đồ án kỹ thuật cơ khí nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống làm mát trên xe toyota- camry 3.0V

Sau quá trình thực tập tốt nghiệp và được sự hướng dẫn tận tình của thầygiáo hướng dẫn: T.s.Nguyễn Duy Tiến, cũng như thấy được nhu cầu của nên kinh tế nước nhà em xin mạnh dạn chọn đề t

Lời mở đầu

Giao thông luôn đóng vai trò là huyết mạch của nền kinh tế ở bất kì quốc gia nàotrên thế giới Tuỳ thuộc vào mức độ phát triển kinh tế của từng nước mà nhu cầu vềcác phương thức vận tải là khác nhau

Nước ta đang trong thời kì quá độ đi lên CNXH thì nhu cầu về vận tải càng cầnthiết hơn bao giờ hết Vận tải ôtô, vận tải đường sắt, đường biển, đường hàng khônghình thành nên một mạng lưới vận chuyển chung của đất nước Trong đó, vận tải ôtôchiểm tỉ trọng cao nhất, vì không những nó phù hợp với điều kiện kinh tế mà cònphù hợp với điều kiện địa lí và xã hội Việt nam Vận tải ôtô gồm Vận tải hành khách

và vận tải hàng hóa

Số lượng và chủng loại ôtô sử dụng trên thị trường nước ta ngày càng nhiều nênnhu cầu về công tác nghiên cứu khai thác cũng như nhu cầu về công tác bảo dưỡngsửa chữa cũng ngày càng tăng

Trong hoàn cảnh kinh tế nước ta hiện nay, sử dụng ôtô đạt hiệu quả kinh tế cao,

an toàn là điều rất cần thiết; vì không những đảm bảo đủ cho nhu cầu cấp thiết củanền kinh tế mà còn tạo nên vị thế quan trọng của phương thức vận tải bằng ôtô Do

đó nhu cầu đặt ra là phải nghiên cứu khai thác các phương tiện vận tải bằng ôtô mộtcách hợp lí, thực hiện quá trình bảo dưỡng sửa chữa một cách thành thạo, chuyênnghiệp là rất cần thiết nhằm tăng tuổi thọ động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu

Qua quá trình thực tập tốt nghiệp cũng như được sự hướng dẫn tận tình của thầygiáo hướng dẫn: T.S Nguyễn Duy Tiến, em đã mạnh dạn chọn đề tài tốtnghiệp :“NGHIÊN CỨU KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNGLÀM MÁT TRÊN XE TOYOTA- CAMRY 3.0V”

Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù đã nhận được sự hướng dẫn tậntình của thầy giáo:T.S Nguyễn Duy Tiến, Bộ môn Động cơ đốt trong, Bộ môn ôtôcùng với sự nỗ lực của bản thân, nhưng chắc chắn em không tránh khỏi những thiếusót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cũng như toàn thể các bạn sinhviên

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: Tổng quan về đề tài 1.1, Xuất xứ của đề tài

Nước ta đang trong quá trình thực hiện chiến lược công nghiệp hoá hiện đạihoá đất nước nên nhu cầu về giao thông vận tải hàng hoá là rất lớn Trong khi vậnchuyển bằng đường sắt và đường biển gặp rắc rối nh tính cơ động không cao, giaothông hàng không thì giá cước phí quá đắt, thì việc lựa chọn phương tiện vận tảibằng ôtô là một tất yếu của nền kinh tế Vậy nên nhu cầu đặt ra là phải có nhữngbiện pháp kĩ thuật thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác các loại ôtô để đủsức đáp ứng cho nền kinh tế là rất cần thiết

Sau quá trình thực tập tốt nghiệp và được sự hướng dẫn tận tình của thầygiáo hướng dẫn: T.s.Nguyễn Duy Tiến, cũng như thấy được nhu cầu của nên kinh

tế nước nhà em xin mạnh dạn chọn đề tài:” Nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng và

sửa chữa hệ thống làm mát trên ôtô Camry 3.0 V6 của hãng Toyota”

1.2, Giới thiệu về hệ thống làm mát

1.2.1, Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát động cơ đốt trong có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyềnnhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát đảm bảo cho chi tiếtkhông quá nóng cũng không nguội quá Nếu nhiệt độ các chi tiết quá nóng sẽ dẫnđến các tác hại:

- Làm giảm sức bền, giảm độ cứng vững và tuổi thọ động cơ

- Làm giảm độ nhớt của dầu nhờn gây ra tăng tổn thất ma sát

- Có thể gây kẹt, bó piston

- Giảm lượng khí nạp vào xilanh

- Đối với động cơ xăng gây ra hiện tượng cháy kích nổ

Nhưng nhiệt độ của các chi tiết quá nguội cũng mang đến những hậu quả xấu như:

- Hiệu suất nhiệt của động cơ giảm do nhiệt lượng tổn thất của hệ thống làmmát nhiều làm giảm nhiệt dùng để sinh công của động cơ

- Khi nhiệt độ quá thấp, độ nhớt của dầu nhờn cao, dầu khó lưu thông cũnglàm tăng tổn thất cơ giới

- Nếu nhiệt độ thành xilanh thấp quá, nhiên liệu và hơi nước trên thành xilanh

sẽ tẩy rửa màng dầu bôi trơn và nếu trong nhiên liệu có thành phần lưuhuỳnh thì có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và hơi nướcngưng đọng trên bề mặt thành xilanh Các nguyên tè đó gây ra mòn hoá họckim loại

Căn cứ vào môi chất làm mát, người ta chia hệ thống làm mát ra làm hai loại:

- Hệ thống làm mát bằng nước

- Hệ thống làm mát bằng không khí

Trong đó, hệ thống làm mát bằng nước gồm 3 loại:

- Bốc hơi

- Đối lưu tự nhiên

- Đối lưu cưỡng bức

Theo số vòng tuần hoàn và kiều tuần hoàn người ta phân hệ thống làm mát racác loại sau đây:

Hình 1.1:Làm mát kiểu bốc hơi

(1): thân động cơ; (2): bình chứa nước

Kết cấu làm mát kiểu bốc hơi (hình vẽ) rất đơn giản, nó chỉ bao gồm:khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bốchơi ở phía trên Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:

Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọtnước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguộitrong thùng chứa có tỉ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nước đã nổi lên Cứ thếtạo thành đối lưu tự nhiên Do nước bốc hơi, mức nước trong thùng chứa sẽ giảmnhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát nàychỉ dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy nôngnghiệp cỡ nhỏ

Nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu này là: tiêu hao nhiều nước, phải bổsung nước thường xuyên và hao mòn thành xilanh không đều

1.2.2.2 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên:

Hình1.2: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên

(1)-đường nước; (2)-xilanh; (3)-ống góp nước nóng; (4)-két làm mát; (5)-nướcnóng vào động cơ; (6)-quạt gió; h-chiều cao cột áp tính toán; l-chiều cao áp nướctrong thân máy; l’-thành chứa nước

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước tuần hoàn nhờ độ chênh lệch

áp lực của cột nước nóng và nguội mà không cần bơm nước Cột nước trong động

cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước (hình vẽ)

Độ chênh áp lực được tính theo công thức:

p = ..h. t (N/m)(*)

trong đó:

+)- khối lượng riêng của nước (kg/m3)

+)- gia tốc trọng trường (m/s2)

+) h- chiều cao trung bình của cột nước nóng và nguội (m)

+)- hệ số giãn nở của nước (=0.00018mm3/0C)

+)t- độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội

Từ (*) ta thấy: để có hiệu quả làm mát thì vận tốc của nước lại phụ thuộcvào p mà p lại tỷ lệ bậc nhất với độ cao h Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mátkém Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát thì phải tăngtiết diện lưu thông cua nước trong động cơ, tăng kích thước thùng chứa làm chokết cấu động cơ và hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh Do vậy, nó không thíchhợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường dùng trên động cơ tĩnh tại

Ưu điểm của loại làm mát đối lưu tự nhiên là chế độ làm mát phù hợp vớichế độ tải trọng động cơ: Khi mới khởi động do t tăng theo và vận tốc nước cũngtăng lên.

1.2.2.3 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức:

Hình1.3:Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức

(1)-két làm mát; (2)-van hằng nhiệt; (3)-nhiệt kế; (4)-ống dẫn hơi nước; (5)-ốngdẫn nước nóng; (6)-ống dẫn nước trở lại bơm; (7)-bơm nước; (8m)-ống phân phốinước; (9)-van xả nước; (10)-bình làm mát dầu nhờn; (11)ống nước nối bơm nước;(12)-quạt gió

Trong hệ thống làm mát này, người ta dùng một bơm nước đặt trên đườngnước của hệ thống làm mát, để tăng tốc độ lưu động của nước Nước tuần hoànđược là do cột áp của bơm tạo ra vì vậy gọi là tuần hoàn cưỡng bức

Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, nước được bơm đẩy vào làmmát thân động cơ, nắp xilanh rồi về ống góp nước 5 đến van điều chỉnh nhiệt độnước làm mát động cơ (van điều nhiệt 2) Nước từ van điều nhiệt 2 được phân thành

2 nhánh Lưu lượng nước trong hai nhánh đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát.Một nhánh dẫn nước về két làm mát 1 và một nhánh dẫn nước trở lại động cơ màkhông qua két lam mát ống 4 dẫn không khí và hơi nước từ bơm khi động cơ nóng

Hệ thống làm mát cưỡng bức dùng rộng rãi trên các loại động cơ ô tô và máy kéo,tàu thuỷ, tàu hoả, tĩnh tại

1.2.3 Hệ thống làm mát bằng không khí

Hình 1.4: Quạt gí chiều trục và bản hướng gió của động cơ làm mát bằng gió

Trong hệ thống này nhờ quạt gió người ta đưa không khí vào làm mát trựctiếp cho xilanh và nắp xilanh động cơ Trường hợp động cơ lắp trên xe máy, khi xechạy tạo ra chuyển động tương đối giữa xe máy và không khí ngoài trời gây ra giólướt qua xilanh và nắp máy tạo hiệu quả làm mát động cơ Trên nắp và thân xilanh

có nhiều cánh tản nhiệt nhằm làm tăng diện tích của động cơ tiếp xúc với gió, qua

đó nâng cao thêm hiệu quả tản nhiệt

1.2.4 So sánh ưu, khuyết điểm của động cơ làm mát bằng nước và bằng không khí

1.2.4.1 Ưu điểm của động cơ làm mát bằng nước so với làm mát bằng không khí

- Động cơ làm mát bằng nước có thể ổn định được chế độ nhiệt của động cơtốt hơn, hiệu quả làm mát cao hơn do tính dẫn nhiệt của nước rất cao so vớikhông khí

- Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ vì nó có áo nướccách âm cho động cơ và quạt gió nhỏ hơn nhiều so với động cơ làm mátbằng không khí

- Tổn thất công suất cho hệ thống làm mát bằng nước nhỏ hơn so với làm mátbằng không khí

- Độ tin cậy khi khởi động động cơ ở những vùng có nhiệt độ thấp (dưới 00C)cao hơn (vì nếu cần có thể đổ nước nóng vào két)

- Động cơ làm việc tốt ở những vùng có nhiệt độ khí trời cao do hiệu quả làmmát bằng nước tốt không gây ra nguy hiểm cho các chi tiết có nhiệt độ cao

1.2.4.2 Khuyết điểm của hệ thống làm mát bằng nước so với động cơ làm mátbằng không khí

- Phải dùng nhiều biện pháp bao kín (ở nhiều vị trí: ống dẫn nước, két nước,nắp máy, thân xilanh, đặc biệt bao kín áo nước phải cẩn thận để nước khônglọt xuống cácte dầu nhờn)

- Phải dùng nhiều vật liệu đắt tiền (nhôm, Ca, Sb) để chế tạo két nước

- Tốn nhiều công sức cho việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát (phảixúc rửa két nước thường xuyên)

- Mài mòn và ăn mòn thành xilanh lớn, nhất là đối với động cơ dùng trên ô tô,máy kéo do làm việc ở chế độ tải thấp nhiều, nhiệt độ thành xilanh thấp

- Dễ gây hiện tượng đóng băng trong két nước khi trời lạnh nhiệt độ quá thấp

- Chiều dài (kích thước bao) của động cơ lớn vì phải bố trí két nước, bơmnước phía trước của thân máy Do vậy, trọng lượng động cơ làm mát bằngnước lớn hơn so với động cơ làm mát bằng không khí

- Không thuận tiện khi sử dụng động cơ ở vùng hiếm nước

1.3 Giới thiệu xe Toyota – Camry 3.0V

Xe Camry 3.0V6 của hãng Toyota là một trong những model xe hàng đầucủa hãng nói riêng và trên thị trường ôtô Việt nam nói chung Với tất cả những tínhnăng hiện đại nhất, cũng nh những tiện nghi sang trọng, mác xe này đã trở thànhniềm mơ ước của rất nhiều người

Sau đây em xin nêu ra một vài thông số quan trọng của xe:

- Công suất lớn nhất tại số vòng quay(mã lực/v/phút):18m4/58m00

- Mômen xoắn lớn nhất tại số vòng quay(N.m/v/phút): 278m/4400

- Hộp số:4A(4 số tự động)

- Số chỗ ngồi: 5

- Có trợ lực lái, vô lăng điều chỉnh được, có hệ thống phanh ABS, có túi khí bảohiểm, cửa kín điều khiển bằng điện, đèn sương mù và vành đúc hợp kim

1.4 Giới thiệu hệ thống làm mát trên xe Toyota – Camry 3.0V

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm: áonước, sensor, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống nước

Hệ thống làm mát có sử dụng nước sạch có pha phô gia chống đông, chống gỉ…

Sau đây ta tìm hiểu kết cấu và nguyên lý làm việc của từng bộ phận trong hệthống làm mát

1.4.1 Áo nước

Khối xilanh và đầu xilanh có các đường dẫn (áo nước) bao quanh Nước làmmát từ bơm nước qua các áo nước này Khi nước làm mát đi qua các bộ phận nóng,một phần nhiệt truyền qua nước làm mát có nhiệt độ thấp hơn duy trì trạng thái làmviệc tốt của cụm xilanh – piston động cơ (khoảng 70-8m00C) Sau đó, nước làm mátmang nhiệt tới bộ tản nhiệt để thải ra môi trường ngoài

(1)-phớt; (2)-trục bơm; (3)-cánh bơm; (4)-nắp bơm

(5)-thân bơm; (6)-ổ bi cầu; (7)-puli; (8m)-phớt

Bơm nước dùng trên xe là bơm ly tâm sử dụng cánh bơm để vận chuyểnnước làm mát Bơm nước gắn phía trước động cơ và được dẫn động bằng đai từpuli trục khuỷu Khi cánh bơm quay, các cánh bơm hút nước làm mát từ đáy bộ tảnnhiệt và đẩy nước làm mát đến các áo nước, rồi trở về bộ tản nhiệt Trục cánh bơmtựa trên các ổ đỡ có đệm kín, các ổ đỡ này không cần bôi trơn Đệm kín có tácdụng ngăn chặn sự rò rỉ nước làm mát qua các ổ đỡ

1.4.3 Quạt điện:

Sử dông hai quạt kiểu hút, quạt động cơ sử dụng ở đây là quạt điện đượcđiều khiển từ ECU động cơ Một công tắc tĩnh nhiệt sẽ mở quạt khi nhiệt độ nướclàm mát đạt đến 2000F (930C) Khi nhiệt độ nước làm nguội giảm, công tắc nàyđóng Quạt điện tiêu thụ công suất và tạo ra tiếng ồn Ýt hơn quạt cơ và quạt điệnkhông cần sử dụng đai truyền động Quạt điện có thể khỏi động ở thời điểm bất kì,ngay cả khi chìa khoá đánh lửa ngắt

1.4.4 Đai truyền động

Đai truyền động là vòng cao su được tăng bền, dùng để truyền công suấtgiữa hai trục Loại đai được sử dụng để truyền động bơm nước ở đây là đai có gân.Tiết diện đai có gân có nhiều gân dọc khớp với rãnh puli, làm việc như một dãyđai chữ V Lực ma sát giữa các mép gân và rãnh puli sẽ truyền dẫn công suất Cạnhđáy đai V không tham gia vào việc truyền tải công suất Một nhược điểm đối vớiđai có gân là yêu cầu độ thẳng hàng giữa các puli rất cao

5 6 7

Bộ tản nhiệt gồm ba bộ phận chớnh: lừi tản nhiệt (tổ ong tản nhiệt), bỡnh nạp

và bỡnh thoỏt Lừi tản nhiệt là một cụm cỏc ống cú cỏc cỏnh tản nhiệt gắn vào cỏcống, được làm bằng nhụm Cỏc ống nối giữa bỡnh nạp và bỡnh thoỏt Nước chảy từbỡnh nạp qua ống tới bỡnh xả, khi chảy qua cỏc ống nhờ khụng khớ lưu thụng quacỏc cỏnh toả nhiệt, nước làm mỏt tản nhiệt ra ngoài nờn nhiệt độ của nước hạ thấp

1.4.6 Van hằng nhiệt (thermostat):

1 2 3 4 5

động cơ lạnh bộ điều nhiệt đóng

động cơ nóng bộ

điều nhiệt mở

- Van hằng nhiệt điều khiển sự lưu thụng của dung dịch làm mỏt

- Khi động cơ lạnh thermostat đóng, ngăn không cho dung dịch làm mát tuầnhoàn qua bộ tản nhiệt nhằm giữ lại tất cả nhiệt độ trong động cơ để nó nónglên nhanh chóng Khi động cơ đã nóng lên, thermostat mở cho phép nướclàm mát chảy qua bộ tản nhiệt.

- Thermostat là một van vận hành theo nhiệt độ Thermostat được đặt trongđường rãnh dung dịch làm mát giữa nắp xilanh và bộ tản nhiệt (áo nước nắpxilanh)

Bằng cách đóng đường dẫn đến bộ tản nhiệt khi động cơ nguội, động cơ sẽđược làm nóng nhanh hơn, do nhiệt giữ lại trong động cơ thay vì truyền đến bộ tảnnhiệt Điều này sẽ rút ngắn thời gian làm nóng động cơ, giảm lãng phí nhiên liệu,lượng HC và CO trong khí xả giảm Sau khi nóng, bộ điều nhiệt duy trì nhiệt độhoạt động của động cơ cao hơn nhiệt độ hoạt động của động cơ khi không có bộđiều nhiệt Nhiệt độ vận hành cao sẽ cải thiện hiệu suất động cơ và giảm khí xả

Trên ô tô Camry 3.0V sử dụng thiết bị điều nhiệt là viên sáp cảm biến nhiệt

Bộ điều nhiệt mở ở nhiệt độ xác định được gọi là tỉ suất điều nhiệt Bộ điềunhiệt bắt đầu mở ở nhiệt độ danh định của chúng, và mở hoàn toàn ở nhiệt độ caohơn nhiệt độ danh định 200F (110C) Nhiệt độ danh định có thể là 18m50F (8m50C) hoặc

1950F (910C)

1.4.7 Nắp áp suất (Nắp bộ tản nhiệt):

1 2 3 4 5

7 6

van gi¶m ¸p lùc më khi ¸p suÊt

cao van ch©n kh«ng më khi ¸p

suÊt thÊp

Trong hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn kín, nắp két nước(nắp áp suất) được trang bị hai van: van xả hơi và van hút không khí nhằm mụcđích nâng cao hiệu quả làm mát và tránh hư hỏng két nước Do thành ống mỏng,

khi áp suất trong két nước tăng (trong quá trính làm việc), hoặc khi hình thành độchân không trong két (máy ngừng làm việc, hơi nước ngưng tụ lại) các ống nước

dễ bị phá hỏng hoặc méo Van xả hơi được mở khi áp suất hơi trong két lớn 0,13MN/m2 Van hút không khí sẽ mở khi áp suất trong két nhỏ hơn 0,09-0,096MN/m2

0,12-Như vậy, trong quá trình làm việc của động cơ, áp suất trong két luôn luôngiữ ở giá trị khoảng 0,12-0,13MN/m2 cao hơn áp suất khí trời 0,01MN/m2 mà tabiết rằng áp suất cứ nâng lên 0,01MN/m2 thì nhiệt độ sôi của nước tăng lên 2,10C,điều đó giảm lượng nước bốc hơi, giảm 6-8m lần so với loại không nắp Mặt kháccòn tăng hiệu quả truyền nhiệt do tăng nhiệt độ trung bình của nước và không khí

1.4.8 Chất chống đông và chất làm nguội (mát)

Nước đông đặc ở 320F (00C) Nếu chỉ sử dụng nước để làm mát, nước có thểđông đặc khi nhiệt độ thấp hơn 320F Hiện tượng này sẽ ngăn chặn sự tuần hoàncủa chất làm mát (nước làm mát) Ngoài ra, nước dãn nở khoảng 9% khi đông đặc.Điều này có thể đẩy văng các nút thanh, làm nứt đầu và khối xilanh và bộ tảnnhiệt Vì vậy, ta cần trộn một lượng chất chống đông với nước để tạo ra hỗn hợpchất làm mát gần như không thể đông đặc được

Chất chống đông thông dụng nhất là etylen glycol Hỗn hợp gồm 50% nước

và 50% etylen glycol, là chất làm mát có thể sử dụng quanh năm Hỗn hợp này cótính chất:

- Hạ thấp điểm đông đặc của nước làm mát đến –370C

- Nâng điểm sôi của dung dịch làm mát lên đến 108m0C

- Giúp bảo vệ các bộ phận kim loại của hệ thống làm mát khỏi sự ăn mòn vàđóng cặn

Chất chống đông có chứa các phụ gia, chẳng hạn, chất ức chế ăn mòn, chấtchống tạo bọt Sự ăn mòn có thể làm giảm thời gian sử dụng đối với các bộ phậnkim loại Ngoài ra sự ăn mòn còn tạo thành một lớp cách nhiệt làm giảm sự truyềnnhiệt từ bộ phận kim loại bị ăn mòn đến chất làm mát Trong các động cơ có sự ănmòn nghiêm trọng, chất làm mát có thể ở nhiệt độ bình thường, trong khi các

xilanh và đầu xilanh đang quá nhiệt Một lý do để chọn tỷ lệ 50% chất chống đông

là bảo đảm hệ thống làm mát có đủ chất ức chế ăn mòn Chất chống tạo bọt ngăncản sự tạo bọt, khi chất làm mát đi qua bơm nước Bọt là các bong bóng khí nênkhông thể dẫn nhiệt bằng chất lỏng Nếu chất làm mát có quá nhiều bọt, hiệu quảcủa hệ thống làm mát giảm Động cơ có thể bị quá nhiệt

Chất chống đông thường được pha màu để dễ nhận biết Màu thường sửdụng là màu lục hoặc xanh lục Phẩm màu trong chất chống đông đóng vai trò pháthiện rò rỉ

Các chất chống tạo bọt và ăn mòn giảm dần hiệu lực của chúng Nếu sự ănmòn xảy ra, chất làm mát chuyển sang màu rỉ sét Có hai loại chất chống đôngetylen glycol là: loại có silicat cao và loại có silicat thấp Loại chất chống đôngsilicat cao được dùng trong xe Camry 3.0V có nắp blốc xilanh bằng nhôm Nhằmbảo vệ các bộ phận bằng nhôm, nếu không nhôm từ các áo nước ở đầu xilanh bằngnhôm

Nhiệt độ đông đặc(0C) Phần trăm(%)thể tích chất chống đông

1.4.9 Bình giãn nở (Bình ngưng):

Hình 2:Bình giãn nở

Bình giãn nở làm bằng chất dẻo Bình này chứa một phần nước làm mát vàđược nối với miệng rót của bộ tản nhiệt bằng ống chảy tràn hoặc ống chuyển tiếp.Khi động cơ nóng, chất làm mát giãn nở chảy qua ống chuyển tiếp rồi vào bìnhgiãn nở Khi động cơ ngừng hoạt động và nguội dần, chất làm mát co lại, tạo ra ápthấp cục bộ (chân không) trong hệ thống làm mát áp thấp hút chất làm mát từ bìnhgiãn nở về bộ tản nhiệt qua ống chuyển tiếp Hệ thống làm mát có bình giãn nở nàygọi là hệ thống kín Chất làm mát chảy qua – lại giữa bộ tản nhiệt và bình giãn nởkhi động cơ nóng và lạnh Điều này giúp duy trì hệ thống làm mát ở tính trạng đầy

đủ để có hiệu suất làm mát lớn nhất Bình giãn nở cũng là nơi loại bỏ bọt khí trongnước làm mát (chất làm nguội), để tăng khả năng truyền nhiệt

1.4.10 Sensor (cảm biến) nhiệt độ nước làm mát:

NhiÖt ®iÖn trë

Hình2.:Cảm biến nhiệt độ nước làm mátCảm biến này nhận biết nhiệt độ nước làm mát tại các áo nước làm mát bằngmột nhiệt điện trở Cảm biến này gửi tín hiệu tới ECU điều khiển, từ đây ECU điều

khiển quạt điện hoạt động với tốc độ phù hợp với từng chế độ làm việc của độngcơ.

1.4.11 Các bộ chỉ báo của hệ thống làm mát:

a Bộ chỉ báo nhiệt độ nước làm mát

Bộ chỉ báo nhiệt độ nước làm mát ở bảng điều khiển sẽ cảnh báo người lái

xe nếu nhiệt độ nước làm mát động cơ quá cao Nhiệt độ nước làm mát caothường cho biết nước làm mát thiếu hoặc động cơ có sự cố, vận hành tiếptục có thể làm động cơ hư hỏng trầm trọng

b Bộ chỉ báo mức nước làm mát

Đèn chỉ báo mức nước làm mát gồm: một bộ cảm biến mức nước làm máttrong bình giãn nở nối kết với đèn LOWCOOLANT ở bảng điều khiển Mộtphao nhá trong bộ cảm biến di chuyển lên xuống theo sù thay đổi mức nướclàm mát Khi nước làm mát thấp, phao đóng công tắc làm đèn ở bảng điềukhiển bật sáng

Chương II: Tính nhiệt động cơ 2.1, Các thông số của động cơ tính toán

-Công suất lớn nhất tại số vòng quay(mã lực/v/phút):18m4/58m00

-Mômen xoắn lớn nhất tại số vòng quay(N.m/v/phút): 278m/4400

-Góc đánh lửa sớm:=200

Trong tính toán nhiệt ta đi dựng đường đặc tính ngoài để đánh giá, muốn vậy

ta phải tính nhiệt ở một vài cấp tốc độ Ở đây ta đi tính ở 3 cấp tốc độ, đó là:

Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng có thành phần nh sau:

-Thành phần Cacbon: gc=8m5% tổng khối lượng nhiên liệu

-Thành phần hidrô: gH=15% tổng khối lượng nhiên liệu

Xét 1kg nhiên liệu thì có: gc=0,8m5(kg); gH=0,15(kg)

2.3.2, Lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu:

2.3.7, Khối lượng tương đối của các sản phẩm cháy

Khối lượng tương đối của các sản phẩm cháy được xác định theo công

thức sau: gi=

spc

i G G

Tính toán ta được:

gCO2=0,18m64

gCO=0,0076

2.4.1, Tiết diện lưu thông trung bình(f ltb ):

Tiết diện lưu thông trung bình của xupap nạp cần cho Vh=1(lít) để nạp tối đanhằm phát huy công suất lớn nhất

Ta có:

fltb=fe 1000

Với: +, ne=58m00(v/phút)

+, fe tiết diện lưu thông riêng; với động cơ xăng thì fe=2,5-2,7 Chọn: fe=2,7(cm2/l.1000v/phút)

+,: Hệ số xác định bằng thực nghiệm, theo công thức: = PaPr**Ta Tr =0,5 +,Vh=1(lít)=10-3(m3)

2

w

; với: , :hệ số tốc độ, =0,6-0,8m, chọn =0,8m ., kn:mật độ khí nạp, ta có:

kn=P0/(R*T0)=1,2*10-5(kG/cm2)

Vậy ta có: Pa=0,8m9(kG/cm2)

2.4.4, Hệ số khí sót ( r )

Ta có : r= Pa Tr

T To



(

) Pr(





; trong đó:

+ T0=2930K

+ T độ tăng nhiệt độ của khí nạp do sấy nóng; T=150

+ :Hệ số biến đổi phân tử;  =1,068m

+ Pr: Áp suất khí sót; được xác định theo công thức kinh nghiệm Pêtơrốp:

Pr=1+ 10000

* 55 ,

0 n

=1,32(kG/cm2) + Tr: Nhiệt độ khí sót; Tr=900-1000, chọn Tr=9500K







 1

m=1,28m (chỉ số giãn nở đa biến của khí sót)

Vậy thay só vào ta tính được: Ta=3400K

2.4.6, Hệ số nạp

2.4.6.1, Lượng hỗn hợp cháy nạp được trong mét chu trình ứng với thể tích công

tác Vh=1(lít):

Ta có : Gctr=G1+G18m0+G2; trong đó:

+, G1: Lượng nạp trong giai đoạn nạp sớm, trong bài chọn G1~0

+, G18m0:Lượng nạp trong quá trình nạp chính; xác định:

+, G2: Lượng nạp được trong giai đoạn nạp muộn(nó phụ thuộc vào

góc đóng muộn xupap nạp và tốc độ quay động cơ) Được xác định nhưsau:

G2=(’-1)* G18m0, với: ’:hệ số điền đầy(’=0,9-1,2), chọn ’=1,2 Vậy G2=20,12(mg/ctr.l)

Áp suất cuối kì nén Pa được xác định từ công thức tính nhiệt của quá trình

nén đa biến sau: PaVan1=PcVcn1

2.5.3, Nhiệt độ cuối quá trình nén (T c )

Từ phương trình quá trình nén đoạn nhiệt:

TaVan1-1=TcVcn1-1

Ta có: Tc =Tan1-1=340.(9)1,33-1=7020K~7000K

2.6, Tính quá trình cháy:

2.6.1, Nhiệt dung của hỗn hợp cháy (C vhhc )

Ta có công thức tính nhiệt dung của hỗn hợp cháy như sau:

Cvhhc=gkkCvkk+gxangCvxang(kcal/kg.độ)

Trong đó:

+, Cvkk=0,165+17*Tc*10-6=0,165+17*700*10-6=0,17(kcal/kg.độ) +,Cvxang=0,35(kcal/kg.độ)

) (

L

hu hu

Giải phương trình bậc hai với điều kiện Tz>0, ta được: Tz=26000K

2.6.3, Nhiệt dung của sản phẩm cháy (C vspc )

2.8.3, Áp lực bình quân của tổn thất cơ học (P ch ):

. 0

2.8.8, Suất tiêu hao nhiên liệu thực tế (g e ):

Ta có: ge= 3600 L P e

V K

. 0

2.8.10, Hiệu suất cơ học( ch )

Hiệu suất cơ học được tính như sau:

ch= i

ch i

N N

2.9, Cân bằng nhiệt động cơ

2.9.1, Phương trình cân bằng nhiệt

Q0=Qe+Qlm+Qth+Qth+Qckh+Qch+Qcl

Trong đó:

+, Q0: Lượng nhiệt nhân được khi đốt cháy nhiên liệu

+,Qe:Lượng nhiệt tương đương với công có Ých của động cơ

+, Qlm:Lượng nhiệt nhả cho môi trường làm mát

+,Qth:Lượng nhiệt theo khí thải ra ngoài

+, Qckh: Lượng nhiệt mất do cháy không hết

+,Qch: Lượng nhiệt mất do tổn thất cơ học

+,Qcl: Phần nhiệt còn lại xác định tổn thất không kể đến các thành phầnkhác

trong cân bằng nhiệt

Hay có thể viết dưới dạng khác( theo thành phần phần trăm):

qe+qlm+qth+qckh+qch+qcl=100%

Từ đó ta có:

-Phần trăm lượng nhiệt tương đương với công có Ých: qe=e=24,4% -Phần trăm lượng nhiệt tương đương với tổn thất cơ học: qch=ch=9% -Phần trăm lượng nhiệt mất theo môi trường làm mát và thải ra ngoài:

qlm+qth=1-t=55,4%

-Phần trăm nhiệt mất đi do cháy không hết và còn lại là:

qckh+qcl= 100%-(qe+qch+ qlm+ qth)= 100%-(24.4+9+55,4)%=13,2%

2.9.2, Dựng đồ thị cân bằng nhiệt động cơ:

Căn cứ vào các số liệu đã tính ở trên, ta dựng được đồ thị cân bằngnhiệt của động cơ

*, Dựng đường nén đa biến:

Từ phương trình nén đa biến:

-Điểm C3: LPc3=111(mm): LVc3=25(mm)

*, Dựng đường giãn nở đa biến:

Từ phương trình giãn nở đa biến:

(với  là tham số kết cấu: =(r/L)=0,25)

Dựa vào các góc đánh lửa sớm, góc mở sớm xupap thải để xácđịnh

Chương III: Tính toán kiểm nghiệm

hệ thống làm mát 3.1, Tính lượng nhiệt truyền cho nước làm mát(Qn)

Trong động cơ, khi trạng thái nhiệt độ ổn định thì lượng nhiệt truyền chonước làm mát (Qn )coi như bằng số lượng nhiệt truyền từ két đến môi trường xungquanh Số lượng nhiệt tổn thất trên các đường ống dẫn nước chỉ chiếm từ 2-3% nên

có thể bỏ qua không tính đến Tức là nhiệt lượng của các chi tiết truyền cho nướclàm mát bằng nhiệt lượng mà các chi tiết nhân được từ khí cháy Nhiệt lượng màcác chi tiết truyền cho dầu nhờn coi như bằng lượng nhiệt do công ma sát sinh ra

Để đánh giá lượng nhiệt truyền cho nước làm mất người ta đưa ra hệ số qn,

hệ số này được tính bằng tỉ số giữa nhiệt lượng truyền cho nước làm mát Qn so vớinhiệt lượng do nhiên liệu phát ra trong đọng cơ trong quá trình cháy Qt, gọi qn là hệ

số tản nhiệt tương đối, thì:

N

Q

* 632

* (1.1) Trong đó:

+, GT: lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1 giê (kg/h)

+,C: Hệ số; trong động cơ 4 kì thì C = 0,35- 0,4, chọn C = 0,35

+,i: Sè xilanh động cơ, i=5

+,D: Đường kính xilanh; D= 8m7,5(mm)=8m,75(cm)

+,n: Số vòng quay trong 1 phút của trục khuỷu; n=58m00(v/phút)

Qn=0,35*6*8m,751+2*0,62*58m000,62*0,95=5538m2 (Kcal/h)

Thay số vào (1.1) ta có:

qe=632 * 102 , 95 * 100

4 , 24

* 5538m2

=0,21 Như vậy ta thấy qn nằm trong phạm vi cho phép

3.2, Tính toán két nước

Tính toán két nước có mục đích là xác định bề mặt tản nhiệt của kétnước(F2) để có thể truyền nhiệt một cách dễ dàng nhất từ nước làm mát ra môitrường không khí đảm bảo quá trình làm mát là tốt nhất và động cơ hoạt động bìnhthường Để xác định kích thước của két nước ta dựa trên cơ sở lí thuyết truyềnnhiệt Trong két nước thì nhiệt lượng truyền chủ yếu do tiếp xúc, còn nhiệt được

truyền theo cách bức xạ là không đáng kể, nên ta tập trung đi vào tính toán nhiệttheo phương thức truyền nhiệt tiếp xúc.

Do két nước một mặt tiếp xúc với nước, một mặt tiếp xúc với không khíngoài trời nên quá trình truyền nhiệt gồm hai giai đoạn sau: giai đoan một là truyềnnhiệt từ nước đến thành ống và giai đoạn hai là truyền nhiệt từ thành ống vào trongkhông khí Sơ đồ truyền nhiệt như sau:

Phương trình truyền nhiệt từ nước đến mặt trong của két nước là:

Qn3=2*F2(tm2 – tkk) (4)

Trong đó:

+,1, 2:hệ số tản nhiệt từ nước đến vách trong và từ vách ngoài két nước rangoài không khí, 2=60-100(kcal/m2.h.độ); 1=5000- 8m000(kcal/m2.h.độ) Trongtính toán đồ án, em chọn: 2=100(kcal/m2.h.độ); 1= 8m000(kcal/m2.h.độ)

+, tm1,tm2: nhiệt độ trung bình của mặt trong và mặt ngoài vách ống két nước +,F1,F2: diện tích bề mặt tiếp xúc với nước và không khí của ống vách kétnước Thông thường thì F2=(3-6)F1 đối với hệ thống làm mát bằng nước, vì F2 còntính đến diện tích các phần tản nhiệt khác Trong đề án này em chọn F2=3F1, tức là

+, tkk: nhiệt độ trung bình của không khí làm mát Được tính: tkk= 2

kkr kkv t

Qn=K*F2*(tn – tkk)(*); trong đó: K= 2

1 1 2 1 2 1

1 1

1 1

Từ (*) ta đi đén công thức tính bề mặt bộ tản nhiệt(F2):

F2= *( n kk)

n

t t K

Q

 =96 , 395538m2* 25 0 , 9 =25,5(m2)

3.3, Tính toán bơm nước

Hiệu quả của quá trình làm mát phụ thuộc rất nhiều vào lượng nước tuần hoàntrong hệ thống làm mát của bơm Để đảm bảo hiệu qủa của quá trình làm mát cũngnhư đảm bảo quá trình làm việc tốt của động cơ đòi hỏi bơm nước phải cung cấpmột lượng nước lớn hơn hoặc bằng lượng nước làm mát cần thiết

Lượng nước làm mát cần thiết được tính như sau:

Gn= n*( nr nv)

n

t t C

Q

 (3.1): trong đó:

+,Gn: Lượng nước làm mát cần thiết(kg/h)

+,Qn: Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát

+,Cn: Tỉ nhiệt của nước làm mát; Cn=1(Kcal/kg.độ)

+,tnv, tnr: Lần lượt là nhiệt độ của nước làm mát vào và ra khỏi động cơthực hiện quá trình làm mát Hai nhiệt độ này chênh nhau khoảng từ 5- 150, trong

=6153,6(kg/h)