Khai thác hệ thống bôi trơn và làm mát động cơ trên ô tô Toyota. Xây dựng mô hình động cơ xe ô tô hiện đại

Từ những kiến thức chuyên ngành mà em học được ở trường Đại học Giao thông Vận tải em quyết định chọn đề tài “Khai thác hệ thống bôi trơn và làm mát động cơ trên ô tô Toyota. Xây dựng mô hình động cơ xe ô tô hiện đại” để thực hiện đề tài tốt nghiệp dành cho mình

Tính cấp thiết của đề tài

Ngành ô tô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội, với ô tô được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế và nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, và quốc phòng an ninh.

Ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với sự gia tăng các liên doanh lắp ráp ô tô giữa Việt Nam và các quốc gia khác như FORD, TOYOTA, DEAWOO Sự phát triển này diễn ra rộng rãi trên khắp cả nước, tạo ra nhiều cơ hội cho nền kinh tế Tuy nhiên, một thách thức lớn đặt ra là cần nắm vững lý thuyết và cấu trúc của các loại xe hiện đại, nhằm khai thác và sử dụng xe hiệu quả, đáp ứng nhu cầu an toàn, bền bỉ và tiết kiệm.

Hệ thống bôi trơn và làm mát là một trong những thành phần quan trọng nhất của ô tô, giúp các chi tiết bên trong hoạt động ổn định Để nâng cao hiệu suất, việc cải tiến hệ thống này luôn được chú trọng Đề tài "Khai thác hệ thống bôi trơn và làm mát động cơ trên ô tô Toyota" sẽ tập trung vào việc xây dựng mô hình động cơ xe ô tô hiện đại.

Mục đích

Khai thác kỹ thuật và đánh giá hệ thống bôi trơn và làm mát của Toyota Vios là cần thiết để nhận diện những điểm yếu và dễ hư hỏng Việc này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hoạt động mà còn mở ra cơ hội phát triển hệ thống mới trong tương lai.

Phương pháp

Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu giáo trình, tài liệu chuyên ngành

Tìm hiểu thực tiễn là quá trình nghiên cứu các nguồn tài liệu như sách hướng dẫn của nhà chế tạo, bài báo, và công trình nghiên cứu cả trong và ngoài nước

Giới thiệu tổng quan về xe Toyota Vios

Lịch sử phát triển

Vios là một trong những dòng xe ô tô nổi tiếng của Nhật Bản, nhưng thực tế, nó được sản xuất tại Thái Lan Chiếc Vios đầu tiên được chế tạo và xuất xưởng tại nhà máy Toyota Gateway Plant Thái Lan vào năm 2002 Thái Lan không chỉ là nơi sản xuất mà còn là quốc gia được Toyota chọn để ra mắt Vios đầu tiên trên thế giới Sau đó, Vios đã được giới thiệu tại một quốc gia Đông Nam Á khác là Indonesia.

Hình 1.1 Xe Vios thế hệ đầu tiên

Sau khi ra mắt, Vios đã thu hút sự chú ý của nhiều khách hàng và nhanh chóng xác lập vị thế vững chắc tại các quốc gia Đông Nam Á.

Vào năm 2003, Toyota Vios chính thức ra mắt tại Việt Nam, tạo nên cơn sốt trên thị trường ô tô và nhanh chóng trở thành cái tên quen thuộc với người tiêu dùng Việt Sự thành công của mẫu xe hạng B này đã cho thấy tiềm năng lớn mà Vios mang lại, đặc biệt là khi so sánh với các thị trường khác trong nước.

Hình 1.2 Xe Vios và hàng ghế phía trước thế hệ thứ hai

Tại thị trường Việt Nam, doanh số của Vios không ngừng lập và phá kỷ lục của chính mình, điều này vẫn tiếp tục cho đến nay mà chưa có dòng xe nào có thể vượt qua.

Tính đến cuối năm 2018, Toyota Vios đã trải qua bốn lần nâng cấp, và mỗi lần nâng cấp đều khiến mẫu xe này ngày càng được khách hàng ưa chuộng hơn.

Sau lần đầu tiên được giới thiệu tại Việt Nam vào năm 2003 Bốn năm sau đó, năm

2007, Vios mới nâng cấp lần đầu tại Việt Nam

Xe Vios thế hệ thứ ba được xem là phiên bản nâng cấp nhẹ với những thay đổi chủ yếu tập trung vào thiết kế ngoại thất Các đường nét và chi tiết thiết kế trở nên mềm mại và bắt mắt hơn Tuy nhiên, trang bị nội thất, tiện nghi, hệ thống động cơ và an toàn của xe vẫn được giữ nguyên.

Mặc dù không có sự thay đổi lớn, nhưng sau khi nâng cấp, Vios đã tạo ra sức hút mạnh mẽ hơn Kết quả là Vios hiện đang dẫn đầu doanh số tại thị trường số 1, trong đó có Việt Nam.

Vào năm 2012, Toyota Vios tiếp tục cải cách với những nâng cấp nhẹ, nhưng nổi bật nhất là thiết kế ngoại thất Mẫu xe này trở nên trẻ trung, sang trọng và có dáng thể thao thấp hơn, phù hợp với thị hiếu tiêu dùng của khách hàng Việt Nam vào thời điểm đó.

Hình 1.4 Xe Vios thế hệ thứ tư

Sau khi nâng cấp, Vios tiếp tục thu hút sự chú ý mạnh mẽ và nhanh chóng tăng doanh số lên cao, với kỷ lục 77.817 chiếc được bán ra tại thị trường Việt Nam vào năm 2016.

Một năm sau khi đạt doanh số kỷ lục, Vios đã được nâng cấp vào năm 2017 để không bị lạc hậu so với các dòng xe hạng B mới, đặc biệt là các mẫu xe đến từ Hàn Quốc Sự nâng cấp này thể hiện cam kết của Vios trong việc duy trì vị thế cạnh tranh trên thị trường.

“dopping” để đẩy cao doanh số của xe Vios 2017

Theo số liệu từ Vama, tính đến cuối năm 2017, Toyota đã bán được 22.260 chiếc Vios Đây là một con số khó bị vượt qua trong thời gian tới Các chuyên gia nhận định rằng doanh số này vẫn chưa phải là cao nhất trong lịch sử của dòng xe Vios.

Vào tháng 8/2018, Toyota chính thức ra mắt phiên bản mới của Vios Phiên bản Vios 2019 đã quyết định loại bỏ phiên bản TRD thể thao trong lần nâng cấp này.

Và hiện nay, giá xe Vios với 03 phần như sau:

1 Vios 1.5E MT có giá 531 triệu

2 Vios 1.5E CVT có giá 569 triệu

3 Vios 1.5G CVT có giá 606 triệu

Thế hệ Vios 2019 vẫn giữ nguyên khối động cơ 1.5L 2NR-FE với công suất tối đa

Toyota Vios 2019 sở hữu động cơ mạnh mẽ với công suất 107 mã lực và mô men xoắn cực đại 140Nm, đi kèm với hộp số sàn 5 cấp và hộp số tự động vô cấp CVT Đặc biệt, hệ thống đảm bảo an toàn của Vios 2019 được nâng cấp đáng kể với nhiều tính năng hỗ trợ như ABS, EBD, BA, VSC, HAL, TRC, camera lùi và 7 túi khí, mang lại sự an tâm cho người lái.

Vios 2019 đã có sự thay đổi đáng kể về ngoại thất, nổi bật với cụm đèn trước trang bị dãy LED chạy ban ngày, mang đến vẻ sắc sảo và tinh tế cho xe Bên cạnh đó, khoang nội thất cũng được nâng cấp với hệ thống giải trí hiện đại, bao gồm đầu DVD, màn hình cảm ứng và 6 loa Đặc biệt, xe còn được trang bị chức năng khởi động bằng nút bấm tiện lợi.

Với thế hệ Vios 2019, Toyota hy vọng mẫu sedan này sẽ duy trì vị thế dẫn đầu doanh số tại Việt Nam, đặc biệt là so với các mẫu xe nhỏ như Hyundai i10 Dù i10 đã vượt qua Vios để chiếm ngôi vua doanh số trong tháng 7 vừa qua, nhưng Vios 2019 đã có sự trở lại ấn tượng trong top 10 xe bán chạy nhất tháng 8/2018.

Các thông số chung của Toyota Vios G và Toyota Vios E

Toyota Vios là mẫu sedan cỡ nhỏ dẫn đầu phân khúc hạng B tại thị trường Việt Nam trong nhiều năm Bài viết của Toyota cung cấp thông tin chi tiết về thông số kỹ thuật, giúp khách hàng nắm bắt những thông tin cần thiết về dòng xe này.

Mẫu Toyota Vios 2019 được ra mắt tại thị trường Việt Nam vào tháng 8/2018, bao gồm 3 phiên bản: 1.5G CVT, 1.5E CVT và 1.5E MT Xe có 6 màu ngoại thất: Đen, Trắng, Bạc, Nâu vàng, Đỏ và Xám, với giá niêm yết lần lượt là 570 triệu, 540 triệu và 490 triệu.

Toyota Vios 2019 được đánh giá cao với hệ thống an toàn đạt chuẩn 5 sao từ NCAP ASEAN cho cả ba phiên bản Xe được trang bị nhiều tính năng an toàn nổi bật như hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBS, và hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp BA Ngoài ra, Vios còn có hệ thống cân bằng điện tử VSC, hỗ trợ khởi hành ngang dốc, cùng với 7 túi khí, mang lại sự an tâm cho người lái và hành khách.

Bảng 1.1 Thông số chung của xe

Kích thước tổng thể bên trong

Khoảng sáng gầm xe (mm) 133

Trọng lượng toàn tải (kg) 1550

Trọng lượng không tải (kg) 1105 1110

Dung tích bình nhiên liệu (L) 42 lít

Loại động cơ 2NR-FE

Số xy-lanh và cách bố trí 4 xy-lanh thẳng hàng

Dung tích xy-lanh (cc) 1496 Đường kính xy-lanh D (mm) 72,5

Hành trình piston S (mm) 90,6

Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tử

Công suất tối đa 79Kw/6000rpm

Mômen xoắn tối đa 140/4200 (N.m/rpm) Đầu đĩa DVD

Hệ thống điều hòa Chỉnh tay Tự động

Chìa khóa thông minh và khởi động bằng nút bấm Không có Có

Chức năng khóa cửa từ xa Có

Hệ thống báo động Có

Hệ thống mã hóa động cơ Không có Có

Cảm biến hỗ trợ đỗ xe

Góc trước Không có Có

Góc sau Không có Có

Dây đai an toàn trước Có

Ghế có cấu trức giảm chấn thương cổ Có

Cột lái tự đổ Có

Bàn đạp phanh tự đổ Có

1.4.3 Giới thiệu hệ thống trên xe Toyota Vios thế hệ thứ 4

Hệ thống truyền lực với cầu trước chủ động đã phát triển vượt bậc so với cầu sau chủ động, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Toàn bộ cụm truyền của hệ thống này cải thiện hiệu suất và khả năng vận hành, đồng thời nâng cao trải nghiệm lái cho người sử dụng.

Trang 9 lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn về phía trước đầu ô tô giảm đáng kể độ nhạy cảm của ô tô với lực bên nhằm nâng cao khả năng ổn định ở tốc độ cao Bố trí chung trên xe Toyota Vios trước đây với cầu sau chủ động:

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí chung trên xe Toyota Vios cầu sau chủ động

5 Cầu chủ động Bố trí chung trên xe Toyota Vios cầu trước chủ động:

Hình 1.6 Sơ đồ bố trí chung trên xe Toyota Vios cầu trước chủ động

Mục đích, yêu cầu và nhiệm vụ của hệ thống làm mát

Mục đích

Trong quá trình hoạt động của động cơ, khoảng 25-35% nhiệt lượng từ nhiên liệu cháy được truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như piston, xecmăng, xupap, nắp xy-lanh và thành xy-lanh Do đó, các chi tiết này thường bị đốt nóng mạnh, với nhiệt độ đỉnh của pittông có thể lên tới 600°C, trong khi nhiệt độ của nấm xupap cũng đạt mức cao.

900 o C Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như:

- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy

- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát

- Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giãn nở nhiệt

Động cơ xăng dễ gặp hiện tượng cháy kích nổ, do đó, cần thiết phải làm mát động cơ để khắc phục hậu quả xấu Hệ thống làm mát có nhiệm vụ truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát, đảm bảo nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng cũng như không quá nguội Nếu động cơ quá nóng, sẽ xảy ra hiện tượng cháy kích nổ, trong khi nếu quá nguội, sẽ dẫn đến tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát, giảm hiệu suất nhiệt của động cơ Nhiệt độ thấp cũng ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, làm tăng độ nhớt và khó lưu động, từ đó tăng tổn thất cơ giới và ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ Động cơ 2NR-FE được trang bị hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.

Yêu cầu

Đối với động cơ 2NR-FE và các động cơ lắp trên xe ô tô khách, hệ thống làm mát cần đáp ứng những yêu cầu sau đây: đảm bảo hiệu suất làm mát ổn định, duy trì nhiệt độ hoạt động trong giới hạn cho phép, và tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu Hệ thống cũng phải đảm bảo độ bền và khả năng vận hành hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết.

- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 839-

5 0 C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷115 o C

Đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả trong mọi chế độ và điều kiện khí hậu, cũng như trên các loại đường sá khác nhau Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng bố trí là những ưu điểm nổi bật, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng.

Hệ thống làm mát có vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt cho các chi tiết, giúp duy trì nhiệt độ của chúng không vượt quá mức cho phép Điều này đảm bảo động cơ hoạt động trong điều kiện bình thường và hiệu quả.

2.2 Phân loại hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát được chia làm 2 loại sau:

- Hệ thống làm mát bằng nước

- Hệ thống làm mát bằng gió

2.2.1 Hệ thống làm mát bằng gió

Hệ thống làm mát bằng gió, hay còn gọi là hệ thống làm mát bằng không khí, sử dụng động cơ với mặt ngoài của nắp máy và thân máy được trang bị các phiến tản nhiệt Điều này giúp tăng khả năng truyền nhiệt từ động cơ ra bên ngoài khi có dòng khí thổi qua.

Hệ thống làm mát bằng gió có 2 loại: Làm mát tự nhiên và làm mát cưỡng bức

Hình 2.1 Làm mát bằng gió

Hệ thống làm mát tự nhiên thường được áp dụng cho các động cơ có công suất nhỏ như mô tô và xe máy Hệ thống này tận dụng tốc độ di chuyển của xe trên đường để thu hút không khí hoặc gió, từ đó giúp làm mát cho động cơ hiệu quả.

2.2.1.2 Làm mát cưỡng bức

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức hoạt động độc lập với tốc độ của xe, cho phép làm mát hiệu quả ngay cả khi xe đứng yên Hệ thống này bao gồm quạt gió, thường là loại ly, và bảng hướng gió Khi động cơ hoạt động, quạt gió sẽ hút hoặc đẩy không khí qua các phiến tản nhiệt, giúp làm mát động cơ một cách hiệu quả.

2.2.2 Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước được phân loại thành ba loại chính: bốc hơi, đối lưu và cưỡng bức tuần hoàn, nhờ vào sự lưu thông của nước.

2.2.2.1 Làm mát bằng nước bốc hơi

Hệ thống làm mát bằng nước bốc hơi là một trong những hệ thống đơn giản nhất Nó bao gồm các khoang chứa nước làm mát được lắp đặt ở thân máy, nắp máy và bình chứa nước, giúp tối ưu hóa hiệu quả làm mát.

Hệ thống làm mát này có cấu tạo đơn giản, không có quạt gió và bơm nước, nhưng yêu cầu nước làm mát phải sạch và ít muối khoáng để tránh đóng cặn trên bề mặt lót xy-lanh, từ đó giảm khả năng truyền nhiệt Nước sẽ bốc hơi nhanh trong quá trình làm mát, dẫn đến tiêu hao nước Thêm vào đó, do tốc độ lưu động của nước khi đối lưu tự nhiên rất nhỏ, quá trình làm mát trở nên không đồng đều, gây ra chênh lệch lớn về nhiệt độ giữa các vùng được làm mát.

Khi động cơ hoạt động, nhiệt lượng từ các chi tiết như nắp xy-lanh và lót xy-lanh truyền vào áo nước của thân máy Áo nước kết nối với thùng nước, khiến nước làm mát dần nóng lên và sôi Khi nước sôi, tỷ trọng giảm, nước sẽ nổi lên bề mặt bình chứa và bốc hơi, mang theo nhiệt ra ngoài không khí Nước nóng sau khi bốc hơi, mất nhiệt, làm tăng tỷ trọng và chìm xuống, tạo thành đối lưu tự nhiên.

2.2.2.2 Làm mát bằng nước đối lưu

Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu bao gồm các thành phần chính như két nước, quạt gió, áo nước trong thân máy và nắp máy Két nước được kết nối với động cơ thông qua các ống dẫn cao su, trong khi quạt gió được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu của động cơ.

Khi động cơ hoạt động, sự chênh lệch về trọng lượng giữa nước nóng và nước lạnh ở các khu vực có nhiệt độ khác nhau giúp nước nóng từ áo nước được dẫn vào phía trên két nước Từ đây, nước chảy qua các ống dẫn có tiết lưu nhỏ, xung quanh có các phiến tản nhiệt Nhờ quạt gió hút hoặc đẩy không khí qua, nước được làm mát và chảy xuống phía dưới két nước, rồi theo ống dẫn trở lại áo nước để làm mát động cơ.

Hình 2.2 Hệ thống làm mát bằng nước bốc hơi Hình 2.2 Hệ thống làm mát bằng nước bốc hơi

Hình 2.3 Làm mát bằng nước đối lưu

Làm mát bằng nước đối lưu và nước bốc hơi có lưu động nước nhỏ từ 0,12 – 0,19 m/s, tạo ra chênh lệch nhiệt độ giữa nước vào và nước ra Mặc dù hệ thống làm mát đối lưu có cấu tạo phức tạp hơn, nhưng nó lại có ưu điểm là tự động điều chỉnh lưu thông nước, giúp nâng cao hiệu quả làm mát động cơ.

Làm mát bằng nước đối lưu thường dùng ở một số động cơ tĩnh tại có công suất nhỏ và xy-lanh thẳng đứng

2.2.2.3 Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn

Để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát động cơ, hệ thống làm mát cưỡng bức là giải pháp hiệu quả Trong hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn, nước được lưu thông chủ yếu nhờ áp lực của bơm, và có hai loại hệ thống chính: tuần hoàn và không tuần hoàn.

 Làm mát bằng nước tuần hoàn

Hình 2.4 Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn Hình 2.4 Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn

Phân loại hệ thống làm mát

Phân loại hệ thống bôi trơn

Bôi trơn theo kiểu vung té

a Động cơ nằm ngang b Động cơ đứng

Dầu nhờn được chứa trong cacte và khi động cơ hoạt động, dầu này sẽ được múc lên bởi thìa múc lắp trên đầu to thanh truyền Mỗi vòng quay của trục khuỷu, thìa múc sẽ hắt dầu lên, làm cho các hạt dầu vung té trong không gian cacte và rơi tự do xuống các bề mặt ma sát của cổ trục Để đảm bảo các ổ trục không bị thiếu dầu, các vách ngăn trên ổ trục thường được trang bị các vách ngăn hứng dầu khi dầu được tung lên.

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bôi trơn kiểu vung té

Phương pháp bôi trơn này đơn giản nhưng hiệu quả kém, dầu chóng bị hoá già Do đó ít dùng, chỉ dùng trên động cơ nhỏ kiểu cũ.

Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức

Trong các động cơ đốt trong, đặc biệt là động cơ ô tô, việc bôi trơn cưỡng bức là phương pháp chủ yếu được áp dụng Dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được bơm từ nơi chứa đến các bề mặt ma sát với áp suất cần thiết, giúp đảm bảo hiệu quả bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát của ổ trục.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức bao gồm các thiết bị như thùng chứa dầu, bơm dầu, bộ lọc thô, bộ lọc tinh, két làm mát dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và nhiệt độ dầu, cùng với các van Hệ thống này được chia thành hai loại chính: hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt và hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô, tùy thuộc vào vị trí chứa dầu và cách đưa dầu đi bôi trơn.

3 Đường dầu lên chốt khuỷu

6 Két làm mát dầu nhờn

8 Đồng hồ đo nhiệt độ dầu

12 Van an toàn của bơm

14 Van an toàn của hệ thống bôi trơn

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt

Dầu nhờn trong cacte được bơm qua phao lọc đến bầu lọc thô, sau đó theo đường dầu chính để bôi trơn các ổ trục khuỷu và trục cam Khi dầu đi qua bầu lọc thô, nó được lọc sạch sơ bộ các chất cặn bẩn có kích thước lớn Khoảng 15-20% lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp sẽ đi qua bầu lọc tinh và sau đó trở về cacte.

Chú ý rằng lọc tinh có thể lắp gần hoặc lắp xa lọc thô nhưng bao giờ cũng lắp theo mạch rẽ so với lọc thô

Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn vượt quá 800ºC, độ nhớt của dầu giảm, khiến van nhiệt 7 mở để dầu nhờn lưu thông qua két làm mát 6 Đồng thời, van một chiều 12 và 14 hoạt động như các van an toàn, mở ra khi hệ thống làm việc quá tải.

Để bôi trơn hiệu quả cho các bề mặt làm việc của xy-lanh và pittông, người ta thường tận dụng dầu văng ra từ đầu to thanh truyền Trong một số động cơ, đầu to thanh truyền được khoan một lỗ nhỏ nhằm phun dầu về phía trục cam và xy-lanh, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận này.

Với sơ đồ nguyên lý làm việc như trên, hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt có những ưu, nhược điểm sau:

Cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn về số lượng và chất lượng đảm bảo độ tin cậy cao cho hệ thống hoạt động hiệu quả.

Do chứa dầu trong cácte và phao hút lấp lửng, cùng với diện tích mặt thoáng lớn, việc bố trí chiều cao tầng dầu gặp khó khăn Khi động cơ hoạt động ở những độ nghiêng lớn, dầu sẽ dồn về một phía, dẫn đến việc lượng dầu cung cấp không đảm bảo đúng yêu cầu Phạm vi sử dụng chủ yếu là trên những ô tô hoạt động ở địa hình tương đối bằng phẳng.

Trang 20 b Hệ thống bôi trơn cacte khô

7 Van an toàn của bơm

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt khác biệt với các hệ thống khác ở chỗ có thêm hai bơm hút dầu từ cacte về thùng chứa Sau đó, dầu sẽ được chuyển đi để bôi trơn Trong hệ thống này, cacte không chỉ chứa dầu bôi trơn mà còn đóng vai trò là thùng chứa.

Cácte chỉ hứng và chứa dầu tạm thời, trong khi thùng dầu mới là nơi cung cấp dầu để bôi trơn, giúp động cơ hoạt động hiệu quả ngay cả ở độ nghiêng lớn mà không lo thiếu dầu Dầu được cung cấp liên tục và đầy đủ, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô là công nghệ phổ biến trong các động cơ diesel, đặc biệt được ứng dụng trên xe ủi, máy kéo và tàu thủy.

Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp

Đại đa số động cơ hiện nay sử dụng kiểu bôi trơn cưỡng bức và vung té, trong đó bôi trơn ổ trục thường áp dụng phương pháp cưỡng bức, trong khi các bề mặt rộng như thành xy-lanh hoặc bề mặt ma sát nhỏ lại dùng phương pháp vung té Nhiều động cơ cũng áp dụng bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền và ổ trục cam bằng cách vung té dầu từ đầu to, vì kiểu bôi trơn cưỡng bức hoàn toàn rất phức tạp, mặc dù nó đảm bảo tốt chế độ bôi trơn cho các bề mặt ma sát Để giảm sự sủi bọt và tăng cường độ ổn định của dầu, đáy cácte thường được ngăn cách với phần trên bằng lưới lọc hoặc tấm thép có lỗ Ở các động cơ ô tô và máy kéo hiện đại, mạch dầu được thiết kế dưới dạng các rãnh khoan, do việc dẫn dầu bằng ống có nhiều nhược điểm như bị bẹp, méo hoặc nứt vỡ trong quá trình sử dụng, gây nguy hiểm cho động cơ.

Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu nhờn vào nguyên liệu

Loại bôi trơn này được sử dụng trong động cơ xăng hai kỳ nhỏ, với hệ thống quét khí qua hộp trục khuỷu - cácte Hộp trục khuỷu - cácte hoạt động như một khối kín, đóng vai trò như một máy nén khí, cung cấp khí cho xy-lanh theo kiểu quét ngang.

Dầu nhờn được pha vào xăng với tỷ lệ thể tích từ 4% đến 5% Hỗn hợp dầu nhờn và nhiên liệu nhờ bộ chế hòa khí được xe thành các hạt nhỏ, trộn với không khí để tạo thành khí nạp Khi khí này được nạp vào các xy-lanh, các hạt dầu sẽ ngưng tụ và bám lên các bề mặt ma sát, thực hiện chức năng bôi trơn.

Cấu trúc kiểu bôi trơn này rất đơn giản, nhưng nhược điểm lớn của nó là dầu nhờn trong hỗn hợp khí nạp vào xy-lanh khi cháy tạo thành muội than bám lên thành buồng cháy và đỉnh pittông, gây cản trở truyền nhiệt và làm nóng máy.

2.6 So sánh và đánh giá các phương pháp bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có điều kiện là yếu tố quan trọng trong việc phân loại các hệ thống bôi trơn Tất cả các động cơ mặt gương của xy-lanh đều được bôi trơn bằng cách vung dầu, khẳng định rằng hệ thống bôi trơn cường bức thuần túy không áp dụng cho bất kỳ động cơ nào Hơn nữa, trong nhiều trường hợp, ranh giới giữa hệ thống bôi trơn cường bức và hệ thống bôi trơn kiểu phối hợp đã bị xóa bỏ.

Việc sử dụng hệ thống bôi trơn kiểu vung té làm giảm tuổi thọ của động cơ so với hệ thống bôi trơn phối hợp Một chỉ tiêu quan trọng của dầu là độ bền chống oxy hóa, nếu không đạt yêu cầu sẽ tạo ra nhựa đường và hắc ín, làm giảm chất lượng bôi trơn và tăng muội than Muội than có độ dẫn nhiệt thấp, gây quá nhiệt cho các chi tiết và động cơ Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu, dẫn đến ma sát nửa ướt Hạt muội than rắn trong dầu cũng làm xấu đi điều kiện bôi trơn và tăng độ hao mòn Oxy hóa dầu xảy ra mạnh mẽ khi dầu ở trạng thái hạt nhỏ và ở nhiệt độ 130 ÷ 140 °C.

Phương pháp dẫn dầu đến các gối đỡ có thể gây ra hiện tượng ma sát nửa ướt do tính không chắc chắn, trong khi chi phí dầu khi sử dụng phương pháp bôi trơn này thường cao hơn so với các hệ thống bôi trơn khác.

Hệ thống bôi trơn bằng cách vung té có những nhược điểm không thể bù đắp được bởi ưu điểm của nó là cấu trúc đơn giản.

Hệ thống bôi trơn bằng cách vung té thuần túy và lưu thông cưỡng bức là những phương pháp bôi trơn cổ điển, không còn phù hợp với yêu cầu của các động cơ hiện đại.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức là công nghệ hiện đại, hoạt động ổn định nhưng phức tạp hơn so với các hệ thống truyền thống Sự phức tạp này bắt nguồn từ việc đảm bảo luôn có lớp dầu cần thiết, giúp tối ưu hóa khả năng dẫn nhiệt từ các bề mặt làm việc Do đó, hệ thống bôi trơn cưỡng bức thường được ưa chuộng trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao.

Trang 23 được ứng dụng ở các động cơ diesel cũng như các động cơ có bộ chế hoà khí có số vòng quay cao trong đó lực quán tính của các bộ phận chuyển động qua lại và lực quán tính ly tâm có trị số cao

Bôi trơn cưỡng bức giúp dầu được dẫn đến các gối đỡ với lượng dư, từ đó rửa sạch cặn bẩn và mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hoạt động của gối đỡ Nhờ đó, khi bôi trơn cưỡng bức, dầu ít tiếp xúc với các chi tiết máy và không khí, làm chậm quá trình oxy hóa, giảm mức tiêu thụ dầu nhờn Đặc biệt, khi sử dụng hệ thống bôi trơn cưỡng bức có chất lỏng và bộ tản nhiệt, dầu luôn được lọc và làm nguội, giúp kéo dài thời gian sử dụng của nó.

KHAI THÁC HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 2NR-FE 3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát

Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khí xung quanh để làm mát động cơ Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, hệ thống làm mát giúp động cơ dễ nóng lên.

Hệ thống làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ động cơ ở mức thích hợp Đối với động cơ 2NR-FE, hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được áp dụng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

2 Đường phân phối nước

5 Ống dẫn nước nóng về két

8 Ống dẫn về két nước

15 Ống nhánh từ bộ tản nhiệt

17 Ống nhánh nối với bơm

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát

 Nguyên lý hoạt động:

Khi khởi động, nước làm mát trong két được bơm hút qua ống và đẩy vào khoang nước trong thân máy động cơ qua các lỗ khoan sẵn Nước được phân chia để làm mát đồng đều cả bốn xy-lanh, sau đó làm mát dầu bôi trơn và thân máy, cuối cùng nước làm mát sẽ đến van hằng nhiệt.

Van hằng nhiệt được lắp ở đầu vào của bơm nước, có chức năng điều chỉnh lưu lượng nước làm mát Van này được trang bị van đi tắt, tự động mở hoặc đóng tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước Nhờ đó, van hằng nhiệt giúp điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và mạch đi tắt một cách hiệu quả.

Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 2NR-FE

Két làm mát

3.2.1.1 Công dụng và yêu cầu

Két làm mát là thiết bị quan trọng giúp hạ nhiệt độ của nước từ động cơ bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, sau đó đưa nước đã được làm mát trở lại để duy trì hiệu suất hoạt động của động cơ.

Yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh tức là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn

3.2.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Kết cấu của két làm mát động cơ 2NR-FE bao gồm bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới, thông nhau qua các ống mỏng bằng nhôm có tiết diện dẹt hình ôvan, được bố trí một hàng với các cột thẳng hàng Các ống này có cánh tản nhiệt bên ngoài nhằm tăng khả năng tản nhiệt, với ưu điểm là sức cản không khí thấp hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2-3 lần so với ống tròn Tuy nhiên, loại ống này không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa Đường ống từ bơm nước vào bình chứa phía trên có đường kính Ф = 40mm, trong khi đường ống ở khoang phía dưới vào động cơ có đường kính Ф = 35mm.

Két làm mát được phân làm hai loại: két làm mát kiểu “nước- nước” và két làm mát kiểu “nước - không khí”

Két làm mát kiểu “nước - nước” được sử dụng cho động cơ với hai vòng tuần hoàn, trong đó nước làm mát chảy qua ống Cấu tạo của két nước này tương tự như két làm mát dầu nhờn bằng nước.

Két làm mát kiểu “nước - không khí” thường được sử dụng trên các loại ô tô máy kéo, bao gồm ba phần: ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ, ngăn dưới chứa nước nguội để làm mát động cơ, và giàn ống truyền nhiệt nối giữa hai ngăn Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất của két làm mát Chất lượng két làm mát được đánh giá qua hiệu quả làm mát cao, tức là hệ số truyền nhiệt lớn và công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạt gió Cả hai chỉ tiêu này phụ thuộc vào ba yếu tố chính.

- Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt

- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két

- Kết cấu của két (diện tích bề mặt truyền nhiệt)

Hình 3.2 Kết cấu két nước Chú thích:

1 Ống nước nguội đi vào làm mát động cơ

7 Ống nước nóng từ động cơ ra két nước để tản nhiệt

 Nguyên lý làm việc của két:

Khi động cơ hoạt động, nhiệt độ sinh ra từ quá trình cháy lan tỏa ra môi trường, khiến nước làm mát trong động cơ nóng lên Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa phía trên của két nước, sau đó chảy qua các ống và tỏa nhiệt ra thành ống Nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt, giúp tăng khả năng truyền nhiệt ra môi trường không khí Sau khi trao đổi nhiệt, nhiệt độ của nước giảm xuống, và nước nguội chảy theo ống của két xuống bình chứa ở phía dưới, tiếp tục làm mát động cơ và các bộ phận khác.

3.2.1.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống

Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở lưu thông nước qua két, dẫn đến giảm hiệu suất truyền nhiệt của thành ống Ngoài ra, ống nước bị thủng cũng gây ra tình trạng rò rỉ nước, ảnh hưởng đến hệ thống làm mát.

- Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két

- Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két

 Cách khắc phục, sửa chữa:

Thông rửa két nước là quá trình tẩy sạch các chất bám trên thành ống, sử dụng phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp với dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát.

Khi thực hiện thông rửa, cần tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát Bạn có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ để rửa riêng từng cụm két và động cơ Mặc dù phương pháp này tốn nước hơn, nhưng nó mang lại hiệu quả sạch sẽ hơn so với việc rửa chung toàn bộ hệ thống.

- Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống

- Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt

- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới

- Phải thay két mới nếu:

+ Số ống nước móp méo lớn hơn 20%

+ Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%

+ Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%

- Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận

Nắp két

3.2.2.1 Công dụng và yêu cầu

Nắp két có vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất cao hơn áp suất không khí trong hệ thống làm mát, giúp nâng nhiệt độ sôi của nước vượt mức bình thường Điều này cho phép động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao mà không gặp hiện tượng sôi trào, từ đó giảm thiểu hao hụt nước làm mát Bên cạnh đó, nắp két còn giúp bịt kín miệng đổ nước của két làm mát, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

3.2.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

3 Lò xo van xả hơi nước

4 Thân của van xả hơi nước

6 Đĩa cao su của van xả

7 Đệm cao su của van xả

10 Thân van hút không khí

11 Lò xo van hút không khí

 Nguyên lý hoạt động:

Nắp két nước được thiết kế với một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không) Van xả hơi nước bao gồm lò xo van, giúp điều chỉnh áp suất bên trong két nước một cách hiệu quả.

Van xả có xu hướng ép chặt đĩa cao su và đệm cao su xuống, trong khi thân van xả định hướng cho lò xo Van hút không khí bao gồm mũ van, lò xo có xu hướng đẩy chặt vòng đệm lên phía trên, và lò xo hút không khí được dẫn hướng bởi thân van hút không khí.

Hình 3.3 Kết cấu nắp két nước Hình 3.3 Kết cấu nắp két nước

Van xả hơi nước giữ áp suất trong hệ thống ổn định theo nhiệt độ làm mát tối đa của động cơ, trong khi van hút không khí đảm bảo áp suất không thấp hơn áp suất bên ngoài khi động cơ nguội Khi áp suất trong két vượt quá giới hạn cho phép, một trong hai van sẽ mở để thoát hơi nước hoặc hút khí vào Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn 0,15 ÷ 0,125 MN/m², van xả khí sẽ mở để xả hơi ra ngoài Ngược lại, khi áp suất trong hệ thống làm mát thấp hơn khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m², áp suất chân không dưới van hút không khí sẽ làm mở van hút, nhưng chỉ khi áp suất chân không này vượt qua áp lực do lò xo gây ra.

Hai van này giúp hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát, giảm thiểu hao hụt nước Do đó, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín được sử dụng phổ biến trong các động cơ đốt, đặc biệt là ở ô tô và máy kéo hoạt động trên những đoạn đường dài, nhất là ở những vùng khan hiếm nguồn nước.

3.2.2.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng

- Lò xo của áp suất và van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh

 Cách khắc phục, sửa chữa:

- Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két

- Thay thế nắp két mới cùng chủng loại.

Bơm nước

3.2.3.1 Công dụng và yêu cầu

Bơm nước có vai trò quan trọng trong việc hút nước nguội từ thùng dưới của két giải nhiệt và đẩy nước vào các mạch trong động cơ để làm mát Đặc biệt, trong động cơ 2NR-FE, bơm nước đảm nhiệm nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất ổn định.

Bơm nước cần cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn và đảm bảo áp suất cột nước đạt 12 m Ngoài ra, bơm cũng phải hoạt động ổn định với kết cấu gọn nhẹ, phù hợp với từng loại động cơ.

3.2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Máy bơm nước sử dụng đai chữ V để tạo dòng tuần hoàn nước, giúp làm mát trong hệ thống làm mát và bộ sưởi ấm Rôto và thân máy bơm được trang bị các vòng bịt để ngăn chặn rò rỉ, đảm bảo cấu trúc của két và tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt.

Hình 3.4 Kết cấu bơm nước Hình 3.4 Kết cấu bơm nước

 Nguyên lý hoạt động của bơm nước:

Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay, gây ra sự quay của bánh công tác và ngâm trong nước Khi bánh công tác quay, lượng nước nằm trong các rãnh giữa của cánh dưới bị đẩy ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác do tác dụng của lực ly tâm Không gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở của hình xoắn ốc cùng chiều với chiều quay của bơm, khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp suất dòng chảy tăng dần, tạo ra áp suất lớn nhất tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nước vào thân máy.

3.2.3.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

 Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng:

Vòng bít bị hư hỏng có thể dẫn đến việc nước làm mát bị rò rỉ ra ngoài qua lỗ xả trên thân máy bơm, ngăn chặn nước làm mát xâm nhập vào các vòng bi Khi xuất hiện hiện tượng rò rỉ hoặc nước làm mát thoát ra qua lỗ xả, nguyên nhân có thể là do vòng bít hoặc vòng bi bị hư hỏng.

- Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy

- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng

- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ

 Cách khắc phục, sửa chữa:

Kiểm tra bộ phận phớt bao kín, nếu hỏng cần thay thế Đánh giá bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm; nếu bị mòn, có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng, sau đó đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc Cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước.

- Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn

Thay thế bánh công tác hoặc bơm mới là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động Việc sửa chữa bánh công tác có thể thực hiện, nhưng cần đảm bảo độ cứng vững để duy trì tính ổn định và an toàn.

3.2.4 Quạt gió dẫn động bằng đai

3.2.4.1 Công dụng và yêu cầu

Quạt gió đóng vai trò quan trọng trong việc tạo dòng khí qua hệ thống ống và cánh tản nhiệt của két làm mát, từ đó nâng cao khả năng tản nhiệt Việc sử dụng quạt gió giúp tăng tốc độ lưu động của không khí qua két làm mát, góp phần nâng cao hiệu quả làm mát.

Quạt gió trong hệ thống làm mát của động cơ 2NR-FE là loại quạt hướng trục, có hiệu suất làm việc phụ thuộc vào số vòng quay, cấu trúc quạt (bao gồm số cánh, chiều dài, chiều rộng và góc nghiêng) cũng như khoảng cách từ quạt đến két nước.

3.2.4.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

 Nguyên lý hoạt động:

Quạt gió trong động cơ 2NR-FE có thiết kế đơn giản với 7 cánh làm bằng nhựa, đúc liền với bầu quạt Nó được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu và lắp cố định với trục Một đầu của trục lắp quạt gió, đầu kia gắn puly dẫn động có rãnh để truyền động từ trục khuỷu đến quạt Quạt gió được kết nối với khớp chất lỏng, giúp điều chỉnh tốc độ dựa trên nhiệt độ không khí qua két nước.

Hình 3.5 Kết cấu quạt gió động cơ 2NR-FE

3.2.4.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

 Hư hỏng: Cánh quạt gió nứt, gãy, cong vênh

Để khắc phục và sửa chữa cánh quạt gió bị nứt hoặc gãy, cần thay mới với thông số kỹ thuật tương ứng Trong một số trường hợp, có thể hàn các vết nứt Tuy nhiên, thường thì cánh quạt gió hư hỏng sẽ được thay mới do giá thành rẻ và dễ dàng trong việc thay thế.

3.2.5.1 Công dụng và yêu cầu

Van hằng nhiệt có chức năng tự động điều chỉnh lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt mức quy định Bên cạnh đó, van hằng nhiệt còn giúp rút ngắn thời gian khởi động máy, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.

Trang 35 Ở động cơ 2NR-FE có 2 loại van hằng nhiệt: loại có van chuyển dòng và loại không có van chuyển dòng Xy-lanh trong van hằng nhiệt được dịch chuyển do sự dịch chuyển của sáp trong xy-lanh Sự dịch chuyển này làm cho van chính mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát đi qua két nước, nhiệt độ thích hợp được duy trì Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng)

3.2.5.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động

1 Thân van hằng nhiệt

3 Ống nhánh 3 nối với bơm

10 Ống nhánh từ bộ tản nhiệt

Hình 3.6 Kết cấu của van hằng nhiệt Hình 3.6 Kết cấu của van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt

3.2.5.1 Công dụng và yêu cầu

Van hằng nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc tự động kiểm soát lưu lượng nước làm mát qua két nước, đảm bảo rằng nhiệt độ của động cơ không vượt quá mức quy định Bên cạnh đó, van hằng nhiệt còn giúp rút ngắn thời gian khởi động và làm ấm máy, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.

Trang 35 Ở động cơ 2NR-FE có 2 loại van hằng nhiệt: loại có van chuyển dòng và loại không có van chuyển dòng Xy-lanh trong van hằng nhiệt được dịch chuyển do sự dịch chuyển của sáp trong xy-lanh Sự dịch chuyển này làm cho van chính mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát đi qua két nước, nhiệt độ thích hợp được duy trì Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng)

3.2.5.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động

1 Thân van hằng nhiệt

3 Ống nhánh 3 nối với bơm

10 Ống nhánh từ bộ tản nhiệt

Hình 3.6 Kết cấu của van hằng nhiệt Hình 3.6 Kết cấu của van hằng nhiệt

 Nguyên lý hoạt động:

Phần tử nhạy nhiệt của van hằng nhiệt được bao bọc bởi ống bọc 8 và đệm cao su 9, với chất độn rắn nằm giữa các thành phần này Lõi 6 bên trong miếng đệm cao su được bắt chặt vào trụ van chính 11 của van hằng nhiệt.

Khi nhiệt độ chất lỏng giảm xuống dưới 80°C, van chính sẽ đóng lại, và chất lỏng sẽ tiếp tục lưu thông qua chu trình hẹp, bao gồm bơm nước, áo nước làm mát, ống chuyển 2, van chuyển 12 và ống nhánh 3 nối với bơm.

Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá 94 độ C, sáp nóng sẽ chảy và giãn nở, đẩy các van 11 và 12 lên trên Chất lỏng bắt đầu thoát ra khỏi bơm Khi nhiệt độ hâm nóng nằm giữa hai giai đoạn nới lỏng, chất lỏng sẽ đi qua cả hai van 11 và 12.

3.2.5.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

Để khắc phục và sửa chữa van động cơ, trước tiên cần tháo van ra và tiến hành tẩy rửa sạch sẽ các cặn bẩn bám trên van Sau đó, kiểm tra khả năng đóng mở của van theo nhiệt độ yêu cầu Nếu van không đóng hoặc mở ở nhiệt độ đúng như yêu cầu, cần phải thay thế van mới.

Kiếm tra – bảo dưỡng

Kiểm tra van hằng nhiệt

Lưu ý: Nhiệt độ mở van được đóng trên van hằng nhiệt

Hình 3.9 Nhiệt độ mở van hằng nhiệt

- Nhúng van vào nước và hâm nóng dần

Hình 3.10 Kiểm tra van hằng nhiệt

- Kiểm tra nhiệt độ mở của van hằng nhiệt

- Nhiệt độ mở van: 80 - 84ºC

- Kiểm tra bằng độ mở của van, nếu độ mở của van không nằm trong tiêu chuẩn thì thay van

- Độ mở của van: 8,5 mm hay lớn hơn ở 95ºC

Hình 3.11 Độ mở của van

Kiểm tra van hằng nhiệt để đảm bảo nó đã đóng hoàn toàn khi nhiệt độ dưới 77ºC Nếu van không đóng, cần phải thay thế van hằng nhiệt.

Kiểm tra nắp két nước

- Dùng dụng cụ kiểm tra, cung cấp áp lực để kiểm tra nắp két nước như hình vẽ dưới đây

Hình 3.12 Kiểm tra nắp két nước

- Van giảm áp sẽ mở ở áp suất 0,95 – 1,25 kgf/cm 2

- Áp suất mở van không được thấp hơn 0,8 kgf/cm 2 , nếu áp suất mở thấp hơn mức nhỏ nhất thì ta thay nắp két nước.

Kiểm tra bơm nước

- Kiểm tra bằng cách quan sát xem có rò rỉ nước qua lỗ xả Nếu thấy rò rỉ, hãy thay thế bơm nước

- Quay puli, kiểm tra rằng vòng bi bơm nước chuyển động êm và không có tiếng kêu Nếu cần thay thế bơm nước

Hình 3.13 Kiểm tra bơm nước

Loại nước làm mát: SLLC

Thành phần dung dịch 50% (đã trộn sẵn)

Kỳ kiểm tra Mỗi 40.000 km

Thay thế lần đầu tiên 160.000 km

Lần thay thế tiếp theo Mỗi 80.000 km

- Nới lỏng vòi xả của nắp két nước và xả nước làm mát ra

Hình 3.14 Xả nước làm mát

- Xiết chặt vòi xả của két nước, đổ nước vào két nước cho đến khi nước nó bắt đầu trào ra ngoài

- Dung tích nước làm mát của động cơ 2NR - FE

M/T không có bộ sưởi ấm 4,3 lít

A/T không có bộ sưởi ấm 4,2 lít

Lưu ý: Bóp vào ống vào và ống ra của két nước một vài lần bằng tay, nếu mức nước làm mát còn thấp thì đổ thêm vào

- Xiết chặt nắp két nước

- Đổ nước làm mát SLLC vào bình chứa cho đến khi tới vạch “FULL”

- Hâm nóng động cơ cho đến khi van hằng nhiệt bắt đầu mở

- Tắt động cơ và đợi cho đến khi nước làm mát nguội

- Tháo nắp két nước và kiểm tra mức nước làm mát

- Nếu mức nước thấp thì phải thực hiện lại các quy trình trước một lần nữa

- Nếu mức nước đã đủ, thì điều chỉnh mức nước làm mát trong bình chứa

- Dùng cảo giữ puli bơm nước, tháo 3 bulong và puli bơm

- Tháo 3 bu lông và hai đai ốc, sau đó tháo bơm nước và gioăng

- Lắp bơm mới và một gioăng mới bằng 3 bu lông và hai đai ốc Mô men xiết: 112

- Dùng cảo, lắp puli bơm nước bằng 3 bu lông Mô men xiết: 153 Kgf.cm

3.3.10 Thay van hằng nhiệt

- Tháo ống vào của nước làm mát

- Tháo van hằng nhiệt

- Lắp van hằng nhiệt mới vào cùng với gioăng mới

Chú ý: lắp van hằng nhiệt cùng với van xả khí hướng lên trên

Lưu ý: Van xả khi có thể đặt lệch 10º so với vị trí quy định

Hình 3.17 Lắp van hằng nhiệt mới

- Đổ nước làm mát vào

- Kiểm tra sự rò rỉ nước làm mát

- Tháo ống vào của nước

- Tháo ống vào của bộ làm mát dầu (A/T)

- Tháo ống vào của bộ làm mát dầu (A/T)

- Tháo khóa nắp ca pô

Hình 3.19 Tháo khóa nắp ca pô

- Tháo giá đỡ khóa nắp ca pô

- Tháo nắp che tấm đỡ két nước

Hình 3.20 Tháo nắp che tấm đỡ két nước

- Tháo tấm đỡ két nước phía trên

Hình 3.21 Tháo tấm đỡ két nước phía trên

- Ngắt mô tơ quạt, sau đó tháo két nước ra khỏi khoang động cơ

- Tháo 3 bu lông, tháo khung quạt làm mát

Hình 3.22 Tháo khung quạt làm mát

- Lắp két nước mới vào

- Lắp tấm đỡ két nước phía trên

- Lắp nắp che tấm đỡ két nước

- Lắp giá đỡ khóa nắp ca pô

- Lắp khóa nắp ca pô

- Điều chỉnh nắp ca pô

- Đổ nước làm mát vào

- Kiểm tra rò rỉ nước làm mát.

Thay bơm nước

- Dùng cảo giữ puli bơm nước, tháo 3 bulong và puli bơm

- Tháo 3 bu lông và hai đai ốc, sau đó tháo bơm nước và gioăng

- Lắp bơm mới và một gioăng mới bằng 3 bu lông và hai đai ốc Mô men xiết: 112

- Dùng cảo, lắp puli bơm nước bằng 3 bu lông Mô men xiết: 153 Kgf.cm.

Thay van hằng nhiệt

- Tháo ống vào của nước làm mát

- Tháo van hằng nhiệt

- Lắp van hằng nhiệt mới vào cùng với gioăng mới

Chú ý: lắp van hằng nhiệt cùng với van xả khí hướng lên trên

Lưu ý: Van xả khi có thể đặt lệch 10º so với vị trí quy định

Hình 3.17 Lắp van hằng nhiệt mới

- Đổ nước làm mát vào

- Kiểm tra sự rò rỉ nước làm mát.

Thay két nước

- Tháo ống vào của nước

- Tháo ống vào của bộ làm mát dầu (A/T)

- Tháo ống vào của bộ làm mát dầu (A/T)

- Tháo khóa nắp ca pô

Hình 3.19 Tháo khóa nắp ca pô

- Tháo giá đỡ khóa nắp ca pô

- Tháo nắp che tấm đỡ két nước

Hình 3.20 Tháo nắp che tấm đỡ két nước

- Tháo tấm đỡ két nước phía trên

Hình 3.21 Tháo tấm đỡ két nước phía trên

- Ngắt mô tơ quạt, sau đó tháo két nước ra khỏi khoang động cơ

- Tháo 3 bu lông, tháo khung quạt làm mát

Hình 3.22 Tháo khung quạt làm mát

- Lắp két nước mới vào

- Lắp tấm đỡ két nước phía trên

- Lắp nắp che tấm đỡ két nước

- Lắp giá đỡ khóa nắp ca pô

- Lắp khóa nắp ca pô

- Điều chỉnh nắp ca pô

- Đổ nước làm mát vào

- Kiểm tra rò rỉ nước làm mát.

Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong sử dụng dầu nhờn để tạo lớp đệm giữa các bề mặt chuyển động, nhằm ngăn cản hoặc giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt ma sát Dựa vào chất lượng và loại dầu bôi trơn, ma sát có thể được phân chia thành ba loại: ma sát khô (không có dầu), ma sát ướt (luôn có dầu ngăn cách), và ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt).

Làm mát ổ trục

Sau một thời gian làm việc, quá trình ma sát sinh ra nhiệt năng, khiến nhiệt độ của ổ trục tăng cao Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát sẽ nóng lên vượt quá nhiệt độ cho phép, dẫn đến việc làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn và gây hư hỏng chi tiết Dầu nhờn đóng vai trò làm mát ổ trục, giúp tải nhiệt do ma sát sinh ra và duy trì nhiệt độ làm việc bình thường So với nước, dầu nhờn có nhiệt hóa hơi thấp hơn (40-70 Kcal/kg so với 590 Kcal/kg của nước) và khả năng dẫn nhiệt cũng rất nhỏ (0,0005 cal/°C.g.s cho dầu nhờn so với 0,0015 cal/°C.g.s cho nước), cho thấy khả năng thu thoát nhiệt của dầu nhờn rất thấp.

Trang 47 với nước Thế nhưng, nước không thể thay thế được chức năng của dầu nhờn, do còn phụ thuộc vào một số đặc tính lý hoá khác

Để dầu nhờn phát huy tác dụng làm mát các bề mặt ma sát, bơm dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn cần cung cấp một lượng dầu đủ lớn cho các bề mặt này.

4.1.3 Tẩy rửa bề mặt ma sát

Khi hai bề mặt kim loại ma sát với nhau, chúng tạo ra mài mòn do sự tiếp xúc Tuy nhiên, nhờ có lưu lượng dầu chảy qua bề mặt ma sát, các cặn bẩn và bụi bẩn trên bề mặt kim loại sẽ được loại bỏ, giúp làm sạch và giảm thiểu mài mòn.

4.1.4 Bao kín buồng cháy

Lớp dầu giữa hành xy-lanh và pittông, cũng như giữa xécmăng và rãnh xécmăng, giúp giảm khả năng lọt khí xuống cacte Ngoài bốn nhiệm vụ chính, dầu nhờn còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chống ăn mòn hóa học.

4.2 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

 Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống bôi trơn động cơ 2NR-FE sử dụng kiểu cưởng bức cacte ướt và vung tỏa để cung cấp dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết Các thành phần chính của hệ thống bôi trơn bao gồm bơm dầu, lọc dầu, cacte dầu, đường ống dẫn dầu, két làm mát dầu và van an toàn.

Dầu được bơm từ cacte qua bầu lọc vào đường dầu dọc trong thân máy, sau đó di chuyển lên trục khuỷu và tiếp tục đến trục cam Từ trục khuỷu, dầu được phun lên các bạc thanh truyền qua lỗ phun vào vách xy-lanh, trong khi từ trục cam, dầu chảy vào các bạc trục cam và cuối cùng theo các đường dầu trở lại cacte.

Hình 4.1.Sơ đồ khối hệ thống bôi trơn Chú thích:

10 Đường dầu lên chốt pit tông

4.3 Các cụm chi tiết của hệ thống bôi trơn động cơ 2NR-FE

4.3.1.1 Công dụng và yêu cầu Đảm bảo dầu nhờn bôi trơn phải luôn sạch để ổ trục ít bị mài mòn do tạp chất Một số tạp chất làm bẩn dầu nhờn như: mặt kim loại do các mặt ma sát mài mòn, các chất tạp lẫn trong không khí nạp như cát bụi và các chất khác, muội than do nhiên liệu hoặc dầu nhờn cháy bám trên xy-lanh

4.3.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Hình 4.2 Kết cấu bầu lọc Chú thích:

Bộ lọc dầu trên động cơ 2NR-FE thuộc loại lọc bằng giấy, được lắp ở đáy thân của bộ làm mát dầu, đảm nhiệm vai trò lọc thô và lọc tinh.

Dầu nhờn được đưa vào bầu lọc từ đường dầu chính với áp suất cao Trong bầu lọc, giấy lọc và khung tấm lọc được sắp xếp xen kẽ, giúp dầu thấm qua và được lọc sạch Sau khi được lọc, dầu chảy vào các lỗ dầu và theo lỗ trên trục bầu lọc để bôi trơn.

Để nâng cao tính năng của dầu, cần thiết phải tuân theo cấu trúc của bầu lọc Sau khi dầu được lọc qua phần tử lọc thô, một lượng dầu sẽ tiếp tục đi qua phần tử lọc tinh, giúp dầu được lọc sạch và chảy về cacte.

4.3.1.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Đệm lọc dầu ô tô bị rò

- Lõi trong lọc bị tắc: do trong dầu có nhiều cặn bần, mặt kim loại

- Lõi lọc bị rách do sử dụng lâu ngày mà không thay thế và áp lực dầu qua bầu lọc quá cao nên tới tình trạng này

Còn đối với bầu lọc ly tâm thì hư hỏng chủ yếu là:

- Tắc các lỗ phun (khi tắt máy không thấy tiếng kêu vo vo kéo dài)

- Trục rôto bị mòn với bề mặt làm việc của bạc do ma sát

- Bạc lót mòn do ma sát với cổ trục rô to

 Cách khắc phục sữa chữa:

Các loại lọc thô bằng lưới kim loại hay tấm cần được tháo rửa định kỳ để đảm bảo hiệu suất sử dụng Nếu động cơ hoạt động trong môi trường nhiều bụi, thời gian thay thế và bảo dưỡng lọc nên được rút ngắn từ 15-20% so với thời gian bảo dưỡng định kỳ.

Loại lọc tinh bằng da, nỉ hoặc giấy cần được thay thế bằng lõi lọc mới theo định kỳ, sau khi hết thời gian làm việc quy định của nhà sản xuất, thường có tuổi thọ từ 200 đến 300 giờ.

Đối với bầu lọc ly tâm, nếu trục roto bị mòn bề mặt làm việc với bạc, có thể thực hiện mạ thép hoặc mạ crôm, sau đó tiến hành mài đến kích thước quy định theo tiêu chuẩn sản xuất.

4.3.2.1 Công dụng và yêu cầu

Cung cấp liên tục dầu nhờn có áp suất cao đến các mặt ma sát để bôi trơn, làm mát và tẩy rửa mặt ma sát

Bơm dầu đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dầu liên tục cho các thiết bị trong hệ thống, đảm bảo áp suất và lưu lượng dầu cần thiết cho quá trình bôi trơn.

4.3.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

1 Bánh răng chủ động

4 Bánh răng bị động

Hình 4.3 Bơm bánh răng dùng trên động cơ 2NR – FE Hình 4.3 Bơm bánh răng dùng trên động cơ 2NR – FE

Trên động cơ ô tô, bơm bánh răng được ưa chuộng nhờ vào cấu trúc nhỏ gọn và dễ dàng bố trí, đồng thời đảm bảo áp suất ổn định để cung cấp dầu liên tục.

Các cụm chi tiết của hệ thống bôi trơn động cơ 2NR-FE

Lọc dầu

4.3.1.1 Công dụng và yêu cầu Đảm bảo dầu nhờn bôi trơn phải luôn sạch để ổ trục ít bị mài mòn do tạp chất Một số tạp chất làm bẩn dầu nhờn như: mặt kim loại do các mặt ma sát mài mòn, các chất tạp lẫn trong không khí nạp như cát bụi và các chất khác, muội than do nhiên liệu hoặc dầu nhờn cháy bám trên xy-lanh

4.3.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Hình 4.2 Kết cấu bầu lọc Chú thích:

Bộ lọc dầu trên động cơ 2NR-FE là loại lọc bằng giấy, được lắp ở đáy thân của bộ làm mát dầu Nó thực hiện nhiệm vụ lọc thô và lọc tinh, với nguyên lý làm việc hiệu quả.

Dầu nhờn từ đường dầu chính được đưa vào bầu lọc với áp suất cao Trong bầu lọc, giấy lọc và khung tấm lọc được xếp xen kẽ, giúp dầu thấm qua và được lọc sạch Sau khi được lọc sạch, dầu sẽ chảy vào các lỗ dầu và theo lỗ trên trục bầu lọc để bôi trơn.

Để nâng cao hiệu suất của dầu, cần thiết phải tuân theo cấu trúc của bộ lọc này Sau khi dầu đi qua bộ lọc thô, một phần dầu sẽ tiếp tục qua bộ lọc tinh, giúp loại bỏ tạp chất và đảm bảo dầu được lọc sạch trước khi chảy về cacte.

4.3.1.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Đệm lọc dầu ô tô bị rò

- Lõi trong lọc bị tắc: do trong dầu có nhiều cặn bần, mặt kim loại

- Lõi lọc bị rách do sử dụng lâu ngày mà không thay thế và áp lực dầu qua bầu lọc quá cao nên tới tình trạng này

Còn đối với bầu lọc ly tâm thì hư hỏng chủ yếu là:

- Tắc các lỗ phun (khi tắt máy không thấy tiếng kêu vo vo kéo dài)

- Trục rôto bị mòn với bề mặt làm việc của bạc do ma sát

- Bạc lót mòn do ma sát với cổ trục rô to

 Cách khắc phục sữa chữa:

Đối với các loại lọc thô bằng lưới kim loại hoặc tấm, việc tháo rửa định kỳ là cần thiết để duy trì hiệu suất sử dụng Nếu động cơ hoạt động trong môi trường nhiều bụi, thời gian thay thế và bảo dưỡng lọc nên được rút ngắn từ 15 - 20% so với thời gian bảo dưỡng định kỳ.

Loại lọc tinh bằng da, nỉ hoặc giấy cần được thay thế bằng lõi lọc mới theo định kỳ, thường là sau khi hết thời gian làm việc quy định của nhà sản xuất, với tuổi thọ thường từ 200 đến 300 giờ.

Đối với bầu lọc ly tâm, nếu trục roto bị mòn bề mặt làm việc với bạc, có thể thực hiện mạ thép hoặc mạ crôm, sau đó tiến hành mài đến kích thước theo tiêu chuẩn sản xuất quy định.

Bơm dầu

4.3.2.1 Công dụng và yêu cầu

Cung cấp liên tục dầu nhờn có áp suất cao đến các mặt ma sát để bôi trơn, làm mát và tẩy rửa mặt ma sát

Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp dầu liên tục cho các thiết bị trong hệ thống, đảm bảo áp suất và lưu lượng dầu cần thiết cho quá trình bôi trơn hiệu quả.

4.3.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

1 Bánh răng chủ động

4 Bánh răng bị động

Hình 4.3 Bơm bánh răng dùng trên động cơ 2NR – FE Hình 4.3 Bơm bánh răng dùng trên động cơ 2NR – FE

Bơm bánh răng hoạt động dựa vào bánh răng dẫn động trên trục chủ động Bánh răng chủ động được lắp cố định trên trục chủ động thông qua mối ghép then, đảm bảo hiệu suất và độ ổn định trong quá trình vận hành.

Trục chủ động 2 được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua bánh răng dẫn động, khiến bánh răng bị động 4 quay theo Dầu nhờn từ đường dầu áp suất thấp được hai bánh răng guồng tạo ra áp suất cao cho dòng dầu Trên mặt đầu của bơm có rãnh triệt áp để tránh chèn dầu khi các bánh răng ăn khớp Áp suất dầu bôi trơn cần đảm bảo tính ổn định, vì vậy bơm dầu được trang bị van an toàn Khi áp suất trên đường dầu vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn sẽ mở ra nhờ áp suất dầu, cho phép một phần dầu chảy về đường dầu áp suất thấp.

4.3.2.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Bơm dầu hỏng có thể gây nên giảm áp suất trong hệ thống bôi trơn và làm giảm lưu lượng bơm dầu

- Các bánh răng của bơm bị mòn, tróc rổ

- Mặt làm việc bên trong thân bơm bị mòn

- Van điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn bị mòn

- Lỗ, bệ van bị mòn, xước, lỗ ren bị hỏng

- Các bạc lót gối đỡ trục bị mòn

- Lò xo van giảm áp bị yếu hoặc gãy

- Thân bơm bị nứt, vỡ

 Cách khắc phục và sửa chữa:

- Thay mới hoặc lên kế hoạch bảo dưỡng định kỳ

Thông gió hộp trục khuỷu

4.3.3.1 Công dụng và yêu cầu

Trong quá trình hoạt động, động cơ khí cháy thường gặp hiện tượng khí và tạp chất lọt từ buồng cháy xuống hộp trục khuỷu, dẫn đến ô nhiễm và phân hủy dầu nhờn Sự rò rỉ khí cũng làm tăng nhiệt độ bên trong hộp trục khuỷu, gây hại cho tính năng hóa lý của dầu Để tránh những tác hại này, các động cơ hiện đại đã cải thiện hiệu quả thông gió cho hộp trục khuỷu.

 Thông gió hộp trục khuỷu được chia ra làm 2 loại:

Thông gió hở là phương pháp thông gió tự nhiên, sử dụng pittông chuyển động hoặc xe ô tô di chuyển để khí trong hộp trục khuỷu thoát ra ngoài qua ống thông gió.

Thông gió kín là phương pháp thông gió cưỡng bức, sử dụng động chân không trong quá trình nạp để khí trong hộp trục khuỷu được lưu động vào đường nạp của động cơ.

4.3.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Hình 4.4 Kiểu thông gió hở Hình 4.4 Kiểu thông gió hở

Động cơ 2NR-FE hoạt động dựa trên nguyên lý thông gió hở, một phương pháp thông gió tự nhiên Không khí trong hộp trục khuỷu được thoát ra ngoài qua ống thông gió nhờ vào sự chuyển động của pittông hoặc chuyển động của xe ô tô, tạo ra vùng áp suất thấp ở miệng ống hút Kết quả là không khí trong hộp trục khuỷu được giải phóng ra ngoài.

4.3.3.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

 Nếu van PCV bị tắc nghẽn hay bị kẹt đóng bạn sẽ thấy một số dấu hiệu dưới đây:

- Áp suất bên trong động cơ tăng

- Ron hoặc phốt làm kín bị hư hỏng

- Dầu động cơ bị rò rỉ

- Độ ẩm và cặn bẩn tích tụ trong động cơ

- Động cơ bị khói đen

 Nếu van PCV bị kẹt mở hoặc rò rỉ trên các đường ống hơi thì bạn sẽ thấy các dấu hiệu dưới đây:

- Động cơ mất lửa ở chế độ không tải

- Hỗn hợp hòa khí nghèo

- Động cơ khó khởi động

Động cơ có thể rung giật khi ở chế độ cầm chừng, và van PCV bị kẹt mở có thể khiến đèn “Check engine” sáng Hệ thống tự chẩn đoán trên xe cũng có khả năng

 Cách khắc phục và sữa chữa:

- Thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng ô tô

4.3.3.4 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Hình 4.5 Két làm mát dầu Chú thích:

1 Bản đáy 2 Vách ngăn 3 Ống dẫn dầu

Có hai phương pháp làm mát: sử dụng nước hoặc không khí Động cơ 2NR-FE sử dụng nước để làm mát, với nước được dẫn vào khoang chứa Trong khi đó, dầu nhờn lưu thông trong các ống dẫn dầu theo hướng ngược với dòng nước, nhằm tăng cường hiệu quả truyền nhiệt.

4.3.3.5 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Đường ống trong ruột két bị bẩn, tít

- Két làm mát bị thủng

 Cách khắc phục và sửa chữa:

- Ống làm mát bị bẩn, tít thì thông bằng que thông với khí nén và dầu hỏa

- Két bị thủng thì dùng phương pháp hàn đắp.

Kiểm tra – bảo dưỡng

Kiểm tra mức nhớt

- Hâm nóng động cơ vài phút, sau đó tắt máy và đợi khoảng 5 phút

Để kiểm tra mức nhớt, sử dụng que thăm nhớt và đảm bảo rằng mức nhớt động cơ nằm giữa mức “L” và “F” Nếu mức nhớt thấp hơn mức cho phép, cần phải châm thêm nhớt để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.

Kiểm tra chất lượng nhớt

- Kiểm tra dầu có biến chất, có bị lẫn nước hay không, có bị mất màu hay không

- Động cơ 2NR – FE sử dụng dầu SAE 5W – 30, nếu thấy chất lượng nhớt kém thì ta phải thay

Hình 4.6 Sự thay đổi độ nhớt teo nhiệt độ

Phương pháp thay nhớt

Để bảo vệ động cơ, hãy khởi động và hâm nóng trong vài phút Nếu động cơ quá nóng, nên để nguội một chút trước khi thay nhớt, nhằm đảm bảo tuổi thọ cho động cơ.

- Tháo nắp đổ nhớt ở cacte đậy nắp máy

Hình 4.7 Tháo nắp đỗ nhớt

- Cho xe lên cầu nâng và nâng vừa tầm

- Dùng một cái khay để hứng nhớt

- Nới lỏng ốc xả nhớt ra và tránh nhớt văng xuống nền

- Thay mới đệm làm kín và xiết chặt ốc xả nhớt vào cacte

- Lau sạch xung quanh ốc xả nhớt trước khi hạ xe

- Châm 1 lượng nhớt vào động cơ đúng dung lượng của nó Lau sạch xung quanh và xiết chặt nắp đổ nhớt

- Khởi động động cơ khoảng hai phút và sau đó tắt máy

- Đợi khoảng 5 phút và dùng que thăm nhớt kiểm tra lại lượng nhớt trong cacte và kiểm tra lại độ kín của ốc xả nhớt.

Kiểm tra áp suất nhớt

- Tháo cảm biến áp suất nhớt, dùng khẩu 24

Hình 4.8 Tháo cảm biến áp suất nhớt

- Gá chặt đồng hồ đo áp suất nhớt vào lỗ cảm biến áp suất nhớt

Hình 4.9 Gá đồng hồ đo áp suất nhớt

- Khởi động động cơ và làm ấm, để đạt được nhiệt độ bình thường

- Áp suất nhớt ở tốc độ cầm chừng phải lớn hơn 0,3 Kgf/cm 2

- Áp suất nhớt ở số vòng quay 3000 vòng/phút từ 1,5 – 5,6 Kgf/cm 2

- Tháo đồng hồ đo, làm sạch nhớt xung quanh lỗ cảm biến

- Thoa một lớp keo làm kín vào phần ren cảm biến và lắp nó trở lại vị trí

Hình 4.10 Thoa keo làm kín

Kiểm tra và thay bơm nhớt

Khi tháo rời động cơ, việc kiểm tra bơm nhớt là một bước quan trọng cần thực hiện Áp lực nhớt thấp có thể là do khe hở lắp ghép các chi tiết lớn hoặc do bơm nhớt và bộ điều hòa áp suất bị hỏng Để kiểm tra bơm nhớt, chúng ta cần thực hiện các bước sau: xả nhớt ra khỏi cacte, tháo các bộ phận có liên quan, và cuối cùng là tháo cacte nhớt ra khỏi thân máy.

Trang 59 d Tháo lưới lọc và tấm che e Tháo cơ cấu truyền động trục cam f Tháo bơm nhớt ra khỏi thân máy

- Tháo 15 bu lông và đai ốc

- Dùng một tua vít có băng dính quấn lên đầy của nó, tháo bơm dầu bằng cách nạy vào phần giữa nắp quy lát và thân máy

Chú ý: Cẩn thận không được làm hỏng các bề mặt tiếp xúc của bơm dầu, nắp quy lát và thân máy

- Tháo hai gioăng chữ O ra khỏi thân máy và cacte dầu số 1

Hình 4.12 Tháo gioăng chữ O g Tháo phớt bơm nhớt

- Dùng một tua vít có băng dính quấn lên đầu của nó, tháo phớt dầu

Hình 4.13 Tháo phớt dầu h Tháo van an toàn

Hình 4.14 Tháo van an toàn i Tháo bánh răng dẫn động bơm nhớt

Hình 4.15 Tháo bánh răng dẫn động bơm nhớt j Dùng căn lá kiểm tra khe hở giữa các bánh răng của bớm nhớt

- Tiêu chuẩn khe hở: 0,060 – 0,180 mm

- Khe hở tối đa: 0,28 mm

Hình 4.16 Kiểm tra khe hở giữa các bánh răng của bơm nhớt k Dùng căn lá kiểm tra khe hở giữa bánh răng và vỏ bơm

- Tiêu chuẩn khe hở: 0,250 – 0,325 mm

- Khe hở tối đa: 0,425 mm

Hình 4.17 Kiểm tra khe hở giữa bánh răng và vỏ bơm

- Sau khi kiểm tra xong, nếu thấy cần thiết thì thay bơm mới l Thay mới phớt bơm nhớt

Hình 4.18 Thay phớt bơm nhớt

- Dùng SST và búa, đóng phớt chắn dầu mới vào cho đến bề mặt của nó ngang bằng với mép nắp xích cam

- Bôi mỡ MP vào phớt dầu

Chú ý: không được đóng nghiêng, giữ cho lợi phớt dầu không bị vật thể lạ bám vào m Lắp bơm nhớt mới

- Lắp hai gioăng chữ “O” mới vào hai vị trí như chỉ ra trong hình vẽ

- Cạo sạch keo làm kín cũ ra khỏi bề mặt tiếp xúc

- Bôi keo làm kín lên bơm dầu, nắp quy lát và thân máy như hình vẽ

Hình 4.20 Bôi keo làm kín

- Khớp rãnh then bánh răng chủ rộng với phần vát trục khuỷu và trượt bơm dầu lên trục khuỷu

- Lắp cụm bơm dầu bằng 15 bu lông và 1 đai ốc Xiết chặt đều tay các bu lông và đai ốc qua 1 vài lần

Hình 4.22 Lắp cụm bơm dầu

Bu lông E: 245 Kgf.cm Đai ốc D: 245 Kgf.cm n Lắp các bộ phận liên quan

Thay lọc nhớt

Trong quá trình làm việc, các chất bẩn như mùi than và mạt kim loại có thể làm ô nhiễm dầu làm trơn Những chất này sẽ tích tụ trong lõi lọc và theo thời gian, sẽ làm giảm hiệu quả hoạt động của lõi lọc.

Do đó phải thay lọc nhớt đúng định kỳ

- Xả nhớt động cơ

- Tháo lọc nhớt cũ (Dùng SST)

- Lau sạch bề mặt chỗ lắp ghép lọc nhớt

- Dùng tay thoa một lớp dầu nhớt mỏng lên Joint làm kín của lọc nhớt mới

- Dùng tay vặn lọc nhớt vào thân máy cho đến khi cảm thấy có sức cản

- Dựng cảo (SST) xiờ́t chặt thờm ắ vũng

Hình 4.24 Xiết chặt lọc nhớt

- Lắp nút xả nhớt cacte, lau sạch

- Đổ dầu vào động cơ

Xả dầu và đổ lại trong trường hợp có thay lọc dầu 3,7 lít

Xả dầu và đổ lại trong trường hợp không thay lọc dầu 3,4 lít Đổ khô 4,1 lít

- Khởi động động cơ trong vòng 2 phút

- Dừng động cơ khoảng 5 phút Kiểm tra độ kín của lọc nhớt và dùng que thăm kiểm tra lại mực nhớt trong động cơ

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 5.1 Giới thiệu mô hình

Mô hình động cơ được thiết kế và lắp đặt dựa trên động cơ Hyundai G4CS, được sử dụng trên xe Hyundai Starex 2002, phân phối tại thị trường Châu Á.

5.2 Công dụng và yêu cầu của mô hình

Mô hình là thiết bị hỗ trợ giảng dạy và học tập tại các trường đại học, cao đẳng và trung tâm dạy nghề ô tô Nó giúp sinh viên và học viên tiếp cận thực tế, từ đó hiểu rõ hơn về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của từng hệ thống sau khi đã học lý thuyết.

Mô hình động cơ trong đề tài này giúp sinh viên tiếp cận trực tiếp với các hệ thống phân phối khí động cơ, từ đó hiểu rõ cấu trúc của từng bộ phận trong hệ thống Sinh viên cũng có khả năng phân tích nguyên lý hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống phân phối khí động cơ.

- Kích thước của mô hình phải phù hợp với không gian phòng thực hành của trường

- Bố trí từng bộ phận trong hệ thống một cách rõ ràng, có thể dễ dàng quan sát được các bộ phận ở nhiều góc độ khác nhau

- Khung mô hình chắc chắn, có độ bền và an toàn cao Dễ điều khiển và vận chuyển dễ dàng

- Tính thẩm mỹ của mô hình và giá thành chế tạo toàn mô hình không quá cao.

5.2.3 Thông số kĩ thuật và đặc tính của động cơ

Số xy-lanh và cách bố trí 4 cylinder , in-line

Cơ cấu xupap 2 van SOHC

Dung tích làm việc của xy-lanh (cm 3 ) 5874 Đường kính x hành trình piston (mm) 86,5 x 100

Công suất (HP/rpm) 116 – 128 HP ở vòng tua 4,500 – 5,000 vòng/phút

Momen xoắn 181 – 195 N.m ở vòng tua 2,500 – 4,000 vòng/phút

Mở -7 ~ 33 BTDC Đóng 52 ~ 12 ABDC

Mở 42 BBDC Đóng 2 ATDC

Dầu bôi trơn API SM, SL ,hay ILSAC

Trọng lượng (Đã đổ dầu) (Kg) 77,6

5.2.4 Các cơ cấu chính của hệ thống điều khiển động cơ

Hình 5.1 Các bộ phận của hệ thống phân phối khí trên xe Chú thích:

1 Bộ điều khiển động cơ

3 Hệ thống kiểm soát hơi xăng điện tử

4 Cảm biến lưu lượng khí nạp

5 Cảm biến vị trí bướm ga

6 Giắc nối truyền dữ liệu

 Bố trí trên động cơ

Hình 5.2 Các bộ phận phân phối khí trên động cơ

1 Van điều khiển đường dầu

8 Cảm biến vị trí trục khuỷu

5.3 Thiết kế mô hình động cơ

5.3.1 Xác định kích thước sơ bộ

 Kích thước động cơ:

Dài Rộng Cao Động cơ 0,67 m 0,67 m 0,68 m

 Trọng lượng động cơ: Động cơ (đã đổ dầu): 77,6 kg

5.3.2 Thông số khung mô hình

Căn cứ vào kích thước và khối lương động cơ chọn thông số khung mô hình như sau:

Kích thước khung mô hình:

Hình 5.3 Mô hình động cơ G4CS Chú thích:

Hình 5.4 Bảng điều khiển động cơ G4CS Chú thích:

2 Bảng đồng hồ taplo

5.5 Hệ thống bôi trơn

Trong quá trình hoạt động của động cơ, hệ thống bôi trơn cung cấp dầu nhờn với áp suất nhất định đến các chi tiết chuyển động, giúp giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ của động cơ.

- Làm giảm ma sát cho các chi tiết chuyển động

- Có tác dụng làm kín piston, xécmăng và lòng xy-lanh

- Làm mát các chi tiết của động cơ

- Bảo vệ bề mặt các chi tiết, chống rỉ sét

- Lôi cuốn các hạt mài mòn xuống cacte

- Làm cho các chi tiết làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn

- Bơm nhớt hút nhớt từ cacte qua lưới lọc thô để cung cấp cho hệ thống

- Nhớt từ bơm sẽ đi đến lọc tinh Sau khi lọc sạch, nhớt sẽ được cung cấp đến mạch dầu chính ở thân máy

- Nhớt từ mạch dầu chính sẽ được phân phối đến: cổ trục khuỷu, nắp quy lát

Dầu nhớt có vai trò quan trọng trong việc làm trơn các bộ phận của động cơ, bắt đầu từ cổ trục khủy, đến các chốt khủy và cổ trục cam Ngoài ra, dầu nhớt cũng giúp làm trơn van điều khiển, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ được tối ưu.

- Ngoài ra từ mạch dầu chính, nhớt còn được đưa đến bôi trơn xích cam, bộ tăng xích

- Sau khi bôi trơn xong, nhớt sẽ được đưa trở lại cacte

Hình 5.5 Hệ thống bôi trơn

Hình 5.6 Sơ đồ khối của hệ thống bôi trơn

Bơm nhớt hút nhớt từ cacte, sau đó cung cấp đến các chi tiết chuyển động của động cơ dưới một áp suất nhất định

Bơm nhớt được dẫn động từ trục khuỷu

Bơm này có cấu tạo gồm hai rotor nằm bên trong thân bơm Khi rotor chủ động quay, rotor bị động sẽ quay theo nhờ vào sự lệch tâm của trục rotor chủ động so với rotor bị động.

Trang 73 nên không gian của giữa hai rotor sẽ thay đổi khi bơm quay, nhớt sẽ hút vào bơm khi thể tích giữa hai rotor gia tăng và sẽ được đẩy ra ngoài khi thể tích giữa hai rotor giảm

Lưới lọc thô đặt bên dưới cacte dầu Do lưới lọc được kết nối với mạch hút của bơm nhớt nên phải đảm bảo độ kín của nó

Hình 5.10 Bố trí lọc dầu trên động cơ

Bên trong lọc nhớt, có một van an toàn được bố trí song song với lõi lọc Khi lõi lọc quá bẩn, sự chênh lệch áp suất giữa đường vào và đường ra vượt quá 1 kg/cm², van an toàn sẽ mở ra, cho phép một phần nhớt đi tắt qua lõi lọc để cung cấp cho động cơ Tại đường vào của lõi lọc, có một van một chiều, có chức năng ngăn cản các chất bẩn quay trở lại bơm khi tắt máy, đồng thời giữ nhớt trong bầu lọc để có thể cung cấp ngay lập tức đến các chi tiết động cơ khi khởi động lại.

Hình 5.11 Công tắc áp suất nhớt

 Khi áp suất dầu thấp [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0.05 kg/cm 2 ) hoặc thấp hơn]

Khi động cơ tắt máy hoặc áp suất thấp hơn mức quy định, tiếp điểm bên trong công tắc dầu sẽ đóng lại, dẫn đến việc đèn cảnh báo áp suất nhớt bật sáng.

 Khi áp suất dầu cao [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0,05 kg/cm 2 ) hoặc cao hơn]

Khi động cơ khởi động và áp suất dầu vượt qua mức quy định, dầu sẽ đẩy lên màng bên trong công tắc dầu Điều này khiến công tắc ngắt và đèn cảnh báo bắt đầu tắt.

Hình 5.12 Mạch báo áp suất nhớt

5.5.2.5 Mạch báo mức nhớt

Hình 5.13 Mạch báo mức nhớt

5.6 Hệ thống làm mát

Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiên liệu liên tục được đốt cháy trong các xy-lanh để chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng Nhiệt độ của khí cháy có thể đạt tới 2500ºC, tuy nhiên chỉ khoảng 25% tổng nhiệt lượng này được chuyển hóa thành năng lượng hữu ích, trong khi khoảng 45% nhiệt lượng vẫn chưa được sử dụng hiệu quả.

Trang 76 bị tổn thất trong khí thải hoặc ma sát và khoảng 30% nhiệt lượng còn lại truyền cho các chi tiết của động cơ

Để tránh tình trạng quá nhiệt và bó kẹt cho các chi tiết động cơ, lượng nhiệt truyền ra môi trường bên ngoài là rất quan trọng Do đó, hệ thống làm mát được thiết kế nhằm làm nguội động cơ, giúp ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt.

Nước làm mát được dẫn xung quanh các xy-lanh và bên trong nắp máy, giúp hệ thống làm mát loại bỏ nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy Điều này giữ cho động cơ hoạt động ở nhiệt độ ổn định, đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Công dụng và yêu cầu của mô hình

Công dụng

Mô hình là thiết bị hỗ trợ giảng dạy tại các trường đại học, cao đẳng và trung tâm dạy nghề ô tô, giúp sinh viên và học viên tiếp cận thực tế Qua đó, họ có thể hiểu rõ hơn về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của từng hệ thống sau khi đã học lý thuyết.

Mô hình động cơ trong đề tài này giúp sinh viên tiếp xúc trực tiếp với các hệ thống phân phối khí động cơ, từ đó hiểu rõ cấu trúc của các bộ phận trong hệ thống và phân tích nguyên lý hoạt động của từng bộ phận.

Yêu cầu

- Kích thước của mô hình phải phù hợp với không gian phòng thực hành của trường

- Bố trí từng bộ phận trong hệ thống một cách rõ ràng, có thể dễ dàng quan sát được các bộ phận ở nhiều góc độ khác nhau

- Khung mô hình chắc chắn, có độ bền và an toàn cao Dễ điều khiển và vận chuyển dễ dàng

- Tính thẩm mỹ của mô hình và giá thành chế tạo toàn mô hình không quá cao.

5.2.3 Thông số kĩ thuật và đặc tính của động cơ

Số xy-lanh và cách bố trí 4 cylinder , in-line

Cơ cấu xupap 2 van SOHC

Dung tích làm việc của xy-lanh (cm 3 ) 5874 Đường kính x hành trình piston (mm) 86,5 x 100

Công suất (HP/rpm) 116 – 128 HP ở vòng tua 4,500 – 5,000 vòng/phút

Momen xoắn 181 – 195 N.m ở vòng tua 2,500 – 4,000 vòng/phút

Mở -7 ~ 33 BTDC Đóng 52 ~ 12 ABDC

Mở 42 BBDC Đóng 2 ATDC

Dầu bôi trơn API SM, SL ,hay ILSAC

Trọng lượng (Đã đổ dầu) (Kg) 77,6

5.2.4 Các cơ cấu chính của hệ thống điều khiển động cơ

Hình 5.1 Các bộ phận của hệ thống phân phối khí trên xe Chú thích:

1 Bộ điều khiển động cơ

3 Hệ thống kiểm soát hơi xăng điện tử

4 Cảm biến lưu lượng khí nạp

5 Cảm biến vị trí bướm ga

6 Giắc nối truyền dữ liệu

 Bố trí trên động cơ

Hình 5.2 Các bộ phận phân phối khí trên động cơ

Các cơ cấu chính của hệ thống điều khiển động cơ

1 Van điều khiển đường dầu

8 Cảm biến vị trí trục khuỷu

Thiết kế mô hình động cơ

Thông số khung mô hình

Căn cứ vào kích thước và khối lương động cơ chọn thông số khung mô hình như sau:

Kích thước khung mô hình:

Cấu tạo mô hình

Chức năng

- Làm giảm ma sát cho các chi tiết chuyển động

- Có tác dụng làm kín piston, xécmăng và lòng xy-lanh

- Làm mát các chi tiết của động cơ

- Bảo vệ bề mặt các chi tiết, chống rỉ sét

- Lôi cuốn các hạt mài mòn xuống cacte

- Làm cho các chi tiết làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn.

Cấu trúc – nguyên lý

- Bơm nhớt hút nhớt từ cacte qua lưới lọc thô để cung cấp cho hệ thống

- Nhớt từ bơm sẽ đi đến lọc tinh Sau khi lọc sạch, nhớt sẽ được cung cấp đến mạch dầu chính ở thân máy

- Nhớt từ mạch dầu chính sẽ được phân phối đến: cổ trục khuỷu, nắp quy lát

Nhớt từ cổ trục khuỷu giúp làm trơn các chốt khuỷu, trong khi nhớt từ nắp quy lát hỗ trợ làm trơn các cổ trục cam và van điều khiển nhớt.

- Ngoài ra từ mạch dầu chính, nhớt còn được đưa đến bôi trơn xích cam, bộ tăng xích

- Sau khi bôi trơn xong, nhớt sẽ được đưa trở lại cacte

Hình 5.5 Hệ thống bôi trơn

Hình 5.6 Sơ đồ khối của hệ thống bôi trơn

Bơm nhớt hút nhớt từ cacte, sau đó cung cấp đến các chi tiết chuyển động của động cơ dưới một áp suất nhất định

Bơm nhớt được dẫn động từ trục khuỷu

Bơm này có cấu tạo gồm hai rotor nằm bên trong thân bơm Khi rotor chủ động quay, rotor bị động cũng sẽ quay theo Điều này xảy ra do trục của rotor chủ động được đặt lệch tâm so với rotor bị động.

Trang 73 nên không gian của giữa hai rotor sẽ thay đổi khi bơm quay, nhớt sẽ hút vào bơm khi thể tích giữa hai rotor gia tăng và sẽ được đẩy ra ngoài khi thể tích giữa hai rotor giảm

Lưới lọc thô đặt bên dưới cacte dầu Do lưới lọc được kết nối với mạch hút của bơm nhớt nên phải đảm bảo độ kín của nó

Trong quá trình sử dụng, nhờn trong động cơ thường chứa nhiều cặn bẩn như mạt kim loại và các tạp chất, gây mài mòn nhanh chóng và giảm tuổi thọ động cơ Để bảo vệ động cơ khỏi những tác hại này, việc lắp đặt một bộ lọc nhớt sau bơm nhớt là rất cần thiết.

Hình 5.10 Bố trí lọc dầu trên động cơ

Bên trong bộ lọc nhớt, có một van an toàn song song với lõi lọc Khi lõi lọc quá bẩn, áp suất giữa đường vào và đường ra vượt quá 1 kg/cm², van an toàn sẽ mở ra, cho phép một phần nhớt đi tắt qua lõi lọc để cung cấp cho động cơ Đường vào của lõi lọc được trang bị một van một chiều, có chức năng ngăn chặn các chất bẩn trở về bơm khi tắt máy, đồng thời giữ nhớt trong bầu lọc để có thể cung cấp ngay lập tức cho các chi tiết động cơ khi khởi động lại.

Hình 5.11 Công tắc áp suất nhớt

Hệ thống làm mát

Chức năng

Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiên liệu liên tục được đốt cháy trong các xy-lanh để chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng Nhiệt độ của khí cháy có thể đạt tới 2500ºC, tuy nhiên chỉ có khoảng 25% nhiệt lượng này được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích, trong khi khoảng 45% nhiệt lượng còn lại không được sử dụng hiệu quả.

Trang 76 bị tổn thất trong khí thải hoặc ma sát và khoảng 30% nhiệt lượng còn lại truyền cho các chi tiết của động cơ

Lượng nhiệt truyền cho các chi tiết động cơ cần được tản ra môi trường bên ngoài để tránh hiện tượng quá nhiệt, dẫn đến tình trạng bó kẹt Do đó, hệ thống làm mát được thiết kế nhằm làm nguội động cơ, ngăn ngừa sự quá nhiệt và bảo đảm hiệu suất hoạt động của động cơ.

Cấu trúc - nguyên lý

Nước làm mát được dẫn quanh các xy-lanh và bên trong nắp máy, giúp hệ thống làm mát loại bỏ nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy Điều này giữ cho động cơ hoạt động ở nhiệt độ ổn định và thích hợp.

Khi hệ thống làm mát gặp sự cố, động cơ sẽ bị quá nhiệt do nhiệt độ làm việc quá thấp, dẫn đến tổn thất nhiệt lớn Điều này làm giảm chất lượng của hỗn hợp cháy và gây ra quá trình cháy không hoàn thiện.

Nước làm mát có khả năng giảm điểm đông lạnh và tăng điểm sôi, giúp bôi trơn bơm nước và ngăn ngừa rỉ sét bên trong động cơ.

Khi động cơ hoạt động, nếu nhiệt độ thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng lại Chất lỏng làm mát sẽ tuần hoàn bên trong động cơ, đồng thời làm ấm khoang hành khách.

Hình 5.14 Van hằng nhiệt đóng

Khi động cơ đạt nhiệt độ cao, van hằng nhiệt mở ra, cho phép nước làm mát từ động cơ chảy ra két nước Nhiệt lượng từ chất lỏng được truyền qua ống đến các ống tản nhiệt và được không khí mang đi Phần dưới của két nước làm mát dẫn nước đến bơm nước, nơi bơm nước đẩy nước đi xung quanh xy-lanh lên nắp máy.

Hình 5.15 Van hằng nhiệt mở

Bơm nước được sử dụng là kiểu bơm li tâm

Chất lỏng làm mát được cung cấp đến cửa vào của bơm Khi bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, nước bị văng ra mép ngoài của các cánh và được đẩy vào thân máy của động cơ.

Nhiệt độ làm việc của chất làm mát thay đổi theo từng loại động cơ, với hiệu suất làm việc cao nhất đạt được khi nhiệt độ chất làm mát nằm trong khoảng 85 – 95ºC.

Khi khởi động ở nhiệt độ thấp, cần tăng nhiệt độ làm mát nhanh chóng, đặc biệt là đối với động cơ hoạt động trong thời tiết lạnh Do đó, van hằng nhiệt được thiết kế để nâng cao nhiệt độ động cơ một cách nhanh chóng và duy trì sự ổn định nhiệt độ của động cơ.

Van hằng nhiệt là thiết bị tự động điều chỉnh việc đóng mở dựa trên nhiệt độ của nước làm mát, được lắp đặt giữa két nước và động cơ Khi nhiệt độ nước thấp, van sẽ đóng lại để ngăn chặn nước làm mát chảy ra khỏi két nước Ngược lại, khi nhiệt độ tăng cao, van mở ra cho phép nước làm mát lưu thông từ két nước, giúp duy trì hiệu suất hoạt động của động cơ.

Hình 5.19 Cấu tạo van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt hoạt động nhờ một chất sáp rất nhạy cảm với nhiệt độ, được đặt bên trong một xy-lanh Khi động cơ còn lạnh, chất sáp ở dạng rắn, kết hợp với lò xo giữ van đóng lại Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, chất sáp sẽ chuyển sang dạng lỏng và giãn nở Sự giãn nở này sẽ đẩy van xuống, cho phép nước làm mát từ két nước lưu thông vào động cơ.

Trên van hằng nhiệt có một van xả khí, được sử dụng để xả bọt khí trong hệ thống làm mát khi nước được bổ sung Nếu có không khí trong hệ thống, đầu nặng của van xả khí sẽ rơi xuống, cho phép không khí thoát ra Khi động cơ hoạt động, áp lực của bơm nước sẽ đẩy van trở về vị trí đóng.

Quạt làm mát được thiết kế để hút không khí mát từ bên ngoài qua bề mặt của két nước, giúp thu nhiệt từ chất làm mát một cách hiệu quả Với cơ chế hoạt động thông minh, xung quanh đầu cánh quạt được bao kín để tập trung không khí đi qua két nước, tăng cường khả năng làm mát và mang lại hiệu suất cao.

Quạt làm mát két nước động cơ được dẫn động bằng động cơ điện

Hình 5.21 Động cơ dẫn động quạt Nguyên lý Hoạt động:

Hình 5.22 Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt làm mát hai chế độ

ECM xuất tín hiệu điều khiển dựa vào các tín hiệu nhiệt độ nước làm mát và tín hiệu của hệ thống điều hòa không khí

Khi bật công tắc IG, tín hiệu điều khiển từ ECM sẽ kích hoạt dòng điện đi qua relay quạt làm mát số 1 và relay IG2, dẫn đến việc đóng các tiếp điểm.

Dòng điện đi từ ắc quy (+) qua relay quạt làm mát, sau đó đến motor quạt làm mát, tiếp tục qua relay quạt làm mát số 2, rồi đi qua điện trở quạt làm mát và cuối cùng trở về mass (-) ắc quy Tốc độ quạt chậm do phải đi qua một điện trở.

Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao, ECM gửi tín hiệu điều khiển đến FAN2 để kích hoạt relay quạt làm mát Dòng điện sẽ di chuyển từ (+) ắc quy qua relay quạt làm mát, motor quạt làm mát, relay quạt làm mát số 2, và cuối cùng đến mass, trở lại (-) ắc quy Vì dòng điện không đi qua điện trở, quạt sẽ quay với tốc độ nhanh.