đồ án nhóm kết cấu và tính toán động cơ đốt trong đề tài hệ thống thống làm mát trên xe toyota innova

Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.Nhóm em được nhận đề tài: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN NHÓM

KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề tài: Hệ thống thống làm mát trên xe Toyota Innova.

Sinh viên: 1 Trần Văn Việt Nhật

LỜI NÓI ĐẦU

Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành ô tô, sinh viên được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án chuyên ngành, nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.

Nhóm em được nhận đề tài: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA”.

Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu hệ thống làm mát, các nguyên lý làm việc, các hư hỏng và cách khắc phục của động cơ TOYOTA INNOVA.

Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Vy Thảo và các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 4

1.1 Hình dáng và thông số chính của xe Toyota Innova: 4

1.1.1 Hình dáng: 4

1.1.2 Thông số chính của xe Toyota Innova: 4

1.2 Tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát trên động cơ: 5

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại: 5

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống: 6

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 12

2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống: 12

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo: 12

2.2.5 Quạt gió dẫn động bằng đai: 20

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG 21

Chiều dài cơ sở: 2750 mm

Chiều rộng cơ sở (Trước/ sau): 1540/ 1540 mm Khoảng sáng gầm xe: 178 mm

Góc thoát (Trước/ sau): 21/ 25 độ Bán kính quay vòng tối thiểu: 5,4 m Trọng lượng không tải: 1755 kg Trọng lượng toàn tải: 2330 kg Kích thước lốp: 215/55R17 - Động cơ:

Động cơ xăng, VVT-i kép, 4 xylanh thẳng hàng, 16 van DOHC Dung tích công tác: 1998 cc

Công suất tối đa: 102 HP Momen xoắn tối đa: 183 Nm Hộp số: Số tay 6 cấp

1.2 Tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát trên động cơ:

Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh của động cơ có một nhiệt lượng lớn toả ra, một phần chuyển thành công, phần còn lại toả ra ngoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xylanh, piston, nắp xylanh, xupap thải, vòi phun ống thải ) mặt khác nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết trong động cơ.

Như vậy nếu không làm mát hay làm mát không đủ các chi tiết đó sẽ nóng lên quá nhiệt độ cho phép gây ra các tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến phá hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn do đó độ nhớt bị phá huỷ dẫn đến mất tác dụng bôi trơn.

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại:

1.2.1.1 Nhiệm vụ:

Khi động cơ làm việc, những bộ phận tiếp xúc với khí cháy sẽ nóng lên Nhiệt độ của chúng rất cao (400-500°C) như: nắp xylanh, đỉnh piston, xupap xả, đòi vòi phun Để đảm bảo độ bền của vật liệu chế tạo ra các chi tiết máy đó, để đảm bảo độ nhớt của dầu bôi trơn ở giá trị có lợi nhất, để giữ tốt cho nhiệt độ cháy của nhiên liệu trong động cơ mà không xảy ra sự ngưng đọng của hơi nước trong xylanh lấy bớt nhiệt của bộ phận động cơ có nhiệt độ cao truyền ra bên ngoài, kéo dài tuổi thọ cho động cơ đó chính là chức năng của hệ thống.

1.2.1.2 Yêu cầu:

- Nước làm mát phải sạch, không lẫn tạp chất và các chất ăn mòn kim loại - Nhiệt độ nước làm mát không nên quá thấp hoặc quá cao

- Độ chênh lệch về nhiệt độ giữa nước vào và nước ra của động cơ không lớn - Nước đưa vào làm mát phải được đưa từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao (phương pháp ngược dòng), đường đi của nước phải lưu thông dễ dàng, không bị tắc, không có góc đọng, bình chứa nước phải có lỗ thoát hơi hoặc thoát khí 1.2.1.3 Phân loại:

- Theo môi chất làm mát có: Bằng nước và bằng không khí

- Theo mức độ tăng cường làm mát: Làm mát tự nhiên và làm mát cưỡng bức - Theo đặc điểm của vòng tuần hoàn: Vòng tuần hoàn kín, vòng tuần hoàn hở và hai vòng tuần hoàn

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống:

+ Khi động cơ làm việc một phần nhiệt truyền từ thân máy ra cánh tản nhiệt, khi xe chạy gió được thổi qua các cánh tản nhiệt làm mát động cơ

+ Hệ thống làm mát bằng không khí chỉ làm mát được những động cơ xăng nhỏ như xe máy, máy cưa, máy cắt cỏ

1.2.2.2 Hệ thống làm mát bằng nước:

Hệ thống làm mát bằng nước trong động cơ có đặc điểm là hiệu quả làm mát cao nhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ sung nước làm mát, vì nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết.

Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trơng hệ thống làm mát, ta có các phương án làm mát sau:

a Làm mát bằng nước kiểu bốc hơi: - Cấu tạo:

Hình 1-2: Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

1- Thân máy; 2- Piston; 3- Thanh truyền; 4- Hộp cácte trục khuỷu 5- Thùng nhiên liệu; 6- Bình bốc hơi; 7- Nắp xylanh - Nguyên lý hoạt động:

+ Khi động cơ làm việc, nhiệt sinh ra sẽ truyền ra thân máy Trong thân máy có áo nước làm mát và thông với bình bốc hơi (6), nước nóng bốc hơi bay đi Do đó ta phải thường xuyên kiểm tra và bổ xung thêm nước

+ Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi có nhiều hạn chế, hiện được sử dụng trên một số máy nổ, máy nông nghiệp

b Làm mát bằng nước đối lưu: 9- Đường nước vào Hình 1-3: Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên

động cơ

- Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc, nhiệt sinh ra truyền vào thân máy làm nước làm mát nóng sôi, nước nóng nổi lên phía trên và theo đường ra két nước số (6) Nước được làm mát bởi quạt gió số (8), sau đó đi xuống phía dưới và trở vào phần dưới của thân máy, và làm mát thân máy Nước sau khi làm mát nóng lên nổi lên trên và đi vào két nước được quạt gió làm mát và trở về phía dưới của thân máy

c Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn: Loại 1 vòng hở:

- Cấu tạo:

Hình 1-4: Hệ thống làm mát một vòng hở

1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Van hằng nhiệt; 4- Đường nước ra 5- Lưới lọc; 6- Bơm nước

- Nguyên lý làm việc:

+ Nước sông hồ, biển được bơm 6 chuyển đến thân máy, để làm mát động cơ, sau đó được thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở

+ Kiểu làm mát này được sử dụng ở động cơ máy tàu biển… Loại cưỡng bức 2 vòng:

- Cấu tạo:

Hình 1-5: Hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng

1- Thân máy; 2- Nắp xylanh; 3- Van hằng nhiệt; 4- Két làm mát 5- Đường nước ra; 6- Bơm vòng hở; 7- Đường nước vào; 8- Bơm vòng kín - Nguyên lý làm việc:

+ Trong hệ thống này, nước được làm mát ở két nước (4) không phải bằng dòng không khí do quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn như: Nước sông hay nước biển Hệ thống có hai vòng tuần hoàn

+ Vòng thứ nhất làm mát động cơ, nước qua van (3) vào két được bơm (8) hút và đẩy vào động cơ tạo thành vòng tuần hoàn kín

+ Vòng thứ hai nước sông hồ, biển được bơm (6) chuyển đến két làm mát, để làm mát nước vòng kín, sau đó được thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở d Kiểu cưỡng bức tuần hoàn kín 1 vòng:

- Cấu tạo:

Hình 1-6: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1- Thân máy; 2- Nắp xylanh; 3- Đường nước ra; 4- Ống dẫn bọt nước; 5- Van hằng nhiệt; 6- Nắp rót nước; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Puli; 10- Ống nước nối tắt về bơm; 11- Bơm nước vào ĐC; 12- Bơm nước; 13- Két làm mát dầu; 14- Ống phân phối

nước - Nguyên lý làm việc:

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xylanh

ở đây nước tuần hoàn nhờ bơm li tâm (12), qua ống phân phối nước (14) phân phối vào các khoang chứa của các xylanh Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm (12) hút từ bình chứa phía dưới của két (7) qua đường ống (10) rồi qua két (13) để làm mát dầu sau đó vào động cơ Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt (5) Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước Tiếp theo nước từ bình phía trên đi qua các ống mỏng có gắn các cánh tản nhiệt Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn.

Hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín, nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ do đó đỡ phải bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước để làm mát tiếp động cơ.

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống:

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 dể nóng lên.

Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp Ở động cơ xe Innova hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sử nước; 10- két nước; 11- Quạt gió; 12- Puly quạt ;13- Khớp chất lỏng; 14- Puly trục

khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 16- Van hằng nhiệt; 17- Ống nhánh nối với bơm; 18-Bơm nước; 19-Catte

2.1.2 Nguyên lý hoạt động:

Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy Nước được phân chia để làm mát đều cả 4 xylanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt.

- Đặc điểm:

Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt Khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn Khi nhiệt độ nước làm lên cao, van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì, hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8 lít Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn

Hình 2-2: Hệ thống làm mát động cơ Toyota Innova

1- Két nước; 2- Van hằng nhiệt; 3- Đường nước đến cổ họng gió; 4- Đường nước về

2.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát: 2.2.1 Két làm mát:

a Công dụng và yêu cầu: - Công dụng:

Dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, rồi lại đưa trở vào làm

Kết cấu của két làm mát động cơ Innova gồm có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng nhôm, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hàng, trong hàng có các cột thẳng hàng với nhau Các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt Loại ống này có ưu điểm là có sức cản không khí ít 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 đi vào nằm ở bình chứa nước phía trên có đường kính là d = 40mm, đường ống ở khoang phía dưới đi vào động cơ là d = 35mm.

Hình 2-3: Kết cấu của két nước

1- Ống nước nguội đi vào; 2- Ngăn dưới; 3- Nước nguội; 4- Ống tản nhiệt; 5- Khoang nước trên; 6- Nắp két; 7- Ống nước nóng đi ra két; 8- Khoang nước dưới - Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, làm cho nước làm mát trong động cơ nóng dần lên Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, đi theo đường ống thoát đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác.

2.2.2 Nắp két:

a Công dụng và yêu cầu:

- Công dụng:

Là duy trì áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn áp suất không khí, nhằm nâng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường Cho phép động cơ làm việc với nhiệt cao hơn mà không bị sôi trào gây hao hụt nước làm mát Ngoài ra nắp két còn làm để bịt kín miệng đổ nước của két làm mát b Kết cấu và nguyên lý làm việc:

- Kết cấu:

Trên nắp két nước có một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không) Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3) Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lên phía trên, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10)

Hình 2-4: Kết cấu nắp két nước

1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả; 4- Thân van xả; 5- Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao xu van xả; 7- Đệm cao su van xả; 8- Mũ van không khí; 9- Đệm van không khí;

10-Thân van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí; 12- 10-Thân nắp két - Nguyên lý làm việc:

Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội Khi áp suất trong két

nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2 do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào.

Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước.

2.2.3 Bơm nước:

a Công dụng và yêu cầu:

Tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suấtnhất định.Thường với tần số tuần hoàn khoảng (7 ÷ 12 ) lần /phút Các loại bơm dùng trong hệ thống làmmát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng được lần lượt giới thiệu ở phần sau b Kết cấu và nguyên lý làm việc:

- Kết cấu:

Máy bơm nước được dẫn động bằng đai chữ V (đai thang có răng), để tạo dòng tuần hoàn nước làm mát trong hệ thống làm mát và bộ sưởi ấm Rôto và thân của máy bơm nước có các vòng bít (phớt làm kín) để chống rò rỉ.