Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE trên xe Innova

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xéc măng, xu páp, nắp xylanh, thành xylanh chiếm khoảng 25÷35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600oC, còn nhiệt độ của nấm xu páp có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: - Làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy; - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát; - Có thể gây bó kẹt piston trong xylanh do hiện tượng giãn nở nhiệt; - Giảm hệ số nạp; - Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng kích nổ. Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ.

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Giáo viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 2

1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Yêu cầu 3

1.1.3 Phân loại 4

1.2 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ 4

1.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên 4

1.2.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức 5

1.3 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 6

1.3.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 6

1.3.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 7

1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức 9

1.4 KẾT LUẬN 15

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA 16

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE TOYOTA INNOVA 16

2.2 SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KIỂU LÀM MÁT BẮNG NƯỚC VÀ KIỂU LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ 18

2.3 ĐỘNG CƠ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 19

2.4 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA 21

2.5 KẾT LUẬN 23

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA 25

3.1 SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ĐI CỦA NƯỚC LÀM MÁT 25

3.1 KÉT NƯỚC LÀM MÁT 26

3.1.1 Két nước 26

3.1.2 Nắp két nước 27

3.2 BƠM NƯỚC 28

3.3 QUẠT LÀM MÁT 30

3.4 VAN HẰNG NHIỆT 33

3.5 BÌNH GIÃN NỞ 35

3.6 KẾT LUẬN 36

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA 37

4.1 NỘI DUNG BẢO DƯỠNG 37

4.2 QUY TRÌNH KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG HỆ THỐNG 38

4.2.1 Kiểm tra cụm bơm nước 38

4.2.2 Kiểm tra van hằng nhiệt 39

4.2.3 Kiểm tra quạt làm mát 40

4.2.4 Kiểm tra két nước 41

4.2.5 Kiểm tra đường ống dẫn 42

4.3 CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC, SỬA CHỮA 42

4.3.2 Nắp két nước 44

4.3.3 Bơm nước 45

4.3.4 Quạt làm mát 46

4.3.5 Van hằng nhiệt 46

4.3.6 Dung dịch làm mát 47

4.4 SÚC RỬA HỆ THỐNG LÀM MÁT 47

4.4.1 Súc rửa hệ thống làm mát bằng dòng nước có áp suất cao 48

4.4.2 Súc rửa hệ thống làm mát bằng phương pháp dòng tuần hoàn 48

4.4.3 Súc rửa hệ thống làm bằng dung dịch hoá học 48

4.5 QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG MÔI CHẤT LÀM MÁT 49

4.6 KẾT LUẬN 54

KẾT LUẬN CHUNG 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

-DOHC

Double OverHead Camshaft là động cơ sử dụng

2 trục cam bố trí trên nắp máy, mỗi trục dẫn động một bên xu páp hút hoặc xả riêng biệt

-DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xylanh 5

Hình 1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 7

Hình 1.3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 8

Hình 1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng 9

Hình 1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn 10

Hình 1.6 Hệ thống làm mát một vòng hở 11

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài 13

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải 14

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát 21

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt đóng 22

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt mở 23

Hình 3.1 Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 25

Hình 3.2 Sơ đồ đường đi của nước làm mát 25

Hình 3.3 Két cấu két nước làm mát 26

Hình 3.4 Kết cấu nắp két nước 27

Hình 3.5 Kết cấu bơm nước 29

Hình 3.6 Kết cấu quạt làm mát 30

Hình 3.7 Kết cấu khớp chất lỏng 32

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn quan hệ tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất lỏng 33

Hình 4.1 Kiểm tra cụm bơm nước 38

Hình 4.2 Kiểm tra van hằng nhiệt 39

Hình 4.3 Kiểm tra ly hợp quạt gió 40

Hình 4.5 Kiểm tra két nước 41

Hình 4.6 Kiểm tra đường ống dẫn 42

Hình 4.7 Két nước bị gỉ sét 43

Hình 4.8 Thông rửa két nước làm mát 44

Hình 4.9 Hư hỏng nắp két nước 45

Hình 4.10 Bổ sung nước làm mát 47

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng thông số xe Toyota Innova 16Bảng 4.1 Bảng quy trình kiểm tra và bổ sung môi chất làm mát 49

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệutrong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: khai thác tàinguyên, dịch vụ công cộng, xây dựng, quân sự và đặc biệt là nhu cầu dichuyển ngày càng cao của con người Một chiếc ô tô hiện đại ngày nay phảiđáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thânthiện với môi trường,… Chính vì thế các nhà chế tạo ô tô nói chung và hãng

xe TOYOTA nói riêng đã không ngừng cải tiến và hoàn thiện chúng bằngviệc đưa nhiều công nghệ mới nhằm đáp ứng những nhu cầu đó

Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao, chính là nhờ sự hỗ trợ và làmviệc tốt của các hệ thống như: hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát… Vì vậycông suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất lớnvào sự làm việc của các hệ thống này Trong quá trình học tập em nhận thấy

hệ thống làm mát là một hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu trong bất

cứ loại xe nào Nó không những giúp động cơ làm việc được ổn định mà còngiúp tăng tuổi thọ cho động cơ Chính vì vậy em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu

hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE trên xe Innova” để tìm hiểu thêm và củng

cố lại kiến thức về hệ thống giúp cho công việc sau này

Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thờigian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi nhữngthiếu sót, kính mong các thầy chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn Cuốicùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.BÙI VĂN CHINH, các thầy côgiáo trong khoa công nghệ ô tô cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ ánnày

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Đoàn Hồng Quân

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ

1.1.1 Công dụng

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếpxúc với khí cháy như: piston, xéc măng, xu páp, nắp xylanh, thành xylanhchiếm khoảng 2535% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra Vì vậy các chi

cao gây ra những hậu quả xấu như:

- Làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy;

- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổnthất ma sát;

- Có thể gây bó kẹt piston trong xylanh do hiện tượng giãn nở nhiệt;

- Giảm hệ số nạp;

- Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng kích nổ

Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động

cơ Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từkhí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo chonhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Động

cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động

cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều,nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài

ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớtcủa dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơgiới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suấtđộng cơ

* Làm mát động cơ và máy nén

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động

cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc Ngoài ra, hệ thống cũng

có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấmmáy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc Bên cạnh đó hệthống làm mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máynén khí Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chínhlàm mát động cơ

* Làm mát dầu bôi trơn

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lênkhông ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:

- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quátrình ma sát các ổ trục ra ngoài;

- Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như

cò mổ, đuôi xu páp, piston

Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thayđổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn.Đường dầu bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ.Khi nước làm mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạnhiệt độ cho dầu bôi trơn

1.1.2 Yêu cầu

Đối với động cơ 1TR-FE hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầusau:

- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát nhỏ;

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ởkhoảng 8095oC và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng

- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậucũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí.

1.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt

bố trí trên nắp xylanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xylanh bao giờcũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thânthường bố trí vuông góc với đường tâm xylanh Đa số động cơ mô tô và xemáy bố trí hệ thống làm mát kiểu này

Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiếntản nhiệt dọc theo đường tâm xylanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữacác phiến tản nhiệt Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xechạy trên đường để lấy làm mát các phiến tản nhiệt

Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm thường động cơ bịquá nóng do làm mát kém Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa raphương án làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức

1.2.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ dichuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ.Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấuthân máy và nắp xylanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tảnnhiệt và hình dạng 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 xylanh

(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục

(B)- Quạt gió hướng trục

1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bu lông; 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 chủ yếu

đó là: các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xylanh, quạt gió và bản dẫngió Nhưng quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết,

có tốc độ cao để làm mát động cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu

12

cung cấp gió với lưu lượng lớn làm mát động cơ Để rút ngắn thời gian từtrạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt giótrang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.

Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơbốn xylanh dung quạt gió hướng trục Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửahút gió, qua quạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực cácphiến tản nhiệt của các xylanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều chocác xylanh, khiến cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều Hơn nữa dokhí có bản dẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vìvậy có thể nâng cao hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta cóthể bố trí ưu tiên cho dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, 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

1.3 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC

Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như:làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡngbức và làm mát ở nhiệt độ cao Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhượcđiểm khác nhau và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:

3

4

Hình 1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3,4- Xu páp; 5- Nắpxylanh; 6- Thân máy; 7- Piston; 8- Xylanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;

11- Các te chứa dầu

Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽgiảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy,kiểu làm mát này không thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặttính lưu động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động

cơ đốt trong kiểu xylanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nôngnghiệp cỡ nhỏ

Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và haomòn xylanh không đều

1.3.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoànnhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm.Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trongkét nước

4 3

2

1

Hình 1.3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

1- Đường nước; 2- Hướng gió vào; 3- Két nước; 4- Nắp két; 5- Đườngdẫn nước vào két làm mát; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ; 8-

Xylanh; 9- Thân máy

Khi mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng vànguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu độngchậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc Sau đó phụ tải tăng thì

độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động củanước cũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênhchiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mứcnước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống cóvận tốc bé vào khoảng 0,120,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độnước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xylanh được làm mát không đều.Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nướctrong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thốnglàm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thườngđược dùng trên động cơ tĩnh tại

1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểmtrong hệ thống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động dosức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểutuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuầnhoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bứchai vòng tuần hoàn Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưunhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau

1.3.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

9

1 11

10 8

7

Hình 1.4 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- Ốngnước 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

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khiqua két làm mát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việctrở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rấtthuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồnnước

1.3.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòngkhông khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, nhưnước sông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mátcưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sônghay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín,sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòngđược dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy

1- Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xylanh; 4- Van hằngnhiệt; 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 như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trìnhkín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xylanh đến két làmmát nước ngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nướcngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát

1 2 3

4 5

6

7 8

9 10

Hình 1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ rangoài môi trường

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoànkín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nướcngọt Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7)qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thểđặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóngđường ống đi vào két làm mát (5) Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khilàm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nướcngọt (10) để bơm trở lại động cơ

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hútvào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển Hệ thốngnày có ưu điểm là đơn giản Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát

Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bêntrong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bênngoài) Do đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ

So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệthống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của

các muối ở thành xylanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đềunên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên Cũng do vách áo nước bị đóngcặn muối mà sự truyền nhiệt từ xylanh vào nước làm mát cũng kém Ngoài ra,

do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong

hệ thống hở cũng dao động lớn Điều này không có lợi cho chế độ làm mát

1.3.4 Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao

Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mátchính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và

hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệtcủa khí thải

1.3.4.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài

1- Động cơ; 2- Van tiết lưu; 3- Bộ tách hơi; 4- Quạt gió; 5- Bộ ngưng tụ

nước; 6- Không khí làm mát; 7- Bơm nước

Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùng thứ nhất

đếntra ) Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộtách hơi có áp suất p1 < p2

7 1

p2 , tra

6

p2 , tvào

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc

hơi bên ngoài

1.3.4.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải

1- Động cơ; 2- Tua bin tăng áp; 3- Đường thải; 4- Bộ tăng nhiệt cho hơinước; 5- Bộ tăng nhiệt cho nước ra; 6- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào

bộ tách hơi; 7,9- Van tiết lưu; 8- Bộ tách hơi nước; 10- Tua bin hơi; 11- Bộ

ngưng tụ; 12,14,15,16- Bơm nước; 13- Thùng chứa nước

Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suấtlàm việc của động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và khôngkhí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy đượcnhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu này

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản lànhiệt độ của các chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác củacác chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt.Ngoài ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ Khităng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm

101112

1314

1516

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt

của hơi nước và nhiệt của khí thải

bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệtphải chắc chắn hơn.

Mỗi loại hệ thống làm mát đều ưu nhược điểm riêng Giữa làm mát bằngkhông khí và làm mát bằng nước cũng có những ưu nhược điểm của mình.Toyota Innova là một loại xe du lịch vì vậy hệ thống làm mát được trên xephảo đảm bảo được các tiêu chí: dễ bố trí, làm mát tối ưu nhất và hoạt độngtốt trong mọi điều kiện thời tiết và địa hình Để đáp ứng được những yêu cầu

đó người lựa chọn lắp cho xe hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡngbức

CHƯƠNG 2

SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LÀM

MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA 2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE TOYOTA INNOVA

Tháng 1/2006, Toyota Innova chính thức được ra mắt tại thị trường ViệtNam Được biết, cái tên Innova có nguồn gốc từ "Innovative" có nghĩa là sựđổi mới-sáng tạo Theo các nguồn tin tức ô tô, sự ra đời của Toyota Innova

Xe Toyota Innova là loại xe du lịch 8 chỗ ngồi Xe được trang bị động

cơ 1TR-FE, khung gầm xe cứng cáp cho hiệu quả lái xe ổn định Khả nănggiảm xóc và chống rung tốt tạo cảm giác thoải mái và êm ái cho mọi hànhkhách trong xe trên mọi nẻo đường

Bảng 2.1 Bảng thông số xe Toyota Innova

mm x mm x

Chiều rộng cơsở

có VVT-i

Treo trước

Độc lập với lò xocuộn, đòn kép vàthanh cân bằngTreo sau

4 điểm liên kết, lò

xo cuộn và tay đòn

bên

7 Hệ thống

phanh

* Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ làm

mát bằng nước so với động cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:

- Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn do đó trạngthái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp Vì vậy, nếucác điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén đểtránh hiện tượng kích nổ;

- Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng 1015,trọng lượng nhỏ hơn 810 so với động cơ làm mát bằng không khí Đượcnhư vậy là ta có thể đúc các xylanh liền một khối nên khoảng cách giữa cácxylanh có thể giảm đến mức tối thiểu;

- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vữngcủa thân động cơ, trục khuỷu và trục cam;

- Khi làm việc động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn;

- Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằngnước nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió

* Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau

đây:

- Kết cấu thân máy và nắp xylanh rất phức tạp và rất khó chế tạo;

- Phải dùng két nước có cánh tản nhiệt bằng đồng Kết cấu của két nướccũng rất phức tạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiếc ;

- Dễ bị rò rỉ nước xuống các te nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượngdầu bôi trơn ở dưới các te;

- Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước có thể làm

vỡ hệ thống làm mát Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp,thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt

độ đông đặc của nước làm mát;

- Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nướccứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt;

- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước

2.3 ĐỘNG CƠ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC

Đây là hệ thống làm mát phổ biến nhất trong các mẫu xe hơi hiện đạingày nay với độ tin cậy cao, khắc phục được các nhược điểm của các hệthống khác như hiệu quả làm mát và khả năng làm việc linh hoạt Nhượcđiểm là kết cấu phức tạp, giá thành cao, thường xuyên phải được bảo dưỡng.Được biết tới với cái tên hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡngbức Bao gồm các bộ phận sau:

* Két nước làm mát

Két nước có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra không khí để

hạ nhiệt độ của nước và cung cấp nước mát cho động cơ khi làm việc Đểđảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước được cấu tạo từ những đường ốngnhỏ hẹp, xen lẫn là cái lá nhôm mỏng nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt Tùy theocác yêu cầu khác nhau mà két nước được các hãng xe thiết kế với kích thướckhác nhau

* Nắp két nước

Hệ thống làm mát được đóng kín và điều áp bằng một nắp két nước làmmát Đóng kín làm giảm sự hao hụt nước làm mát do bốc hơi, sự tăng áp làmtăng nhiệt độ sôi của nước làm mát do đó làm tăng hiệu quả làm mát Nắp kétnước có hai van: Van áp suất và van chân không.

Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao, áp suất trong két nước làm mát tăngthì van áp suất sẽ tự động mở, giúp nước làm mát chảy về bình nước phụ Khinhiệt độ nước làm mát tăng cao nhưng áp suất trong két nước thấp, van chânkhông sẽ tự động mở nhằm hút nước làm mát từ bình nước phụ về két nước,đảm bảo hiệu quả làm mát cho động cơ

* Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độnước làm mát bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động cơ đến két làmmát Khi động cơ mới hoạt động, van hằng nhiệt sẽ đóng, nước làm mát chỉđược lưu thông trong động cơ, rút ngắn được thời gian hâm nóng động cơ,tiêu hao ít nhiên liệu hơn, giảm được lượng khí xả Sau khi hâm nóng động

cơ, van hằng nhiệt được mở tự động nhằm cho nước làm mát được lưu thôngvào két nước, giúp cho động cơ làm việc ở mức nhiệt độ cho phép Van hằngnhiệt được lắp trên đường nước giữa nắp xylanh với bình làm mát

* Quạt làm mát

Trong hệ thống làm mát bằng nước, quạt gió dùng để tăng tốc độ khôngkhí qua két nước nhằm nâng cao hiệu quả làm mát Quạt làm mát hiện nayhoạt động bằng điện với chế độ bật tự động khi nhiệt độ nước làm mát tớingưỡng nhất định, hoặc bằng khớp chất lỏng khi động cơ quay đủ vòng tuamáy

2.4 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA

Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khíxung quanh để làm mát động cơ Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, hệ thốnglàm mát giúp động cơ dễ nóng lên

Bằng cách đó, hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơthích hợp Ở động cơ 1TR-FE hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡngbức được sử dụng.

14 1

5

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát

1- Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3- Thân máy; 4- Nắp máy; Ống dẫn nước nóng về két; 6- Ống dẫn bọt khí; 7- Ống chuyển; 8- Ống dẫn vềkét nước; 9- Nắp két nước; 10- Quạt gió; 11- Puly bơm nước; 12- Khớp chấtlỏng; 13- Két nước làm mát; 14- Puly trục khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tảnnhiệt; 16- Van hằng nhiệt; 17- Ống nhánh nối với bơm; 18- Bơm nước; 19-

5-Các te

- Hệ thống bao gồm:

+ Bơm nước: tạo áp suất để nước lưu thông trong hệ thống;

+ Két nước: là nơi trao đổi nhiệt độ của nước nóng với không khí bênngoài;

+ Quạt gió: hút gió qua các khe hở của két để tăng hiệu quả trao đổinhiệt của nước làm mát;

+ Van hằng nhiệt: điều khiển nước làm mát trực tiếp trở lại động cơ hoặcqua két nước làm mát mới vào động cơ tuỳ theo nhiệt độ làm việc của độngcơ;

+ Các đường nối mềm bằng cao su từ động cơ tới két nước làm mát.

- Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kín ở đầu ống nước tràn có lắpbình giãn nở (bình nước phụ)

2.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơmnước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máycủa động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy Nước đượcphân chia để làm mát đều cả bốn xylanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làmmát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt

1- Van hằng nhiệt; 2- Đường nước đi tắt; 3- Két nước; 4- Bơm nước.Khi nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ quy định: Khi nước làmmát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở Khi đó nước làm mát

sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt Nhờ vậy nhiệt độcủa nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn Khi nhiệt độ nước làm mát bằng nhiệt độ quy định: Van hằng nhiệt mởmột phần đường ống cho nước làm mát về két nước để làm mát nước và mộtphần đường ống nước cho nước làm mát về trước bơm nước

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt đóng

Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn nhiệt độ quy định: Khi nhiệt độ nướclàm mát lên cao, van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại Toàn bộ nước làm mát

sẽ chảy qua két nước Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằngnhiệt và trở về bơm nước Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì

2.5 KẾT LUẬN

Qua nội dung nghiên cứu ta thấy được xe Toyota Innova là một dòng xe

có nhiều ưu điểm vượt trội Sự tiện dụng cũng như tính kinh tế cao nên đã thuhút được sự quan tâm của nhiều khách hàng

Hệ thống làm mát bằng nước có ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với hệthống làm mát bằng không khí Nó giúp động cơ có thể hoạt động tốt ở mọimôi trường, mọi thời tiết Nhưng cũng có những nhược điểm kém so với hệthống làm mát bằng không khí là kết cấu phức tạp, giá thành cao hơn rấtnhiều

Ở từng khoảng thời gian khác nhau như: mới khởi động, chạy ấm máy

và chạy liên tục thì hệ thống phải thay đổi đường đi của dòng nước làm mátliên tục thông qua van hằng nhiệt để giúp cho nước làm mát luôn luôn phải ởnhiệt độ thích hợp cho động cơ hoạt động tốt, tránh nước làm mát quá nóngdẫn đến động cơ làm việc không ổn định và có thể gây hư hỏng cho hệ thốnglàm mát và ảnh hưởng đến các hệ thống khác của xe

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt mở