Đồ án thiết kế hệ thống làm mát trên động cơ toyota 2AZ FE

Đồ án thiết kế hệ thống làm mát trên động cơ toyota 2AZ FE ,Hệ thống làm mát là một trong những bộ phận quan trọng nhất của động cơ. Hệ thống này giúp giảm nhiệt độ của động cơ và giúp cho động cơ làm việc ở nhiệt độ ổn tối ưu nhất.Có kèm theo bản vẽ

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG i

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH i

Chương1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Mục đích đề tài 1

1.4 Ý nghĩa đề tài 1

1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

1.6 Kết cấu của đồ án 2

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 3

2.1 Giới thiệu chung về hãng xe Toyota 3

2.2 Giới thiệu chung về xe Toyota Camry 4

2.3 Thông số của động cơ 2AZ-FE Toyota 5

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT 6

3.1 Vai trò và công dụng của hệ thống làm mát trong ô tô 6

3.2 Tại sao cần giữ động cơ luôn nằm trong vùng nhiệt độ lý tưởng 6

3.3 Nước làm mát 7

3.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát 8

3.5 Hệ thống làm mát động cơ Toyata 2AZ-FE 8

Chương 4: CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG

HỆTHỐNG LÀM MÁT 12

4.1 Cấu tạo hệ thống làm mát trên động cơ Toyota 2AZ-FE 12

4.1.1 Bơm nước 12

4.1.2 Két nước 13

4.1.3 Van hằng nhiệt 13

4.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 14

4.1.5 Bình trữ nướclàm mát 14

4.1.6 Môi chất làm mát (nước làm mát) Toyota 15

4.1.7 Ống dẫn nước nóng 16

4.1.8 Quạt làm mát 16

4.2 Công dụng của một số bộ phận chính của hệ thống làm mát động cơ 2AZ-FE 17

4.2.1 Công dụng của két nước 17

4.2.2 Công dụng của van hằng nhiệt 17

4.2.3 Công dụng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 17

4.2.4 Công dụng của dung dịch nước làm mát (nước làm mát) 17

4.2.5 Công dụng của quạt làm mát 17

4.2.6 Công dụng của bơm nước 17

4.3 Một số hư hỏng thường gặp của các bộ phận và cách giải quyết 18

4.3.1 Két nước bị gỉ 18

4.3.2 Két nước bị nghẹt 18

4.3.3 Các mối hàn của két nước bị vỡ 18

4.3.4 Ống dẫn nước rò rỉ 19

4.3.5 Hỏng van hằng nhiệt 19

4.3.6 Hỏng bơm nước 19

4.3.7 Quạt giải nhiệt hỏng 19

Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TRÊN TOYOTA CAMRY 20

4.1 Bản vẽ tổng thể 20

4.2 Bản vẽ chi tiết 20

i

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số kích thước xe Toyota Camry G, Q

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật nước làm mát động cơ Toyota

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Logo Toyota

Hình 2.2: Xe Toyota Camry

Hình 2.3: Động cơ Toyota 2AZ-FE

Hình 3.1: Hệ thống làm mát động cơ 2AZ-FE (Tiếng Việt)

Hình 4.1: Bơm Nước Toyota Camry

Hình 4.2: Két nước Toyota Camry

1

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu về tầm quan trọng của hệ thống làm mát Động cơ 2AZ-FE

- Học tập và nghiên cứu về của hệ thống làm mát Động cơ 2AZ-FE

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Nắm vững các kiến thức về hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

- Tìm hiểu và học tập về hệ thống làm mát động cơ Toyato 2AZ-FE

- Vẽ thiết kế các chi tiết trong hệ thống làm mát động cơ Toyota 2 AZ-FE

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân nhận thấy đây là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học

- Được tự mình thực hành củng cố thêm kiến thức về các phần mềm đồ họa

- Ngoài ra, bản thân còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà khi học trong nhà trường khó có thể biết được và đây là những kiến thức rất cần khi công tác sau này

1.4 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

- Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa rất lớn đối với sinh viên ngành ô tô chúng em

- Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên chúng em củng cố lại các kiến thức đã được học và thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cách nghiên cứu, làm việc một cách độc lập Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai

2

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương pháp

nghiên cứu sau:

- Tham khảo các thông tin nội dung tiếng anh của động cơ 2AZ-FE trên Toyota Camry

- Tham khảo ý kiến của các thầy trong Viện kỹ thuật

- Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá và nhận xét của riêng mình

- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngoài nước So sánh

và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy

-Áp dụng các phần mềm độ họa như Auto CAD, solidworks vào việc thiết kế đồ án

1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Giới thiệu tổng quan

- Chương 3: Tổng quan về hệ thống làm mát

- Chương 4: Cấu tạo và hoạt động của các chi tiết chính trong hệ thống

- Chương 5: Thiết kế hệ thống làm mát của động cơ 2AZ-FE trên Toyota Camry

- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

3

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÃNG XE TOYOTA

- Toyota Motor Corporation là một nhà sản xuất ô tô đa quốc gia của Nhật Bản có trụ sở tại

Toyota, Aichi, Nhật Bản Trong năm 2017, cơ cấu doanh nghiệp của Toyota bao gồm

sáu trên thế giới tính theo doanh thu Tính đến năm 2017, Toyota là nhà sản xuất ô tô lớn nhất Toyota là nhà sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới sản xuất hơn 10 triệu xe mỗi năm

mà họ đã thực hiện kể từ năm 2012, khi đó họ cũng báo cáo việc sản xuất chiếc xe thứ 200 triệu của mình Tính đến tháng 7 năm 2014, Toyota là công ty niêm yết lớn nhất tại Nhật

trong những công ty lớn nhất khuyến khích áp dụng thị trường xe hybrid trên toàn cầu

triệu vào tháng 1/2017 Họ xe Prius của công ty là bảng tên xe lai bán chạy nhất thế giới với hơn 6 triệu xe đã được bán trên toàn thế giới tính đến tháng 1 năm 2017

4

2.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỂ XE TOYOTA CAMRY

- Lần ra mắt đầu tiên vào năm 1982 tại Nhật Bản và trải qua 6 thế hệ phát triển, Camry đã nhận được sự yêu mến và đánh giá cao của người tiêu dùng không chỉ bởi tính năng vận hành hoàn hảo của một chiếc sedan hạng trung cao cấp, mà còn bởi những đặc điểm nổi trội về chất lượng cao, độ bền và sự tin cậy tuyệt đối so với những mẫu xe khác cùng phân

khúc

- Thế hệ thứ 7, Camry 2012 được thiết kế dựa trên ý tưởng là “Mẫu xe sedan của thời đại

mới – A New ERA Sedan” Camry hoàn toàn mới 2012 – mẫu xe sedan của thời đại mới Với thông điệp "The Class The Camry", Camry hoàn toàn mới 2012 được coi là sự phát

triển vượt bậc về giá trị xe hơi khi kết hợp hoàn hảo giữa yếu tố Cảm xúc và Tính hợp lý,

với thiết kế thanh lịch, hiện đại và thể thao, nội thất sang trọng cùng khả năng vận hành mạnh mẽ, và tiết kiệm nhiên liệu tối đa

- Là một sản phẩm toàn cầu, Camry đang được sản xuất tại 9 nước trên thế giới bao gồm Nhật Bản, Mỹ, Úc, Thái Lan, Đài Loan, Việt Nam, Trung Quốc, Malaysia, Nga và được

5

bán tại hơn 100 quốc gia Năm 2006, doanh số bán hàng của Camry đã phá vỡ mốc 10.000.000 chiếc và con số đó hiện đang vượt quá 14.000.000 xe

- Tại Việt Nam, kể từ lần ra mắt đầu tiên vào tháng 1 năm 1998, Camry đã luôn giữ vững

vị trí dẫn đầu trong phân khúc xe hạng trung cao cấp, được coi là chiếc xe sang trọng, hoàn hảo Camry đã nhanh chóng nhận được sự đánh giá cao, sự tin dùng từ khách hàng với tổng doanh số bán hàng cộng dồn đạt trên 25.000 xe, chiếm hơn 60% tổng thị phần và 86% thị phần của VAMA trong phân khúc xe hạng trung cao cấp và được coi như là một trong những mẫu xe hàng đầu của Toyota tại thị trường ô tô Việt Nam

Toyota Camry 2.0G Camry 2.5Q Kích thước tổng thể (mm) 4885x1840x1445 4885x1840x1445

Bán kính vòng quay tối thiểu

(m)

Bảng 2.1: Thông số kích thước xe Toyota Camry G, Q

6

2.3 THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TOYOTA

- Loại động cơ: 2AZ-FE

- Số xy lanh và cách bố trí: 16 xupap, trục cam kép DOHC, hệ thống VVT-I, dẫn động bằng xích

- Dung tích : 2362 (cm3)

- Tỉ số nén: 9,8

- Loại nhiên liệu: Xăng

- Công suất phát cực đại: 132kw tại 6000 v/p

- Thời điểm xupap: + Nạp mở: 3 ~ 43 BTDC

+ Nạp đóng: 60 ~ 20 ABDC

+ Xả mở: 37 BBDC

+ Xả đóng: 3 ATDC

- Dầu động cơ: API SL/SM

- Tiêu chuẩn khí thải: EURO II

7

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT

3.1 VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG Ô TÔ

- Hệ thống làm mát trên ô tô là một trong các hệ thống chính của động cơ Đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc đảm bảo nhiệt độ động cơ luôn hoạt động ở một giá trị cố định Đối với động cơ xăng thì nhiệt độ làm việc lý tưởng là khoảng 80 – 90 độ và nhiệt độ lý tưởng của động cơ Diesel trên lớn hơn động cơ xăng khoảng hơn 10 độ rơi vào tầm 90 –

100 độ Chính vì thế, nhiệm vụ chính của hệ thống làm mát chính là giữ nhiệt độ động cơ luôn nằm ở trong khoảng lý tưởng

3.2 TẠI SAO CẦN GIỮ ĐỘNG CƠ TRONG VÙNG NHIỆT ĐỘ LÝ TƯỞNG

-Vì khi nhiệt độ động cơ nằm trong vùng lý tưởng thì khi đó hiệu suất quá trình cháy có thể đạt được tối ưu do như ta đã nghiên cứu các chu trình công tác của động cơ Các chu trình này đều là chu trình nhiệt động học, nghĩa là nhờ sự giãn nở thể tích khi đốt cháy nhiên liệu sinh ra công giúp động cơ hoạt động Nhiệt độ quá thấp sẽ làm cho động cơ mất công suất cũng như hao nhiên liệu hơn

- Ngược lại, động cơ quá nóng sẽ làm giảm sức bền của vật liệu chế tạo động cơ và quan trọng hơn đối với động cơ xăng khi quá nóng đó chính là dễ xảy ra hiện tượng kích nổ hay cháy sớm Cháy sớm còn đỡ nguy hiểm nhưng khi động cơ bị kích nổ sẽ tạo ra những xung động Những xung động này sẽ làm cho các chi tiết trong động cơ dao động và làm hư hỏng các chi tiết trong động cơ Trong đó, các chi tiết trong hệ thống phát lực là bị hư hại nhiều nhất.Nên vị vậy hệ thống làm mát chiếm một vai trò quan trông trong động cơ ô tô

8

3.3 NƯỚC LÀM MÁT

- Nước làm mát động cơ phải có khả năng chống đông cứng khi nhiệt độ môi trường dưới

0oC Khi nước làm mát bị đông cứng, thể tích của nó sẽ giãn nở ra làm cho các đường ống cứng bên trong két nước làm mát bị vỡ gây hư hỏng két nước Đồng thời các mạch nước bên trong động cơ cũng giãn nở ra gây nứt vỡ động cơ có thể dẫn đến những hư hỏng cực

kỳ nghiêm trọng

- Bên cạnh đó, nước làm mát cũng không được gây ra sự ăn mòn hay oxi hóa cho động

cơ Bởi vì các chi tiết bên trong động cơ được chế tạo hoàn toàn bằng kim loại, đặt biệt là thân máy được chế tạo từ hợp kim nhôm Nhôm và hợp kim nhôm là chất rất dễ bị oxi hóa khi tiếp xúc với chất gây ăn mòn như axít, ngay cả nước thường cũng có khả năng gây ăn mòn lớn với thân máy, gây ra các hư hỏng cho động cơ

- Khi các đường ống nước bên trong động cơ bị oxi hóa, nó sẽ sinh ra các cặn bẩn làm tắt nghẽn mạc nước làm mát động cơ, làm cho nước làm mát không thể tuần hoàn được, khi

đó nhiệt độ động cơ sẽ tăng cao dẫn đến quá nhiệt Khi nhiệt độ động cơ quá cao có thể dẫn đến các hệ lụy khác như: độ nhớt của nhớt bôi trơn sẽ giảm do đó không còn khả năng bôi trơn nên các chi tiết sẽ bị mài mòn nghiêm trọng dẫn tới những chi phí đại tu sửa chữa cực kỳ tốn kém

- Nhiệt độ động cơ quá cao cũng là nguyên nhân của tình trạng kích nổ đối với động cơ xăng, kích nổ xảy ra có thể gây ra các sự cháy nổ ô tô rất nguy hiểm cho người ngồi trên

xe

- Do đó, việc lựa chọn nước làm mát cực kỳ quan trọng đối với động cơ Nước làm mát

sử dụng hiện nay thường là dung dịch Ethylene Glycol, nó là một chất lỏng hữu cơ không gây ăn mòn hóa học hoặc oxi hóa, đồng thời nhiệt độ sôi và nhiệt độ đóng băng của nó cũng rất thích hợp cho động cơ

9

3.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT

- Hệ thống làm mát trên ô tô hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy và nắp quy lát Khi động cơ nóng lên, van hằng nhiệt sẽ mở để nước làm mát tuần hoàn qua thân máy, nó sẽ lấy nhiệt ra khỏi động cơ

- Nước nóng sau đó sẽ được đẩy về két nước làm mát, nước sẽ được chia nhỏ vào các ống nhỏ bên trong két nước và được làm mát bằng sức gió do quạt làm mát tạo ra đồng thời cùng với gió khi ô tô chuyển động để làm mát nước Khi nước nóng được làm mát, nó sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên trong động cơ để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước

- Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ và két nước để đảm bảo nước làm mát luôn được giữ nhiệt độ ổn định Nếu nhiệt độ nước làm mát quá thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng lại không cho nước làm mát chảy về két nước, việc này giúp nhiệt độ động cơ nhanh chóng tăng đến nhiệt độ làm việc Khi nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ làm việc ổn định, van hằng nhiệt sẽ mở ra để thực hiện tuần hoàn nước về két nước

- Để tránh cho nước làm mát bị sôi, hệ thống làm mát trên ô tô hiện nay còn được thiết kế

để có khả năng chịu được áp suất Bởi khi áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước càng tăng lên, khi áp suất vượt mức cho phép có thể làm cho thân máy bị nứt hoặc các đường ống nước bị nổ Do đó, khi áp suất bên trong hệ thống làm mát cao quá mức cho phép, nắp két nước sẽ mở ra để nước đi vào bình nước phụ để làm nguội và giúp giảm áp suất trong động cơ Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước trong bình nước phụ sẽ được hút

về trở lại hệ thống

10

3.5 HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TOYOTA

- Hệ thống làm mát sử dụng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức có điều áp với bể chứa

- Van hằng nhiệt điều tiết nước làm mát từ động cơ đến bộ tản nhiệt nhằm duy trì sự phân bố nhiệt độ phù hợp trong hệ thống làm mát

- Một lõi tản nhiệt bằng nhôm được sử dụng để giảm trọng lượng

- Dòng nước làm mát động cơ quay theo hình chữ U trong khối xi lanh để đảm bảo chất làm mát động cơ được lưu thông trơn tru Ngoài ra, một lối đi vòng được bao bọc trong nắp máy và thân máy

- Nước ấm từ động cơ được đưa đến van tiết lưu để ngăn hiện tượng đóng băng

Bướm ga

Đến bộ sưởi trung tâm

Van điều áp nước

Van tiết lưu

Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 2AZ_FE (Tiếng Việt)

Bypass Passage

Cylinder Head

- Không sử dụng nước thông thường để thay thế nước làm mát

SLLC thường được trộn sẵn bởi 2 kiểu:

- Kiểu Mỹ: 50% chất làm mát và 50% nước khử ion

- Kiểu Canada: 55% chất làm mát và 45% nước khử ion

=> Do đó, chúng ta không cần pha loãng khi cho SLLC vào động cơ

Thời gian bảo trì Lần đầu 160,000 km đầu

Lần tiếp theo Mỗi 80,000 km Van hằng nhiệt Nhiệt độ mở van

chính

80 - 84 °C (176 - 183°F)

15

4.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 4.4: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên Toyota Camry

4.1.5 Bình trữ nước làm mát

Hình 4.5: Bình trữ nước làm mát

16

4.1.6 Môi chất làm mát (nước làm mát) có tác dụng truyền dẫn nhiệt nhanh (SLLC

Toyota)

Hình 4.6: Môi chất làm mát

4.2.2 Công dụng của van hằng nhiệt

- Van hằng nhiệt: Là van dùng để duy trì nhiệt độ, quyết định sự lưu thông của nước làm

mát từ động cơ tới két nước

4.2.3 Công dụng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có nhiệm vụ đo nhiệt

độ của nước làm mát động cơ và truyền tín hiệu đến bộ xử lý trung tâm để tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm, tốc độ chạy không tải… Ở một số dòng xe, tín hiệu này còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả, chạy quạt làm mát động

cơ

4.2.4 Công dụng của dung dịch nước làm mát (nước làm mát)

- Dung dịch làm mát động cơ: Là một loại chất lỏng đặc biệt có tác dụng truyền dẫn nhiệt

4.2.5 Công dụng của quạt làm mát

- Quạt làm mát: Có tác dụng tăng tốc độ không khí lưu thông qua két nước để nước chảy qua két nước được làm mát nhanh hơn

4.2.6 Công dụng của bơm nước

- Bơm nước: là một chi tiết thuộc hệ thống làm mát của xe hơi, nằm gần vị trí quạt gió động cơ Bơm nước có vai trò lưu thông tuần hoàn nước trong hệ thống