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 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 đưa về két nước làm mát, nơi nước được chia nhỏ vào các ống và được làm mát nhờ gió từ quạt và gió tự nhiên khi ô tô di chuyển Sau khi được làm mát, nước sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại động cơ, duy trì chu trình liên tục nhờ bơm nước.
Van hằng nhiệt được lắp đặt giữa động cơ và két nước, giữ cho nước làm mát ở nhiệt độ làm việc ổn định Khi nước làm mát quá lạnh, van sẽ đóng lại để tăng nhiệt độ nhanh chóng Khi đạt nhiệt độ làm việc, van mở ra cho nước tuần hoàn về két nước Hệ thống làm mát được thiết kế chịu áp suất để ngăn nước sôi; áp suất cao sẽ làm tăng nhiệt độ sôi, nhưng nếu 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, cho phép nước vào bình nước phụ để giảm áp suất Khi nhiệt độ giảm, nước từ bình nước phụ sẽ được hút trở lại hệ thống Đây là 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 thông qua dàn trao đổi nhiệt, cung cấp nước mát cho động cơ trong quá trình hoạt động Để đạt hiệu quả làm mát tối ưu, két nước được thiết kế với các ống và lá nhôm mỏng nhằm tăng cường khả năng tản nhiệt Kích thước của két nước có thể khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế của từng hãng xe.
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 để làm mát động cơ Để nâng cao 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 của động cơ, giữ cho nhiệt độ nước luôn trong khoảng từ 85 độ C trở lên.
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, hoạt động dựa trên nhiệt độ của nước làm mát Khi nhiệt độ nước thấp, van sẽ đóng để ngăn nước chảy ra khỏi két làm mát Ngược lại, khi nhiệt độ nước tăng, van mở cho phép nước từ động cơ thoát ra két làm mát, giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ.
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 thấp nổi lên mặt thoáng của thùng chứa và bốc hơi ra ngoài Trong khi đó, nước nguội có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới, thay thế cho nước nóng, tạo ra sự 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 của động cơ, có thể là đứng hoặc nằm.
Làm mát bằng bốc hơi nước có thể 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 sử dụng trên phương tiện vận tải.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi với cấu trúc đơn giản và tính năng lưu động đối lưu được ứng dụng phổ biến cho các động cơ đốt trong có xilanh nằm ngang, đặc biệt là ở 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:
Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên hoạt động bằng cách tuần hoàn nước nhờ chênh lệch áp lực giữa cột nước nóng trong động cơ và cột nước lạnh trong thùng chứa hoặc két nước, 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 máy, làm giảm khối lượng riêng và nổi lên trên Trong khoang nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt từ các chi tiết như nắp xilanh và xupap, khiến nhiệt độ và khối lượng riêng của nước tiếp tục giảm, dẫn đến nước nổi lên khoang trên của két làm mát Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu động cơ, hút không khí qua két, làm mát nước và tăng khối lượng riêng, khiến nước chìm xuống khoang dưới của két và quay trở lại thân máy Độ chênh áp lực phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai cột nước, cho phép cường độ làm mát tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi khởi động, chênh lệch nhiệt độ nhỏ dẫn đến áp lực thấp và nước lưu động chậm, làm động cơ lâu đạt nhiệt độ làm việc Khi phụ tải tăng, chênh lệch nhiệt độ và tốc độ lưu động của nước cũng tăng, đồng thời cần đảm bảo mức nước trong thùng chứa luôn cao hơn mức nước ra của động cơ.
Hệ thống làm mát hiện tại có nhược điểm là tốc độ lưu động của nước thấp, khoảng V = 0,12÷0,19 m/s, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nước vào và 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 lại làm cho hệ thống trở nên nặng nề và cồng kềnh Vì vậy, hệ thống làm mát này không phù hợp cho động cơ ô tô máy kéo và thường được sử dụng cho các 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 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, đảm bảo phân phối nước làm mát đồng đều cho từng xilanh Nước được bơm vào thân máy và chảy qua ống phân phối đúc sẵn, sau đó làm mát xilanh và nắp máy trước khi thoát ra ngoài với nhiệt độ cao Khi van hằng nhiệt mở, một phần nước trở về bơm nước, trong khi phần lớn nước được chuyển vào ngăn chứa phía trên của két nước.
Nước từ ngăn trên của két chảy qua các ống mỏng có cánh tản nhiệt, nơi được làm mát nhờ dòng 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 từ ngăn chứa dưới vào động cơ để thực hiện chu kỳ làm mát tuần hoàn Ưu điểm của hệ thống này là nước sau khi qua két làm mát sẽ trở về động cơ, do đó giảm thiểu việc bổ sung nước và tận dụng nguồn nước để tiếp tục làm mát Điều này rất thuận lợi 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 để duy trì nhiệt độ Vòng đầu tiên, hay còn gọi là nước vòng kín, làm mát động cơ bằng nước được bơm từ két nước Vòng thứ hai sử dụng nước sông hoặc nước biển có nhiệt độ thấp hơn để làm mát nước trong vòng kín, sau đó nước này được thải ra môi trường Hệ thống này giúp tối ưu hóa hiệu suất làm mát và bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt.
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 của động cơ sử dụng nước ngọt để làm mát qua chu trình kín Nước ngọt được bơm đến động cơ để làm mát thân máy và nắp xilanh, sau đó chảy vào két làm mát Nước trong hệ thống được làm mát bởi nước từ môi trường bên ngoài, được bơm qua lưới lọc và các bình làm mát dầu, trước khi trở lại môi trường qua két làm mát.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nước trong hệ thống tuần hoàn kín vẫn còn thấp, dẫn đến việc van hằng nhiệt đóng lại, ngăn chặn dòng nước đi qua két làm mát nước ngọt.
Nước làm mát được hút từ bơm qua két làm mát theo đường ống và đổ 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: kiểu tự nhiên và kiểu cưỡng bức (sử dụng quạt gió) 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 được đặt vuông góc với đường tâm xilanh Hệ thống làm mát kiểu này được sử dụng phổ biến trong hầu hết các động cơ môtô và xe máy.
Một số loại xe máy có động cơ nằm ngang thiết kế phiến tản nhiệt dọc theo tâm xilanh, giúp gió lưu thông qua rãnh giữa các phiến Hệ thống làm mát tự nhiên tận dụng luồng không khí khi xe di chuyển để làm mát các phiến tản nhiệt.
Khi xe phải lên dốc, chở nặng hoặc di chuyển chậm, động cơ thường gặp tình trạng quá nóng do hệ thống làm mát kém Để khắc phục vấn đề này, giải pháp làm mát bằng không khí cưỡng bức đã được áp dụng.
2.4.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức:
Hệ thống làm mát này có ưu điểm nổi bật là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe, đảm bảo khả năng làm mát hiệu quả ngay cả khi xe đứng yên Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là kết cấu 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 bao gồm ba bộ phận chính: phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Quạt gió là thành phần quan trọng nhất, cung cấp lượng gió cần thiết với tốc độ cao để làm mát động cơ Được dẫn động từ trục khuỷu, quạt gió tạo ra lưu lượng gió lớn giúp hạ nhiệt cho động cơ hiệu quả Để nhanh chóng đạt được trạng thái nhiệt ổn định từ lúc khởi động, quạt gió được trang bị ly hợp thủy lực hoặc điện từ.
Hình vẽ (A) mô tả 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 các phiến tản nhiệt của các 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, đảm bảo nhiệt độ giữa các xilanh tương đối đồng đều Nó cũng cho phép dòng không khí tiếp xúc gần với mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt, nâng cao hiệu suất truyền nhiệt Hơn nữa, nhờ có bản dẫn gió, có thể ưu tiên dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất như xupáp thải và buồng cháy.
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 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 không cho NLM chảy về két nước và mở hoàn toàn đường ống nước để NLM được đưa 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 hạ nhiệt độ nước Đồng thời, van cũng mở một phần đường ống dẫn nước làm mát về trước bơm nước, cho phép bơm nước đưa nước làm mát vào động cơ để duy trì hiệu suất hoạt động.
Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở hoàn toàn, cho phép nước làm mát chảy từ két nước đến két làm mát để hạ nhiệt độ Đồng thời, đường ống nước sẽ được đóng lại để ngăn nước làm mát trở về trước bơm nước Bơm nước sau đó sẽ đưa nước làm mát vào động cơ để đảm bảo quá trình làm mát 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 bơm Trục bơm được giữ cố định trong thân và di chuyển trên các ổ bi, với phần đuôi trục gắn bánh công tác và đầu trục có puly để dẫn động bơm Phớt chặn được lắp đặt giữa bánh công tác và thân bơm nhằm ngăn chặn nước rò rỉ ra ngoài trục 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, áp suất giảm tạo 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 giúp ngăn ngừa sự rò rỉ dầu (mỡ) bơm vào nước làm mát trong các ổ bi Khi trục bơm quay, sự ma sát có thể làm mài mòn phớt, dẫn đến việc tăng khe hở giữa trục và mặt trong của phớt Điều này có thể gây ra hiện tượng rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát, 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, ngăn không cho NLM chảy về két nước và mở hoàn toàn đường ống dẫn NLM đến 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 cho nước làm mát chảy về két nước và một phần khác để nước làm mát được đưa về trước bơm nước Bơm nước sau đó sẽ đưa nước làm mát vào động cơ để đảm bảo quá trình làm mát hiệu quả.
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) vượt quá mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở hoàn toàn, cho phép NLM chảy về két nước để được làm mát, đồng thời ngăn chặn dòng NLM quay trở lại bơm nước Sau đó, bơm nước 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 lắp cố định ở cuối trục bơm trong thân bơm Trục bơm được giữ cố định trong thân và hoạt động trên các ổ bi Phần đuôi trục gắn với bánh công tác, trong khi đầu trục được lắp puly để dẫn động bơm Phớt chặn được đặt giữa bánh công tác và thân bơm nhằm ngăn chặn nước rò rỉ ra ngoài trục 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 qua đường thải Gần trục bơm, tạo ra độ chân không, giúp nước từ đường nạp vào chiếm chỗ và tiếp tục được đẩy đi Tốc độ nước bơm vào 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 bị rò rỉ vào nước làm mát Khi trục bơm quay, sự ma sát có thể làm mài mòn các phớt, dẫn đến việc khe hở giữa trục và mặt trong của phớt tăng lên Điều này gây ra hiện tượng rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát, làm biến chất chất lượng của nước làm mát.
- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
Kiểm tra bộ phận phớt bao kín và thay thế nếu hỏng; kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm, nếu bị mòn rỗ có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng, sau đó đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc Đảm bảo thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để ngăn ngừa 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 nóng nước làm mát, nước nóng được bơm vào bình chứa phía trên của két nước Nước nóng chảy qua các ống và tỏa nhiệt ra thành ống, sau đó nhiệt lượng được truyền đến các cánh tản nhiệt để giải phóng ra môi trường không khí, giúp tăng khả năng truyền nhiệt Sau khi trao đổi nhiệt, nước nguội sẽ chảy xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, 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 cản trở lưu thông nước qua két, dẫn đến giảm hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra, ống nước bị thủng gây ra tình trạng rò rỉ nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống làm mát.
- 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:
Thông rửa két nước là quá trình tẩy sạch các chất bám trên thành ống bằng cách 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 để đảm bảo hiệu quả Ngoài ra, có thể tháo rời cả hai ống nối giữa két và động cơ để rửa riêng từng cụm, mặc dù phương pháp này tiêu tốn nước hơn nhưng mang lại hiệu quả sạch sẽ hơn so với việc rửa chung 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 trên đỉnh của két, có chức năng kín nước và ngăn không cho nước văng ra ngoài Nó còn giữ áp suất trong két, giúp tăng nhiệt độ sôi của nước làm mát lên trên 100 độ C, từ đó nâng cao 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 theo nhiệt độ làm mát tối đa của động cơ, trong khi van hút không khí đảm bảo áp suất không giảm quá thấp 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 mở để xả hơi nước ra ngoài hoặc hút không khí vào.
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 khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m², áp suất chân không dưới van hút sẽ kích thích mở van hút, nhưng cần phải vượt qua áp lực của lò xo để thực hiện điều này.
Hai van này giúp hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát, giảm thiểu hao hụt nước Do đó, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín được sử dụng phổ biến trong động cơ đốt trong, đặc biệt là ô tô và máy kéo hoạt động trên đường dài, nhất là ở 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 làm mát bắt đầu khi nhiệt độ nước dưới 70 oC, lúc này áp suất hơi trong ống xếp thấp, khiến ống xếp co lại do lực đàn hồi của thành ống Supap trên đóng kín đường đến két nước, trong khi supap dưới mở để nước thoát ra khỏi động cơ qua đường tắt đến bơm nước Khi nhiệt độ nước vượt quá 70 oC, áp suất hơi trong ống xếp đẩy dài ống xếp ra, làm đóng supap dưới và mở supap trên, cho phép nước đi vào két nước Van mở hoàn toàn ở 95 oC.
• Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
Van hằng nhiệt bị liệt hoặc kẹt ở vị trí đóng làm nước không được làm nguội, dẫn đến động cơ quá nóng Ngược lại, nếu van bị kẹt ở vị trí mở to, thời gian chạy ấm máy kéo dài, gây mòn nhanh động cơ, tiêu tốn nhiên liệu và 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 Nếu trong quá trình lái xe phát hiện động cơ nóng quá mức, cần dừng lại và đợi nhiệt độ giảm xuống mức an toàn trước khi kiểm tra và bổ sung nước vào két làm mát đến cổ lỗ đổ nước Nên bổ sung nước theo hướng dẫn của nhà sản xuất; nếu không có, hãy dùng nước mềm sạch Việc sử dụng nước đúng thành phần quy định giúp kéo dài thời gian sử dụng, nhưng tối đa 2 năm cần phải thay nước để đảm bảo hiệu quả chống ăn mòn và ngăn cặn.
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 động cơ là cần thiết để phát hiện hiện tượng ướt do nước chảy, kiểm tra 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 chất lượng dầu trong cácte; nếu dầu bẩn và có độ nhớt kém, cần xả dầu để xem có lẫn nước hay không Nếu phát hiện nước, điều này cho thấy có khả năng nước chảy vào hệ thống bôi trơn Ngoài ra, mở nắp két nước để kiểm tra váng dầu; sự xuất hiện của váng dầu cho thấy nguy cơ 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 Sau đó, 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, điều này cho thấy hệ thống 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 một phương pháp hiệu quả, trong đó pha một lượng chất phát quang vào nước làm mát Sau khi cho động cơ chạy để làm nước ấm lên, chất phát quang sẽ phát ra 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, cho phép phát hiện hầu hết các chỗ rò rỉ.
Kiểm tra độ kín và áp suất mở van nắp két nước bằng bơm tay có đồng hồ áp suất Lắp két nước vào ống trung gian và kết nối với bơm, sau đó bơm từ từ và theo dõi đồng hồ để kiểm tra áp suất mở van xả Tiếp tục bơm giữ áp suất thấp hơn một chút so với áp suất mở van; nếu áp suất không giảm trong vài phút, van được coi là kín Nếu áp suất mở van đúng quy định và van kín, van đạt yêu cầu Van hút cũng cần kiểm tra bằng tay; nếu mở nhẹ nhàng là đạt yêu cầu.
Kiểm tra rò rỉ khí cháy vào hệ thống làm mát là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ Nếu khí cháy lọt vào hệ thống làm mát, nó sẽ thoát ra qua van xả của nắp két nước Để kiểm tra, có thể sử dụng một ống nối: một đầu gắn vào lỗ thoát hơi ở nắp két nước, đầu còn lại nhúng vào bình nước Nếu thấy bọt khí sủi lên nhiều, điều này cho thấy có hiện tượng rò rỉ khí vào đường nước Ngoài ra, sự rò rỉ 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, hoặc HC xâm nhập vào két nước, thiết bị sẽ phát hiện và hiển thị hàm lượng của chúng.
3.5.3 Kiểm tra hiện tượng tắc két nước:
Nếu 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, cần lưu ý rằng nước trong két phải được xả hết nhanh chóng trong vài giây Nếu lưu lượng nước chảy ra yếu hơn khả năng thoát của ống, điều này có thể cho thấy két nước đang 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 đặt nó chìm lơ lửng trong bình nước và cắm nhiệt kế mà không để chạm đáy bình nhằm đảm bảo độ chính xác Khi đun nước, quan sát 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, kiểm tra nhiệt độ khi van đóng hoàn toàn, phải ở mức 75 ÷ 80 độ C Nếu van hằng nhiệt không đạt yêu cầu này, cần thay mới.