CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Động cơ S63 top (S63TU) được lắp đặt trong các mẫu xe mới BMW M5 và M6. Đây là một bước phát triển tiếp theo của động cơ S63 từ BMW X5 M và BMW X6 M. Động cơ S63 top (S63TU) trong BMW M5/M6 là người kế nhiệm của động cơ S85 rất thành công. Với việc "thu nhỏ" này, nó bây giờ trở thành một phần của chiến lược lái xe của BMW EfficientDynamics cho các dòng xe M.
Sự phát triển tiếp theo của động cơ S63 top (S63TU) so với động cơ trước đó là công nghệ pha trộn nhiên liệu mới nhất Turbo-Valvetronic Direct Injection (TVDI). Có những tương đồng mạnh mẽ ở đây với các động cơ N20 và N55. Mục tiêu trong quá trình phát triển động cơ S63 top (S63TU) không phải là đạt được công suất lớn hơn so với động cơ S63, mà là tăng cường đáp ứng và đặc tính vòng tua, đồng thời giảm tiêu thụ nhiên liệu. Trong tài liệu này, các khác biệt so với động cơ S63 được giới thiệu.
Các mẫu xe Bảng 1. Mẫu xe Tên mẫu xe Chỉ định động cơ Giới thiệu dòng sản phẩm BMW M5/M6 S63B44T0 F12 M6 Convertible tháng 6 năm 2012 F10 M5 Sedan và F13 M6 Coupe tháng 8 năm 2012 1. Thông số kỹ thuật Bảng 1. Thông số kỹ thuật Đơn vị S85B50O0 S63B44O0 S63B44T0 Dòng sản phẩm E60 E70/E71 F10/F12/F13 Tên mẫu xe BMW BMW BMW M5 X5M/X6M M5/M6 Thiết kế V10 V8 V8 Dung tích xi lanh [cm3] 4999 4395 4395 Thứ tự phun 1-6-5-10-2-7-3-8-4-9 1-5-4-8-6-3-7-2 nhiên liệu 1 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Đường kính/Hành trình [mm] 92/75.3 piston Công suất vòng HP 500 555 560 tua động cơ [rpm] 7750 6000 6000 – 7000 Giới hạn vòng [rpm] 8250 6800 7200 tua Công suất mỗi lít HP 100 125 127 Momen xoắn tại [Nm/lb 520/383 680/500 680/500 vòng tua động cơ -ft] 6100 1500 – 5650 1500 – 5750 [rpm] Tỉ lệ nén [ℇ] 12.0 đến 1 Xupap trên mỗi 4 4 4 xilanh Nhiên liệu [RON] 95 -98 95 – 98 95 – 98 Khí thải CO2 [g/km] 344 325 232 Hệ thống Điện tử MSS65 MSD85.1** mph Trọng lượng rỗng kg 1,870 2,305 1,870 của xe theo tiêu lbs 4,114 5,071 4,114 chuẩn DIN 2 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc 1.
Sơ đồ tải của BMW F10 M5/E60 M5 Hình 1. Sơ đồ tải so sánh hai động cơ S63B44T0 với S85B50O0 1. Sơ đồ tải của BMW M5/BMW X5 M Hình 1. Sơ đồ tải so sánh hai động cơ S63B44T0 với S63B44O0 3 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc 1.
Các tính năng mới/Thay đổi/Đặc điểm đặc biệt Bảng 1. Các tính năng mới/Thay đổi/Đặc điểm đặc biệt Hệ thống Nhận xét • Cấu trúc đầu máy mới sử dụng phun trực tiếp Turbo- Valvetronic (TVDI) • Valvetronic thế hệ thứ ba • Hệ thống xupap mới • Điều khiển thời gian trục cam biến thiên mới Cơ cấu động cơ (VANOS) • Nắp giàn cò với hệ thống thông hơi cacte được điều chỉnh • Piston mới, trục khuỷu mới • Thanh truyền mới với khoảng cách đều • Hệ thống truyền đai được tối ưu hóa • Bơm dầu với giai đoạn nạp và nén Cung cấp dầu nhớt • Kim phun mới. • Bơm làm mát được điều chỉnh để tăng lưu lượng Làm mát • Bơm làm mát điện cho turbo nạp, làm mát không khí nạp và DME (Điện tử Động cơ) • Hệ thống nạp khí được tối ưu hóa Hệ thống nạp khí và xả • Turbo nạp TwinScroll với ống xả đa ngăn khí • Bộ đo khối lượng không khí bằng cảm biến nhiệt 7. • Bơm chân không 2 giai đoạn với cách kết nối vít mới Hệ thống nạp chân không • Bồn chứa chân không cho các van giảm áp • Phun nhiên liệu cao áp Hệ thống cung cấp nhiên • Bơm xăng điện từ liệu • Bơm cao áp Bosch • Hai bộ điều khiển động cơ, được lắp ở đỉnh động cơ Hệ thống điện động cơ và làm mát bằng dung dịch làm mát 4 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc 1.4 Nhận dạng động cơ 1.1 Tên mã động cơ Tên mã động cơ S63B44T0 được sử dụng để đảm bảo nhận dạng đúng động cơ.
Giải thích tên mã động cơ Chỉ mục Giải thích S Phát triển của BMW M GmbH 6 Động cơ V8 3 Động cơ với turbo xả, Valvetronic và phun trực tiếp nhiên liệu (TVDI) B Động cơ xăng, lắp dọc 44 Dung tích 4.4 lít T Lớp động cơ hàng đầu 0 Phát triển mới Trong tên mã động cơ S63B44T0, chữ T đứng cho "Lớp động cơ hàng đầu", do đó một số tài liệu có thể đề cập đến động cơ này như S63 top và nó cũng có thể được gọi là S63TU (theo thuật ngữ tiếp thị). Tài liệu này chứa phiên bản rút gọn của tên mã động cơ S63 top (S63TU), chỉ chỉ ra loại động cơ.2 Nhận dạng động cơ Các động cơ có một dấu nhận trên hộp máy để đảm bảo việc nhận dạng và phân loại đúng đắn. Sáu ký tự đầu tiên của mã nhận dạng động cơ tương ứng với tên mã động cơ. Số động cơ có thể được tìm thấy trên động cơ phía trên phần nhận dạng động cơ.
Số liên tục này, kết hợp với mã nhận dạng động cơ, cho phép nhận dạng đúng đắn của từng động cơ riêng lẻ.Nhận dạng động cơ S63 top (S63TU) và số động cơ 5 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Bảng 1. Giải thích mã nhận dạng động cơ Chỉ mục Giải thích 20054919 Số động cơ liên tục riêng biệt S Phát triển bởi BMW M GmbH 6 Động cơ V8 3 Động cơ với turbo xả, Valvetronic và phun trực tiếp nhiên liệu (TVDI) B Động cơ xăng, lắp đặt theo chiều dọc 44 Dung tích 4.4 lít B Loại kiểm tra, tiêu chuẩn CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐỘNG CƠ 2. Thân động cơ Thân động cơ bao gồm khối động cơ, nắp máy, nắp giàn cò, Cacte và các miếng ron. Động cơ S63 top (S63TU), cấu trúc của thân động cơ Bảng 2.
Cấu trúc của thân động cơ Chỉ mục Giải thích 1 Nắp giàn cò 2 Ron giàn cò 6 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc 3 Nắp máy ( nắp át quy láp ) 4 Ron nắp máy 5 Thân máy 6 Ron thân máy 7 Phần trên của Cacte 8 Ron Cacte 9 Phần dưới của Cacte 10 Miếng đệm cho vỏ hộp xích 11 Nắp vỏ hộp xích 2. Nắp giàn cò Thiết kế Hệ thống thông gió cacte mới được thiết kế cho nắp giàn cò. Mỗi cổng nạp được tích hợp lỗ khoan riêng biệt trong nắp giàn cò, với các đường dẫn thông gió cacte riêng. Cảm biến trục cam được đặt ở phía trước của nắp giàn cò.
Nắp giàn cò với hệ thống thông gió cacte 7 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Bảng 2. Cấu trúc nắp giàn cò với hệ thống thông gió cacte Chỉ mục Giải thích 1 Van 1 chiều cho ống khí sạch với lỗ rò 2 Ống đến ống khí sạch 3 Bề mặt va đập với bộ lọc ở phía trước 4 Tấm va đập tinh với các lỗ thông hơi nhỏ 5 Bộ tách dầu trước 6 Đầu vào cho khí thoát 7 Trả dầu 8 Trả dầu với van 1 chiều 9 Đường nối qua kênh khí thoát cho cổng nạp 10 Van kiểm soát thể tích cho hệ thống nạp khí với chức năng ga 11 Bộ tách dầu i) Thông gió cacte trong hoạt động động cơ không tăng áp Trong quá trình hoạt động, có một áp suất nạp trong hệ thống nạp khí. Khí thoát được làm sạch di chuyển đến các cổng nạp thông qua van kiểm soát thể tích. Để ngăn ngừa nạp dầu vào thông gió cacte khi áp suất nạp tăng, van kiểm soát thể tích có chức năng van ga, giới hạn dòng khí thoát cùng với mức áp suất trong cacte.
Áp suất nạp trong thông gió cacte giữ cho van 1 chiều đóng, trong khi không khí sạch được bổ sung vào bộ tách dầu qua một lỗ rò, ngăn không cho áp suất nạp vượt quá tối đa là 100 mbar. Thông gió cacte trong hoạt động động cơ không tăng áp 8 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Bảng 2. Cấu trúc thông gió cacte trong động cơ không tăng áp Chỉ mục Giải thích A Áp suất cao B Áp suất thấp C Khí thải D Dầu nhớt E Khí thoát 1 Bộ lọc không khí 2 Ống nạp 3 Bộ tách dầu 4 Xả dầu 5 Ống thông gió 6 Buồng khuếch tán 7 Cacte 8 Ống trả dầu 9 Turbo tăng áp 10 Ống khí sạch 11 Dây đến ống khí sạch 12 Van 1 chiều cho ống khí sạch 13 Lỗ rò 14 Van điều chỉnh ga 15 Van kiểm soát thể tích cho hệ thống nạp khí với chức năng ga 16 Kênh dầu trong nắp máy 9 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Hình 2. Thông gió trong hoạt động của động cơ không tăng áp Bảng 2.
Cấu trúc thông gió trong hoạt động động cơ không tăng áp Chỉ mục Giải thích 1 Lỗ rò 2 Van 1 chiều ii) Thông gió cacte trong chế độ tăng áp Trong chế độ tăng áp, áp suất trong hệ thống nạp khí tăng cao và đóng van kiểm soát thể tích. Vì có áp suất nạp trong ống khí sạch, van 1 chiều cho ống khí sạch mở ra và khí thoát được làm sạch được định hướng đến máy nén của turbo tăng áp qua bộ làm lạnh khí nạp và vào hệ thống nạp khí. Thông gió cacte trong chế độ tăng áp. 10 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Bảng 2.
Cấu trúc thông gió cacte trong chế độ tăng áp Chỉ mục Giải thích A Áp suất cao B Chân không C Khí thải D Dầu nhớt E Khí thoát 1 Bộ lọc không khí 2 Ống nạp 3 Bộ tách dầu 4 Xả dầu 5 Ống thông gió 6 Buồng khuếch tán 7 Cacte 8 Ống trả dầu 9 Turbo tăng áp 10 Ống khí sạch 11 Dây đến ống khí sạch 12 Van 1 chiều cho ống khí sạch 13 Lỗ rò trong vỏ của van 1 chiều 14 Van điều chỉnh ga 15 Van kiểm soát thể tích cho hệ thống nạp khí với chức năng ga 16 Kênh dầu trong nắp máy 11 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Hình 2. Thông gió cacte trong chế độ tăng áp 2. Nắp máy Nắp máy của động cơ S63TU là một sản phẩm mới với các đường dẫn không khí tích hợp cho thông gió cacte. Valvetronic thế hệ thứ ba cũng được sử dụng trong động cơ S63TU.
Bộ điều khiển Valvetronic được kết nối bên ngoài nắp máy. Sự kết hợp giữa turbo nạp, Valvetronic và phun trực tiếp nhiên liệu được gọi là Turbo Valvtronic Direct Injection (TVDI). Nắp máy 12 Đồ án thiết kế ĐCĐT SVTH: Nguyễn Minh Phúc Bảng 2.