›

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

docx 45 trang thiennha21 12/04/2022 17640
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxdo_an_thiet_ke_mo_phong_he_thong_lam_mat_trong_dong_co_dot_t.docx

Nội dung text: Đồ án Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN NHANH Sinh viên thực hiện : Lớp: TP. Hồ Chí Minh, 16 tháng 01 năm 2020 1
  2. LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành bài báo cáo này, nhóm em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Nhanh, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện báo cáo Đồ án thiết kế cơ khí trong ô tô. Nhóm em chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Viện kỹ thuật Hutech, Trường Đại Học Công nghệ TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức trong quá trình em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý báu để em bước vào ngành một cách vững chắc và tự tin. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực hiện đồ án, em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cũng như các thầy cô trong Viện kỹ thuật. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ! TPHCM, ngày 16 tháng 01 năm 2020. Sinh viên thực hiện 2
  3. MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 5 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 5 1.2.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 5 1.3. MỤC TIÊU 5 1.4.NỘI DUNG ĐỀ TÀI. 5 1.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨA 6 1.6.KẾT CẤU CỦA ĐÒ ÁN . 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ 7 2.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 7 2.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 8 2.2.1. KÉT NƯỚC 8 2.2.2. BƠM NƯỚC 9 2.2.3. VAN HẰNG NHIỆT 9 2.3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 11 2.3.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU BỐC HƠI 11 2.3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN 12 2.3.3. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC 13 2.3.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN KÍN MỘT VÒNG 14 2.3.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN HAI VÒNG 15 2.3.6. HỆ THỐNG LÀM MÁT MỘT VÒNG HỞ 17 2.3.7. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Ở NHIỆT ĐỘ CAO 18 3
  4. 2.3.8. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO KIỂU BỐC HƠI BÊN NGOÀI 18 2.3.9. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO CÓ LỢI DỤNG NHIỆT CỦA HƠI NƯỚC VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA KHÍ THẢI 19 2.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ (GIÓ) 20 2.4.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ KIỂU TỰ NHIÊN 21 2.4.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ KIỂU CƯỠNG BỨC 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2006-2011 2AZ-FE 23 3.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 23 3.2. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC 24 3.3. CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 25 3.3.1. BƠM NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 25 3.3.2. KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 27 3.3.3. NẮP KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ-FE 29 3.3.4. VAN HẰNG NHIỆT 31 3.4. HÌNH CHIẾU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT 33 3.4.1. KÉT NƯỚC 33 3.4.2. BƠM NƯỚC 36 3.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 39 3.5.1. KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG NƯỚC LÀM MÁT 39 3.5.2. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG RÒ RỈ NƯỚC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 40 3.5.3. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG TẮC KÉT NƯỚC 41 3.5.4. KIỂM TRA VAN HẰNG NHIỆT 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 4
  5. CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô, máy kéo, xe máy, tàu thủy, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước và lĩnh vực quân sự Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, nhất là ở thành phố. Sau khi học môn học ‘‘động cơ đốt trong’’, em đã vận dụng những kiến thức đã học để làm bài tập lớn‘‘tính toán đồ thị cong động cơ đốt trong’’. Trong quá trình tính toán để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ hết sức tận tình của các giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Nhanh, giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong bài tập lớn môn học động cơ đốt trong. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình. 1.2 Giới hạn của đề tài: Đề tài chỉ giới hạn ở việc giới thiệu về động cơ 2AZ-FE được sử sụng trên xe Toyota Camry 2006 - 2011 và hệ thống làm mát trên động cơ. 1.3 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. 1.4 Nội dung đề tài - Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống làm mát 5
  6. - 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. 1.5 Các phương pháp nghiên cứu 1. Tìm hiểu các thông tin liên quan 2. Nghiên cứu lại môn động cơ đốt trong 3. Tham khảo mô hình 4. Sử dụng phầm mềm soạn thảo Word 5. Sử dụng phần mềm Solidwork 2019. 1.6 Kết cấu đồ án - Nội dung tiểu luận word gồm 4 chương. - Bản vẽ 2D, 3D và mô phỏng chuyển động của hệ thống sinh lực trên Solidwork 6
  7. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ 2.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy và nắp quy lát. Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng, 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 do 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 ở một nhiệt độ làm việc nhất định. Nếu nước làm mát quá thất, van hằng nhiệt sẽ đóng lại không cho nước làm mát chảy về két nước, mục đích của việc này là để tăng nhiệt độ nhanh chóng tới 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 được thiết kế để có khả năng chịu được áp suất. Khi áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước sẽ tăng lên, nhưng nếu áp suất quá cao sẽ làm cho thân máy bị nứt hoặc các đường ống nước bị nổ. Do đó, áp suất trong hệ thống làm mát sẽ được điều khiển thích hợp bởi nắp két nước. 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, làm giảm áp suất nước. Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước trong bình nước phụ sẽ được hút về trở lại hệ thống. Hệ thống làm mát này được gọi là hệ thống làm mát tuần hoàn kín. 7
  8. 2.2. Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước 2.2.1. Két nước: Két nước có tác dụng để chứa nước và truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước thông qua dàn trao đổi nhiệt và cung cấp nước mát cho động cơ khi làm việc. Để đảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước được cấu tạo từ những đường ống, xen lẫn là những lá nhôm mỏng nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt. Tùy theo các yêu cầu khác nhau mà két nước được các hãng xe thiết kế với kích thước khác nhau. 1 2 3 4 7 4 2 5 6 7 8 1 56 69 8
  9. 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. 2.2.2. Bơm nước: 3 45 6 7 8 9 10 A 2 11 1 15 A 14 A A 13 12 HÌNH 2.2.2: KẾT 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 có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với một áp suất nhất định trong hệ thống để làm mát cho động cơ. Để hiệu quả làm mát tốt hơn thì bơm có tốc độ quay nhanh hơn trục khuỷu 25-50%. 2.2.3. Van hằng nhiệt : Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát khi động cơ làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát trong giới hạn từ 85- 90oC, 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. 9
  10. Van hằng nhiệt được bố trí giữa két nước và động cơ, van đóng mở được tùy theo nhiệt độ của nước làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, van đóng để ngăn không cho nước ra két làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát tăng, van mở để cho nước từ động cơ thoát ra két làm mát. 10
  11. 2.3. 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 (2) ở phía trên. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau: 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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; 10- Cácte chứa dầu. Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽ sôi. Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên. Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này. 11
  12. Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm 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 đặt tính lưu động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên 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 kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ 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 trong két nước. 4 5 6 7 8 9 3 2 1 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 nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy: nắp xilanh, xupap nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5). Quạt gió (6) được dẫn 12
  13. động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn. Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải. Khi mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước bé. Vì vậy, nước lưu động chậm, 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 của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước 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 có vận tốc bé vào khoảng V = 0,120,19 m/s. Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều. Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên 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 được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra. Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn. Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau. 13
  14. 2.3.4.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: 6 5 4 3 2 1 7 11 8 9 10 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. Trên hình (1.3.4) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6). Khi van hằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy qua đường ống (4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (6) vào ngăn chứa phía trên của két nước. Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo 14
  15. ra. Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ. Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn. Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ. Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ. Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước. 2.3.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay 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 vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy. 15
  16. 6 5 4 3 2 8 7 1 9 10 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 như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt (5). Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. 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 thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5). Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ. 16
  17. 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. 5 4 3 2 1 6 7 8 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. Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 1000C hoặc cao hơn. Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài). 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 hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng 50 0 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên. Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền 17
  18. nhiệt từ xilanh 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. 2.3.7. 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 mát chính 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 nhiệt của khí thải. 2.3.8. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: 2 3 4 5 6 p2 , tra p2 , tvaìo 7 1 Hình 2.3.8 : Sơ đồ 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 mat; 7- Bơm nước. 18
  19. Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7). Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ). Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 P1 p1 t1 p2 , t'ra tra 10 P1 t'1 > t1 P1 tr 11 p2 , t1 1 P 12 > K P 16 15 14 13 Hình 2.3.9: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải. 1- Động cơ; 2- Tuabin tăng áp; 3- Đường thải; 4- Bộ tăng nhiệt cho hơi nước; 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- Tuabin hơi; 11- Bộ ngưng tụ; 12,14,15,16- Bơm nước; 13- Thùng chứa nước. Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau: 19
  20. - Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng nhiệt trước cho nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8). Nước tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2. Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra. Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2> t’ra> tra nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1. - Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10), rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi. Nước làm mát của vòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm mát nước trong mạch kín. Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu này. Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ của các chi tiết máy cao. Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các 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. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn. 2.4. 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 chủ yếu: phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Hệ thống làm mát bằng không khí chia làm hai loại: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió). Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý. 20
  21. 2.4.1. 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 xilanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đường tâm xilanh. Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này. Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệt dọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến tản nhiệt. Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy 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 bị quá nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức. 2.4.2. Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức: Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển 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 cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt 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 xilanh. 4 6 3 2 5 1 (A) (B) 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. (B)- 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. 21
  22. 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 xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. 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 cung cấp gió với lưu lượng lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ. Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốn xilanh dung quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió, qua quạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các xilanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài. Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho các xilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều. Hơn nữa do khí có bản dẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể 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. 22
  23. CHƯƠNG 3 : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2006-2011 2AZ-FE Động cơ 2AZ-FE của TOYOTA sử dụng hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức dạng kín. Đây cũng là hệ thống làm mát đa số xe sedan hiện nay. 3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát TOYOTA CAMRY 2AZ-FE *Cylinder head : đầu xilanh *Bypass passage: đường ống tắt *Cylinder block: thân xilanh *Water pump: bơm nước *Thermostat: van hằng nhiệt *Reservoir tank: bình chứa nước làm mát *Radiator: két nước *Throttle body: van tiết lưu *Heater core: dàn nóng 23
  24. 3.2. Nguyên lí làm việc: • Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) nhỏ hơn nhiệt độ quy định o Van hằng nhiệt đóng đường ống không cho NLM về két nước , mở hoàn toàn đường ống nước cho NLM về trước bơm nước. o Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ. • Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) bằng nhiệt độ quy định o Van hằng nhiệt mở một phần đường ống cho NLM về két nước để làm mát nước và mở một phần đường ống nước cho NLM về trước bơm nước. o Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ. • Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) lớn hơn nhiệt độ quy định o Van hằng nhiệt mở hoàn toàn đường ống cho NLM về két nước đến két làm mát để làm mát nước, đóng đường ống nước không cho NLM về trước bơm nước. o Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ. 24
  25. 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 25
  26. • 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 đúc bằng gang hoặc hợp kim đồng, cánh bơm được lắp trong thân và cố định ở cuối trục bơm. Trục bơm được cố định trong thân bơm và chuyển động trên các ổ bi. Phần đuôi trục lắp bánh công tác và đầu trục được lắp puly để dẫn động bơm. Phớt chặn được lắp giữa bánh công tác và thân bơm, để ngăn nước rò rỉ ra ngoài trục bơm. Hoạt động của bơm : Khi trục của bơm quay dưới tác dụng của lực ly tâm, các phân tử nước dồn từ trong ra ngoài và đẩy ra đường thải. Ở gần trục bơm tạo độ chân không, nước từ dưới đường nạp vào chiếm chỗ và tiếp tục bị đẩy đi. Tốc độ nước bơm vào không 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. + 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 tác dụng ngăn ngừa dầu (mỡ) bơm trong các ổ bi với nước làm mát, khi trục bơm quay sẽ làm mài mòn các phớt, ống bao kín làm cho khe hở giữa trục và mặt trong của phớt tăng lên gây rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát gây biến chất 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 nếu hỏng phải thay thế, 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 rồi đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc. Cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước. - Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn. 26
  27. - 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 : -Ngăn chứa nước nóng. -Ngăn chứa nước nguội. -Giàn ống truyền nhiệt ở giữa nối ngăn trên và ngăn dưới. • Nguyên lí hoạt động : Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, do đó làm cho nước làm mát động cơ nóng dần lên. Nước nóng được bơm nước đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước. Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía 27
  28. dưới két làm mát, đi theo đường ống hút vào bơm để đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác. • Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa. + Các hư hỏng: - 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 làm cản trở nước lưu thông qua két và giảm sự truyền nhiệt của thành ống hoặc ống nước bị thủng làm rò rỉ nước. - 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, tẩy sạch các chất bám trên thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát. Chú ý, khi thông rửa phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát. Có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ rồi rửa riêng cho từng cụm két và động cơ. Phương pháp này tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương pháp rửa chung cho toàn 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. 28
  29. 3.3.3. Nắp két nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két, nó có tác dụng làm kín két nước không cho nước văng ra ngoài. Đồng thời nắp két nước còn có tác dụng giữ áp suất trong két nươc, làm cho nhiệt độ sôi của nước làm mát lớn hơn 100oC, giúp tăng 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. • Nguyên lí hoạt động : Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội. Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá (0,15 ÷ 0,125) MN/m2 thắng áp lực do lò xo tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng (0,095 ÷ 0,09) 2 MN/m , do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào. 29
  30. Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát. Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước. • Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa. + Hư hỏng: - 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. 30
  31. 3.3.4. Van hằng nhiệt TOYOTA CAMRY 2AZ-FE * Thermostat : van hằng nhiệt * Gasket : miếng đệm * Water inlet : đường nước vào * Radiator hose outlet : ống nước giải nhiệt • Kết cấu và nguyên lí hoạt động 31
  32. 1 10 9 2 3 4 8 5 6 7 (a) (b) 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 lí hoạt động : Đầu trên của ống là supap trên. Khi nhiệt độ của nước dưới 70oC, áp suất hơi trong ống xếp còn thấp nên ống xếp co lại dưới tác dụng lực đàn hồi của thành ống. Supap trên đóng kín đường đến két nước và supap dưới mở để nước đi ra khỏi động cơ, qua đường tắt đến cửa vào của bơm nước. Khi nhiệt độ của nước làm mát vượt quá 70oC, áp suất hơi trong ống xếp đẩy dài ống xếp ra làm đóng xupap dưới lại và mở xupap trên để nước đi đến két nước. mát (10). Van mở hoàn toàn ở 950C. • Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa. + Hư hỏng: - Van hằng nhiệt bị liệt hay kẹt luôn ở vị trí đóng hoặc không mở to đường nước qua két, làm cho nước không được làm nguội, động cơ quá nóng. Nếu nếu van bị liệt hay kẹt ở vị trí mở to thì dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, hiện tượng này kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và tăng ô nhiễm môi trường. + Cách khắc phục, sửa chữa: 32
  33. - Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yêu cầu cần phải thay thế 3.4. Hình chiếu các chi tiết của hệ thống làm mát 3.4.1. Két nước: • Nắp trên két nước 33
  34. • Tản Nhiệt • Khoang dưới : 34
  35. • Quạt làm mát: • Khung quạt: 35
  36. • Ống nước: 3.4.2. Bơm nước: 36
  37. • Vỏ bơm nước: • Đệm kín : 37
  38. • Cánh bơm nước: • Trục bơm: 38
  39. • Pulley • Mặt bích : 39
  40. 3.5. Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 3.5.1. Kiểm tra và bổ sung nước làm mát: Kiểm tra và bổ sung nước làm mát thường được phát hiện trước khi khởi động xe. Tuy nhiên, trong quá trình lái xe, nếu thấy hiện tượng động cơ nóng quá mức quy định cần phải dừng động cơ, chờ nhiệt độ động cơ xuống thấp hơn nhiệt độ làm việc bình thường rồi kiểm tra và nếu cần thì bổ sung nước vào két làm mát, mực nước đến cổ lỗ đổ nước. Tốt nhất là bổ sung nước theo nhà chế tạo quy định, nếu không có thì bổ sung nước mềm sạch. Nếu dùng nước đúng thành phần quy định thì tối đa 2 năm phải thay nước do nước dùng lâu mất tác dụng chống ăn mòn và đóng 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: quan sát dưới gầm động cơ xem có hiện tượng ướt do nước chảy hay không, quan sát kỹ các đầu nối, ống nối của hệ thống và khu vực bình chứa nước phía dưới của két nước và bơm nước. Dùng thước thăm dầu kiểm tra dầu trong cácte, nếu thấy dầu bẩn, độ nhớt kém thì xả dầu để kiểm tra xem có lẫn nước, nếu chứa nhiều nước chứng tỏ có hiện tượng chảy nước vào hệ thống bôi trơn. Mở nắp két nước kiểm tra váng dầu trong két, nếu có chứng tỏ khả năng lọt khí cháy từ xilanh hoặc lọt 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. - Kiểm tra độ kín bằng khí nén: giữ nước trong két thấp hơn vành cổ lỗ đổ nước khoảng 15 mm, 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 giữ ổn định trong vài phút chứng tỏ hệ thống kín. Nếu áp suất giảm, cần kiểm tra bằng các phương pháp khác để xác dịnh nguyên nhân rò rỉ. 40
  41. - Kiểm tra rò rỉ bằng tia cực tím: pha vào trong nước làm mát một lượng nhất định chất phát quang, cho dộng cơ chạy một lúc cho nước ấm lên rồi dùng đèn chiếu tia cực tím vào chỗ nghi ngờ có hiện tượng rò rỉ, nếu nước rò ra chất phát quang sẽ phát màu xanh nên dễ dàng quan sát được. Sử dụng phương pháp này kết hợp với cho khí nén vào hệ thống sẽ cho kết quả tốt hơn và có thể phát hiện được hầu hết các chổ rò rỉ. - Kiểm tra độ kín và áp suất mở van nắp két nước: Việc kiểm tra thực hiện bằng cách dùng bơm tay có gắn đồng hồ áp suất. Lắp két nước lên một ống trung gian (ống gá) rôì lắp ống này lên bơm, dùng tay bơm từ từ và nhìn đồng hồ kiểm tra áp suất mở van xả, sau đó tiếp tục bơm và giữ cho áp suất nhỏ hơn áp suất mở van một chút, nếu áp suất không giảm trong vài phút chứng tỏ van kín. Nếu áp suất mở van đúng quy định và van kín là van đạt yêu cầu. Van hút có thể kiểm tra bằng tay, nếu mở nhẹ nhàng là được. - Kiểm tra khí cháy lọt vào hệ thống làm mát: Nếu có hiện tượng rò rỉ giữa hệ thống làm mát và xilanh, khí cháy sẽ lọt sang hệ thống làm mát và thoát ra ngoài qua van xả của nắp két nước. Do đó, có thể kiểm tra bằng cách dùng một ống nối, nối một đầu với lỗ thoát hơi ở nắp két nước còn đầu kia nhúng vào một bình thủy tinh đựng nước, nếu thấy bọt khí sủi lên nhiều là có hiện tượng lọt khí vào đường nước. Sự rò rỉ này cũng có thể kiểm tra bằng thiết bị phân tích khí. Mở nắp két nước, cho động cơ hoạt động và đặt đầu hút khí của thiết bị phân tích khí vào miệng két nước, nếu có khí cháy (CO, CO2, HC) lọt vào két nước, thiết bị sẽ phát hiện được và hiển thị hàm lượng trên 3.5.3. Kiểm tra hiện tượng tắc két nước: Nếu két nước có biểu hiện tắc (nhiệt độ nước cao, mở nắp két kiểm tra thấy nước trào ra, khi tăng tốc động cơ nước trào ra mạnh) thì cần kiểm tra để khắc phục. Việc kiểm tra đơn giản được thực hiện như sau: - 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. 41
  42. - Quan sát hiện tượng nước chảy ra, nước trong két phải chảy hết rất nhanh trong vòng vài giây. Nếu lưu lượng nước chảy ra nhỏ hơn khả năng thông qua của ống thoát (chảy không mạnh) thì két nước bị tắc một phần cần phải 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. - Treo van hằng nhiệt chìm lơ lửng trong bình nước và cắm nhiệt kế để đo nhiệt độ nước, chú ý không để van và nhiệt kế chạm đáy bình (mất độ chính xác), đun nước nóng lên, quan sát van và nhiệt kế. Nhiệt độ van lúc bắt đầu mở vào khoảng (81 ÷ 85)0C và nhiệt độ lúc van mở hoàn toàn khoảng (95 ÷ 100) 0C, để nước nguội và kiểm tra nhiệt độ khi van đóng hoàn toàn phải ở (75 ÷ 80)0C. Như vậy, van đang còn sử dụng tốt. Nếu van hằng nhiệt đóng mở không đúng với yêu cầu cần phải thay mới. 42
  43. CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Đồ án động cơ đốt trong ô tô đã đạt được những kết quả tích cực: - Tìm hiểu được cấu tạo và nhiệm vụ của hệ thống làm mát. - Tiến hành tính toán và đo đạc hệ thống làm mát trong ô tô bằng những trình tự đo đạc bài bản và chuyên nghiệp. - Sử dụng tốt phần mềm Autodesk Autocad 2018 và Solidword 2018 để thiết kế hệ thống phân phối khí. Nâng cao khả năng sử dụng các phần mềm soạn thảo văn bản - phần mềm Word, phần mềm Excel. - Hoàn thành báo cáo đồ án đúng thời hạn và thực hiện đầy đủ các yêu cầu, nhiệm vụ của đồ án động cơ đốt trong ô tô. - Song đồ án cũng gặp những vấn đề khó khăn về hình ảnh thực nghiệm, kĩ năng soạn thảo văn bản và kĩ thuật thiết kế trên các phần mềm Autocad 2018 và Solidwork 2018 còn nhiều thiếu sót trong qua trình làm việc. - Và cuối cùng giúp người nghiên cứu cũng cố lại kiến thức đã được học trong suốt chương trình học. Đồng thời tiếp cận với công nghệ mới nhất đã được ứng dụng trên xe ô tô ngày nay, đó là những kiến thức thực tế rất cần thiết của một người kỹ sư cơ khí động lực. 43
  44. Tài liệu tham khảo: Trang web tailieuoto.vn Trang web 123doc.com [1] TS.Nguyễn Văn Nhanh, “Lí thuyết ô tô” (2018), Giáo trình giảng dạy trường Đại học Công nghệ Tp.HCM; [2] Dương Kim Anh, “Vẽ AutoCAD” (2014), Giáo trình Đại học Công nghệ Tp.HCM; 44