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, sinhviên được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án chuyên ngành, nhằm giúp cho sinh viên tổnghợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyênngành Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm chobản 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 khôngcho 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 xinchân 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

2.1.2 Nguyên lý hoạt động: 13

2.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát: 14

2.2.1 Két làm mát: 14

2.2.2 Nắp két: 15

2.2.3 Bơm nước: 17

2.2.4 Van hằng nhiệt: 18

2.2.5 Quạt gió dẫn động bằng đai: 20

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

3.1 Các hư hỏng: 21

3.2 Cách khắc phục: 22

KẾT LUẬN: 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 24

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 rangoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xylanh, piston, nắpxylanh, xupap thải, vòi phun ống thải ) mặt khác nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữacác 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 lênquá nhiệt độ cho phép gây ra các tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đếnphá hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn do đó độ nhớt bị phá huỷ dẫnđến mất tác dụng bôi trơn

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại:

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 vàhai vòng tuần hoàn

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

1.2.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí:

- Cấu tạo:

Hình 1-1: Hệ thống làm mát bằng không khí1- Các te; 2- Thân máy; 3- Cánh tản nhiệt; 4- Bu lông; 5- Xylanh

- Nguyên lý làm việc:

+ 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 nhỏnhư 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 caonhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ sung nước làm mát, vì nước được dùnglàm 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 cácphương án làm mát sau:

a Làm mát bằng nước kiểu bốc hơi:

- Cấu tạo:

Hình 1-2: Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi1- 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 taphải 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:

- Cấu tạo:

1- Thân máy2- Xylanh3- Nắp xylanh4- Đường nước rakét

5- Đường châm nước6- Két nước7- Không khí làmmát

8- Quạt gió9- Đường nước vàoHình 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 nóngsôi, nước nóng nổi lên phía trên và theo đường ra két nước số (6) Nước được làm mátbởi quạt gió số (8), sau đó đi xuống phía dưới và trở vào phần dưới của thân máy, vàlàm mát thân máy Nước sau khi làm mát nóng lên nổi lên trên và đi vào két nướcđược 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 hở1- 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 vòng1- 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 dòngkhông khí do quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn như: Nước sông haynước 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 vàđẩy 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 làmmát 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 vòng1- Thân máy; 2- Nắp xylanh; 3- Đường nước ra; 4- Ống dẫn bọt nước; 5- Van hằngnhiệt; 6- Nắp rót nước; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Puli; 10- Ống nước nối tắt vềbơm; 11- Bơm nước vào ĐC; 12- Bơm nước; 13- Két làm mát dầu; 14- Ống phân phối

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 máttiếp 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 thíchhợp Ở động cơ xe Innova hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sửdụng

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2-1 Sơ đồ hệ thống làm mát1- Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3- Thân máy; 4- Nắp máy; 5- Ống dẫn nướcnóng về két; 6- Ống dẫn bọt khí; 7- Ống chuyển; 8- Ống dẫn về két nước; 9- Nắp kétnước; 10- két nước; 11- Quạt gió; 12- Puly quạt ;13- Khớp chất lỏng; 14- Puly trụckhuỷu; 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 hútqua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thôngqua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy Nước được phân chia để làm mát đều cả 4xylanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làmmát đến van hằng nhiệt

- Đặc điểm:

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

Hình 2-2: Hệ thống làm mát động cơ Toyota Innova1- 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:

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, cótiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hàng, trong hàng có cáccột thẳng hàng với nhau Các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài đểtăng 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 Tuynhiên 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 nước1- Ống nước nguội đi vào; 2- Ngăn dưới; 3- Nước nguội; 4- Ống tản nhiệt; 5- Khoangnước 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 môitrường 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 phíatrên của két nước Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt rathành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ramôi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyềnnhiệt Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảmxuống Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phíadưới 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 làmviệc 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 hútkhông khí (van chân không) Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xuhướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân củavan 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 thânvan hút không khí (10)

Hình 2-4: Kết cấu nắp két nước1- 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; Thân van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí; 12- Thân nắp két

10 Nguyên lý làm việc:

Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất địnhtùy 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 hơnnhiều 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 bớthơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào Nếu áp suất trong hệ thống làm mátcao quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xảkhí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường Nếu áp suất trong hệ thống làmmát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2 do đó áp suấtchân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, ápsuất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mớilàm 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 hệthống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mátcưỡng 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 lànhững 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 cónhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và ápsuấtnhất định.Thường với tần số tuần hoàn khoảng (7 ÷ 12 ) lần /phút Cácloại bơm dùng trong hệ thống làmmát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơmpiston, bơm bánh răng, bơm guồng được lần lượt giới thiệu ở phần sau

b Kết cấu và nguyên lý làm việc:

Hình 2-5: Kết cấu bom nước1- Puli bơm; 2- Lỗ ren; 3- Đai ốc; 4- Miếng đệm; 5- Then bán nguyện; 6- Núm mở; 7-Bánh công tác; 8- Bulong; 9- Buồng đẩy; 10- Buồng hút; 11- Trục bơm; 12- Vòng

phớt; 13- Ổ bi; 14- Vòng chặn; 15- Thân bơm

- Nguyên lý làm việc:

Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷuquay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay Trục bơm quay nênbánh công tác quay và ngâm trong nước thì lượng nước nằm trong cácrãnh giữa của cánh dưới tác dụng của lực ly tâm bị đẩy ra không gian nằmbên ngoài đường kính của bánh công tác (7) Không gian xả có dạng hìnhxoắn 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 suấtdòng chảy tăng dần Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nướcvào thân máy có áp suất lớn nhất Khi nước trong rãnh bị văng ra xa tâmquay thì phần gần tâm quay, tại khu vực này tạo ra chân không (áp suấthút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của két nước vàvới không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt

2.2.4 Van hằng nhiệt:

a Công dụng và yêu cầu: