bin, giúp động cơ tăng áp quay nhanh hơn. Ống nhỏ hơn sẽ dẫn dòng khí thải từ xi-lanh số 1 và 4, hướng luồng khí này đến phần trung tâm của tuốc-bin, cải thiện phản ứng của bộ tăng áp ở vòng tua máy thấp.
2.7. Hệ thống chân không.
Máy bơm chân không được thiết kế có hai giai đoạn bao gồm chân không được tạo sẵn cho servo phanh và một bình chứa chân không được sử dụng để cung cấp đủ chân không để kích hoạt van xả. Bình chứa này được gắn cố định vào nắp động cơ.
Bơm chân không được dẫn động bởi trục cam, khi động cơ hoạt động, bơm chân không hoạt động và liên tục tạo ra và cung cấp chân không.
2.8. Hệ thống nhiên liệu.
2.8.1. Kiểm soát bơm nhiên liệu.
Do không sử dụng cảm biến thấp áp nhiên liệu, bơm nhiên liệu luôn vận hành ở chế độ cung cấp tối đa nhiên liệu. Không sử dụng thiết bị kiểm soát lượng nhiên liệu.
2.8.3. Kim phun.
Sử dụng kim phun điện từ BOSCH HDEV5.1.
Kim phun nằm ở phía bên của xi lanh và chiếu vào buồng đốt. Quá trình phun nhiên liệu diễn ra tuần tự, mỗi kim phun được kích hoạt bởi DME. Tại đây, thời điểm phun nhiên liệu vào xi lanh tương ứng được điều chỉnh theo trạng thái hoạt động (tốc độ, tải, nhiệt độ động cơ)
Nguyên lí hoạt động: Khi DME nhận được các tín hiệu trạng thái hoạt động của động cơ (tốc độ, tải hay nhiệt độ động cơ), DME gửi tín hiệu dòng điện tới cuộn dây điện từ của kim phun, dòng điện đi qua cuộn dây tạo ra từ trường, làm xuất hiện lực từ, lực từ nâng vòi phun (phần ứng) chống lại lực của lò xo, nâng vòi phun khỏi bệ đỡ, mở lỗ kim phun, nhiên liệu được phun vào buồng đốt.
2.9. Hệ thống điện điều khiển.
2.9.1. Sơ đồ đấu dây hệ thống MEVD17.2.5.
Sơ đồ đấu dây hệ thống MEVD17.2.5 động cơ N13 như hình 2.67.
2.9.2. Bộ điều khiển động cơ.
Chức năng: DME là trung tâm điện toán và chuyển mạch của hệ thống quản lý động cơ. Các cảm biến trên động cơ và phương tiện cung cấp các tín hiệu đầu vào. Dựa trên các tín hiệu đầu vào, DME tính toán các giá trị để kích hoạt các bộ truyền động bằng các mô hình tính toánvà các đồ thị được lưu trữ. Bộ điều khiển DME kích hoạt bộ truyền động trực tiếp hoặc thông qua rơ le
Chương 3. CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ N13 TRÊN XE BMW 118i.
3.1. Chẩn đoán động cơ N13 trên xe BMW 118i.
3.1.1. Phần mềm chẩn đoán chuyên hãng BMW.
Phần mềm chẩn đoán chuyên hãng BMW ISPI Next bao gồm: ISTA-D 4.05.31 + ISTA-P 3.61.0.002 (Expert Mode) + ETK-KSD-RSD
- ISTA/P (programming) và ISTA/D (Rheingold diagnosis) là các phần mềm ứng dụng được phát hành dành cho chẩn đoán và lập trình các dòng xe của BMW, hỗ trợ các model E và F series. BMW Rheingold là tên gọi thay thế của chương trình chẩn đoán BMW ISTA/D versions 2XX.
- ISTA/D: dùng để đọc- xóa lỗi, kích hoạt bộ phận chấp hành, reset hệ thống…, ngoài ra ISTA/D còn là một kho dữ liệu hỗ trợ sửa chữa bao gồm: mạch điện, hình ảnh vị trí, quy trình tháo lắp từng bộ phận, các bước khắc phục sự cố…
Tính năng của ista+ (hay còn gọi là ista, ista-d hoặc rheingold):
- Hỗ trợ đọc và xóa lỗi các module (ECU) đang gặp lỗi trên xe.
- Xóa các giá trị “adaptation” của hộp số Gearbox (transmission) và động cơ (Engine).
- Hỗ trợ hiển thị sơ đồ mạch điện (Wiring diagrams), dữ liệu hệ thống (live data), hướng dẫn sửa chữa trực tiếp (repair instructions), cung cấp tài liệu kỹ thuật (technical documents) v.v.
BMW ISTA-P Multilanguage + Expert Mode (single module programming):
- Thực hiện lắp đặt, lập trình mã bình ắc quy. “Battery type change”.
- Thực hiện lập trình, nâng cấp phần mềm, coding hộp ECU và thay thế hộp ECU.
- Tùy chỉnh kích hoạt và vô hiệu hóa các option hệ thống trên xe, lắp đặt thêm các phụ tùng khác cho xe “Vehicle retrofitting”.
ETK (BMW ETK Electronic Spare Parts Catalogue):
- Phần mềm tra cứu phụ tùng “parts catalog” BMW ETK hỗ trợ toàn bộ thông tin phụ tùng được cung cấp bởi BMW Group. ETK được thiết kế giao diện rất dễ dàng tìm kiếm, tra cứu thông tin các phụ tùng cần thiết dành cho xe du lịch và moto. BMW ETK Electronic Spare Parts Catalogue chứa đầy đủ thông tin về phụ tùng chính hãng, kỹ thuật viên có thể sử dụng phần mềm để tra cứu theo nhiều cách khác nhau như search theo tên phụ tùng, search theo mã phụ tùng, theo nhóm model xe.
3.1.2. Các lỗi có thể xuất hiện ở động cơ N13 trên xe BMW 118i.
- Hư hỏng các hệ thống: Hệ thống phân phối khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nạp xả khí, hệ thống chân không, hệ thống nhiên liệu, hệ thống điện điều khiển động cơ.
- Hư hỏng các cảm biến.
3.2. Bảo dưỡng, sữa chữa động cơ N13 trên xe BMW 118i.
3.2.1. Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát.
3.2.1.1. Súc rửa hệ thống làm mát
- Mở nắp đậy bộ hoán nhiệt, các van xả.
- Đổ dung dịch tẩy rửa vào hệ thống làm mát, ngâm khoảng 3 giờ.
- Cho động cơ làm việc từ 5¸10 phút.
- Xả hết chất tẩy rửa ra ngoài.
3.2.1.2. Thay nước làm mát:
Trình tự tiến hành như sau:
- Cho động cơ làm việc từ 5¸10 phút.
- Xả nước làm mát vào khay chứa hay can.
- Pha dung dịch nước làm mát mới theo hướng dẩn trên bình hóa chất làm mát.
3.2.1.4. Điều chỉnh lực căng dây đai dẩn động bơm nước:
- Kiểm tra lực căng dây đai
- Điều chỉnh lực căng đúng qui định cho từng loại đai.
3.2.2. Bảo dưởng, sữa chữa hệ thống bôi trơn.
3.2.2.1. Sữa chữa bơm dầu.
a. Phương pháp:
- Kiểm tra khe hở giữa hai răng ăn khớp được thực hiện ở ít nhất 3 chỗ cách đều nhau theo vòng đỉnh bánh răng. Khe hở tối đa giữa hai răng ăn khớp không được vượt quá 0,35mm, nếu vượt qua thì phải thay bánh răng mới.
- Kiểm tra khe hở giữa đỉnh răng và thành vỏ bơm được kiểm tra ở tất cả các răng. Khe hở tối đa không được vượt quá 0,1mm. Nếu khe hở vượt quá giới hạn này cần phục hồi lại lỗ vỏ bơm bằng phương pháp mạ thép hoặc mạ crôm rồi gia công lại một hoặc phải thay vỏ bơm. Nếu đỉnh răng mòn thành vệt thì thay bánh răng.
b. Sữa chữa bơm dầu.
- Tháo bơm dầu.
- Kiểm tra bơm dầu.
- Tiến hành sữa chữa các chi tiết.
- Tiến hành thay mới.
3.2.2.2. Sữa chữa bầu lọc dầu.
a. Phương pháp kiểm tra, sữa chữa.
- Nếu trục rôto bị mòn bề mặt làm việc với bạc có thể mạ thép hoặc mạ crôm, sau đó mài đến kích thước quy định. Đảm bảo độ bóng Ra ≤ 0,53 µm. Độ cong trên suốt chiều dài trục ≤ 0,02 mm, độ méo, côn ≤ 0,01mm.
- Nếu bạc lót mòn thì thay mới, cần nghiền lỗ bạc mới đảm bảo độ bóng Ra ≤ 0,5µm. Khe hở bạc và trục trong phạm vi cho phép 0,005 ÷ 0,008 mm. - Lỗ phun tắc dùng dây thép thông lại.
b. Sữa chữa bầu lọc dầu.
- Tháo bầu lọc.
- Kiểm tra.
- Sữa chữa hoặc thay thế lọc.
3.2.4. Bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ.
a. Những lưu ý khi bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ N13.
+ Không được hút thuốc hay làm việc gần lửa khi sửa chữa hệ thống nhiên liệu.
+ Không để xăng tiếp xúc với các chi tiết bằng cao su hoặc bằng da.
+ Thực hiện các quy trình sau để ngăn cho xăng không phun ra trướckhi tháo bất cứ bộ phận nào của hệ thống nhiên liệu.
b. Bảo dưỡng bầu lọc.
- Nguyên nhân hư hỏng:
+ Do không thường xuyên chăm sóc bảo dưỡng bộ lọc không khí.
+ Do không thay lọc không khí đúng uy định của nhà sản xuất.
+ Do động cơ hay chiếc xe của bạn làm việc trong khu vực có nhiều bụibẩn trong không khí.
+ Do lọc bộ lọc không khí bị ngấm nước dẫn đến hư hỏng.
- Quy trình:
+ Mở nắp bộ lọc.
+ Tháo phần tử lọc.
+ Kiểm tra xem phẩn tử lọc có bị bẩn, bị hư hỏng hay không nếu bẩn có thể dùng khí nén thổi ngược từ phía sạch ra để làm sạch phẩn tử lọc. Nếu thấy quá bẩn hoặchư hỏngnên thay phần tử lọc mới.
d. Bảo dưỡng, sửa chữa vòi phun.
- Hiện tượng:
+ Động cơ uay bình thường nhưng khó khởi động.
+ Chồm xe (khả năng không tải kém).
+ Động cơ chết máy ngay sau khi khởi động.
+ Xảy ra hiện tượng cháy không hoàn toàn ngắt quãng (khởi động nhưng động cơ không nổ được).
+ Ì động cơ khả năng tăng tốc kém (tải kém).
- Nguyên nhân:
Kim phun bị tắc hoặc giảm tiết diện: do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc l phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ăn mòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun. Kim phun mòn: tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun,
KẾT LUẬN
Trong thời gian qua với những kiến thức đã được học tại trường và được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: : Thạc sĩ …………….., các thầy trong Khoa Ô tô và các bạn, tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu, khai thác động cơ N13 trên xe BMW 118i” với các nội dung chính gồm:
Chương 1. Tổng quan.
Chương 2. Khai thác động cơ N13 trên xe BMW 118i.
Chương 3. Chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ N13 trên xe BMW 118i.
Sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án tôi đã củng cố lại được kiến thức và nâng cao hiểu biết về một số nội dung khai thác, bảo dưỡng động cơ N13. Cụ thể, đối với động cơ N13 trên xe BMW 118i bao gồm các hệ thống cơ bản như hệ thống phân phối khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát… các chi tiết cố định và chuyển động. Bên cạnh đó tìm hiểu được mốt số kiến thức về phương pháp thực hiện chẩn đoán trên động cơ N13, từ đó đưa ra biện pháp khắc phục, sửa chữa động cơ, quy trình bảo dưỡng một số hệ thống của động cơ.
Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong các thầy giáo và các bạn xây dựng góp ý để đồ án hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phan Văn Kỳ, Nguyễn Hữu Hoành, Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, Đắk Lắk, 2014.
2. Phan Văn Kỳ, Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phân phối khí, Đắk Lắk, 2014.
3. Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng, Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phun xăng điện tử, Hải Phòng, 2019.
4. Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng, Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát, Hải Phòng, 2019.
5. Technical Training Product Information N13 Engine, BMW Group, Germany 2011.
6. BMW VANOS System, BMW Group, Germany, 2011.
7. Fuel Management, BMW Group, Germany, 2011.
8. Cooling Systems, BMW Group, Germany, 2011.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"