Sau khi hoàn thành khoảng thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giúp chúng em được tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như nhiều kinh nghiệm bổ ích cho bản thân. Những bài học của thầy cô hôm nay sẽ là hành trang quý báu cho em sau này khi bước qua ngưỡng cửa đại học. Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của em vì đã tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập, rèn luyện, tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức cũng như kỹ năng để em thực hiện khoá luận này.
Trang 1VIỆN CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA,
BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ 1ZZ – FE TRÊN
XE TOYOTA COROLLA
Ngành: KĨ THUẬT CƠ KHÍ
Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ
Giảng viên hướng dẫn : TS Trần Văn Trung
Sinh viên thực hiện : Trương Duy Khả
TP HỒ CHÍ MINH, năm 2022
Trang 2LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp ngành Kĩ Thuật Cơ Khí Ô Tô “Quy trình công nghệ sửa chữa – bảo dưỡng động cơ 1ZZ – FE trên xe Toyota Corolla” là thành quả học tập,
tìm hiểu không ngừng nghỉ của em trong suốt quá trình học tập và thực tập thời gian qua với sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành phố
Hồ Chí Minh, các bạn bè và đồng nghiệp trong ngành kĩ thuật cơ khí nói chung và chuyên ngành ô tô nói riêng
Chúng em xin bày tỏ sự biết ơn quý báu đến thầy hướng dẫn TS Trần Văn Trung
đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn tận tình để luận văn của chúng em được hoàn thành một cách xuất sắc nhất
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, Phòng đào tạo, Ban lãnh đạo Viện cơ khí và bộ môn chuyên ngành đã tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn của mình
Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ trong suốt thời gian em thực hiện luận văn
Xin chân thành cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023
Sinh viên thực hiện
(Kí và ghi rõ họ, tên)
Trương Duy Khả
Trang 3TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong những năm gần đây với sự phát triển của thế giới và đất nước, các ngành công nghiệp ngày càng phát triển, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới ngày càng trưởng thành và phát triển vượt bậc thì vấn đề nghiên cứu và học tập về các ngành động lực học nói chung cũng như ô tô nói riêng trở nên cần thiết Luận văn tập trung vào vấn đề tìm
hiểu Quy trình công nghệ sửa chữa – bảo dưỡng động cơ 1ZZ – FE trên xe Toyota Corolla Bố cục luận văn gồm chương, như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về xe Toyota Corolla, dòng xe Toyota Corolla Alits
2004 và động cơ 1ZZ – FE Trình bày lí do chọn đề tài và kết cấu động cơ 1ZZ – FE
Chương 2: Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng định kì động cơ
Chương 3: Kiểm tra chẩn đoán hư hỏng thông thường của động cơ
Chương 4: Quy trình sữa chữa lớn động cơ
Kết luận và định hướng phát triển đề tài
Trang 4MỤC LỤC Trang
Chương 1: Giới Thiệu Chung 1
1.1 Giới thiệu chung về dòng xe Toyota Corolla, động cơ 1ZZ – FE và lý do chọn chọn đề tài 1
1.1.1 Giới thiệu về dòng xe Toyota Corolla và xe Toyota Corolla Altis 2004 1
1.1.2 Giới thiệu về động cơ 1ZZ – FE 2
1.1.3 Thông số cơ bản của động cơ 1ZZ – FE 3
1.1.4 Lý do chọn động cơ 1ZZ – FE làm đề tài nghiên cứu 4
1.2 Kết cấu của động cơ 1ZZ – FE 5
1.2.1 Kết cấu thân máy 5
1.2.2 Nắp máy 6
1.2.3 Các – te dầu 7
1.2.4 Gioăng làm kín 8
1.2.5 Cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền – bánh đà 8
1.2.6 Hệ thống phân phối khí 13
1.2.7 Hệ thống bôi trơn động cơ 16
1.2.8 Hệ thống làm mát 19
1.2.9 Hệ thống nhiên liệu 25
Chương 2: Quy Trình Kiểm Tra, Bảo Dưỡng Định Kì Động Cơ 30
2.1 Mục đích công tác bảo dưỡng và một số hình thức bảo dưỡng động cơ thông dụng 30
2.2 Dấu hiệu nhận biết động cơ của xe cần được kiểm tra bảo dưỡng 30
2.3 Bảo dưỡng định kì 31
2.3.1 Thao tác bảo dưỡng 33
Chương 3: Kiểm Tra Chẩn Đoán Hư Hỏng Thông Thường Của Động Cơ 42
3.1 Cơ sở lí thuyết 42
Trang 53.1.1 Trường hợp 1 – Các hư hỏng vì hao mòn 42
3.1.2 Trường hợp 2 – Các hư hỏng vì tác động cơ giới 42
3.1.3 Trường hợp 3 – Các dạng hư hỏng do tác động hóa nhiệt 44
3.2 Các phương pháp xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ 45
3.3 Khảo sát, chẩn đoán hư hỏng của động cơ 45
3.3.1 Cơ sở lý thuyết 45
3.3.2 Chẩn đoán động cơ theo tiếng ồn, màu và mùi khói 46
3.4 Kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa một số hư hỏng thường gặp 52
3.4.1 Động cơ không nổ máy được 55
3.4.2 Động cơ làm việc không ổn định ở số vòng quay thấp 56
3.4.3 Động cơ không phát hết công suất 57
3.4.4 Động cơ bị quá nhiệt 57
3.4.5 Động cơ bị rung giật có tiếng gõ 58
Chương 4: Quy Trình Sửa Chữa Lớn Động Cơ 59
4.1 Mục đích và nội dung của quy trình sửa chữa lớn động cơ 59
4.1.1 Mục đích 59
4.1.2 Nội dung, công việc sửa chữa lớn động cơ 59
4.2 Quy trình tháo – rửa động cơ 59
4.3 Quy trình kiểm tra phân loại, sửa chữa phục hồi 62
4.3.1 Kiểm tra nắp máy 62
4.3.2 Kiểm tra thân máy 64
4.3.3 Kiểm tra piston 65
4.3.4 Kiểm tra xéc măng 66
4.3.5 Kiểm tra trục piston 67
4.3.6 Kiểm tra trục khuỷu 68
Trang 64.3.8 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu 71
4.3.9 Kiểm tra hệ thống bôi trơn 74
4.3.10 Công tác sửa chữa phục hồi 75
4.4 Quy trình lắp ráp và công tác chạy rà 75
4.4.1 Quy trình lắp ráp 75
4.4.2 Công tác chạy rà 75
Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài 76
Tài Liệu Tham Khảo 78
Trang 7DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1 Hình ảnh bên ngoài xe Toyota Corolla 1
Hình 1 2 Hình ảnh xe Toyota Corolla Altis 2004 2
Hình 1 3 Hình ảnh động cơ 1ZZ – FE 3
Hình 1 4 Vị trí bố trí của động cơ 5
Hình 1 5 Thân máy động cơ 5
Hình 1 6 Nắp máy động cơ 6
Hình 1 7 Đặc điểm của nắp máy 6
Hình 1 8 Các chi tiết bố trí trên nắp máy 7
Hình 1 9 Các – te 7
Hình 1 10 Gioăng nắp đậy nắp máy 8
Hình 1 11 Gioăng nắp máy 8
Hình 1 12 Cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền – bánh đà 9
Hình 1 13 Cấu tạo của piston 9
Hình 1 14 Vị trí xéc măng 10
Hình 1 15 Thanh truyền 11
Hình 1 16 Cấu tạo trục khuỷu 11
Hình 1 17 Bạc lót 12
Hình 1 18 Bánh đà 12
Hình 1 19 Hệ thống VVT–i động cơ Toyota 1ZZ – FE 13
Hình 1 20 Trục cam 13
Hình 1 21 Xích cam 14
Hình 1 22 Xuppap 14
Hình 1 23 Lò xo xupap 15
Hình 1 24 Con đội 15
Trang 8Hình 1 25 Hệ thống bôi trơn 16
Hình 1 26 Sơ đồ hệ thống bôi trơn 16
Hình 1 27 Bơm dầu 17
Hình 1 28 Sơ đồ cấu tạo lọc dầu 18
Hình 1 29 Công tắc áp suất nhớt 19
Hình 1 30 Mạch báo áp suất dầu 19
Hình 1 31 Van hằng nhiệt đóng 20
Hình 1 32 Van hằng nhiệt mở 21
Hình 1 33 Bơm nước làm mát 21
Hình 1 34 Van hằng nhiệt 22
Hình 1 35 Vị trí đặt van hằng nhiệt 22
Hình 1 36 Cấu tạo van hằng nhiệt 23
Hình 1 37 Quạt làm mát 23
Hình 1 38 Két nước 24
Hình 1 39 Cấu tạo két nước 24
Hình 1 40 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 25
Hình 1 41 Kết cấu kim phun 26
Hình 1 42 Cụm bơm nhiên liệu và vị trí các chi tiết 27
Hình 1 43 Cấu tạo bơm nhiên liệu 28
Hình 1 44 Lọc nhiên liệu 28
Hình 1 45 Kết cấu bộ lọc nhiên liệu 29
Hình 1 46 Ống phân phối nhiên liệu 29
Hình 2 1 Kiểm tra đai dẫn động 33
Hình 2 2 Kiểm tra mức dầu động cơ 34
Hình 2 3 Dụng cụ tháo lọc dầu 35
Hình 2 4 Đổ nhớt 36
Trang 9Hình 2 5 Châm nước làm mát 37
Hình 3 1 Các vùng nghe tiếng ồn động cơ 47
Hình 4 1 Tháo ống phân phối nhiên liệu 60
Hình 4 2 Tháo cụm công tắc áp suất dầu 60
Hình 4 3 Tháo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 60
Hình 4 4 Tháo nắp đậy nắp quy lát 61
Hình 4 5 Tháo cụm bơm nước 61
Hình 4 6 Tháo buly trục khuỷu 61
Hình 4 7 Kiểm tra bề mặt nắp máy 63
Hình 4 8 Kiểm tra vết nứt của nắp máy 63
Hình 4 9 Kiểm tra chiều dài bu lông 64
Hình 4 10 Kiểm tra bề mặt thân máy 64
Hình 4 11 Kiểm tra tình trạng xy lanh 65
Hình 4 12 Kiểm tra đường kính piston 65
Hình 4 13 Kiểm tra đường kính piston 66
Hình 4 14 Kiểm tra khe hở xéc măng 66
Hình 4 15 Kiểm tra khe hở miệng xéc măng 67
Hình 4 16 Kiểm tra đường kính trục piston 67
Hình 4 17 Kiểm tra khe hở dọc trục khuỷu 68
Hình 4 18 Kiểm tra độ cong của trục khuỷu 68
Hình 4 19 Kiểm tra cổ trục chính và chốt khuỷu 69
Hình 4 20 Kiểm tra đường kính bu lông 69
Hình 4 21 Đặt cọng nhựa vào cổ trục khuỷu 70
Hình 4 22 Thứ tự siết các bu lông 70
Hình 4 23 Kiểm tra khe hở dọc thanh truyền 71
Trang 10Hình 4 25 Bộ dập tắt dao động 72
Hình 4 26 Kiểm tra áp suất nhiên liệu 73
Hình 4 27 Kiểm tra khe hở giữa các bánh răng của bơm nhớt 74
Trang 11DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 1 Thông số cơ bản động cơ 1ZZ – FE 3
Bảng 2 1 Nội dung bảo dưỡng định kì 31
Bảng 2 2 Độ chùng dây đai tiêu chẩn đo ở 10 kgf 33
Bảng 2 3 Độ căng dây đai 34
Bảng 2 4 Bảo dưỡng bổ sung 40
Bảng 3 1 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 52
Trang 12Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Giới thiệu chung về dòng xe Toyota Corolla, động cơ 1ZZ – FE và lý do chọn chọn đề tài
1.1.1 Giới thiệu về dòng xe Toyota Corolla và xe Toyota Corolla Altis 2004
1.1.1.1 Giới thiệu dòng xe Toyota Corolla
Toyota Corolla là một dòng xe ô tô được sản xuất bởi hãng xe Toyota từ năm 1966 Tính đến nay, đã có hơn 12 thế hệ và 50 triệu chiếc xe Toyota Corolla được bán ra trên toàn thế giới, làm cho Corolla trở thành một trong những dòng xe bán chạy nhất trên thế giới
Các phiên bản Toyota Corolla được sản xuất cho thị trường toàn cầu bao gồm sedan, hatchback và wagon Xe được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng
ở nhiều độ tuổi và nhu cầu khác nhau, từ những người trẻ tuổi mới lấy bằng lái đến những người có gia đình và những người đang tìm kiếm một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu và đáng tin cậy
Bên cạnh đó, Toyota Corolla cũng được đánh giá là một trong những mẫu xe tiết kiệm nhiên liệu và có độ bền cao Chính vì vậy, Toyota Corolla đã trở thành một sự lựa chọn phổ biến cho những người tìm kiếm một chiếc xe ô tô đáng tin cậy và tiết kiệm
Hình 1 1 Hình ảnh bên ngoài xe Toyota Corolla
1.1.1.2 Giới thiệu xe Toyota Corolla Altis 2004
Toyota Corolla Altis 2004 là một phiên bản của dòng xe Corolla được sản xuất từ năm 2001 đến năm 2007 Đây là một trong những mẫu xe bán chạy nhất của Toyota và được yêu thích bởi sự tiện ích, độ bền và giá cả hợp lý
Trang 13Thiết kế bên ngoài của Toyota Corolla Altis 2004 có kiểu dáng thể thao và thanh lịch, với đèn pha hình bầu dục và lưới tản nhiệt trapezoid giúp tạo nên phong cách đầy mạnh mẽ Ngoài ra, xe còn được trang bị đèn sương mù, gương chiếu hậu điều chỉnh điện và mâm đúc hợp kim nhôm 15 inch
Hình 1 2 Hình ảnh xe Toyota Corolla Altis 2004
Toyota Corolla Altis 2004 được trang bị động cơ xăng 1ZZ – FE với dung tích 1.8L, 4 xy – lanh, DOHC 16 van, công suất tối đa 132 mã lực và mô – men xoắn cực đại 170 Nm Đây là một động cơ đáng tin cậy và tiết kiệm nhiên liệu, được trang bị công nghệ VVT–i (Variable Valve Timing with intelligence) giúp tăng hiệu suất động cơ và giảm khí thải
Về cấu trúc, động cơ của Toyota Corolla Altis 2004 có thiết kế đơn giản và bền bỉ, với các bộ phận chất lượng cao và được lắp ráp chặt chẽ Hệ thống đánh lửa điện tử giúp tăng hiệu suất động cơ và giảm tiêu hao nhiên liệu, trong khi hệ thống làm mát bằng nước giúp giảm nhiệt độ động cơ
1.1.2 Giới thiệu về động cơ 1ZZ – FE
Ý nghĩa của tên động cơ 1ZZ – FE:
1 : Thế hệ động cơ thứ nhất
ZZ : Họ động cơ
F : Kiểm soát chặt chẽ góc mở cam DOHC
E : Phun nhiên liệu điện tử
Trang 14Động cơ Toyota 1ZZ – FE được sản xuất từ 1997 đến năm 2009 và được lắp trên các mẫu xe như Corolla, Matrix và Avensis, có dung tích xy lanh khá ấn tượng 1794cc sinh ra công suất 105 kW ở mức 6400 vòng/phút và momen xoắn cực đại 171 N.m ở
4200 vòng/phút
1ZZ – FE sử dụng hệ thống phun xăng điện tử EFI, hệ thống điều khiển van nạp biến thiên với vị trí thông minh VVT–i, đời 1998 – 1999 không sử dụng hệ thống VVTi Đối với động cơ 1ZZ – FE đời 1997 và 1998 sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS–2 không phân phối (một cuộn dây cho hai bugi) và tất cả động cơ từ 2000 trở đi đều trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS–4 với cuộn dây đánh lửa riêng biệt cho mỗi bugi
Hình 1 3 Hình ảnh động cơ 1ZZ – FE
1.1.3 Thông số cơ bản của động cơ 1ZZ – FE
Bảng 1 1 Thông số cơ bản động cơ 1ZZ – FE
Trang 15Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tử EFI
Mô – men xoắn cực đại 170 N/m ở 4.200 vòng/phút
Công suất cực đại 132 HP ở 6.400 vòng/phút
1.1.4 Lý do chọn động cơ 1ZZ – FE làm đề tài nghiên cứu
Động cơ 1ZZ – FE được sử dụng rộng rãi trên các mẫu xe của Toyota như Corolla, Matrix và Potiac Vibe, do đó đây là một động cơ phổ biến và có ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp ô tô
Động cơ 1ZZ – FE được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến như phun xăng điện tử, điều khiển van nạp biến thiên VVT–i qua việc bảo dưỡng, sửa chữa giúp chúng ta nắm
rõ về các công nghệ này và thực hiện được một số công việc liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa
Ngoài ra động cơ này còn được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu và độ bền, việc bảo dưỡng và sửa chữa đúng cách sẽ giúp kéo dài tuổi thọ động cơ, tăng hiệu suất nhiên liệu và giảm chi phí bảo dưỡng và sửa chữa
Trang 161.2 Kết cấu của động cơ 1ZZ – FE
Động cơ 1ZZ – FE được bố trí phía trước xe, động cơ cùng hệ thống truyền lực tạo
ra mô–men chuyển động tại cầu trước
Hình 1 4 Vị trí bố trí của động cơ
1.2.1 Kết cấu thân máy
Thân máy là nơi chứa và lắp đặt các cơ cấu và hệ thống của động cơ Kết cấu phức tạp được đúc bằng hợp kim nhôm bên trong có các lỗ xy lanh (lỗ lắp ống lót xy lanh), các đường nước làm mát, đường dẫn dầu bôi trơn và các vị trí lắp đặt các bộ phận khác Ống lót xy lanh được làm bằng gang đúc mỏng, được gia công với độ chính xác cao và không lắp chặt
Hình 1 5 Thân máy động cơ
Chức năng: Thân máy là thành phần chính của động cơ, là giá đỡ để bắt các chi tiết, bộ phận của động cơ Là bộ phận chịu lực của động cơ Bố trí tương quan các bộ phận, chi tiết của động cơ: trục khuỷu, trục cam, xy lanh…
Trang 18Nắp máy có cấu tạo tương đối phức tạp vì trong nó có rất nhiều đường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là nơi chứa nhiều bộ phận khác của động cơ
Giữa nắp máy và thân máy có lắp gioăng làm kín và được lắp chặt với thân máy bằng các budong cấy và các bulong
1.2.2.2 Chức năng
Cùng với xy lanh tạo thành buồng đốt của động cơ
Chịu lức và làm giá đỡ để bắt các bộ phận khác
Bố trí tương quan các chi tiết như trục cam, xupap, bugi …
Hình 1 8 Các chi tiết bố trí trên nắp máy
Trang 19Bên dưới được bố trí nút xả nhớt, bên trong có bố trí vách ngăn làm giảm dao động của dầu khi xe di chuyển đồng thời giữ cho nhớt luôn ngập lưới lọc khi xe di chuyển ở mặt đường nghiêng
1.2.4 Gioăng làm kín
Gioăng nắp đậy nắp máy và gioăng bugi được chế tạo liền khối, chế tạo bằng cao
su tổng hợp chịu được nhiệt độ cao
Hình 1 10 Gioăng nắp đậy nắp máy
Gioăng nắp máy được chế gồm 1 lớp thép mỏng đặt ở giữa hai bề mặt của tấm thép được phủ một lớp cacbon và một lớp bột chỉ để ngăn cản gioăng dính với bề mặt nắp máy và thân máy
Hình 1 11 Gioăng nắp máy
1.2.5 Cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền – bánh đà
Cơ cấu bao gồm piston cùng với chốt piston, các xéc măng, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà Nó có nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng của khí cháy và biến nó thành
cơ năng làm quay trục khuỷu
Trang 20Hình 1 12 Cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền – bánh đà
1 – Piston; 2 – Chốt piston; 3 – Thanh truyền; 4 – Trục khuỷu; 5 – Bánh đà
1.2.5.1 Nhóm Piston
a Piston
Piston là một trong những chi tiết quan trọng nhất của động cơ đốt trong phải chịu điều kiện làm việc nặng: áp lực của khí cháy, nhiệt độ cao của buồng đốt và ma sát liên tục với thành xy lanh
Piston được đúc bằng hợp kim nhôm cùng tính chịu nhiệt và cơ cao Trên đỉnh piston có vùng lõm để tránh va đập với xuppap, tăng diện tích buồng đốt và tăng khả năng hòa trộn nhiên liệu …
Hình 1 13 Cấu tạo của piston
Trang 21Xéc măng có 2 loại là xéc măng dầu và xéc măng khí
Hình 1 14 Vị trí xéc măng
1 – Xéc măng khí số 1; 2 – Xéc măng khí số 2; 3 – Xéc măng dầu
Xéc măng khí có nhiệm vụ làm kín buồng đốt không cho khí lọt xuống các – te và dẫn nhiệt từ piston sang xy lanh ( Chú ý: Khi lắp xéc măng khí cần lưu ý không để miệng các xéc măng trùng nhau mà phải đặt lệch nhau khoảng 90 – 120 độ Xéc măng thứ nhất được làm bằng thép, xéc măng thứ 2 được làm bằng gang)
Xéc măng dầu có nhiệm ngăn không cho dầu bôi trơn lên buồng đốt trong quá trình bôi trơn cưỡng bức Xéc măng dầu có có một cái là loại có 2 vòng thép mỏng và ở giữa
và đầu nhỏ Đầu nhỏ thanh truyền kết nối với trục piston Đầu to thanh truyền được chia làm 2 nửa lắp ghép vưới chốt khuỷu
Trang 22Hình 1 15 Thanh truyền
Dầu bôi trơn từ cổ trục chính đi qua đường ống dẫn trong trục khuỷu đến bôi trơn cho đầu to thanh truyền, sau đó đi qua hai mép đâu to để bôi trơn xy lanh – piston dưới tác dụng của lực li tâm Bên cạnh của thanh truyền có bố trí lỗ dầu dùng để làm mát đỉnh piston khi lỗ dầu trên chốt khuỷu trùng với lỗ dầu trên đầu to thanh truyền
Hình 1 16 Cấu tạo trục khuỷu
Trục khuỷu được làm bằng thép chất lượng cao đảm bảo độ cứng và mài mòn tốt
Trang 23Trục khuỷu được đặt trong các ổ trục chính ở thân máy, giữa ổ trục chính của thân máy và cổ trục chính của trục khuỷu có các bạc lót và các bạc lót này được chia làm hai nửa
Hình 1 17 Bạc lót
Đầu trục khuỷu được lắp bánh xích hoặc bánh đai răng để dẫn động cơ cấu phân phối khí, ngoài ra nó còn dẫn động bơm trợ lực lái, máy nén hệ thống điều hòa, máy bơm nước …
Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và để đỡ đầu trục sơ cấp của hộp số Dầu nhờn từ thân máy được dẫn tới các ổ trục chính để bôi trơn các ổ trục, bạc lót
Chốt khuỷu dùng để gá lắp đầu to thanh truyền, dầu bôi trơn chốt khuỷu được dẫn
từ cổ trục chính qua đường dẫn dầu
Đối trọng dùng để cân bằng lực quán tính và momen quán tính
1.2.5.4 Bánh đà
Bánh đà được bố trí ở đuôi của trục khuỷu
Hình 1 18 Bánh đà
Bánh đà được dùng để ổn định số vòng quay của trục khuỷu ở tốc độ thấp, ngoài
ra nó còn dùng để khởi động và truyền công suất lên hệ thống truyền lực
Trang 241.2.6 Hệ thống phân phối khí
Hệ thống phân phối khí động cơ Toyota 1ZZ – FE với trục cam kép (DOHC) và
sử dụng hệ thống điều khiển phân phối khí thông minh VVT–i giúp động cơ hoạt động đạt công suất cao hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và bảo vệ môi trường
Hình 1 19 Hệ thống VVT–i động cơ Toyota 1ZZ – FE
Hệ thống phân phối khí có chức năng điều khiển quá trình trao đổi khí trong xy lanh, thực hiện công việc đóng mở các cửa nạp xả với mục đích nạp đầy không khí và thải sạch khí cháy khỏi xy lanh
1.2.6.1 Trục cam
Ở cơ cấu phân phối khí này trục cam được bố trí trên nắp máy, một trục cam điều khiển các xupap nạp, một trục cam điều khiển các xupap xả
Hình 1 20 Trục cam
Trang 25Trục khuỷu dẫn động cho trục cam bằng hệ dẫn động xích
Trang 26Xupap được chế tạo bằng thép đặc biệt vì phải làm việc ở nhiệt độ cao, va đập mạnh và bị ăn mòn
Xupap được chia 3 phần: Đầu, thân và đuôi
– Đầu xupap có dạng hình nón cụt, bề mặt xupap dùng để làm kín
– Thân xupap chuyển động trong ống kềm xupap
– Đuôi xupap nhận lực tác động từ con đội, ngoài ra còn giữ lò xo xupap
Trang 271.2.7 Hệ thống bôi trơn động cơ
Trong quá trình hoạt động của động cơ, hệ thống bôi trơn sẽ cung cấp dầu đến những nơi cần làm trơn nhầm kéo dài tuổi thọ của động cơ
1.2.7.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn
Hình 1 25 Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn lắp trên động cơ Toyota 1ZZ – FE là hệ thống bôi trơn cưỡng bức các–te ướt và bôi trơn vung té dầu
Hình 1 26 Sơ đồ hệ thống bôi trơn
1 – Hộp cát – te; 2 – Lưới lọc; 3 – Bơm dầu; 4 – Van an toàn; 5 – Lọc dầu; 6 – Van an toàn;
7 – Đồng hồ đo áp suất; 8 – Trục khuỷu; 9 – Piston; 10 – Trục cam; 11 – Dàn cò mổ;
12 – Xupap; 13 – Que thăm dầu; 14 – Ống đổ dầu; 15 – Van hằng nhiệt; 16 – Két làm mát dầu; a – Đường nước vào két; b – Đường nước ra két; T – Đồng hồ đo nhiệt độ
Trang 28Nguyên lí hoạt động:
– Dầu bôi trơn chưa trong các te (1) được bơm dầu (3) hút qua phễu hút và lưới lọc (2) đi vào bầu lọc (5) qua lọc, trên bơm dầu có van một chiều (4) đóng vai trò van an toàn, trên đường dầu chính có đồng hồ chỉ thị áp suất dầu (7), dầu sau khi đi qua bầu lọc đi theo đường dầu chính,trên đường dầu chính có các đường dầu dẫn đi bôi trơn cho trục khuỷu (8), các cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, trục cam (10), dàn cò mổ (11) và các chi tiết liên quan Dầu bôi trơn cho các chi tiết này sẽ rơi xuống cacte, kết hợp vơi bôi trơn cưỡng bức, các chi tiết khác còn được bôi trơn bằng cách vung té nhờ sự chuyển động của các chi tiết chuyển động, nhờ đặc điểm này dầu bôi trơn còn có khả năng cuốn các mạt kim loại và chuyển chúng về cácte hoặc lọc dầu Còn lượng dầu còn lại sau khi đi bôi trơn theo đường dầu chính chở về cácte (1) dầu này nằm trong khoảng (15 ÷ 30%) Trên đường dầu chính có nhánh đi tới két làm mát dầu (16) sau khi đi qua két thì chở về cácte, ngoài ra hệ thống còn có thước thăm dầu (13) và ống bổ sung dầu (14)
– Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất quá cao (có hiện tuợng
bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn (4) mở (áp suất mở van cao hơn 6,0 kg/c) dầu bôi trơn sẽ thoát trở về thùng các te
– Trong trường hợp bầu lọc (5) bị bẩn, tắc, dầu đi bôi trơn sẽ bị thiếu Ðể đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho hệ thống thì van (6) sẽ mở (khi áp suất lớn hơn 2,5kg/cm²) cho dầu đi thẳng vào các đường dầu chính
1.2.7.2 Bơm dầu
Bơm dầu hút dầu từ các te, sau đó cung cấp đến các chi tiết chuyển động của động
cơ với áp suất nhất định
Hình 1 27 Bơm dầu
Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu
Trang 29Bơm dầu của động cơ 1ZZ – FE sử dụng kiểu rotor ăn khớp trong Khi rotor chủ động quay thì rotor bị động quay theo Vì trục của rotor chủ động được đặt lệch tâm so với rotor bị động nên không gian của giữa hai rotor sẽ thay đổi khi bơm quay, dầu được hút vào bơm khi thể tích hai rotor gia tăng và sẽ được đẩy đi ra ngoài khi thể tích hai rotor giảm
1.2.7.3 Bầu lọc dầu
Hình 1 28 Sơ đồ cấu tạo lọc dầu
13 – Lò xo bầu lọc; 14 – Van bi cầu lọc; 15 – Lò xo van an toàn; 16 – Phần tử lọc; 17 – Vỏ
bầu lọc; 18 – Ống trung; 19 – Van một chiều
Kết cấu của bầu lọc gồm có: Nắp bầu lọc định vị vào vỏ của động cơ bằng cơ cấu gen vặn, lò xo van an toàn (15) giữ cho phần đế van luôn ở trạng thái đóng, viên bi van
an toàn (14) được đặt trong bầu lọc, bộ phận lọc có phần tử lọc bằng giấy xếp xen kẽ nhau, van một chiều (19) được lắp ở đầu vào của dầu, phớt làm kín bằng kim loại ngăn không cho dầu bẩn lẫn vào dầu đã được lọc sạch và giữ được độ kín đó nhờ có lò xo (13), phần vỏ bầu lọc (17) lắp ghép với nắp bầu lọc bằng mối ghép gen
Dầu sau khi đi qua bơm sẽ đi đến bầu lọc qua cửa C đi vào bầu lọc đi qua van một chiều, vào phần chung quanh của các phần tử lọc bằng giấy, sau đó dầu đi vào ống trung tâm bầu lọc để đi ra ngoài
Trên bầu lọc có van một chiều lắp ở cửa đi vào bầu lọc để ngăn cho các chất tích
Trang 30tử lọc cấu kết làm cho bầu lọc bị tắc, bẩn sự, sự chênh lệch áp suất bên ngoài và trong tăng lên, khi mức chênh lệch đạt đến mức định trước thì van an toàn 14 sẽ mở ra (khi áp suất lớn hơn 2,5kg/2cm) cho dầu đi thẳng vào đường dầu chính cung cấp cho hệ thống Điều này cho phép tránh được hiện tượng thiếu dầu bôi trơn khi phần tử lọc bị bẩn Tuy nhiên, các phần tử lọc cần được thay thế theo định kỳ để tránh bôi trơn bằng dầu bẩn
1.2.7.4 Công tắc áp suất nhớt
Hình 1 29 Công tắc áp suất nhớt
Khi áp suất dầu thấp [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0.05 kG/cm2) hoặc thấp hơn]: Khi động cơ tắt máy hoặc khi áp suất thấp hơn một mức xác định, tiếp điểm bên trong công tắc dầu đóng lại và đèn cảnh báo áp suất dầu sáng lên
Khi áp suất dầu cao [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0.05 kG/cm2) hoặc cao hơn]: Khi động
cơ nổ máy và áp suất dầu vượt qua một mức xác định, dầu sẽ ép lên màng bên trong công tắc nhờ thế công tắc được ngắt ra và đèn cảnh báo bắt dầu tắt
Hình 1 30 Mạch báo áp suất dầu
1.2.8 Hệ thống làm mát
1.2.8.1 Chức năng
Trong quá trình động cơ làm việc, liên tiếp có sự đốt cháy nhiên liệu trong các xy lanh để biến nhiệt năng thành cơ năng Nhiệt độ khí cháy có thể lên đến 2500oC, trong
Trang 31toàn bộ nhiệt lượng này chỉ có 25% biến thành công có ích, vào khoảng 45% lượng nhiệt
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 phải được truyền ra môi trường bên ngoài để tránh sự quá nhiệt cho các chi tiết dẫn đến sự bó kẹt Vì vậy hệ thống làm mát được thiết lập để làm nguội động cơ nhằm ngăn ngừa sự quá nhiệt Hệ thống làm mát động cơ 1ZZ – FE là hệ thống làm mát bằng nước với việc sử dụng nước làm mát SLLC – một loại nước làm mát siêu bền của Toyota
1.2.8.2 Nguyên lí hoạt động
Nước làm mát được dẫn xung quanh các xy lanh và bên trong nắp máy Hệ thống làm mát sẽ lấy đi một lượng nhiệt do quá trình cháy sinh ra và giữ cho động cơ ở một nhiệt độ ổn định thích hợp nhất
Khi hệ thống làm mát bị hỏng, động cơ sẽ quá nhiệt Khi nhiệt độ làm iệc của động
cơ quá thấp, tổn thất nhiệt thì chất lượng của hỗn hợp cháy kém và quá trình cháy không trọn vẹn Nước làm mát SLCC có đặc điểm là làm giảm điểm đông lạnh và làm tăng điểm sôi của nó, giúp bôi trơn bơm nước và chống rỉ sét bên trong động cơ Khi động
cơ hoạt động, nếu nhiệt độ động cơ thấp thì van hằng nhiệt sẽ đóng Chất lỏng làm mát
sẽ tuần hoàn bê trong động cơ và khoang sưởi ấm hành khách
Trang 32Khi nhiệt độ động cơ cao, van hằng nhiệt sẽ mở và nước làm mát từ động cơ đi ra két nước, lượng nhiệt từ chất lỏng sẽ truyền qua đường ống đến các ống tản nhiệt và được không khí mang đi Phần dưới của két nước làm mát được dễn đến bơm nước Bơm nước sẽ đẩy nước đi xung quanh xylanh lên nắp máy
Hình 1 32 Van hằng nhiệt mở
1.2.8.3 Bơm nước
Bơm nước được động cơ 1ZZ – FE sử dụng là bơm nước li tâm Chất lỏng làm mát được cung cấp đến cửa vào của bơm Khi bơm quay dưới tác dụng của lực li tâm làm cho nước bị văng ra mép ngoài của các cánh và nó được đẩy vào thân máy của động cơ
Hình 1 33 Bơm nước làm mát
1.2.8.4 Van hằng nhiệt
Nhiệt độ làm việc của chất làm mát thay đổi tùy theo từng loại động cơ Hiệu suất làm việc cao nhất của động cơ khi nhiệt độ chất làm mát từ 85 – 95°C
Trang 33ra và nước làm mát chảy ra két nước
Hình 1 35 Vị trí đặt van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt được mở bởi một chất sáp 2 (Wax) rất nhạy cảm với nhiệt độ được bố trí bên trong một xy lanh Khi động cơ lạnh, chất sáp này có dạng rắn và lò xo làm cho van đóng lại Khi nhiệt độ nước làm mát gia tăng, chất sáp này sẽ chảy ra dạng lỏng và giãn nở Sự giãn nở này sẽ đẩy van xuống và van mở để cho phép nước làm mát từ két nước luân chuyển trong động cơ
Van hằng nhiệt được mở bởi một chất sáp 2 (Wax) rất nhạy cảm với nhiệt độ được bố
Trang 34trí bên trong một xy lanh Khi động cơ lạnh, chất sáp này có dạng rắn và lò xo làm cho van đóng lại Khi nhiệt độ nước làm mát gia tăng, chất sáp này sẽ chảy ra dạng lỏng và giãn nở Sự giãn nở này sẽ đẩy van xuống và van mở để cho phép nước làm mát từ két nước luân chuyển trong động cơ
Hình 1 36 Cấu tạo van hằng nhiệt
Trên van hằng nhiệt có bố trí một van xả khí Nó dùng để xả bọt khí trong hệ thống làm mát, khi nước làm mát được đổ thêm vào hệ thống Nếu có không khí trong hệ thống làm mát, đầu nặng của van xả khí sẽ rớt xuống cho phép không khí thoát ra Khi động
cơ làm việc, áp lực của bơm nước đẩy van trở về vị trí đóng
1.2.8.5 Quạt làm mát
Quạt làm mát của động cơ Toyota 1ZZ – FE được dẫn động bằng động cơ điện
Nó có công dụng hút không khí mát từ bên ngoài qua bề mặt của két nước để thu nhiệt
từ chất làm mát, xung quanh cánh quạt được bao kính để tập trung không khí đi qua két nước
Hình 1 37 Quạt làm mát
Trang 35Hình 1 39 Cấu tạo két nước
Các ống dẫn nối ngăn chứa phía trên và ngăn chứa phía dưới còn gọi là ống dẫn
Trang 36nhiệt Xung quanh các ống này người ta lắp các cánh tản nhiệt Nhiệt lượng từ nước nóng đượctruyền qua vách đường ống đến các cánh tản nhiệt và được làm mát bằng không khí do quạt gió tạo nên
Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két nước, nó làm kín két nước và giữ áp suất trong két để gia tăng nhiệt độ sôi của nước trên 100oC Trong nắp két nước có bố trí một van giảm áp và một van chân không Khi nhiệt độ nước gia tăng, thể tích nước của nó cũng gia tăng làm áp suất tăng theo Khi áp suất của nước vượt quá 0.8 kg.f/cm2 thì van giảm áp sẽ mở ra để giới hạn áp suất
áp, khi độ chênh lệch áp suất trong ống phân phối và đường ống nạp cao hơn một mức định trước thì bộ điều áp sẽ mở cho xăng chảy về thùng chứa theo đường xăng hồi, nhằm giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn cao hơn áp suất
Trang 37trong đường ống nạp một mức không đổi Xăng sau đó sẽ được phun vào xy lanh theo sự điều khiển của ECU
1.2.9.1 Kim phun
Vòi phun trên động cơ 1ZZ–FE là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòi phun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiên liệu đến vòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gần cửa nạp của từng xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng
Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của kim phun:
Hình 1 41 Kết cấu kim phun
1 – Nhiên liệu vào; 2 – Giắc ghim điện; 3 – Ty kim; 4 – Lỗ phun; 5 – Lưới lọc; 6 – Lò xo hồi;
7 – Piston; 8 – Cuộn dây Solenoid
Nhiên liệu đã được nén sẽ từ ống phân phối vào đầu kim phun, qua một lưới lọc rồi qua các khe hở đi đến chờ sẵn ở lỗ phun Một điện áp 12V được cấp sẵn tại cuôn dây
Trang 38solenoid nhưng chưa được nối mát Khi cần phun nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển mở transistor công suất bên trong ECU, cấp mass cho nguồn tại solenoid
Một kim phun tốt phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: Đo dòng nhiên liệu chính xác, chùm nhiên liệu phun phải thẳng, phạm vi hoạt động rộng (phun nhiều hay ít), chùm phun tốt, không rò rỉ, không ồn, bền
1.2.9.2 Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu được đặt bên trong thùng nhiên liệu, và được tích hợp với bộ lọc nhiên liệu, bộ điều áp và bộ đo nhiên liệu
Hình 1 42 Cụm bơm nhiên liệu và vị trí các chi tiết
Trang 39Khi bơm quay nó sẽ hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và cung cấp cho hệ thống dưới một áp suất nhất định đến bộ lọc nhiên liệu, sau đó đi qua bộ dập dao động để vào ống phân phối Lượng nhiên liệu thừa qua bộ điều áp trở về thùng chứa Tại ống phân phối, nhiên liệu sẽ được cung cấp cho các phun bố trí trên đường ống nạp của động cơ Dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu, khi kim van mở nhiên liệu sẽ được phun gián đoạn vào đường ống nạp và có chu kì
Kiểu bơm được dùng là kiểu bơm tuabin, gồm có thân bơm, cánh bơm và được dẫn động bằng một động cơ điện một chiều
Khi rotor của động cơ điện quay làm cho các cánh bơm quay theo, các cánh nhỏ
bố trí ở mép ngoài sẽ đẩy nhiên liệu từ mạch hút ra mạch thoát của bơm Lượng nhiên liệu cung cấp qua mạch kẻ hở của rotor và stator đẩy van một chiều mở cung cấp nhiên liệu vào hệ thống Bên trong bơm bố trí một van an toàn để giảm áp lực cho bơm
Hình 1 43 Cấu tạo bơm nhiên liệu
Van một chiều được bố trí ở mạch ra của bơm, nó dùng để tạo một áp suất dư trong
hệ thống khi động cơ dừng Điều này sẽ làm cho động cơ khởi động dễ dàng và nhanh chóng
Trong trường hợp dừng động cơ khi động cơ còn nóng, nhiệt độ nhiên liệu trong đường ống bố trí xung quanh ô tô sẽ gia tăng, áp suất dư trong hệ thống sẽ ngăn ngừa được sự tạo bọt nhiên liệu
1.2.9.3 Lọc nhiên liệu
Trang 40Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ là: lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên, loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500 km
Hình 1 45 Kết cấu bộ lọc nhiên liệu
1 – Thân lọc; 2 – Lõi lọc; 3 – Tấm lọc; 4 – Cửa xăng ra; 5 – Tấm đỡ; 6 – Cửa xăng vào
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10µm Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10µm được giữ lại đây Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10µm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ
1.2.9.4 Ống phân phối
Ống phân phối có nhiệm vụ tiếp nhận nhiên liệu được bơm lên từ thùng, lưu trữ và sẵn sàng cung cấp cho các kim phun Ống này thường được lắp song song và gần với đường ống nạp, ở một đầu ống gần puly có gắn một bộ điều áp, đầu còn lại được gắn một bộ giảm rung động
Hình 1 46 Ống phân phối nhiên liệu