Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức.Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
ĐỖ HOÀNG LONG BÙI QUỐC TOÀN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN XUÂN DUNG
TP.HCM – Tháng 12/2023
Trang 2MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ
1.2 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí
1.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên
1.2.2 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức
1.3 Hệ thống làm mát bằng nước
1.3.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
1.3.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
1.3.4 Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao
1.4 So sánh ưu, nhược điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA
2.1 Hệ thống làm mát bằng nước
2.2 Cấu tạo của hệ thống làm mát trên xe Innova
2.2.1 Kết cấu két làm mát
2.2.2 Kết cấu bơm nước
2.2.3 Kết cấu quạt gió
2.2.4 Van hằng nhiệt
2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát
2.4 Sơ đồ đường đi của nước làm mát
2.5 Két làm mát
2.5.1 Công dụng và yêu cầu
2.5.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc
2.6 Nắp két nước
2.6.1 Công dụng và yêu cầu
2.6.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc
2.7 Bình giãn nở
2.8 Bơm nước
2.8.1 Công dụng và yêu cầu
2.8.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc
2.9 Quạt gió dẫn động bằng đai
2.9.1 Công dụng và yêu cầu
Trang 32.9.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc
2.10 Khớp chất lỏng
2.10.1 Công dụng và yêu cầu
2.10.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động
2.11 Van hằng nhiệt
2.11.1 Công dụng và yêu cầu
2.11.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA
3.1 Nội dung bảo dưỡng
3.1.1 Nội dung bảo dưỡng thường xuyên
3.1.2 Nội dung bảo dưỡng định kỳ
3.2 Quy trình kiểm tra các chi tiết chính trong hệ thống
3.2.1 Kiểm tra cụm bơm nước
3.2.2 Kiểm tra van hằng nhiệt
3.2.3 Kiểm tra quạt làm mát
3.2.4 Kiểm tra két nước
3.2.5 Kiểm tra đường ống dẫn
3.3 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục, sửa chữa
3.4.1 Súc rửa hệ thống làm mát bằng dòng có áp suất cao
3.4.2 Súc rửa hệ thống làm mát bằng phương pháp dòng tuần hoàn
3.4.3 Súc rửa hệ thống làm mát bằng dung dịch hóa học
3.5 Quy trình kiểm tra và bổ sung nước làm mát
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 4LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu trong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: khai thác tài nguyên, dịch vụ công cộng, xây dựng, quân sự vàđặc biệt là nhu cầu di chuyển ngày càng cao của con người Một chiếc ô tô hiện đại ngày nay phải đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thân thiện với môi trường,… Chính vì thế các nhà chế tạo ô tô nói chung và hãng xe TOYOTA nói riêng đã không ngừng cải tiến và hoàn thiện chúng bằng việc đưa nhiều công nghệ mới nhằm đáp ứng những nhu cầu đó
Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao, chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốt của các hệ thống như: hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát… Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này Trong quá trình học tập
em nhận thấy hệ thống làm mát là một hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu trong bất cứ loại xe nào Nó không những giúp động cơ làm việc được ổn định mà còn giúp tăng tuổi thọ cho
động cơ Chính vì vậy em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE
trên xe Innova” để tìm hiểu thêm và củng cố lại kiến thức về hệ thống giúp cho công việc sau
này
Trang 5
- 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 xylanh do hiện tượng giãn nở nhiệt;
1.1.2 Yêu cầu
Đối với động cơ 1TR-FE hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát nhỏ;
1.1.3 Phân loại.
Hệ thống làm mát chia ra làm hai loại:
- Hệ thống làm mát bằng không khí
Trang 61.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên.
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố trí trên nắp xylanh vàthân máy Các phiến ở mặt trên nắp xylanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe,các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đường tâm xylanh Đa số động cơ mô tô
và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này
Trang 71.2.2 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức.
Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xylanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trícác phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt
1.3.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lựcgiữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước
Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé vào khoảng 0,12¸0,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xylanh được làm mát không đều Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh
1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức.
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra
- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
Trên hình là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô mát kéo một hàng xylanh
Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm, qua ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của cácxylanh Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy
Trang 8- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng.
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau
đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy
1.3.4 Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao.
Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải
- Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.
bộ tách hơi qua bộ ngưng tụ đến bơm tuần hoàn Quạt gió dùng để quạt mát bộ ngưng tụ Vùng thứ hai có áp suất truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu của bình tách hơi, độ chênh áp suất được điều chỉnh bởi van tiết lưu
- Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải.
Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau:
- Vòng 1: Bộ tách hơi đế bơm tuần hoàn vào động cơ bộ tăng nhiệt trước cho tuầ hoàn đến van tiết lưu, bộ tách hơi Nước tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm bơm lấy nước từ
suất và nhiệt độ rồi vào bộ tăng nhiệt, ở đây nhiệt độ nâng lên
Trang 91.4 So sánh ưu, nhược điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí.
Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ làm mát bằng nước so với động
cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:
- Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn do đó trạng thái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp Vì vậy, nếu các điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén để tránh hiện tượng kích nổ;
- Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng 10¸15%, trọng lượng nhỏ hơn 8¸10%
so với động cơ làm mát bằng không khí Được như vậy là ta có thể đúc các xylanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xylanh có thể giảm đến mức tối thiểu;
Trang 10CHƯƠNG 2: KẾT CẤU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC CHI
TIẾT TRÊN HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA
2.1 Hệ thống làm mát bằng nước.
Đây là hệ thống làm mát phổ biến nhất trong các mẫu xe hơi hiện đại ngày nay với độ tin cậy cao, khắc phục được các nhược điểm của các hệ thống khác như hiệu quả làm mát và khả năng làm việc linh hoạt
* Két nước làm mát.
Két nước có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước vàcung cấp nước mát cho động cơ khi làm việc Để đảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước được cấu tạo từ những đường ống nhỏ hẹp, xen lẫn là cái lá nhôm mỏng nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt
Trang 11* Nắp két nước.
Hệ thống làm mát được đóng kín và điều áp bằng một nắp két nước làm mát Đóng kín làm giảm
sự hao hụt nước làm mát do bốc hơi, sự tăng áp làm tăng nhiệt độ sôi của nước làm mát do đó làm tăng hiệu quả làm mát Nắp két nước có hai van: Van áp suất và van chân không
2.2 Cấu tạo của hệ thống làm mát
Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hoàn của chất lỏng được thực hiện một cách cưỡng bức dưới sự tác dụng của bơm nước bơm vào áo làm mát, nước bị hâm nóng và qua đường nước ở nắp máy trở về két nước Quạt gió có tác dụng làm nguội nước ở két làm mát đượcnhanh chóng
Trang 122.2.1 Kết cấu két làm mát.
Két làm mát có tác dụng để chưa nước truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước
và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làm việc Vì vậy yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh Để đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phận tản nhiệt của két nước thường được làm bằng đồng thau vì vật liệt này có hệ số tỏa nhiệt cao
Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sâu trong các lá tản nhiệt bằng đồng thau (hình 2.2a) Ống nước dẹt làm bằng đồng có chiều dày thành ống là (0,13-0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống là (13÷20) x (2÷4)mm Còn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08÷0,12)mm
2.2.1 Kết cấu bơm nước.
Bơm nước có tác dụng 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 suất nhất định Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thay đổi trong phạm vi (68÷245) l/Kwh và với tần số tuần hoàn khoảng (7÷12) lần/phút Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng…
a Bơm ly tâm.
Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ
Nguyên lý làm việc là lợi dụng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát
Trên hình 2.3 giới thiệt kết cấu bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puly, lắp chặt trên trục bơm nhờ then bán nguyệt Ranh lắp đai truyền có thể thay đổi kich thước nhờ sự thay đổi số lượng vòng đệm
b Bơm piston.
Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mát của động cơ tàu thủy tốc độthấp Ở động cơ tốc độ cao vì để tránh lực quán tính rất lớn của các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực do chu trình cấp nước không liên tục của bơm nên người ta ít dùng loại này
d Bơm cánh hút.
Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống làm mát động cơ tàu thủy Nó hút nước từ ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nước biển) để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút được thực hiện ở hình
Trang 132.2.4 Van hằng nhiệt.
Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát bằng cáchđiều khiển nước làm mát đi từ động cơ đến két làm mát Van hằng nhiệt được lắp trên đường nước giữa nắp xylanh với bình làm mát Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước làmmát Khi động cơ còn lạnh van hằng nhiệt đóng, lúc này nước không qua két làm mát mà đi tắt
về bơm Khi động cơ nóng lên van hằng nhiệt mở, nước làm mát đi qua két, sau đó mới về bơm.Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy định trong trườnghợp động cơ mới khởi động
2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát.
Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút củabơm 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 bốn xylanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt
2.4 Sơ đồ đường đi của nước làm mát.
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 điềuchỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt
Trang 142.6 Nắp két nước.
2.6.1 Công dụng và yêu cầu.
Công dụng của nắp két nước 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 độ cao hơn mà không bị sôi trào gây hao hụt nước làm mát Ngoài ra nắp két còn để làm bịt kín miệng
đổ nước của két làm mát
2.6.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc.
Nắp két nước có cấu tọa như sau: 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 có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả và đệm cao su xuống, thân của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo Van hút không khí bao gồm: mũ van , lò xo van hút không khí có xu hướng đẩy chặt vòng đệm lên phía trên, lò xo hút không khí được dẫn hướng bởi thân van hút không khí
2.7 Bình giãn nở.
Là chi tiết quan trọng trong hệ thống làm mát Bình nước này như một ngăn chứa phụ giúp cung cấp thêm nước làm mát cho động cơ khi két nước hụt nước và là bình chứa khi nước làm mát nóng và giãn nở
Bình giãn nở trên hệ thống làm mát động cơ trên xe Toyota Innova là bình kiểu kín nó được sử dụng trong hệ thống nước nóng và nhiệt độ cao Bình nước phụ kiểu kín không mở ra khí quyển
và vận hành ở áp suất khí quyển Bình cần trang bị van xả khí Bình nước phụ kiểu kín được lắp đặt trên đường hút của máy bơm, cho phép khi vận hành áp suất hút của bơm gần như không đổi
Trang 152.9 Quạt gió dẫn động bằng đai.
2.9.1 Công dụng và yêu cầu.
Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giàn ống và cánh tản nhiệt của két làm mát để tăng khả năng tản nhiệt cho két Quạt gió làm tăng tốc độ lưu thông của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn
2.9.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc.
Quạt gió được sử dụng trong động cơ 1 TR-FE có kết cấu đơn giản Quạt gió có 7 cánh, các cánhcủa quạt được làm bằng nhựa và được đức liền với bầu quạt Quạt gió được dẫn động bằng đai từtrục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt
2.10 Khớp chất lỏng.
2.10.1 Công dụng và yêu cầu.