KHẢO SÁT, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR – FE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR – FE NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S HUỲNH QUANG THẢO Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Ngọc Thọ 1811250699 18DOTA3 Nguyễn Minh Thuận 1811251817 18DOTA3 Lê Thanh Tuấn 1811252875 18DOTA3 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2022 i ii iii iv LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan công trình nghiên cứu chúng tơi Các số liệu, kết nêu đồ án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 08 năm 2022 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án lần chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn Thạc sĩ Huỳnh Quang Thảo tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em nhiều suốt q trình nghiên cứu hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô số môn liên quan trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, trang bị kiến thức giúp em hoàn thành đồ án lần Cám ơn phòng ban suốt trình học tập trường đặc biết giai đoạn làm đồ án tốt nghiệp, hỗ trợ tạo điều kiện tốt giúp chúng em hồn thành tốt mơn hồn thành đồ án Vì thời gian có hạn, trình độ hiểu biết nhiều hạn chế Cho nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến GVHD, thầy cô hội đồng đánh giá, để đồ án hồn thiện Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn ii TÓM TẮT Đề tài thực nội dung: Nghiên cứu hệ thống làm mát xe tơ động 1TR-FE, tính tốn nhiệt động 1TR-FE, tính tốn hệ thống làm mát động 1TR-FE, tận dụng mơ hình động 1NZ-FE để chế tạo mơ hình hệ thống làm mát mơ hệ thống làm mát động 1TR-FE có cải tiến quạt làm mát sang quạt làm mát điều khiển điện tốc độ iii ABSTRACT The thesis implements the following contents: Researching the cooling system in cars and 1TR-FE engines, calculating 1TR-FE engine heat, calculating 1TR-FE engine cooling systems, taking advantage of the model model 1NZ-FE engine to make a model of the cooling system that simulates the cooling system on a 1TR-FE engine with an improved mechanical cooling fan to a 2-speed electrically controlled cooling fan iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .ix DANH SÁCH CÁC BẢNG x DANH SÁCH CÁC HÌNH .xi LỜI MỞ ĐẦU Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp 1.7 Kết đạt đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP 2.1 Giới thiệu chung động 1TR-FE 2.2 Giới thiệu chung hệ thống làm mát động 2.2.1 Mục đích yêu cầu hệ thống làm mát 2.2.1.1 Mục đích hệ thống làm mát: 2.2.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát 10 2.2.2 Nhiệm vụ hệ thống làm mát 10 2.2.2.1 Làm mát động máy nén 10 v Hình 3.8: Sơ đồ hoạt động hệ thống Cảm biến nhiệt độ gửi tín hiệu xử lý, xử lý nhận tín hiệu xử lý thơng tin điều khiển relay đóng ngắt dịng điện cấp nguồn cho quạt hoạt động 3.2.2 Ý tưởng bố trí mơ hình Sau tham khảo qua vẽ cụm chi tiết tổng thể hệ thống quan sát động thực tế trang bị xe Toyota innova Cuối nhóm đưa ý tưởng thiết kế bố trí chung ban đầu mơ hình Hình 3.9: Sơ đồ bố trí mơ hình Két nước; Động cơ; Ống nước; Nắp nước; Quạt 64 3.3 Các bước thiết kế, tính tốn 3.3.1 Bố trí mơ hình Dựa ý tướng ban đầu, đưa vào ứng dụng phần mềm Solidworks để dựng mơ 3D mơ hình, hỗ trợ trực quan cho khâu thi cơng mơ hình thật Hình 3.10: Mơ mơ hình hệ thống làm mát 3.3.2 Thiết kế mạch điện Với việc chuyển đổi sử dụng quạt điện làm quạt tản nhiệt nhóm ứng dụng arduino, nhập chương trình với chức điều khiển quạt với tốc độ thấp cao mức nhiệt độ 80 ℃ 90 ℃ Hình 3.11: Sơ đồ mạch điện điều khiển 65 Arduino nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, nhiệt độ đạt 80 ℃ mạch điểu khiển đóng Relay Relay lúc dòng điện qua điện trở cho quạt chạy tốc độ thấp Khi nhiệt độ động đặt mức 90 ℃, arduino nhả relay cho dịng điện qua mạch khơng có điện trở để quạt quạt tốc độ cao 3.3.3 Tính kiểm nghiệm lưu lượng quạt gió mơ hình Để kiểm nghiệm mức độ hiệu quạt quạt gió sử dụng mơ hình chúng em dựa vào cơng thức (3.73) để tính lưu lượng quạt gió Gq Gq =  k  ( R − r )nq bZ k sin  cos 60 (kg/s) Trong đó: kk - khối lượng riêng khơng khí theo điều kiện làm việc, khơng khí phía sau tản nhiệt có nhiệt độ tkkr = 66 0C Ta có ρkk = 1,029 (kg/m3) R, r – bán kính ngồi bán kính quạt (m) Theo kết đo đặc thực tế ta có R = 0,18 (m), r = 0,07 (m); b - bề rộng cánh, b = 50 (mm) nq - số vòng quay quạt nq = i.n (vòng/ phút) i: tỉ số truyền động quạt Do quạt dẫn động trực tiếp động điện ta có i = nq= 6700 (vịng/ phút) α – góc nghiêng cánh, α = 300 Z - số cánh quạt, Z = cánh ηk - hệ số tổn thất tính đến sức cản dịng khơng khí cửa nắp đầu xe (do động đặt phía trước xe) Chọn ηk = 0,7 Vậy lưu lượng quạt gió Gq là: Gq =  k  ( R − r )nq bZ k sin  cos 60 = 1,029.3,14.(0,182 - 0,072).6700.0,05.7.0,7 √sin 30 cos 30 60 Gq = 2,239 (kg/s) 66 Vậy quạt làm mát điện cho lưu lượng gió thấp khơng đáng kể so với quạt Tuy nhiên, ta điều khiển quạt theo ý muốn giúp động giải nhiệt hiệu q trình hâm nóng động diễn nhanh chóng 3.3.3 Thiết kế hệ thống làm mát Sau tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác với khảo sát động 1TR-FE với số động khác, nhóm sử dụng phần mềm AutoCAD để thực vẽ thiết kế hệ thống làm mát Hình 3.11: Sơ đồ hệ thống làm mát 1-Bánh đà; 2-Áo nước; 3-Thân máy; 4-Nắp máy; 5-Ống nước két tản nhiệt; 6-Nắp nước; 7-Két nước; 8-Quạt tản nhiệt; 9-Ống nước vào động cơ; 10-Van nhiệt; 11-Cacte 67 Chương THI CÔNG 4.1 Chuẩn bị vật tư thiết bị Dựa mạch điện thiết kế, nhóm đưa danh sách vật tư cần chuẩn bị để thực mơ hình Bảng 4.1: Danh sách vật tư, thiết bị STT Tên gọi Đơn vị Số lượng Relay chân Cái Cầu chì Cái Relay chân Cái Ống nước Cái Nắp nước Cái Quạt tản nhiệt Cái Két nước Cái Nước làm mát Bình Ống ruột gà Mét 10 Dây điện Mét 4.2 Q trình thi cơng mơ hình Do điều kiên khơng cho phép thực mơ hình động 1TR-FE nên nhóm dựa sở lý thuyết nghiên cứu động 1TR-FE, tận dụng động 1NZFE từ đề tài “chế tạo mơ hình động 1NZ-FE” để chế tạo mơ hình hệ thống làm mát mô hệ thống làm mát động 1TR-FE sử dụng quạt điện chế độ Q trình thi cơng mơ hình thực theo trình tự sau - Lắp đặt cụm chi tiết đơn lẻ; - Đưa cụm chi tiết lên mơ hình, lắp đặt sơ bộ; - Đánh giá điều chỉnh cho chi tiết vừa vặn có thể; - Lắp đặt hệ thống điện, điều khiển; 68 - Chạy thử hệ thống điện; - Kiểm tra sửa lỗi có; - Cố định chắn lại mơ hình Một số hình ảnh q trình thi cơng mơ hình Hình 4.1: Lắp quạt vào két nước Quạt cố định vào két nước trước đưa lên mơ hình thơng qua chân sắt khoan vào két nước Hình 4.2: Bộ phận tản nhiệt mơ hình 69 Hình 4.3: Lắp đặt hệ thống điện Lắp đặt công tắc nhiệt, relay, cầu chì,… Và tơ chức hệ thống dây điện cho gọn gàng nhằm đảm bảo tính an tồn cho hệ thống điện tính thẫm mỹ mơ hình Các mối nối bọc ống gen co nhiệt để đảm bảo chống nước thẩm mĩ cho mơ hình Hình 4.4: Lắp ống nước Các mối nối đoạn ống nước trám keo tạo ron xiết cổ dê nhằm hạn chế tình trạng rị rỉ nước 70 Hình 4.5: Mơ hình sau lắp đặt sơ 4.3 Chạy thử nghiệm mơ hình Sau hồn thành lắp đặt mơ hình, nhóm tiến hành cho chạy thử mơ hình để đánh giá mức độ hồn thiện sửa lỗi có Khởi động động để động sinh nhiệt bơm nước hoạt động bơm nước tuần hoàn toàn hệ thống Hình 4.6: Chạy thử thành cơng 71 Khi nhiệt độ động đạt đến ngưỡng hoạt động cài đặt, hệ thống khởi động quạt tản nhiệt chạy thành công Sau chạy thử nghiệm thành cơng, nhóm bắt đầu khâu hồn thiện lại mơ hình Hình 4.7: Mơ hình hồn thiện 72 Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 5.1 Kết - Nắm rõ kết cấu hệ thống làm mát động 1TR-FE; - Tính tốn nhiệt động 1TR-FE, đưa số liệu tham khảo phục vụ cho thiết kế mơ hình; - Tính tốn hệ thống làm mát động 1TR-FE, cho thơng số cần cho q trình thiết kế mơ hình ; - Thiết kế, chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống làm mát động đốt Chuyển đổi quạt làm mát từ dẫn động trục khuỷu - dây đai sang dẫn động điện 5.2 Kết luận Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, chúng em phần nắm lý thuyết hệ thống làm mát động đốt trong, đặc biệt loại trang bị xe ô tơ Đối với đối tượng nghiên cứu hệ thống làm mát động 1TR-FE nhóm nghiên cứu, tìm hiểu sâu thực tính tốn, thiết kế cải tiến mơ hình hệ thống làm mát động 1TR-FE Mặc dù cố gắng việc nghiên cứu thực đồ án, thời gian hiểu biết chúng em hạn chế nên đồ án dừng lại mức ứng dụng đơn giản Đồng thời, đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót, nên chúng em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy 5.3 Hướng phát triển đề tài Các thơng số tính tốn đề tài dừng lại tính tốn lý thuyết, chưa kiểm nghiệm thực tế động thực tế Các thông số cần kiểm nghiệm động thực tế Mơ hình dựa thông số lý thuyết để xây dựng nên, hệ thống quạt điện hoạt động chưa kiểm nghiệm độ hiệu hệ thống động thực tế Trong tương lai mơ hình cần đưa vào kiểm nghiệm động thực tế để đánh giá mức độ hiệu hệ thống 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Ngọc Nhật “Khảo sát hệ thống làm mát động 1TR-FE” Đồ án tốt nghiệp Đại học Đà Nẵng 2007 [2] Catalogue động 1TR-FE [3] GS.TS Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt Nhà xuất giáo dục - 2000 [4] Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến Kết cấu tính tốn động đốt (Tập 1,2,3) Nhà xuất giáo dục - 1996 [5] PGS.TS Hồng Đình Tín Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2001 [6] Nguyễn Văn May Bơm, quạt, máy nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật 74 Phụ lục CODE CHƯƠNG TRÌNH #include "max6675.h" int thermoDO = 4; int thermoCS = 5; int thermoCLK = 6; MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO); int vccPin = 3; int gndPin = 2; void setup() { Serial.begin(9600); // use Arduino pins pinMode(vccPin, OUTPUT); digitalWrite(vccPin, HIGH); pinMode(gndPin, OUTPUT); digitalWrite(gndPin, LOW); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); // set pin 10 as output Serial.println("Robojax: MAX6675 test"); delay(500); } void loop() { Serial.print("C = "); Serial.println(thermocouple.readCelsius()); Serial.print("F = "); Serial.println(thermocouple.readFahrenheit()); if (thermocouple.readCelsius() < 80.00) { 75 digitalWrite(8, LOW); digitalWrite(9, LOW); } if (thermocouple.readCelsius() > 80.00 && thermocouple.readCelsius() < 90.00) { digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, HIGH); } if (thermocouple.readCelsius() > 90.00) { digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, LOW); } delay(1000); } 76 Phụ lục BẢN VẼ 77 78