GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
MỤC TIÊU
- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống làm mát của động cơ 2AZ-FE
- Tính toán đo đạc các thông số các chi tiết của hệ thống làm mát.
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống làm mát
- Tính toán đo đạc các thông số kĩ thuật của hệ thống làm mát.
- Vẽ các hình chiếu: chiếu đứng, chiếu bằng, chiếu cạnh, mặt cắt và mô phỏng,chuyển động 3D.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ
HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Hệ thống làm mát của động cơ hoạt động bằng cách tuần hoàn nước làm mát xung quanh thân máy và nắp quy lát, giúp hấp thụ nhiệt từ động cơ Nước nóng sau đó được đẩy về két nước làm mát, nơi nó được chia nhỏ vào các ống và làm mát nhờ gió từ quạt và gió do xe di chuyển Khi nước đã được làm mát, nó sẽ tiếp tục quay trở lại động cơ, duy trì chu trình tuần hoàn nhờ vào bơm nước.
Van hằng nhiệt nằm giữa động cơ và két nước, giữ nước làm mát ở nhiệt độ ổn định Khi nước làm mát quá thấp, van sẽ đóng để tăng nhanh nhiệt độ, và khi đạt nhiệt độ làm việc, van sẽ mở để tuần hoàn nước Hệ thống làm mát được thiết kế chịu áp suất cao để tránh hiện tượng sôi; áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước càng tăng Tuy nhiên, áp suất quá cao có thể gây nứt thân máy hoặc nổ ống nước Nắp két nước điều chỉnh áp suất, mở ra khi áp suất vượt mức cho phép để nước vào bình phụ, giúp giảm áp suất Khi nhiệt độ nước giảm, nước trong bình phụ sẽ được hút trở lại hệ thống, tạo thành hệ thống làm mát tuần hoàn kín.
CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Két nước có vai trò quan trọng trong việc chứa nước và truyền nhiệt từ nước ra không khí, giúp hạ nhiệt độ nước qua dàn trao đổi nhiệt và cung cấp nước mát cho động cơ Để đạt hiệu quả làm mát tối ưu, két nước được thiết kế với các đường ống và lá nhôm mỏng, tăng cường khả năng tản nhiệt Kích thước của két nước được các hãng xe điều chỉnh khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể.
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 ra.
H ÌNH 2.2.2: K ẾT CẤU BƠM NƯỚC ĐỘNG CƠ
1- Bulông; 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- Lò xo; 10- Bánh công tá;, 11- Nắp vỏ bơm ; 12- Cửa ra; 13- Cửa vàoTrục bơm ; 14- Đệm; 15- Then bán nguyệt.
Bơm nước đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp lưu lượng nước với áp suất ổn định trong hệ thống làm mát động cơ Để tối ưu hóa hiệu quả làm mát, bơm cần có tốc độ quay nhanh hơn trục khuỷu từ 25-50%.
Van hằng nhiệt tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát trong quá trình động cơ hoạt động, đảm bảo nhiệt độ nước giữ trong khoảng 85 độ.
90 o C, mặt khác còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ tối ưu của động cơ sau khi khởi động.
Các chi tiết của van hằng nhiệt đều được làm bằng đồng, bên trong chứa hỗn hợp nước và rượu etylic dễ bay hơi.
Van hằng nhiệt nằm giữa két nước và động cơ, điều chỉnh việc mở và đóng dựa trên nhiệt độ của nước làm mát Khi nhiệt độ nước thấp, van đóng lại để ngăn nước ra khỏi két làm mát Ngược lại, khi nhiệt độ nước tăng lên, van sẽ mở để cho phép nước từ động cơ thoát ra két làm mát.
PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
2.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi: là loại đơn giản nhất Hệ thống này không cần bơm, quạt Bộ phận chứa nước có hai phần: khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
Hình 2.3.1: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi.
1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh; 6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;
Khi động cơ hoạt động, nước xung quanh buồng cháy sẽ sôi, tạo ra hiện tượng nước nóng có tỷ trọng nhỏ hơn nổi lên trên bề mặt thùng chứa và bốc hơi ra ngoài Nước nguội, với tỷ trọng lớn hơn, sẽ chìm xuống dưới để thay thế chỗ cho nước nóng, từ đó hình thành lưu động đối lưu tự nhiên Việc thiết kế hệ thống bốc hơi này phụ thuộc vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ, có thể là đứng hoặc nằm.
Làm mát bằng bốc hơi nước sẽ dẫn đến việc giảm nhanh lượng nước trong thùng, do đó cần bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì lý do này, phương pháp làm mát này không phù hợp cho động cơ trên phương tiện vận tải.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, nhờ vào cấu trúc đơn giản và tính chất lưu động đối lưu, thường được áp dụng cho động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt là cho các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh không đều.
2.3.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước được lưu thông tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa cột nước nóng trong động cơ và cột nước lạnh trong thùng chứa, mà không cần sử dụng bơm.
Hình 2.3.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két;
5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.
Nước trong xilanh nhận nhiệt từ thân máy, làm giảm khối lượng riêng và nổi lên trên Khi nước vào khoang nắp xilanh, nó tiếp tục hấp thụ nhiệt từ các chi tiết như nắp xilanh và xupap, dẫn đến tăng nhiệt độ và giảm khối lượng riêng Nước sau đó nổi lên và chảy vào khoang trên của két làm mát Quạt gió, được dẫn động từ trục khuỷu, hút không khí qua két, giúp làm mát nước, làm tăng khối lượng riêng và khiến nước chìm xuống khoang dưới của két Quá trình này tạo ra vòng tuần hoàn nước trong thân máy Độ chênh áp lực giữa hai cột nước phụ thuộc vào sự khác biệt nhiệt độ, do đó cường độ làm mát tự động điều chỉnh theo tải Khi khởi động, chênh lệch nhiệt độ nhỏ dẫn đến nước lưu động chậm, làm động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc Khi tải tăng, chênh lệch nhiệt độ và tốc độ lưu động của nước cũng tăng, và cần đảm bảo mức nước trong thùng chứa luôn cao hơn nước ra của động cơ.
Hệ thống làm mát hiện tại gặp phải nhược điểm với vận tốc nước lưu động thấp (V = 0,12÷0,19 m/s), dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nước vào và nước ra, gây ra hiện tượng làm mát không đồng đều ở thành xilanh Để khắc phục vấn đề này, cần tăng tiết diện lưu thông của nước, nhưng điều này làm cho hệ thống trở nên nặng nề và cồng kềnh Do đó, kiểu hệ thống làm mát này không phù hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được áp dụng cho động cơ tĩnh tại.
2.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức:
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức giúp khắc phục nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu đối lưu bằng cách sử dụng bơm nước để tạo ra dòng chảy Có nhiều loại tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm hệ thống một vòng kín, một vòng hở và hai vòng tuần hoàn, tùy thuộc vào số vòng và kiểu tuần hoàn.
Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.
2.3.4.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:
Hình 2.3.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước;
4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh sử dụng bơm ly tâm để tuần hoàn nước Nước được phân phối đồng đều vào các khoang chứa của các xilanh qua ống phân phối trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước tiếp tục làm mát nắp máy và thoát ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao Khi van hằng nhiệt mở, một phần nước quay về bơm nước, trong khi phần lớn chảy vào ngăn chứa phía trên của két nước.
Nước từ ngăn trên của két chảy qua các ống mỏng có cánh tản nhiệt, nơi nó được làm mát bởi luồng không khí từ quạt.
Hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín sử dụng quạt dẫn động bằng đai hoặc bánh răng từ trục khuỷu của động cơ, giúp bơm nước có nhiệt độ thấp hơn vào động cơ để thực hiện chu kỳ làm mát tuần hoàn Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là nước sau khi qua két làm mát sẽ trở về động cơ, giảm thiểu nhu cầu bổ sung nước và tận dụng nguồn nước để tiếp tục làm mát Do đó, hệ thống này rất phù hợp cho các loại xe đường dài, đặc biệt ở những khu vực thiếu nguồn nước.
2.3.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng:
Hệ thống làm mát động cơ tàu thủy sử dụng hai vòng nước, trong đó vòng đầu tiên là nước vòng kín làm mát động cơ bằng nước có nhiệt độ thấp hơn Vòng thứ hai, hay còn gọi là vòng hở, sử dụng nước sông hoặc nước biển được bơm vào két làm mát để hạ nhiệt cho nước vòng kín, sau đó thải ra môi trường.
Hình 2.3.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van hằng nhiệt;
5- Két làm mát; 6- Đường nước ra vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở;
8- Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vòng kín; 10- Bơm nước vòng kín
Hệ thống làm việc bằng cách sử dụng nước ngọt để làm mát động cơ theo chu trình kín Nước được bơm đến động cơ để làm mát thân máy và nắp xilanh, sau đó đi đến két làm mát nước ngọt Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát nhờ nước từ môi trường bên ngoài, được bơm qua lưới lọc và các bình làm mát dầu, trước khi trở lại két làm mát để làm mát nước ngọt và thải ra ngoài môi trường qua đường ống.
Khi động cơ vừa khởi động, nhiệt độ nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, khiến van hằng nhiệt đóng lại và ngăn dòng nước chảy qua két làm mát.
Nước làm mát được hút từ bơm và chảy qua két làm mát theo đường ống, sau đó được xả ra ngoài Van hằng nhiệt được lắp trên mạch nước ngọt, giúp đóng đường ống vào két làm mát khi nhiệt độ nước ngọt thấp, đảm bảo nước ngọt được làm mát hiệu quả.
9 10 động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ.
2.3.6 Hệ thống làm mát một vòng hở:
Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín
Hình 2.3.6 Hệ thống làm mát một vòng hở.
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp máy; 4- Van hằng nhiệt; 5- Đường nước ra vòng hở; 6- Đường nước vào bơm; 7- Đường nước nối tắt về bơm; 8- Bơm nước.
HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ (GIÓ)
Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chính: phiến tản nhiệt, quạt gió và bản dẫn gió Có hai loại hệ thống làm mát bằng không khí: tự nhiên và cưỡng bức Việc lựa chọn hệ thống làm mát phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ.
2.4.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên.
Hệ thống làm mát đơn giản này bao gồm các phiến tản nhiệt được bố trí trên nắp xilanh và thân máy Các phiến trên nắp xilanh thường được sắp xếp dọc theo hướng di chuyển của xe, trong khi các phiến ở thân máy thường bố trí vuông góc với đường tâm xilanh Hệ thống làm mát kiểu này thường được sử dụng trong đa số động cơ môtô và xe máy.
Một số loại xe máy có động cơ nằm ngang thiết kế phiến tản nhiệt dọc theo đường tâm xilanh, giúp gió lưu thông qua các rãnh giữa các phiến tản nhiệt Hệ thống làm mát tự nhiên này tận dụng nhiệt độ khi xe di chuyển trên đường để làm mát các phiến tản nhiệt hiệu quả.
Khi xe phải leo dốc, chở nặng hoặc di chuyển chậm, động cơ thường gặp vấn đề quá nhiệt do hệ thống làm mát không hiệu quả Để khắc phục tình trạng này, giải pháp được đề xuất là sử dụng phương pháp làm mát bằng không khí cưỡng bức.
2.4.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức:
Hệ thống làm mát này có ưu điểm lớn là không bị ảnh hưởng bởi tốc độ di chuyển của xe, đảm bảo làm mát hiệu quả cho động cơ ngay cả khi xe đứng yên Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống là cấu trúc thân máy và nắp xilanh phức tạp, gây khó khăn trong quá trình chế tạo do cách bố trí và hình dạng của các phiến tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.
Hình 2.4.2 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh.
(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục.
1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;
5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức gồm ba bộ phận chính: phiến tản nhiệt, quạt gió và bản dẫn gió Trong đó, quạt gió đóng vai trò quan trọng nhất, cung cấp lượng gió lớn với tốc độ cao để làm mát động cơ Quạt được dẫn động từ trục khuỷu, giúp tăng cường lưu lượng gió, rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội đến nhiệt ổn định Để nâng cao hiệu quả làm mát, quạt gió thường được trang bị ly hợp thủy lực hoặc điện từ.
Hình vẽ (A) minh họa hướng lưu động của dòng không khí làm mát cho động cơ bốn xilanh sử dụng quạt gió hướng trục Không khí đi vào qua cửa hút gió, sau đó được quạt gió hướng trục đẩy qua bản dẫn gió vào khu vực các phiến tản nhiệt của xilanh, và cuối cùng thoát ra ngoài qua ống thải.
Bản dẫn gió giúp phân chia đều dòng không khí làm mát cho các xilanh, duy trì nhiệt độ đồng đều giữa chúng Đồng thời, khí đi sát mặt đỉnh các phiến tản nhiệt, nâng cao hiệu suất truyền nhiệt Hơn nữa, nhờ có bản dẫn gió, chúng ta có thể ưu tiên hướng dòng không khí đến các khu vực nóng nhất như xupáp thải và buồng cháy để tối ưu hóa quá trình làm mát.
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, bản dẫn gió được cố định vào thân máy.
CHƯƠNG 3 : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2006-2011
Động cơ 2AZ-FE của TOYOTA được trang bị hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức dạng kín, một công nghệ phổ biến trên hầu hết các mẫu xe sedan hiện nay.
3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
*Bypass passage: đường ống tắt
*Reservoir tank: bình chứa nước làm mát
*Throttle body: van tiết lưu
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) thấp hơn mức quy định, van hằng nhiệt sẽ đóng lại, ngăn cản NLM chảy về két nước và mở đường ống cho NLM đi vào trước bơm nước Bơm nước sau đó sẽ đưa NLM vào để làm mát động cơ.
Khi nhiệt độ nước làm mát đạt mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở một phần đường ống để dẫn nước làm mát về két nước, giúp hạ nhiệt độ nước Đồng thời, van cũng mở một phần đường ống nước để đưa nước làm mát về trước bơm nước, từ đó bơm nước sẽ đưa nước làm mát vào động cơ để đảm bảo quá trình làm mát hiệu quả.
Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở hoàn toàn để cho nước làm mát chảy về két nước, giúp hạ nhiệt độ Đồng thời, đường ống nước sẽ được đóng lại để ngăn nước làm mát quay trở lại trước bơm Bơm nước sẽ đưa nước làm mát vào hệ thống làm mát của động cơ để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
3.3 Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát động cơ TOYOTA CAMRY 2AZ- FE.
3.3.1 Bơm nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
• Kết cấu và nguyên lí làm việc
Bơm nước được dẫn động bằng đai răng hoặc đai thang từ trục khuỷu của động cơ, cấu tạo bơm nước gồm :
-Thân bơm được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm , được đặt phía trước thân máy.
Cánh bơm được chế tạo từ gang hoặc hợp kim đồng, được lắp cố định trong thân bơm ở cuối trục Trục bơm được giữ cố định và hoạt động trên các ổ bi, trong khi phần đuôi trục gắn với bánh công tác và đầu trục được trang bị puly để dẫn động bơm Để ngăn ngừa nước rò rỉ ra ngoài trục bơm, phớt chặn được lắp đặt giữa bánh công tác và thân bơm.
Hoạt động của bơm diễn ra khi trục bơm quay nhờ lực ly tâm, đẩy các phân tử nước từ trong ra ngoài và ra ngoài đường thải Gần trục bơm, độ chân không được tạo ra, khiến nước từ đường nạp vào chiếm chỗ và tiếp tục được đẩy đi Tốc độ bơm nước không vượt quá 2,5-3mm/s.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng.
- Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy.
- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng.
Ống bao kín có vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa dầu (mỡ) bơm rò rỉ vào nước làm mát Khi trục bơm quay, sự mài mòn các phớt có thể dẫn đến việc tăng khe hở giữa trục và mặt trong của phớt, từ đó gây ra hiện tượng rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát và làm biến chất nước này.
- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2006-2011 2AZ-FE
NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) thấp hơn mức quy định, van hằng nhiệt sẽ đóng lại, ngăn không cho NLM chảy về két nước, đồng thời mở hoàn toàn đường ống dẫn nước về trước bơm nước Bơm nước sau đó sẽ đưa NLM vào để làm mát động cơ.
Khi nhiệt độ nước làm mát đạt mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở một phần đường ống để dẫn nước làm mát về két nước, giúp làm mát nước hiệu quả Đồng thời, van cũng mở một phần đường ống để dẫn nước làm mát về trước bơm nước, từ đó bơm nước sẽ đưa nước làm mát vào động cơ, đảm bảo động cơ hoạt động ở nhiệt độ tối ưu.
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) vượt quá mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở hoàn toàn để cho NLM chảy về két nước, giúp làm mát nước Đồng thời, đường ống dẫn nước về trước bơm nước sẽ bị đóng lại Bơm nước sau đó sẽ đưa NLM vào để làm mát động cơ.
CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
3.3.1 Bơm nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
• Kết cấu và nguyên lí làm việc
Bơm nước được dẫn động bằng đai răng hoặc đai thang từ trục khuỷu của động cơ, cấu tạo bơm nước gồm :
-Thân bơm được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm , được đặt phía trước thân máy.
Cánh bơm được chế tạo từ gang hoặc hợp kim đồng, được gắn cố định ở cuối trục bơm trong thân bơm Trục bơm được giữ vững trong thân và chuyển động trên các ổ bi Phần đuôi trục lắp bánh công tác, trong khi đầu trục được trang bị puly để dẫn động bơm Để ngăn nước rò rỉ ra ngoài trục bơm, phớt chặn được lắp đặt giữa bánh công tác và thân bơm.
Hoạt động của bơm diễn ra khi trục bơm quay nhờ lực ly tâm, khiến các phân tử nước di chuyển từ trong ra ngoài và được đẩy ra đường thải Gần trục bơm, tạo ra độ chân không, giúp nước từ đường nạp vào chiếm chỗ và tiếp tục được bơm đi Tốc độ bơm nước không vượt quá 2,5-3mm/s.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng.
- Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy.
- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng.
Ống bao kín có vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa dầu (mỡ) bơm trong các ổ bi tiếp xúc với nước làm mát Khi trục bơm quay, sự mài mòn các phớt có thể làm tăng khe hở giữa trục và mặt trong của phớt, dẫn đến rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát, gây biến chất nước này.
- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
Kiểm tra bộ phận phớt bao kín; nếu hỏng, cần phải thay thế Đối với bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm, nếu bị mòn rỗ, có thể doa và mài bóng lại, hoặc doa rộng rồi lắp ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc Ngoài ra, cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không xảy ra rò rỉ nước.
- Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn.
- Thay thế bánh công tác mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới Cho phép sửa chữa bánh công tác nhưng phải đảm bảo độ cứng vững.
3.3.2 Két nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
*Radiator cap : nắp két nước
*Cylinder block drain cock plug : vòi nạp két nước
*Radiator drain cock plug : vòi xả két nước
• Kết cấu và nguyên lí hoạt động Được chia ra làm 3 phần :
-Giàn ống truyền nhiệt ở giữa nối ngăn trên và ngăn dưới.
Khi động cơ hoạt động, nhiệt độ sinh ra từ quá trình cháy làm nước làm mát nóng lên Nước nóng được bơm vào bình chứa trên két nước, chảy qua các ống và tỏa nhiệt ra thành ống Nhiệt từ thành ống được truyền cho các cánh tản nhiệt, giúp tăng cường khả năng truyền nhiệt ra môi trường không khí Sau khi trao đổi nhiệt, nước nguội chảy xuống bình chứa ở dưới két, rồi theo đường ống hút vào bơm để tiếp tục làm mát động cơ và các bộ phận khác.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
- Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống
Các ống nước tản nhiệt bị bẹp gây cản trở lưu thông nước qua két, dẫn đến giảm hiệu suất truyền nhiệt của thành ống Ngoài ra, nếu ống nước bị thủng, sẽ xảy ra rò rỉ nước, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
- Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két.
- Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
Để thông rửa két nước, cần tẩy sạch các chất bám trên thành ống bằng phương pháp sử dụng nước rửa hóa chất kết hợp với dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát Khi thực hiện thông rửa, cần tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống Ngoài ra, có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ để rửa riêng từng cụm két và động cơ Mặc dù phương pháp này tốn nước hơn, nhưng hiệu quả làm sạch sẽ tốt hơn so với việc rửa chung cho toàn bộ hệ thống.
- Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống.
- Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt.
- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới.
Phải thay két mới nếu:
-Số ống nước móp méo lớn hơn 20%.
-Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%.
-Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%.
Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận.
3.3.3 Nắp két nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
Nắp két nước nằm ở đỉnh của két, có chức năng kín nước và ngăn nước văng ra ngoài Nó còn giúp duy trì áp suất trong két nước, làm tăng nhiệt độ sôi của nước làm mát lên trên 100°C, từ đó cải thiện hiệu quả làm mát mà không cần tăng kích thước của két.
• Kết cấu và nguyên lí hoạt động
Gồm : ống dẫn đến bình, van giảm áp, van chân không, lò xo van chân không, lò xo van giảm áp.
Van xả hơi nước giúp duy trì áp suất ổn định trong hệ thống, phụ thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa của động cơ Trong khi đó, van hút không khí đảm bảo áp suất không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội Khi áp suất trong két vượt quá giới hạn cho phép, một trong hai van sẽ tự động mở để xả hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Khi áp suất trong hệ thống làm mát vượt quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m², van xả khí sẽ mở để thoát hơi ra ngoài Ngược lại, nếu áp suất thấp hơn 0,095 ÷ 0,09 MN/m², áp suất chân không sẽ tạo ra lực mở van hút, miễn là nó vượt qua áp lực của lò xo để hút không khí vào.
Hai van trong hệ thống làm mát có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước, giúp giảm hao hụt nước làm mát Do đó, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín được sử dụng phổ biến trong động cơ đốt trong, đặc biệt là ở ô tô và máy kéo chạy đường dài, nhất là tại những khu vực khan hiếm nguồn nước.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
- Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng.
- Lò xo của áp suất và van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
- Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két.
- Thay thế nắp két mới cùng chủng loại.
3.3.4 Van hằng nhiệt TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
* Water inlet : đường nước vào
* Radiator hose outlet : ống nước giải nhiệt
• Kết cấu và nguyên lí hoạt động
Hình 3.3.4: Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt.
(a) Van ở trang thái đóng ; (b) Van ở trạng thái mở.
1- Vỏ ống nước lắp cụm van hằng nhiệt; 2- Van đang đóng; 3- Chốt có đầu côn; 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 về bơm; 9- Van đang ở trạng thái mở;
10- Đường nước về két làm mát.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống ống xếp liên quan đến việc điều chỉnh nhiệt độ và áp suất Khi nhiệt độ nước dưới 70°C, áp suất hơi trong ống xếp thấp, khiến ống co lại và supap trên đóng kín, trong khi supap dưới mở cho phép nước thoát ra khỏi động cơ Khi nhiệt độ nước vượt quá 70°C, áp suất hơi đẩy ống xếp ra, đóng supap dưới và mở supap trên để nước được dẫn đến két nước Van mở hoàn toàn khi nhiệt độ đạt 95°C.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
Van hằng nhiệt bị liệt hoặc kẹt ở vị trí đóng sẽ khiến nước không được làm nguội, dẫn đến động cơ quá nóng Ngược lại, nếu van bị kẹt ở vị trí mở to, thời gian máy chạy ấm sẽ kéo dài, gây mòn nhanh động cơ, tiêu tốn nhiên liệu và làm tăng ô nhiễm môi trường.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
HÌNH CHIẾU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT
3.4 Hình chiếu các chi tiết của hệ thống làm mát
CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT
Kiểm tra và bổ sung nước làm mát là việc cần thực hiện trước khi khởi động xe Trong quá trình lái xe, nếu phát hiện động cơ nóng quá mức, cần dừng động cơ và chờ nhiệt độ giảm xuống mức an toàn trước khi kiểm tra và bổ sung nước vào két làm mát, đảm bảo mực nước đạt đến cổ lỗ đổ nước Nên bổ sung nước theo quy định của nhà chế tạo; nếu không có, hãy sử dụng nước mềm sạch Để duy trì hiệu quả chống ăn mòn và ngăn cặn, nước làm mát cần được thay thế tối đa sau 2 năm sử dụng.
3.5.2 Kiểm tra hiện tượng rò rỉ nước của hệ thống làm mát:
Khi nhận thấy nước làm mát thường bị tiêu hao nhanh cần kiểm tra sự rò rỉ, thất thoát ở cả trong và ngoài để tìm nguyên nhân khắc phục.
Quan sát trực tiếp là bước quan trọng trong việc kiểm tra động cơ; cần kiểm tra dưới gầm xem có hiện tượng ướt do nước chảy hay không, đồng thời chú ý đến các đầu nối và ống nối của hệ thống, cũng như khu vực bình chứa nước dưới két nước và bơm nước Sử dụng thước thăm dầu để kiểm tra dầu trong cácte; nếu dầu bẩn và có độ nhớt kém, cần xả dầu để xác định có lẫn nước hay không Sự hiện diện của nước trong dầu cho thấy có hiện tượng nước chảy vào hệ thống bôi trơn Cuối cùng, mở nắp két nước để kiểm tra váng dầu; nếu có, điều này chứng tỏ khả năng lọt khí cháy từ xilanh hoặc dầu từ đường dầu sang đường nước làm mát.
Phương pháp này thường chỉ hiệu quả khi có rò rỉ lớn, sự rò rỉ nhỏ thường khó phát hiện.
Để kiểm tra độ kín của hệ thống bằng khí nén, cần giữ mực nước trong két thấp hơn vành cổ lỗ đổ nước khoảng 15 mm Tiếp theo, lắp bơm tay có áp kế vào và bơm khí vào két với áp suất không vượt quá 25 KPa so với áp suất làm việc của két Nếu áp suất duy trì ổn định trong vài phút, hệ thống được coi là kín Ngược lại, nếu áp suất giảm, cần áp dụng các phương pháp khác để xác định nguyên nhân rò rỉ.
Kiểm tra rò rỉ bằng tia cực tím là phương pháp hiệu quả, trong đó pha một lượng chất phát quang vào nước làm mát và cho động cơ chạy để nước ấm lên Khi sử dụng tia cực tím, chất phát quang sẽ phát sáng màu xanh, giúp dễ dàng quan sát các vị trí rò rỉ Kết hợp phương pháp này với khí nén trong hệ thống sẽ mang lại kết quả tốt hơn và có thể phát hiện hầu hết các chỗ rò rỉ.
Kiểm tra độ kín và áp suất mở van nắp két nước là quy trình quan trọng, thực hiện bằng bơm tay có đồng hồ áp suất Đầu tiên, lắp két nước vào ống trung gian và kết nối với bơm Bơm từ từ và theo dõi đồng hồ để kiểm tra áp suất mở van xả Nếu giữ áp suất dưới mức mở van mà không giảm trong vài phút, van được coi là kín Nếu áp suất mở van đạt tiêu chuẩn và van kín, van được xem là đạt yêu cầu Ngoài ra, van hút có thể được kiểm tra bằng tay; nếu mở nhẹ nhàng thì chứng tỏ hoạt động bình thường.
Để kiểm tra khí cháy lọt vào hệ thống làm mát, cần chú ý đến hiện tượng rò rỉ giữa hệ thống làm mát và xilanh Khi có rò rỉ, khí cháy sẽ xâm nhập vào hệ thống làm mát và thoát ra ngoài qua van xả của nắp két nước Một phương pháp kiểm tra đơn giản là sử dụng ống nối để kết nối một đầu với lỗ thoát hơi ở nắp két nước và đầu còn lại nhúng vào bình thủy tinh chứa nước; nếu thấy bọt khí sủi lên nhiều, điều này cho thấy có khí cháy lọt vào đường nước Ngoài ra, sự rò rỉ này cũng có thể được xác định bằng thiết bị phân tích khí.
Mở nắp két nước và khởi động động cơ, sau đó đặt đầu hút khí của thiết bị phân tích khí vào miệng két nước Nếu có khí cháy như CO, CO2, HC xâm nhập vào két nước, thiết bị sẽ phát hiện và hiển thị hàm lượng khí trên màn hình.
3.5.3 Kiểm tra hiện tượng tắc két nước:
Khi két nước có dấu hiệu tắc, như nhiệt độ nước cao, nước trào ra khi mở nắp hoặc khi tăng tốc động cơ, cần tiến hành kiểm tra để khắc phục tình trạng này Việc kiểm tra có thể thực hiện một cách đơn giản.
- Xả nước động cơ và tháo két ra khỏi động cơ hoàn toàn, bịt kín hai đầu nối của két.
- Đổ nước vào đầy két rồi mở nút bịt ở đầu ống nối phía dưới.
Khi quan sát hiện tượng nước chảy ra, nước trong két phải được xả hết nhanh chóng trong vài giây Nếu lưu lượng nước chảy ra thấp hơn khả năng thoát của ống, điều này cho thấy két nước có thể bị tắc một phần và cần được thông rửa.
3.5.4 Kiểm tra van hằng nhiệt:
Việc kiểm tra van hằng nhiệt được thực hiện như sau:
- Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch cáu cặn bám trên van.
- Chuẩn bị nhiệt kế chính xác, một chậu nước (trong suốt) và phương tiện đun nước.
Để kiểm tra van hằng nhiệt, hãy cho van chìm trong bình nước và cắm nhiệt kế mà không để chúng chạm đáy bình để đảm bảo độ chính xác Khi đun nước, theo dõi nhiệt độ van: van bắt đầu mở ở khoảng 81 ÷ 85 độ C và mở hoàn toàn ở 95 ÷ 100 độ C Sau khi nước nguội, nhiệt độ khi van đóng hoàn toàn cần phải ở mức 75 ÷ 80 độ C Nếu van không đạt yêu cầu này, cần thay mới để đảm bảo hoạt động hiệu quả.