1.1.KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ1.1.1.Công dụng 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 2535% 1 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.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ
Trong quá trình hoạt động của động cơ, khoảng 25-35% nhiệt lượng sinh ra từ việc đốt cháy nhiên liệu được truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như piston, xéc măng, xu páp, nắp xylanh và thành xylanh Điều này dẫn đến việc các chi tiết này thường xuyên bị đốt nóng mạnh mẽ, với nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600°C và nhiệt độ của nấm xu páp có thể đạt 900°C Nhiệt độ cao của các chi tiết máy gây ra nhiều hậu quả tiêu cực cho hiệu suất và độ bền của động cơ.
- 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;
Động cơ xăng dễ gặp hiện tượng kích nổ, do đó việc làm mát động cơ là rất cần thiết Hệ thống làm mát có nhiệm vụ truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát, giúp duy trì nhiệt độ của các chi tiết ở mức hợp lý Nếu động cơ quá nóng, sẽ gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, trong khi nếu quá lạnh, sẽ dẫn đến tổn thất nhiệt lớn cho dung dịch làm mát và làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ Nhiệt độ thấp cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn, làm tăng độ nhớt và khó lưu động, từ đó gia tăng tổn thất cơ giới và ma sát, ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế và công suất của động cơ.
* Làm mát động cơ và máy nén
Hệ thống làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ trong suốt quá trình hoạt động Nó không chỉ giúp động cơ đạt được nhiệt độ làm việc nhanh chóng, mà còn làm mát cho máy nén khí, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy Nước làm mát cho máy nén khí được lấy từ hệ thống nước chính của động cơ, đảm bảo sự đồng bộ trong quá trình làm mát.
* Làm mát dầu bôi trơn
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:
- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát các ổ trục ra ngoài;
Dầu bôi trơn tiếp xúc với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xu páp và piston, do đó cần đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định để giữ độ nhớt và khả năng bôi trơn Để đạt được điều này, việc làm mát dầu bôi trơn là rất quan trọng Hệ thống đường dầu bôi trơn được thiết kế song song với đường nước làm mát động cơ, giúp nước làm mát không chỉ làm mát động cơ mà còn hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy.
1.1.2 Yêu cầu Đối với động cơ 1TR-FE hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- 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 ở khoảng 8095 o C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷115 o C[ CITATION 3 \l 1066 ][ CITATION 2 \l 1066 ]
- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí.
Hệ thống làm mát được chia làm hai loại:
- Hệ thống làm mát bằng không khí;
- Hệ thống làm mát bằng nước.
HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ
Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chính: phiến tản nhiệt được đặt trên thân máy và nắp xylanh, 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.[ CITATION 2 \l 1066 ]
1.2.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát đơn giản này bao gồm các phiến tản nhiệt được lắp đặt trên nắp xylanh và thân máy Các phiến trên nắp xylanh thường được sắp xếp theo hướng di chuyển của xe, trong khi các phiến ở thân máy thường được bố trí vuông góc với đường tâm xylanh Hệ thống làm mát kiểu này được áp dụng phổ biến cho đa số động cơ mô tô và xe máy.
Một số loại xe máy với động cơ nằm ngang sử dụng phiến tản nhiệt dọc theo tâm xylanh, giúp gió luồng qua các rãnh giữa các phiến tản nhiệt Hệ thống làm mát tự nhiên này tận dụng nhiệt độ khi xe di chuyển để làm mát các phiến tản nhiệt hiệu quả.
Khi xe phải di chuyển lên dốc, chở nặng hoặc chạy ở tốc độ chậm, động cơ thường gặp tình trạng quá nóng do khả năng làm mát kém Để khắc phục vấn đề này, giải pháp làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức đã được áp dụng.
1.2.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức
Hệ thống làm mát động cơ này có ưu điểm nổi bật là khả năng hoạt động hiệu quả mà không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe, đảm bảo làm mát tốt ngay cả khi xe đứng yên Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là cấu trúc phức tạp của thân máy và nắp xylanh, khiến cho việc chế tạo trở nên khó khăn 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 xylanh.
(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng 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.
Hình 1.1 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xylanh
Hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chính: phiến tản nhiệt, quạt gió và bản dẫn gió Trong đó, quạt gió là thành phần quan trọng nhất, cung cấp lượng gió lớn với tốc độ cao để làm mát động cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu, giúp tối ưu hóa lưu lượng gió và rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội đến nhiệt độ ổn định Để nâng cao hiệu quả làm mát, quạt gió thường được trang bị ly hợp thủy lực hoặc điện từ.
Hình vẽ (A) minh họa hướng lưu động của dòng không khí làm mát cho động cơ bốn xylanh sử dụng quạt gió hướng trục Không khí đi vào qua cửa hút gió, được quạt gió hướng trục đẩy vào khu vực các phiến tản nhiệt của xylanh, và cuối cùng thoát ra ngoài qua ống thải.
Bản dẫn gió giúp phân chia đều dòng không khí làm mát cho các xylanh, giữ cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều Nó cũng cho phép dòng không khí tiếp xúc gần với mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt, từ đó nâng cao hiệu suất truyền nhiệt Hơn nữa, nhờ có bản dẫn gió, chúng ta có thể ưu tiên bố trí dòng không khí đến các vùng nóng nhất như xu páp thải và buồng cháy để tăng cường hiệu quả làm mát.
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8÷1mm Để tránh rung và ồn,bản dẫn gió được cố định vào thân máy.[ CITATION 3 \l 1066 ]
HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Hệ thống làm mát bằng nước bao gồm nhiều kiểu như làm mát bốc hơi, đối lưu tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức và làm mát ở nhiệt độ cao Mỗi kiểu có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với điều kiện làm việc của từng loại động cơ.
1.3.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
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 xylanh
(8), khoang nắp xylanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
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- Nắp xylanh; 6- Thân máy; 7- Piston; 8- Xylanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;
Hệ thống làm mát bằng bốc hơi nước có nhược điểm là làm giảm nhanh lượng nước trong thùng, đòi hỏi phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Do đó, phương pháp làm mát này không phù hợp cho động cơ trên các 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, thường được ứng dụng cho các động cơ đốt trong kiểu xylanh nằm ngang, đặc biệt là trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xylanh không đều.[ CITATION 2 \l 1066 ]
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 hoàn nhờ chênh lệch áp lực giữa cột nước nóng trong động cơ và cột nước lạnh trong thùng chứa, mà không cần sử dụng bơm.
Hình 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- Đường dẫn nước vào két làm mát; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ; 8-
Khi khởi động, chênh lệch nhiệt độ giữa nước nóng và nước lạnh thấp dẫn đến áp lực giữa hai cột nước cũng nhỏ, khiến nước lưu động chậm và động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc Khi phụ tải tăng, chênh lệch nhiệt độ giữa hai cột nước tăng lên, kéo theo tốc độ lưu động của nước cũng gia tăng Độ chênh áp lực còn phụ thuộc vào chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó 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 lưu lượng nước chảy trong hệ thống khá thấp, chỉ khoảng 0,12 đến 0,19 m/s, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nước vào và nước ra, gây ra hiện tượng làm mát không đồng đều cho thành xylanh Để khắc phục vấn đề này, cần tăng tiết diện lưu thông của nước, tuy nhiên điều này sẽ làm cho hệ thống làm mát trở nên nặng nề và cồng kềnh Do đó, hệ thống làm mát này không phù hợp cho động cơ ô tô máy kéo và thường chỉ được sử dụng cho các 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 là giải pháp khắc phục nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu đối lưu, với nước được lưu động nhờ sức đẩy của bơm nước Có ba loại tuần hoàn cưỡng bức chính: hệ thống một vòng kín, một vòng hở và hai vòng tuần hoàn, mỗi loại đều có nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng riêng biệt.
1.3.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
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- 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 cưỡng bức một vòng kín mang lại nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng tái sử dụng nước sau khi qua két làm mát, giúp giảm thiểu việc bổ sung nước Điều này không chỉ tiết kiệm nước mà còn đảm bảo động cơ luôn được làm mát hiệu quả, rất phù hợp cho các loại xe đường dài, đặc biệt ở những khu vực khan hiếm nguồn nước.
1.3.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng
Hệ thống làm mát động cơ tàu thủy sử dụng hai vòng nước để tối ưu hóa hiệu suất Vòng đầu tiên, hay còn gọi là nước vòng kín, làm mát động cơ bằng nước lạnh từ két nước Vòng thứ hai sử dụng nước sông hoặc nước biển được bơm đến két làm mát, sau đó thải ra môi trường, tạo thành vòng hở Phương pháp này giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ và tăng cường hiệu quả làm mát.
1- Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xylanh; 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;
Hình 1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn
Hệ thống làm việc của động cơ sử dụng nước ngọt để làm mát theo chu trình kín Nước ngọt được bơm đến động cơ để làm mát thân máy và nắp xylanh, sau đó chảy đến két làm mát nước ngọt Nước trong hệ thống kín được làm mát nhờ nước từ môi trường bên ngoài, được bơm qua lưới lọc, các bình làm mát dầu và két làm mát trước khi được xả ra ngoài môi trường.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, khiến van hằng nhiệt đóng lại, ngăn không cho nước đi qua két làm mát.
Nước làm mát được hút từ bơm (7) và chảy qua két làm mát (5) qua đường ống (6) để thải ra ngoài Van hằng nhiệt (4) điều chỉnh dòng chảy, đóng lại khi nhiệt độ nước làm mát thấp, ngăn không cho nước đi vào két làm mát (5) Khi đó, nước lạnh sau khi làm mát động cơ sẽ đi qua van hằng nhiệt (4) và trở lại bơm nước (10) để tiếp tục tuần hoàn trong động cơ.
1.3.3.3 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 1.6 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 làm mát này, nước sông hoặc biển được bơm vào để làm mát động cơ và sau đó được xả ra lại môi trường Hệ thống này có ưu điểm đơn giản, nhưng với một số loại động cơ, nước làm mát có thể đạt nhiệt độ 100 độ C hoặc cao hơn, dẫn đến hiện tượng bốc hơi Hơi nước có thể hình thành trong áo nước làm mát (bốc hơi bên trong) hoặc trong thiết bị riêng (bốc hơi bên ngoài) Do đó, cần thiết phải có một hệ thống làm mát riêng biệt cho động cơ.
KẾT LUẬN
Qua nội dung nghiên cứu ta thấy được hệ thống làm mát là một hệ thống quan trọng và không thể thiếu đối với động cơ
Hệ thống làm mát không những phải đảm bảo hoạt động êm dịu mà còn phải ít tiêu hao công suất của động cơ
Hệ thống làm mát bao gồm hai loại chính: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước Mỗi loại có cấu trúc và chế độ hoạt động riêng, nhưng đều nhằm mục đích chính là duy trì nhiệt độ động cơ trong quá trình hoạt động liên tục Điều này không chỉ giúp xe vận hành êm ái mà còn nâng cao tuổi thọ của động cơ.
Mỗi loại hệ thống làm mát đều có ưu nhược điểm riêng, trong đó làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước đều có những đặc điểm nổi bật Đối với xe du lịch Toyota Innova, hệ thống làm mát cần phải đáp ứng các tiêu chí như dễ bố trí, hiệu quả làm mát tối ưu và hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết và địa hình Do đó, nhiều người lựa chọn lắp đặt hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức cho xe.
SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE TOYOTA INNOVA
Vào tháng 1/2006, Toyota Innova đã chính thức ra mắt tại thị trường Việt Nam, mang ý nghĩa đổi mới và sáng tạo từ tên gọi "Innova" Sự xuất hiện của mẫu xe này được xem là cần thiết, khi mà mẫu xe tiền nhiệm Toyota Zace đã trở nên lỗi thời.
Xe Toyota Innova là một mẫu xe du lịch 8 chỗ ngồi, nổi bật với động cơ 1TR-FE mạnh mẽ và khung gầm chắc chắn, mang lại hiệu suất lái ổn định Với khả năng giảm xóc và chống rung tốt, Innova đảm bảo sự thoải mái và êm ái cho tất cả hành khách trên mọi hành trình.
Bảng 2.1 Bảng thông số xe Toyota Innova 2019-2.0V
T Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
2 Hộp số Cấp số Tự động 6 cấp/6AT
4 Kích thước Trọng lượng toàn tải Kg 2330
Trọng lượng không tải Kg 1755
Dài x rộng x cao toàn bộ mm x mm x mm 4735x1830x1795
Chiều dài cơ sở mm 2750
Chiều rộng cơ sở mm 1540
Khoảng sáng gầm xe mm 178
Loại động cơ 1TR-FE, DOHC
Dung tích công tác cm 3 1998 Đường kính xylanh D mm 86
Mã lực tại vòng/phút 102(137)/5600
Mô men xoắn tối đa
Hệ thống phun xăng điện tử EFI
Tiêu chuẩn khí thải Euro 4
16 xu páp dẫn động bằng xích, DOHC, có VVT-i
Treo trước Tay đòn kép
Treo sau Liên kết 4 điểm với tay đòn bên
8 Bán kính quay vòng tối thiểu m 5,4
9 Dung tích bình xăng lít 70
2.2 SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KIỂU LÀM MÁT BẮNG NƯỚC VÀ KIỂU LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ
Động cơ làm mát bằng nước có nhiều ưu điểm vượt trội so với động cơ làm mát bằng không khí, đặc biệt trong việc duy trì nhiệt độ ổn định và hiệu suất hoạt động cao.
Hệ thống làm mát bằng nước có hiệu quả cao hơn, giúp duy trì nhiệt độ các chi tiết động cơ ở mức thấp hơn Do đó, trong các điều kiện tải tương đương, động cơ xăng cần giảm tỉ số nén để ngăn chặn hiện tượng kích nổ.
Động cơ làm mát bằng nước có độ dài thân ngắn hơn khoảng 10-15% và trọng lượng nhẹ hơn 8-10% so với động cơ làm mát bằng không khí Điều này nhờ vào việc đúc các xylanh liền một khối, giúp giảm thiểu khoảng cách giữa các xylanh.
- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của 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 bằng nước 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;
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, cần sử dụng két nước có cánh tản nhiệt làm bằng đồng Kết cấu của két nước khá phức tạp và việc chế tạo chúng đòi hỏi vật liệu quý như đồng và thiếc.
- Dễ bị rò rỉ nước xuống các te nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới các te;
Khi nhiệt độ xuống thấp, nước trong áo nước và két nước có thể bị đóng băng, gây hư hỏng cho hệ thống làm mát của động cơ Để ngăn chặn tình trạng này, cần sử dụng hỗn hợp nước pha trộn với glyxêrin hoặc glycôn, giúp hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước làm mát.
- Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt;
- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.
ĐỘNG CƠ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức là công nghệ phổ biến nhất trong các mẫu xe hơi hiện đại, nổi bật với độ tin cậy cao và khả năng khắc phục nhược điểm của các hệ thống khác về hiệu quả làm mát và tính linh hoạt Tuy nhiên, hệ thống này có kết cấu phức tạp, chi phí cao và yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên.
Két nước có vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt từ nước ra không khí, giúp hạ nhiệt độ nước và cung cấp nước mát cho động cơ Để đạt hiệu quả làm mát tối ưu, két nước được thiết kế với các ống nhỏ và lá nhôm mỏng nhằm tăng cường khả năng tản nhiệt Các hãng xe thường thiết kế két nước với kích thước khác nhau tùy theo yêu cầu cụ thể.
Hệ thống làm mát được thiết kế kín và điều áp nhờ nắp két nước, giúp giảm hao hụt nước do bốc hơi Sự tăng áp trong hệ thống nâng cao nhiệt độ sôi của nước, từ đó cải thiện hiệu quả làm mát Nắp két nước bao gồm hai van quan trọng: van áp suất và van chân không.
Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao, van áp suất tự động mở để cho nước chảy về bình nước phụ, giữ áp suất trong két nước ổn định Ngược lại, nếu nhiệt độ tăng nhưng áp suất thấp, van chân không sẽ mở để hút nước từ bình nước phụ về két nước, đảm bảo hiệu quả làm mát cho động cơ.
Van hằng nhiệt điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát bằng cách kiểm soát lưu lượng nước từ động cơ đến két làm mát Khi động cơ khởi động, van hằng nhiệt đóng, giúp nước làm mát chỉ lưu thông trong động cơ, từ đó rút ngắn thời gian hâm nóng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải Sau khi động cơ đạt nhiệt độ cần thiết, van hằng nhiệt tự động mở, cho phép nước làm mát lưu thông vào két nước, đảm bảo động cơ hoạt động ở mức nhiệt độ an toàn Van hằng nhiệt được lắp đặt giữa nắp xylanh và bình làm mát.
Trong hệ thống làm mát bằng nước, quạt gió đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường lưu thông không khí qua két nước, từ đó nâng cao hiệu quả làm mát Hiện nay, quạt làm mát hoạt động bằng điện và tự động bật khi nhiệt độ nước đạt mức nhất định, hoặc thông qua khớp chất lỏng khi động cơ đạt đủ vòng tua.
CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA
Khi động cơ hoạt động, hệ thống làm mát sẽ tản nhiệt ra môi trường xung quanh để duy trì nhiệt độ lý tưởng cho động cơ Ngược lại, trong giai đoạn động cơ còn lạnh, hệ thống này hỗ trợ làm nóng động cơ nhanh chóng, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động.
Hệ thống làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ động cơ ổn định Đối với động cơ 1TR-FE, hệ thống làm mát sử dụng nước tuần hoàn cưỡng bức để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát
1- Nắp két nước; 2-Lá nhôm tản nhiệt; 3- Ống dẫn nước nóng; 4-Cánh quạt; 5-Khớp chất lỏng; 6-Puly căng đai; 7-Puly bơm; 8-Buồng đốt; 9- Pittong; 10-Áo nước; 11- Bánh đà; 12-Các te; 13- Ống dẫn nước từ van hằng nhiệt về bơm; 14-Bơm nước; 15-Van hằng nhiệt; 16-Puly trục cơ; 17-Ống dẫn nước đã làm mát
+ 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 bên ngoài;
+ Quạt gió: hút gió qua các khe hở của két để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt của nước làm mát;
Van hằng nhiệt điều chỉnh lưu lượng nước làm mát, cho phép nước quay trở lại động cơ hoặc đi qua két nước làm mát, tùy thuộc vào nhiệt độ hoạt động của động cơ.
+ 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 lắp bình giãn nở (bình nước phụ).
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Khi động cơ khởi động, nước làm mát được bơm từ két qua ống hút vào khoang nước trong thân máy Nước này được phân chia đều để làm mát cả bốn xylanh, dầu bôi trơn và thân máy, sau đó tiếp tục đến van hằng nhiệt.
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn mức quy định, van hằng nhiệt sẽ đóng lại và van đi sẽ tắt mở Điều này dẫn đến việc nước làm mát không được lưu thông hiệu quả.
Khi van hằng nhiệt đóng, hệ thống HTLM sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt, giúp nhiệt độ nước tăng nhanh hơn Điều này cho phép động cơ đạt được nhiệt độ thích hợp một cách hiệu quả hơn.
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, một phần khác của đường ống cũng được mở để dẫn nước làm mát đến trước bơm nước, đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động hiệu quả.
Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá mức quy định, van hằng nhiệt sẽ mở để cho nước chảy qua két nước, nơi nước được làm mát trước khi quay trở lại bơm nước Quá trình này giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ.
KẾT LUẬN
Xe Toyota Innova nổi bật với nhiều ưu điểm vượt trội, đặc biệt là sự tiện dụng và tính kinh tế cao Chính những yếu tố này đã thu hút sự quan tâm của nhiều khách hàng.
Hệ thống làm mát bằng nước mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với hệ thống làm mát bằng không khí, giúp động cơ hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết Tuy nhiên, hệ thống này cũng có nhược điểm như kết cấu phức tạp và chi phí đầu tư cao hơn đáng kể.
Hệ thống làm mát của động cơ hoạt động hiệu quả nhờ vào van hằng nhiệt, điều chỉnh dòng nước làm mát theo từng giai đoạn như khởi động, ấm máy và chạy liên tục Việc này giúp duy trì nhiệt độ nước làm mát ở mức tối ưu, ngăn ngừa tình trạng quá nóng có thể dẫn đến sự cố cho động cơ và ảnh hưởng xấu đến các hệ thống khác của xe.
Mỗi nhà sản xuất ô tô đều có những thiết kế riêng cho các bộ phận trong hệ thống làm mát Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá đặc điểm kết cấu của từng chi tiết có trong hệ thống làm mát của xe.
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE INNOVA
SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ĐI CỦA NƯỚC LÀM MÁT
1- Két nước; 2- Van hằng nhiệt; 3- Đường nước đến cổ họng gió; 4- Đường nước về Đặc điểm: Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt.
Hình 3.1 Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE
Hình 3.2 Sơ đồ đường đi của nước làm mát
KÉT NƯỚC LÀM MÁT
Két làm mát động cơ 1TR-FE được cấu tạo gồm bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới, liên kết với nhau qua các ống nhôm mỏng có tiết diện dẹt hình ô van Các ống này được sắp xếp thành hàng và có cánh tản nhiệt bên ngoài, giúp tăng hiệu quả tản nhiệt Ưu điểm của loại ống này là giảm sức cản không khí và diện tích tản nhiệt lớn hơn từ 2 đến 3 lần so với ống tròn Tuy nhiên, chúng không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa hơn Đường ống từ bơm nước vào bình chứa phía trên có đường kính Ф@mm, trong khi đường ống ở khoang dưới dẫn vào động cơ có đường kính Ф5mm.
Hình 3.3 Két cấu két nước làm mát
A - Mở van xả B - Mở van nạp
Hình 3 Kết cấu nắp két nước
1- Ống nước nguội đi vào làm mát động cơ; 2- Ngăn duới; 3- Nước nguội; 4- Ống tản nhiệt; 5- Khoang nước trên; 6- Nắp két; 7- Ống nước nóng từ động cơ ra két nước để tản nhiệt; 8- Khoang nước dưới.
Nắp két có vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất cao hơn áp suất không khí trong hệ thống làm mát, giúp nâng nhiệt độ sôi của nước Điều này cho phép động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao mà không gặp hiện tượng sôi trào, từ đó giảm thiểu hao hụt nước làm mát Bên cạnh đó, nắp két còn có chức năng bịt kín miệng đổ nước của két làm mát.
1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả hơi nước; 4- Thân của van xả hơi nước; 5- Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao su của van xả; 7- Đệm cao su của van xả; 8-
Mũ van không khí; 9- Đệm van không khí; 10- Thân van hút không khí; 11-
Lò xo van hút không khí; 12- Thân nắp két.
Nắp két nước được cấu tạo với van xả hơi nước và van hút không khí Van xả hơi nước bao gồm lò xo van, có nhiệm vụ ép chặt đĩa cao su và đệm cao su xuống, trong khi thân van xả định hướng cho lò xo Van hút không khí gồm có mũ van, lò xo van hút không khí, và thân van hút không khí, giúp đẩy vòng đệm lên phía trên.
Van xả hơi nước giữ áp suất trong hệ thống ổn định theo nhiệt độ làm mát tối đa của động cơ, trong khi van hút không khí đảm bảo áp suất không thấp hơn 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 hoặc hút khí vào Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn 0,15÷0,125 MN/m², van xả khí sẽ mở để thoát hơi ra ngoài Ngược lại, nếu áp suất nhỏ hơn khoảng 0,095÷0,09 MN/m², áp suất chân không dưới van hút sẽ mở van hút để hút không khí vào, khi áp suất chân không này vượt qua áp lực của lò xo.
Hai van trong hệ thống làm mát có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước, giúp giảm hao hụt nước làm mát Do đó, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được áp dụng phổ biến trong các động cơ đốt trong, đặc biệt là ô tô và máy kéo hoạt động trên đường dài, nhất là ở những vùng khan hiếm nguồn nước.
BƠM NƯỚC
Bơm nước có vai trò quan trọng trong việc hút nước nguội từ thùng dưới của két nước làm mát và đẩy nước đến các mạch trong động cơ để duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định Đối với động cơ 1TR-FE, bơm nước đảm nhận nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất được kiểm soát chặt chẽ.
Bơm nước cần đảm bảo cung cấp lưu lượng đủ cho vòng tuần hoàn và tạo áp suất cột nước đạt 12m Đồng thời, bơm phải hoạt động ổn định và có kết cấu gọn nhẹ, phù hợp với từng loại động cơ.
Máy bơm nước sử dụng đai chữ V để tạo dòng tuần hoàn nước trong hệ thống làm mát và sưởi ấm Rô to và thân máy bơm được trang bị các vòng bít để ngăn chặn rò rỉ nước.
Hình 3.4 Kết cấu bơm nước
Bơm nước hoạt động dựa trên các thành phần chính như bulong, thân bơm, trục bơm và phần động, bao gồm cánh quạt và lỗ thông hơi Phần tĩnh của bơm chứa các bộ phận như lỗ phớt chắn nước và mỡ vòng bi, giúp duy trì hiệu suất hoạt động Nguyên lý hoạt động của bơm nước là tạo ra áp lực để di chuyển nước qua hệ thống, đảm bảo hiệu quả và độ bền cho thiết bị.
Bánh công tác gắn trên trục bơm quay khi động cơ hoạt động, nhờ vào truyền động đai từ trục khuỷu Khi trục bơm quay, cánh bơm cũng quay và ngâm trong nước, khiến nước trong các rãnh giữa của cánh bị đẩy ra ngoài do lực ly tâm Không gian xả có hình dạng xoắn ốc, với chiều mở cùng chiều quay của bơm, làm giảm tốc độ dòng nước và tăng áp suất dòng chảy Tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nước, áp suất đạt mức cao nhất Khi nước bị văng ra xa tâm quay, khu vực gần tâm tạo ra chân không, hút nước từ miệng hút vào khoang dưới của két nước và không gian đường ống nối với van hằng nhiệt.
QUẠT LÀM MÁT
Tạo luồng không khí qua két nước làm mát giúp động cơ duy trì nhiệt độ ổn định khi hoạt động ở chế độ không tải và ở tốc độ thấp.
Tăng cường khả năng trao đổi nhiệt của két làm mát nước, giữ ổn định nhiệt độ làm việc của động cơ ở các chế độ tải khác nhau.
Quạt gió trong hệ thống làm mát của động cơ 1TR-FE là quạt hướng trục, với hiệu suất làm việc phụ thuộc vào số vòng quay và các đặc điểm kết cấu như số cánh, chiều dài, chiều rộng, và góc nghiêng của quạt.
- Có tác dụng giảm khả năng làm việc của quạt ở tốc độ động cơ cao.
- Trong khoang ly hợp thuỷ lực chứa đầy dầu silicol
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, quạt gió quay bình thường vì lực cản chưa đủ để vượt qua lực ma sát trong bộ ly hợp Tuy nhiên, khi tốc độ động cơ tăng cao, ma sát sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của quạt gió.
Khi bộ ly hợp không thể thắng nổi lực cản của cánh quạt, ly hợp sẽ bị trượt, dẫn đến việc cánh quạt quay chậm lại và giảm tiêu hao công suất động cơ.
Hình 3.5 Kết cấu quạt làm mát
1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ; 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9- Đĩa bi dẫn 3; 10- Đĩa dẫn; 11- Bu lông; 12- Cánh tản nhiệt; 13- Cánh quạt gió; 14- Bầu quạt; 15- Khớp chất lỏng; 16- Bu lông.
Quạt gió trong động cơ 1TR-FE có thiết kế đơn giản với 7 cánh làm bằng nhựa, được đúc liền với bầu quạt Quạt được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu và lắp cứng với trục của nó, trong đó một đầu gắn quạt và đầu kia gắn puly dẫn động có rãnh để truyền động Quạt gió được kết nối với khớp chất lỏng, cho phép điều chỉnh tốc độ quạt dựa trên nhiệt độ không khí qua két nước.
Khớp chất lỏng bao gồm một bộ li hợp thủy lực chứa dầu silic Sự điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc kiểm soát chuyển động quay của quạt thông qua đại chữ V.
Tốc độ của trục khớp chất lỏng
Khí ấm Khí nóng Không có khớp chất lỏng n1(v/p) n(v/p)
Hình 3.6 Kết cấu khớp chất lỏng
1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ; 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9- Đĩa bi dẫn 3; 10- Đĩa dẫn; 11- Bu lông; 12- Cánh tản nhiệt; 13- Lò xo lưỡng kim; 14- Bu lông quạt; 15-
Buồng làm việc phía sau.
Hình 3.7 Đồ thị biểu thị quan hệ tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất
- Nhiệt độ không khí (nóng) trong khi xe chạy chậm: chuyển động quay của trục khớp chất lỏng được truyền hết sang quạt.
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn quan hệ tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất lỏng
Khi xe chạy nhanh trong điều kiện nhiệt độ không khí nóng, sức ỳ của quạt tăng lên Điều này dẫn đến sự trượt trong khớp chất lỏng, làm cho quạt quay chậm hơn so với tốc độ quay của trục khớp chất lỏng.
Khi xe chạy nhanh trong điều kiện nhiệt độ không khí ấm, tấm lưỡng kim sẽ tự động ngắt đường dầu, dẫn đến giảm lượng dầu trong buồng làm việc Hệ quả là hệ số trượt của khớp nối tăng lên, gây ra sự giảm tốc độ quay của quạt.
Khi xe di chuyển nhanh trong điều kiện nhiệt độ không khí lạnh, hệ thống dầu sẽ bị ngắt và mức dầu công tác tiếp tục giảm Lúc này, hệ số trượt đạt giá trị cao nhất và tốc độ quạt ở mức thấp nhất.
VAN HẰNG NHIỆT
Van hằng nhiệt tự động điều chỉnh lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ động cơ chưa đạt mức quy định, giúp tối ưu hóa quá trình làm mát Ngoài ra, van hằng nhiệt còn có chức năng rút ngắn thời gian khởi động máy, đảm bảo động cơ nhanh chóng đạt được nhiệt độ hoạt động lý tưởng.
Hình 3.5 Kết cấu của van hằng nhiệt
1-Thân van; 2-Sáp; 3-Lò xo; 4-Trục; 5-Phớt làm kín; 6-Van chính; 7-
Xylanh trong van hằng nhiệt loại có van chuyển dòng (van đi tắt) của động cơ 1TR-FE hoạt động nhờ sự dịch chuyển của sáp trong xylanh Sự dịch chuyển này mở van chính, điều tiết lưu lượng nước làm mát qua két nước, giúp duy trì nhiệt độ thích hợp Van chuyển dòng hoạt động đồng thời với van chính, khi van chính mở thì van chuyển dòng sẽ đóng.
Phần tử nhạy nhiệt của van hằng nhiệt có Xylanh và trục nằm giữa các thành của chúng là chất độn rắn.
Khi nhiệt độ nước làm mát giảm xuống dưới 80°C, van chính sẽ đóng lại, khiến nước làm mát chỉ chảy qua chu trình hẹp Chu trình này bao gồm bơm nước, áo nước làm mát, đường nước đi tắt, van đi tắt và ống nhánh nối với bơm.
Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá 94 °C, sáp nóng chảy sẽ giãn nở, đẩy các van chính và van đi tắt lên trên, dẫn đến việc nước làm mát bắt đầu thoát ra khỏi bơm Trong giai đoạn nhiệt độ nằm giữa hai giai đoạn này, nước làm mát sẽ lưu thông qua cả hai van chính và van đi tắt.
BÌNH GIÃN NỞ
Bình nước là một chi tiết quan trọng trong hệ thống làm mát của động cơ, đóng vai trò như ngăn chứa phụ để cung cấp nước làm mát khi két nước thiếu Trên các hệ thống dẫn nước kín của động cơ xe Toyota Innova, bình giãn nở được trang bị nhằm tạo thể tích dự trữ, điều hòa ảnh hưởng của sự giãn nở nhiệt của nước, đồng thời bổ sung nước cho hệ thống khi xảy ra rò rỉ.
Bình giãn nở trong hệ thống làm mát động cơ xe Toyota Innova là loại bình kín, hoạt động hiệu quả trong môi trường nước nóng và nhiệt độ cao Loại bình này không tiếp xúc với khí quyển và duy trì áp suất ổn định, do đó cần được trang bị van xả khí Bình giãn nở kín được lắp đặt trên đường hút của máy bơm, giúp áp suất hút của bơm gần như không thay đổi trong suốt quá trình vận hành.
* Kết cấu bình giãn nở:
1- Nắp bình; 2- Đường từ nắp két nước vào; 3- Đường nước ra két nước làm mát.
Khi động cơ hoạt động trong thời gian dài, nước làm mát sẽ nóng lên và đi vào két nước với nhiệt độ và áp suất cao, khiến nước nóng không thể thoát xuống khoang dưới của két nước Lúc này, nắp két nước sẽ mở ra để cho nước nóng chảy vào bình giãn nở.
KẾT LUẬN
Hệ thống làm mát bao gồm các bộ phận chính như két nước, quạt làm mát, bơm nước, van hằng nhiệt, bình giãn nở và các đường ống dẫn nước Những thành phần này phối hợp với nhau để duy trì nhiệt độ tối ưu cho động cơ.
Két làm mát là bộ phận giúp cho nước nóng khi động cơ làm việc được làm mát nhanh chóng và truyền lại động cơ thông qua bơm nước.
Hình 3.6 Cấu tạo bình giãn nở
Bơm nước đóng vai trò quan trọng trong hệ thống làm mát, giúp tuần hoàn nước từ động cơ đến két làm mát và ngược lại, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống Nếu thiếu bơm nước, quá trình làm mát sẽ gặp khó khăn, ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của động cơ.
Quạt gió làm cho dòng khí qua két nước làm mát được lưu thông dễ dàng giúp két nước làm mát giải nhiệt nước nhanh hơn.
Van hằng nhiệt là thiết bị quan trọng giúp điều chỉnh dòng nước nóng và lạnh trong động cơ Khi động cơ đạt nhiệt độ cao, van sẽ điều khiển nước làm mát từ động cơ chảy ra két làm mát và sau đó quay trở lại động cơ Nhờ đó, nhiệt độ của động cơ được duy trì ở mức tối ưu.
Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, việc bảo dưỡng định kỳ là rất cần thiết Ngoài ra, cần thường xuyên kiểm tra các chi tiết của hệ thống nhằm ngăn ngừa hư hỏng nghiêm trọng.
QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA
Động cơ cần được làm mát hiệu quả để tránh quá nhiệt, ảnh hưởng đến công suất và tuổi thọ Việc bảo dưỡng hệ thống làm mát là rất quan trọng, nhằm đảm bảo lượng nước làm mát đầy đủ và nhiệt độ ổn định, đồng thời duy trì lưu thông nước liên tục trong hệ thống.
NỘI DUNG BẢO DƯỠNG
Để bảo dưỡng động cơ làm mát bằng nước, cần kiểm tra mức nước trong két nước, đảm bảo nước thấp hơn miệng két 15-20 mm Nếu nước cạn, hãy thêm nước, nhưng tránh đổ ngay khi động cơ quá nóng, đặc biệt với động cơ làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, vì có thể gây nứt xylanh Nên sử dụng nước làm mát là nước mềm, sạch, không chứa muối khoáng và bùn cát bẩn.
Kiểm tra để phát hiện kịp thời hiện tượng rò chảy nước của hệ thống làm mát.
* Nội dung bảo dưỡng định kỳ:
- Kiểm tra tất cả các chỗ nối của hệ thống làm mát xem có bị rò chảy không, nếu cần phải khắc phục chỗ rò chảy nước;
- Bơm mỡ vào các ổ bi của bơm nước cho đến khi mỡ trào ra ở vú mỡ là được;
- Kiểm tra sự hoạt động của van không khí ở két nước;
Để kiểm tra độ căng của dây đai quạt gió và bơm nước, bạn cần dùng ngón tay ấn vào dây đai với lực từ 3-4 KG Nếu dây đai võng xuống từ 10-15 mm là đạt yêu cầu Nếu cần thiết, hãy điều chỉnh độ căng dây đai bằng cách nới lỏng đai ốc hãm xe dịch máy phát điện ra hoặc vào, sau đó xiết chặt lại đai ốc.
- Rửa hệ thống làm mát hai lần trong năm.
QUY TRÌNH KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG HỆ THỐNG
3.10.1 Kiểm tra cụm bơm nước
Hình 4.1 Kiểm tra cụm bơm nước
Quan sát xem có rò rỉ nước làm mát qua lỗ xả và lỗ khí không.
Kiểm tra puly và đảm bảo rằng vòng bi bơm nước hoạt động êm ái và không phát ra tiếng ồn Nếu vòng bi không quay mượt mà hoặc gây tiếng ồn, cần thay thế bơm nước Hãy thực hiện kiểm tra bằng cách quan sát trực quan.
Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của bơm, cần quan sát và kiểm tra các hư hỏng ở vỏ bơm, cánh bơm, đầu ren trục bơm, rãnh then trục, ổ bi, đệm cao su, chi tiết hãm và phớt chắn nước Việc kiểm tra nên được thực hiện bằng các dụng cụ chuyên dụng như panme, thước cặp và đồng hồ so để đảm bảo độ chính xác.
- Dùng panme đo độ côn, ôvan của trục bơm sau đó đem so sánh với giá trị cho phép.
- Dùng thước cặp đo chiều cao của cánh bơm để xác định độ mòn của cánh bơm.
- Gá trục bơm lên giá chữ V dùng đồng hồ so để đo độ cong của trục so sánh với tiêu chuẩn cho phép.
- Kiểm tra khe hở dọc trục bằng cách một đầu trục bơm tỳ vào đồng hồ so đầu kia dùng tay ấn mạnh (phương pháp này ít dùng).
- Dùng tay lắc giá đỡ puly để kiểm tra độ dơ của trục bơm. c) Kiểm tra khi bơm làm việc có tiếng kêu (bằng kinh nghiệm)
- Dùng hai tay cầm hai cánh quạt và lắc để kiểm tra độ dơ của trục bơm
- Dùng tay quay mạnh để kiểm tra trục bơm và dùng mắt quan sát kiểm tra các vú mỡ
3.10.2 Kiểm tra van hằng nhiệt
Hình 4.2 Kiểm tra van hằng nhiệt
- Tiến trình kiểm tra bộ điều nhiệt như sau:
+ Khuấy nước trong bồn chứa bằng que khuấy để đảm bảo rằng nhiệt độ nước như nhau tại mọi lúc;
+ Tăng từ từ nhiệt độ của bộ điều nhiệt đến nhiệt độ van mở;
+ Giữ trạng thái này trong 5 phút và kiểm tra để bảo đảm van được mở;
+ Tăng thêm nhiệt độ nước cho đến khi đạt 95 o C Giữ trạng thái này trong 5 phút và đo độ nhấc lên của viên bi;
+ Giảm nhiệt độ xuống thấp hơn 65 o C và kiểm tra để thấy rằng van được giữ chặt tựa vào xu páp
+ Nếu những bộ phận trên kiểm tra thấy không tốt thì thay bộ điều nhiệt
- Kiểm tra nhiệt độ mở van:
+ Nhiệt độ mở van: 80 đến 84°C (176 đến 183°F);
+ Nếu nhiệt độ mở van không như tiêu chuẩn, hãy thay van hằng nhiệt.
- Kiểm tra độ nâng van:
+ Độ nâng van: 8,5 mm (0,3031in) trở lên ở 95°C (203°F);
+ Nếu độ nâng van không như tiêu chuẩn, hãy thay thế van hằng nhiệt;
+ Kiểm tra rằng van đóng hoàn toàn khi van hằng nhiệt ở nhiệt độ thấp (dưới 40 độ C) Nếu nó không đóng hoàn toàn, hãy thay thế van hằng nhiệt.
3.10.3 Kiểm tra quạt làm mát
Kiểm tra trực quan cánh quạt để phát hiện các hư hỏng như nứt, gãy hoặc biến dạng Nếu gõ tay vào cánh quạt và nghe tiếng kêu rè rè, điều này cho thấy có thể bị lỏng đinh tán.
Hình 4.3 Kiểm tra ly hợp quạt gió
- Kiểm tra cân bằng tĩnh của cụm puly và quạt gió.
- Lắp cụm cánh quạt lên động cơ Dùng tay quay quạt nhiều vòng, mỗi vòng đánh dấu vị trí puly hoặc cánh quạt rơi thẳng xuống đất.
- Quay nhiều vòng mà mỗi vòng ở lại các vị trí khác nhau là được.
Khi phát hiện vị trí có sự dồn trọng lượng ở puly hoặc cụm ly hợp, cần tiến hành sửa chữa và nắn lại vị trí đó để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.
- Đối với quạt ly hợp dùng tay quay khớp dẫn động ly hợp kiểm tra xem có bị hư hỏng hoặc dò rỉ dầu silicol không.
- Kiểm tra xem lò xo lưỡng kim có bị gãy hay không nếu không gãy thì kiểm tra độ đàn hồi của lò xo.
Hình 4.4 Kiểm tra két nước
- Quan sát két nước nếu có vết tràn rỉ sắt màu nâu là có hiện tượng dò rỉ.
- Các đường dẫn và bầu chứa nước bị thủng thì thay mới.
- Các lá tản nhiệt bị sô lệch về một phía thì nắn thẳng như ban đầu Nếu bị dò rỉ nước thì hàn thiếc rồi mài phẳng.
- Két nước bị tắc bẩn ta tiến hành súc rửa
- Kiểm tra hư hỏng của tấm hãm:
Nếu rãnh tấm hãm bị biến dạng, việc lắp lại bình sẽ không thể thực hiện được Do đó, cần phải khôi phục hình dạng ban đầu của rãnh bằng cách sử dụng kìm hoặc các dụng cụ tương tự, nếu cần thiết.
+ Nước sẽ bị rò rỉ nước nếu dưới rãnh tấm hãm bị hỏng hay bị cong Hãy sửa hoặc thay tấm hãm đó nếu cần.
* Chú ý: Két nước chỉ có thể đại tu được 2 lần Sau lần thứ 2, lõi két nước phải được thay thế.
3.10.5 Kiểm tra đường ống dẫn
- Dùng tay bóp ống xem xét tình trạng ống nối nếu ống nứt, phồng,móp, rách phải thay mới.
Hình 4.5 Kiểm tra đường ống dẫn
- Kiểm tra các đầu nối ống, mặt bích bơm bằng quan sát thông thường nếu thấy tình trạng xấu thì phải thay mới.
CÁC 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 có thể cản trở lưu thông nước qua két, dẫn đến giảm hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra, nếu ống nước bị thủng, sẽ xảy ra hiện tượng rò rỉ nước, ảnh hưởng 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.
- Két nước bị gỉ sét:
+ Nước tản nhiệt bị lợt màu;
+ Có hiện tượng sệt lại với các cặn gỉ bên trong;
+ Các gỉ sét trong thành két nước làm biến chất nước làm mát.
Hình 4.6 Két nước bị gỉ sét
* 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, giúp lưu thông qua hệ thống làm mát Khi thực hiện, cần tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống Có thể tháo 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 cho toàn bộ hệ thống.
Hình 4.7 Thông rửa két nước làm mát
- 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;
Khi két nước bị gỉ sét, tốt nhất bạn nên thay thế bằng một két nước mới để đảm bảo hiệu suất hoạt động Việc sử dụng két nước đã bị han gỉ có thể dẫn đến tình trạng nghẹt, ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát và an toàn của hệ thống.
- 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
Hình 4.8 Hư hỏng nắp két nước
* 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
Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng
Vòng bít hư hỏng có thể dẫn đến rò rỉ nước làm mát ra ngoài qua lỗ xả trên thân máy bơm Hiện tượng này xảy ra nhằm ngăn chặn nước làm mát thâm nhập vào các vòng bi Do đó, nếu phát hiện có nước làm mát thoát ra ngoài qua lỗ xả, nguyên nhân có thể là do vòng bít hoặc vòng bi bị 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;
- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ.
* Cách khắc phục, sửa chữa:
Thông thường, máy bơm nước không thể sửa chữa bằng cách tháo rời, mà thường cần phải thay thế toàn bộ bộ phận Tuy nhiên, vẫn có một số loại máy bơm nước cho phép tháo rời để thực hiện sửa chữa.
Kiểm tra bộ phận phớt bao kín và thay thế nếu hỏng Đảm bảo bề mặt lắp phớt bao kín trên thân bơm không bị mòn hoặc rỗ; nếu cần, có thể doa và mài bóng bề mặt tiếp xúc Thay các gioăng 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.
3.11.4 Quạt làm mát (Hình 3.6 Trang 31)
- Cánh bắt không chặt trên giá;
- Bánh đai dẫn động quạt gió bị hư;
- Cánh quạt gió nứt, gãy, cong vênh.
* Cách khắc phục, sửa chữa:
- Cần bắt chặt cánh quạt trên giá;
Nếu cánh quạt gió bị nứt hoặc gãy, cần phải thay mới với thông số kỹ thuật tương ứng Mặc dù có thể hàn các vết nứt, nhưng thường thì việc thay thế cánh quạt là lựa chọn tối ưu do giá thành rẻ và dễ dàng trong quá trình thay thế.
3.11.5 Van hằng nhiệt (Hình 3.5 trang 34)
Van hằng nhiệt bị liệt hoặc kẹt ở vị trí đóng khiến nước không được làm mát, dẫn đến động cơ quá nóng Ngược lại, nếu van bị kẹt ở vị trí mở to, thời gian làm ấm máy sẽ kéo dài, gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và gia tăng ô nhiễm môi trường.
* Cách khắc phục, sửa chữa:
Tháo van khỏi động cơ để tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van Kiểm tra sự đóng mở của các van theo nhiệt độ; nếu van không đóng hoặc mở ở nhiệt độ yêu cầu, cần phải thay thế van mới.
Nên thay dung dịch làm mát thường xuyên, cụ thể là sau 250 giờ vận hành đầu tiên hoặc 1 năm, tùy theo điều kiện nào đến trước Sau đó, nên thay nước làm mát động cơ sau mỗi 1000 giờ hoặc 2 năm, tùy theo điều kiện nào đến trước.
Nước làm mát phải được thay theo một lịch trình bình thường để tránh làm thay đổi thành phần hóa học trong dung dịch và tạo nên axit.
SÚC RỬA HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi nước làm mát không còn sạch và đến thời điểm bảo dưỡng cấp 2, cần tiến hành súc rửa hệ thống làm mát Có thể áp dụng một trong các phương pháp súc rửa hiệu quả sau đây.
3.12.1 Súc rửa hệ thống làm mát bằng dòng nước có áp suất cao
Trước khi tiến hành súc rửa, cần tháo van hằng nhiệt cùng ống lồng ra khỏi thân máy Sử dụng nước có áp suất 4KG/cm2 để súc rửa ngược chiều với dòng chảy tuần hoàn của nước làm mát trong hệ thống Tiến hành súc rửa cho đến khi nước chảy ra từ động cơ sạch sẽ.
Khi tiến hành súc rửa động cơ, trước tiên cần tháo ống nối và van hằng nhiệt, sau đó vặn các vòi xả ra khỏi thân máy và mở vòi xả ở ống bọc tản nhiệt Sử dụng ống mềm, xối nước thẳng vào lỗ ống van hằng nhiệt và tiếp tục súc rửa cho đến khi nước sạch chảy ra khỏi vòi xả.
Khi súc rửa bộ tản nhiệt, hãy hướng dòng nước vào ống phía dưới để nước chảy ra qua ống mềm gắn vào ống phía trên, đồng thời đảm bảo nút bộ tản nhiệt được đậy kín.
Phương pháp súc rửa bằng dòng nước có áp suất cao thường được sử dụng ở các trạm xưởng có bơm nước
3.12.2 Súc rửa hệ thống làm mát bằng phương pháp dòng tuần hoàn
Bước 1: Cho động cơ làm việc đến khi nhiệt độ nước làm mát đạt từ 70÷80 o C.
Bước 2: Cho động cơ làm việc ở chế độ không tải.
Bước 3: Mở van xả nước, mở nắp két nước, đổ nước bổ sung liên tục, quan sát, khi thấy nước xả ra sạch là được.
Bước 4: Đóng van xả nước và đổ đủ nước, đóng nắp két nước lại
Phương pháp súc rửa hệ thống làm mát bằng dòng tuần hoàn đơn giản dễ thực hiện nên thường được sử dụng rộng rãi
3.12.3 Súc rửa hệ thống làm bằng dung dịch hoá học
Bước 1: Pha chế dung dịch theo tỷ lệ qui định và đủ số lượng cho từng động cơ.
Bước 2: Xả hết nước cũ trong hệ thống, rồi đóng các van xả lại.
Bước 3: Đổ nước có hoá chất vào hệ thống và ngâm một thời gian nhất định
Tuỳ theo kết cấu thân máy, nắp máy và vật liệu chế tạo chúng mà sử dụng các chất hoá học cho phù hợp;
QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG MÔI CHẤT LÀM MÁT
Bảng 4.1 Bảng quy trình kiểm tra và bổ sung môi chất làm mát
QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG MÔI CHẤT LÀM MÁT
HÌNH MINH HOA DỤNG CỤ
Kiểm tra bình chứa dung dịch làm mát (bình chứa có các đường kẻ cho biết nước nước tối thiểu và tối đa)
Kiểm tra màu sắc của nước có bị thay đổi không
Găng tay kính bảo hộ
- Chỉ kiểm tra và thao tác khi động cơ ô tô đã nguội
- Lưu ý mức dung dịch trên bình chứa, sau đó kiểm tra lại sau vài ngày
Nếu màu sắc của nước làm mát thay đổi, bạn nên thay nước ngay lập tức Sự thay đổi này có thể cho thấy nước đã bị biến đổi về mặt hóa học, dẫn đến hiệu suất làm mát kém và có thể gây hại cho động cơ.
Để bắt đầu, hãy loại bỏ hoàn toàn nước làm mát cũ bằng cách mở nắp bình tản nhiệt Sau đó, nâng xe lên để tìm vị trí thoát nước nằm ở đáy bình tản nhiệt.
Đặt một chiếc chậu lớn dưới bình để thu nước, sau đó mở nút chặn hoặc bu-lông hình chữ T cho nước chảy vào chậu Khi nước trong bình tản nhiệt đã chảy hết, hãy đóng lỗ thoát nước lại để hoàn tất quá trình.
- Nước sạch (Bằng 50% của hệ thống làm mát)
- Chậu chứa dung dịch làm mát cũ
Khi khởi động xe, hãy chú ý theo dõi kim đồng hồ nhiệt độ để đảm bảo nó không vượt qua vùng báo động Nếu kim đồng hồ có dấu hiệu lấn vào khu vực này, bạn nên tắt máy ngay lập tức để tránh hư hỏng động cơ.
- Tham khảo sách hướng dẫn để biết lượng nước làm mát cần thiết là bao nhiêu để đẩm bảo không xảy ra sự cố.
- Cho thêm dung dịch làm mát vào trong bình tản nhiệt nếu thấy chưa đầy rồi nước cất hoặc nước lã chuẩn bị sẵn trước đó vào đầy bình.
Bước 3: Đậy nắp bình tản nhiệt, cho xe nổ máy khoảng 5 phút là nước đã có thể di chuyển qua toàn hệ thống tản nhiệt
Tắt máy xe và để hệ thống động cơ nguội hoàn toàn trước khi tiến hành súc bình Đây là bước đơn giản nhưng an toàn, tránh việc nhét ống nước vào bình tản nhiệt khi máy vẫn còn nóng Nếu động cơ vẫn nóng khi chạy, hãy châm thêm dung dịch vì khí đọng có thể chưa thoát ra hết Đối với lượng dung dịch cũ, tốt nhất nên cho vào bình đựng và tìm nơi bỏ thích hợp.
Coolant có trong nước máy sẽ gây hại cho môi trường sống xung quanh.
Thay nước làm mát mới Pha
Antifreeze với nước cất theo tỷ lệ 1:1 rồi đổ đầy bình tản nhiệt
Antifreeze vào bình tản nhiệt trước
( 50% thể tích bình) rồi cho nước cất vào sau hoặc dùng hỗn hợp dung dịch như trên để đổ đầy bình nước phụ.
Sau khi đổ nước làm mát vào bình tản nhiệt, hãy khởi động xe và để động cơ hoạt động cho đến khi bình tản nhiệt bắt đầu sủi bọt khí, giúp loại bỏ không khí trong hệ thống làm mát.
Lúc này mực nước làm mát bên trong hệ thống sẽ hạ xuống dần, đồng thời còn xuất hiện những bong bóng khí.
KẾT LUẬN
Hệ thống làm mát đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của động cơ, do đó cần được bảo dưỡng và sửa chữa đúng cách Việc sử dụng dung dịch vệ sinh sạch sẽ và phù hợp với loại động cơ là rất cần thiết Các bộ phận trong hệ thống làm mát cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên Nếu phát hiện hư hỏng, cần tiến hành sửa chữa hoặc thay thế ngay lập tức để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án với đề tài “Nghiên cứu hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 2019-2.0V trên xe Innova”, tôi đã hoàn thành cơ bản các nội dung cần thiết.
Trong bài viết này, tôi sẽ khám phá nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát và các thành phần cấu thành của nó Đầu tiên, tôi sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống làm mát, bao gồm công dụng và phân loại các loại hệ thống thường gặp trên xe ô tô Tiếp theo, tôi sẽ trình bày chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống, làm rõ lộ trình của nước làm mát trong hệ thống và phân tích các bộ phận chính Cuối cùng, tôi sẽ đề cập đến quy trình súc rửa hệ thống, các hư hỏng thường gặp ở từng bộ phận và phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa hiệu quả.
Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE trên xe Innova rất quan trọng cho hiệu suất và tuổi thọ của động cơ Nếu hệ thống này hoạt động không hiệu quả, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn định của động cơ Do đó, việc kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát thường xuyên là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất cho xe ô tô.
Do kiến thức còn hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, đồ án của tôi không tránh khỏi thiếu sót Tuy nhiên, qua đề tài này, tôi đã bổ sung được nhiều kiến thức về hệ thống làm mát trên xe ô tô Thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp cũng giúp tôi học hỏi thêm về các phần mềm như Word, CAD và cách khai thác tài liệu trên Internet, phục vụ cho công việc sau này Tôi nhận thấy mình cần nỗ lực hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của một Kỹ sư ô tô, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
