Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN NHANH Sinh viên thực : Lớp: TP Hồ Chí Minh, 16 tháng 01 năm 2020 − LỜI CẢM ƠN E &F Để hoàn thành báo cáo này, nhóm em xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Nhanh, tận tình hướng dẫn suốt trình thực báo cáo Đồ án thiết kế khí tơ Nhóm em chân thành cảm ơn quý thầy, cô Viện kỹ thuật Hutech, Trường Đại Học Cơng nghệ TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức trình em học tập Với vốn kiến thức tiếp thu trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà cịn hành trang q báu để em bước vào ngành cách vững tự tin Vì kiến thức thân cịn hạn chế, q trình thực đồ án, em khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy thầy Viện kỹ thuật Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ! TPHCM, ngày 16 tháng 01 năm 2020 Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI…………………………………………………………………… 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………………………………5 1.2.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI …………………………… .5 1.3 MỤC TIÊU ……………………………………………………………………………………5 1.4.NỘI DUNG ĐỀ TÀI.………………………………… 1.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨA ………………………………………… ……………6 1.6.KẾT CẤU CỦA ĐÒ ÁN……………….……… …… .6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ 2.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 2.2 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC .8 2.2.1 KÉT NƯỚC 2.2.2 BƠM NƯỚC .9 2.2.3 VAN HẰNG NHIỆT 2.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 11 2.3.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU BỐC HƠI 11 2.3.2 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN .12 2.3.3 HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC 13 2.3.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HỒN KÍN MỘT VÒNG 14 2.3.5 HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN HAI VÒNG .15 2.3.6 HỆ THỐNG LÀM MÁT MỘT VÒNG HỞ .17 2.3.7 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Ở NHIỆT ĐỘ CAO .18 2.3.8 HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO KIỂU BỐC HƠI BÊN NGOÀI 18 2.3.9 HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO CÓ LỢI DỤNG NHIỆT CỦA HƠI NƯỚC VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA KHÍ THẢI .19 2.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ (GIĨ) .20 2.4.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ KIỂU TỰ NHIÊN 21 2.4.2 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ KIỂU CƯỠNG BỨC 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2006-2011 2AZ-FE 23 3.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2AZ-FE .23 3.2 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC 24 3.3 CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TOYOTA CAMRY 2AZ-FE .25 3.3.1 BƠM NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 25 3.3.2 KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE .27 3.3.3 NẮP KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 29 3.3.4 VAN HẰNG NHIỆT 31 3.4 HÌNH CHIẾU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT 33 3.4.1 KÉT NƯỚC .33 3.4.2 BƠM NƯỚC 36 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 39 3.5.1 KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG NƯỚC LÀM MÁT 39 3.5.2 KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG RÒ RỈ NƯỚC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 40 3.5.3 KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG TẮC KÉT NƯỚC .41 3.5.4 KIỂM TRA VAN HẰNG NHIỆT .42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Động đốt đóng vai trị quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ôtô, máy kéo, xe máy, tàu thủy, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước lĩnh vực quân … Mặt khác động đốt đặc biệt động ôtô nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, thành phố Sau học môn học ‘‘động đốt trong’’, em vận dụng kiến thức học để làm tập lớn‘‘tính tốn đồ thị cong động đốt trong’’ Trong q trình tính tốn để hồn thành đồ án mơn học chun nghành này, bước đầu gặp khơng khó khăn bỡ ngỡ với nỗ lực thân với hướng dẫn giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Nhanh, sau thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc nghiên cứu tìm hiểu em hồn thành xong tập lớn môn học động đốt Tuy nhiên lần em vận dụng lý thuyết học, vào tính tốn tập cụ thể theo thơng số cho trước, nên gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót Vì em mong xem xét, giúp đỡ bảo đưa ý kiến thầy để em hoàn thành đồ án cách tốt nhất, đồng thời qua rút kinh nghiệm, học làm giàu kiến thức chuyên môn khả tự nghiên cứu 1.2 Giới hạn đề tài: Đề tài giới hạn việc giới thiệu động 2AZ-FE sử sụng xe Toyota Camry 2006 - 2011 hệ thống làm mát động 1.3 Mục tiêu - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ thống làm mát động - 2AZ-FE Tính tốn đo đạc thơng số chi tiết hệ thống làm mát 1.4 Nội dung đề tài - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ thống làm mát - Tính tốn đo đạc thơng số kĩ thuật hệ thống làm mát - Vẽ hình chiếu: chiếu đứng, chiếu bằng, chiếu cạnh, mặt cắt mô phỏng, chuyển động 3D 1.5 Các phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu thơng tin liên quan Nghiên cứu lại môn động đốt Tham khảo mơ hình Sử dụng phầm mềm soạn thảo Word Sử dụng phần mềm Solidwork 2019 1.6 Kết cấu đồ án - Nội dung tiểu luận word gồm chương Bản vẽ 2D, 3D mô chuyển động hệ thống sinh lực Solidwork CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ 2.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Hệ thống làm mát hoạt động cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy nắp quy lát Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng, lấy nhiệt khỏi động Nước nóng sau đẩy két nước làm mát, nước chia nhỏ vào ống nhỏ bên két nước làm mát sức gió quạt làm mát tạo đồng thời với gió tơ chuyển động để làm mát nước Khi nước nóng làm mát, tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên động để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động bơm nước Van nhiệt đặt động két nước để đảm bảo nước làm mát giữ nhiệt độ làm việc định Nếu nước làm mát thất, van nhiệt đóng lại khơng cho nước làm mát chảy két nước, mục đích việc để tăng nhiệt độ nhanh chóng tới nhiệt độ làm việc Khi nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ làm việc ổn định, van nhiệt mở để thực tuần hoàn nước két nước Để tránh cho nước làm mát bị sôi, hệ thống làm mát thiết kế để có khả chịu áp suất Khi áp suất cao, nhiệt độ sôi nước tăng lên, áp suất cao làm cho thân máy bị nứt đường ống nước bị nổ Do đó, áp suất hệ thống làm mát điều khiển thích hợp nắp két nước Khi áp suất bên hệ thống làm mát cao mức cho phép, nắp két nước mở để nước vào bình nước phụ, làm giảm áp suất nước Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước bình nước phụ hút trở lại hệ thống Hệ thống làm mát gọi hệ thống làm mát tuần hồn kín 2.2 Cấu tạo hệ thống làm mát nước 2.2.1 Két nước: Két nước có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước không khí để hạ nhiệt độ nước thơng qua dàn trao đổi nhiệt cung cấp nước mát cho động làm việc Để đảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước cấu tạo từ đường ống, xen lẫn nhôm mỏng nhằm tăng hiệu tản nhiệt Tùy theo yêu cầu khác mà két nước hãng xe thiết kế với kích thước khác 247 156 69 Hình 2.2.1: Kết cấu két nước 1- Đường ống vào; 2-Nắp két; 3- Ống thông hơi; 4- Ngăn trên; 5- Giàn ống; 6- Cánh tản nhiệt; 7-Ngăn dưới; 8- Đường ống 2.2.2 Bơm nước: 45 10 A 11 15 14 13 A A A 12 HÌNH 2.2.2: K ẾT CẤU BƠM NƯỚC ĐỘNG CƠ 1- Bulơng; 2- Phớt làm kín; 3- Buly dẫn động; 4- Sạclíp; 5- Ổ bi đỡ; 6- Vú mở; 7- Vỏ bơm; 8- Roan làm kín; 9- Lị xo; 10- Bánh công tá;, 11- Nắp vỏ bơm ; 12- Cửa ra; 13- Cửa vàoTrục bơm ; 14- Đệm; 15- Then bán nguyệt Bơm nước có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với áp suất định hệ thống để làm mát cho động Để hiệu làm mát tốt bơm có tốc độ quay nhanh trục khuỷu 25-50% 2.2.3 Van nhiệt : Van nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát động làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát giới hạn từ 8590oC, mặt khác làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ tối ưu động sau khởi động Các chi tiết van nhiệt làm đồng, bên chứa hỗn hợp nước rượu etylic dễ bay Van nhiệt bố trí két nước động cơ, van đóng mở tùy theo nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van đóng để ngăn khơng cho nước két làm mát Khi nhiệt độ nước làm mát tăng, van mở nước từ động thoát két làm mát 10 Do đó, hai van có tác dụng hạn chế bay nước hệ thống làm mát nhằm giảm hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng tuần hồn kín vịng dùng rộng rãi loại động đốt ô tô máy kéo chạy đường dài vùng nguồn nước • Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Vịng đệm cao su làm kín bị hỏng - Lị xo áp suất van chân khơng bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay vịng đệm cao su đảm bảo kín khít két - Thay nắp két chủng loại 31 3.3.4 Van nhiệt TOYOTA CAMRY 2AZ-FE * Thermostat : van nhiệt * Gasket : miếng đệm * Water inlet : đường nước vào * Radiator hose outlet : ống nước giải nhiệt • Kết cấu nguyên lí hoạt động 32 10 (a) (b) Hình 3.3.4: Sơ đồ hoạt động van nhiệt (a) Van trang thái đóng ; (b) Van trạng thái mở 1- Vỏ ống nước lắp cụm van nhiệt; 2- Van đóng; 3- Chốt có đầu cơn; 4- Ống cao su; 5- Lò xo van; 6- Hộp đựng chất Wax có độ giãn nở nhiệt cao; 7- Nước từ nắp máy; 8- Đường nối tắt bơm; 9- Van trạng thái mở; 10- Đường nước két làm mát • Ngun lí hoạt động : Đầu ống supap Khi nhiệt độ nước 70oC, áp suất ống xếp thấp nên ống xếp co lại tác dụng lực đàn hồi thành ống Supap đóng kín đường đến két nước supap mở để nước khỏi động cơ, qua đường tắt đến cửa vào bơm nước Khi nhiệt độ nước làm mát vượt 70oC, áp suất ống xếp đẩy dài ống xếp làm đóng xupap lại mở xupap để nước đến két nước mát (10) Van mở hồn tồn 950C • Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Van nhiệt bị liệt hay kẹt vị trí đóng khơng mở to đường nước qua két, làm cho nước không làm nguội, động nóng Nếu van bị liệt hay kẹt vị trí mở to dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, tượng kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu tăng ô nhiễm môi trường + Cách khắc phục, sửa chữa: 33 - Tháo van khỏi động cơ, tẩy rửa làm cáu bẩn bám van, kiểm tra đóng mở van theo nhiệt độ, van đóng, mở nhiệt độ không với yêu cầu cần phải thay 3.4 Hình chiếu chi tiết hệ thống làm mát 3.4.1 Két nước: • Nắp két nước 34 • Tản Nhiệt • Khoang : 35 • Quạt làm mát: • Khung quạt: 36 • Ống nước: 3.4.2 Bơm nước: 37 • Vỏ bơm nước: • Đệm kín : 38 • Cánh bơm nước: • Trục bơm: 39 • Pulley • Mặt bích : 3.5 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 3.5.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: 40 Kiểm tra bổ sung nước làm mát thường phát trước khởi động xe Tuy nhiên, trình lái xe, thấy tượng động nóng mức quy định cần phải dừng động cơ, chờ nhiệt độ động xuống thấp nhiệt độ làm việc bình thường kiểm tra cần bổ sung nước vào két làm mát, mực nước đến cổ lỗ đổ nước Tốt bổ sung nước theo nhà chế tạo quy định, bổ sung nước mềm Nếu dùng nước thành phần quy định tối đa năm phải thay nước nước dùng lâu tác dụng chống ăn mịn đóng cặn 3.5.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: Khi nhận thấy nước làm mát thường bị tiêu hao nhanh cần kiểm tra rị rỉ, thất ngồi để tìm ngun nhân khắc phục - Quan sát trực tiếp: quan sát gầm động xem có tượng ướt nước chảy hay khơng, quan sát kỹ đầu nối, ống nối hệ thống khu vực bình chứa nước phía két nước bơm nước Dùng thước thăm dầu kiểm tra dầu cácte, thấy dầu bẩn, độ nhớt xả dầu để kiểm tra xem có lẫn nước, chứa nhiều nước chứng tỏ có tượng chảy nước vào hệ thống bôi trơn Mở nắp két nước kiểm tra váng dầu két, có chứng tỏ khả lọt khí cháy từ xilanh lọt dầu từ đường dầu sang đường nước làm mát Phương pháp thường hiệu có rị rỉ lớn, rị rỉ nhỏ thường khó phát - Kiểm tra độ kín khí nén: giữ nước két thấp vành cổ lỗ đổ nước khoảng 15 mm, lắp bơm tay có áp kế vào bơm khí vào két với áp suất khơng vượt q 25 KPa so với áp suất làm việc két Nếu áp suất giữ ổn định vài phút chứng tỏ hệ thống kín Nếu áp suất giảm, cần kiểm tra phương pháp khác để xác dịnh nguyên nhân rò rỉ - Kiểm tra rò rỉ tia cực tím: pha vào nước làm mát lượng định chất phát quang, cho dộng chạy lúc cho nước ấm lên dùng đèn chiếu tia cực tím vào chỗ nghi ngờ có tượng rị rỉ, nước rò chất 41 phát quang phát màu xanh nên dễ dàng quan sát Sử dụng phương pháp kết hợp với cho khí nén vào hệ thống cho kết tốt phát hầu hết chổ rò rỉ - Kiểm tra độ kín áp suất mở van nắp két nước: Việc kiểm tra thực cách dùng bơm tay có gắn đồng hồ áp suất Lắp két nước lên ống trung gian (ống gá) rơì lắp ống lên bơm, dùng tay bơm từ từ nhìn đồng hồ kiểm tra áp suất mở van xả, sau tiếp tục bơm giữ cho áp suất nhỏ áp suất mở van chút, áp suất không giảm vài phút chứng tỏ van kín Nếu áp suất mở van quy định van kín van đạt u cầu Van hút kiểm tra tay, mở nhẹ nhàng - Kiểm tra khí cháy lọt vào hệ thống làm mát: Nếu có tượng rị rỉ hệ thống làm mát xilanh, khí cháy lọt sang hệ thống làm mát ngồi qua van xả nắp két nước Do đó, kiểm tra cách dùng ống nối, nối đầu với lỗ nắp két nước cịn đầu nhúng vào bình thủy tinh đựng nước, thấy bọt khí sủi lên nhiều có tượng lọt khí vào đường nước Sự rị rỉ kiểm tra thiết bị phân tích khí Mở nắp két nước, cho động hoạt động đặt đầu hút khí thiết bị phân tích khí vào miệng két nước, có khí cháy (CO, CO2, HC) lọt vào két nước, thiết bị phát hiển thị hàm lượng 3.5.3 Kiểm tra tượng tắc két nước: Nếu két nước có biểu tắc (nhiệt độ nước cao, mở nắp két kiểm tra thấy nước trào ra, tăng tốc động nước trào mạnh) cần kiểm tra để khắc phục Việc kiểm tra đơn giản thực sau: - Xả nước động tháo két khỏi động hồn tồn, bịt kín hai đầu nối két - Đổ nước vào đầy két mở nút bịt đầu ống nối phía - Quan sát tượng nước chảy ra, nước két phải chảy hết nhanh vòng vài giây Nếu lưu lượng nước chảy nhỏ khả thông qua 42 ống (chảy khơng mạnh) két nước bị tắc phần cần phải thông rửa 3.5.4 Kiểm tra van nhiệt: Việc kiểm tra van nhiệt thực sau: - Tháo van khỏi động cơ, tẩy rửa làm cáu cặn bám van - Chuẩn bị nhiệt kế xác, chậu nước (trong suốt) phương tiện đun nước - Treo van nhiệt chìm lơ lửng bình nước cắm nhiệt kế để đo nhiệt độ nước, ý khơng để van nhiệt kế chạm đáy bình (mất độ xác), đun nước nóng lên, quan sát van nhiệt kế Nhiệt độ van lúc bắt đầu mở vào khoảng (81 ÷ 85)0C nhiệt độ lúc van mở hồn tồn khoảng (95 ÷ 100) 0C, để nước nguội kiểm tra nhiệt độ van đóng hồn tồn phải (75 ÷ 80) 0C Như vậy, van sử dụng tốt Nếu van nhiệt đóng mở khơng với u cầu cần phải thay − 43 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Đồ án động đốt ô tô đạt kết tích cực: - Tìm hiểu cấu tạo nhiệm vụ hệ thống làm mát - Tiến hành tính tốn đo đạc hệ thống làm mát tơ trình tự đo đạc chuyên nghiệp - Sử dụng tốt phần mềm Autodesk Autocad 2018 Solidword 2018 để thiết kế hệ thống phân phối khí Nâng cao khả sử dụng phần mềm soạn thảo văn - phần mềm Word, phần mềm Excel - Hoàn thành báo cáo đồ án thời hạn thực đầy đủ yêu cầu, nhiệm vụ đồ án động đốt ô tô - Song đồ án gặp vấn đề khó khăn hình ảnh thực nghiệm, kĩ soạn thảo văn kĩ thuật thiết kế phần mềm Autocad 2018 Solidwork 2018 cịn nhiều thiếu sót qua trình làm việc - Và cuối giúp người nghiên cứu cố lại kiến thức học suốt chương trình học Đồng thời tiếp cận với cơng nghệ ứng dụng xe ô tô ngày nay, kiến thức thực tế cần thiết người kỹ sư khí động lực − 44 Tài liệu tham khảo: Trang web tailieuoto.vn Trang web 123doc.com [1] TS.Nguyễn Văn Nhanh, “Lí thuyết tơ” (2018), Giáo trình giảng dạy trường Đại học Cơng nghệ Tp.HCM; [2] Dương Kim Anh, “Vẽ AutoCAD” (2014), Giáo trình Đại học Công nghệ Tp.HCM; 45 ... nước phụ, làm giảm áp suất nước Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước bình nước phụ hút trở lại hệ thống Hệ thống làm mát gọi hệ thống làm mát tuần hồn kín 2.2 Cấu tạo hệ thống làm mát nước 2.2.1... làm mát nhiệt độ cao bao gồm hai hệ thống làm mát hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao kiểu bốc bên hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt nước nhiệt khí thải 2.3.8 Hệ thống làm mát. .. độ nước làm mát hệ thống, cần phải đảm bảo mối nối đường ống, khe hở bơm phải kín hơn, tản nhiệt phải chắn 2.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ (GIĨ) Hệ thống làm mát động làm mát gió