MỤC LỤC Danh mục các bảng .................................................................................... 4 Danh mục các hình ảnh .............................................................................. 5 Lời mở đầu.................................................................................................. 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Ô TÔ 8 1.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ .................................................. 8 1.1.1 Làm mát động cơ và máy nén ............................................................. 8 1.1.2 Làm mát dầu bôi trơn .......................................................................... 9 1.2 Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát ............................................ 9 1.2.1 Mục đích ......................................................................................... 9 1.2.2 Yêu cầu về hệ thống làm mát ........................................................ 10 1.3 Các loại hệ thống làm mát ...................................................................... 10 1.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước ........................................................ 10 1.3.2 Hệ thống làm mát bằng không khí................................................. 18 1.4 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát .............................. 20 1.4.1 Kết cấu két làm mát ..................................................................... 21 1.4.2 Kết cấu của bơm nước................................................................... 22 1.4.3 Kết cấu quạt gió ............................................................................ 23 1.4.4 Van hằng nhiệt .............................................................................. 25 1.5 So sánh ưu nhược điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí 26 3 CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE TOYOTA VIOS 2014 ..................... 28 2.1 Giới thiệu về xe Toyota Vios 2014 ........................................................ 28 2.2 Hệ thống làm mát của xe toyota vios 2014.............................................. 32 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý ........................................................................... 32 2.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc các cụm chi tiết hệ thống làm mát xe toyota vios 2014 ....................................................................................... 34 2.2.2.1 Két nước làm mát ........................................................................ 34 2.2.2.2 Nắp két .................................................................................... 36 2.2.2.3 Bơm nước ................................................................................... 37 2.2.2.4 Quạt gió dẫn động bằng điện ....................................................... 39 2.2.2.5 Van hằng nhiệt ............................................................................ 42 2.2.2.6 Bình giãn nở................................................................................ 44 2.3 Kết luận ................................................................................................ 45 CHƯƠNG 3 : NHỮNG HƯ HỎNG, QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT ...................................... 46 3.1 Những hư hỏng thường gặp và nguyên nhân , cách khắc phục ................ 46 3.1.1 Két làm mát .................................................................................. 46 3.1.2 Nắp két ......................................................................................... 47 3.1.3 Bơm nước ..................................................................................... 47 3.1.4 Van hằng nhiệt .............................................................................. 48 3.1.5 Quạt gió ........................................................................................ 48 3.1.6 Dung môi làm mát ........................................................................ 49 3.2 Nội dung bảo dưỡng ............................................................................... 49 3.2.1 Bảo dưỡng thường xuyên .............................................................. 49 4 3.2.2 Bảo dưỡng định kỳ ........................................................................ 50 3.3 Quy trình kiểm tra các chi tiết trong hệ thống làm mát ........................... 50 3.3.1 Kiểm tra hoạt động của quạt làm mát ............................................ 50 3.3.2 Kiểm tra cụm bơm nước ............................................................... 51 3.3.3 Kiểm tra két nước làm mát ............................................................ 51 3.3.4 Kiểm tra van hằng nhiệt ................................................................ 52 KẾT LUẬN ................................................................................................. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 57 5 Danh mục các bảng Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2014 ........................ 30 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2014 ........................ 31 6 Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi .................................... 11 Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên ............... 12 Hình 1.3: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn một vòng ................ 14 Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng ................. 16 Hình 1.5: Hệ thống làm mát một vòng hở ............................................. 17 Hình 1.6: Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh ............ 19 Hình 1.7: Két nước làm mát ................................................................. 21 Hình 1.8: Kết cấu bơm ly tâm ............................................................... 22 Hình 1.9: Kết cấu quạt gió .................................................................... 24 Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt điện ............. 24 Hình 1.11: Kết cấu van hằng nhiệt ........................................................ 26 Hình 2.1: Tổng thể xe TOYOTA VIOS 2014 ....................................... 29 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát ........................................ 32 Hình 2.3: Két nước làm mát ................................................................. 35 Hình 2.4: Kết cấu nắp két nước làm mát ............................................... 36 Hình 2.5: Kết cấu bơm nước ................................................................. 38 Hình 2.6: Kết cấu quạt gió .................................................................... 40 Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện quạt làm mát động cơ ................................ 41 Hình 2.8: Van hằng nhiệt ...................................................................... 43 Hình 2.9: Bình giãn nở ......................................................................... 44 7 Lời mở đầu Ô tô đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu trong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: khai thác tài nguyên, dịch vụ công cộng, xây dựng, quân sự và đặc biệt là nhu cầu di chuyển ngày càng cao của con người. Một chiếc ô tô hiện đại ngày nay phải đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thân thiện với môi trường,… Chính vì thế các nhà chế tạo ô tô nói chung và hãng xe TOYOTA nói riêng đã không ngừng cải tiến và hoàn thiện chúng bằng việc đưa nhiều công nghệ mới nhằm đáp ứng những nhu cầu đó. Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao, chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốt của các hệ thống như: hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát…. Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này. Trong quá trình học tập em nhận thấy hệ thống làm mát là một hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu trong bất cứ loại xe nào. Nó không những giúp động cơ làm việc được ổn định mà còn giúp tăng tuổi thọ cho động cơ. Chính vì vậy em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống làm mát bằng nước trên ô tô du lịch” để tìm hiểu thêm và củng cố lại kiến thức về hệ thống giúp cho công việc sau này. Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Gv. Hoàng Quang Tuấn, các thầy cô giảng viên trong khoa công nghệ ô tô cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2021 Sinh viên thực hiện Trần Quang Chiến 8 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Ô TÔ Đặt vấn đề: Việc đốt cháy hỗn hợp khínhiên liệu trong xylanh động cơ sinh ra nhiệt độ khoảng 20000C hoặc cao hơn. Điều đó có nghĩa các chi tiết động cơ rất nóng. Tuy nhiên, vách của xylanh động cơ không được nóng hơn 2600C. Nhiệt độ cao hơn là nguyên nhân làm cấu trúc dầu bôi trơn bị phá vỡ, mất khả năng bôi trơn. Các chi tiết động cơ khác cũng bị hư hỏng. Để phòng ngừa hiện tượng này người ta phải sử dụng hệ thống làm mát để triệt tiêu một phần nhiệt lượng thừa, nó chiếm khoảng 13 lượng nhiệt sinh ra trong buồng đốt. Hệ thống làm mát giữ cho động cơ làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện hoạt động cũng như ở mọi tốc độ. Nó cũng cho động cơ đạt được nhiệt làm việc bình thường một cách nhanh nhất khi bắt đầu khởi động trong mùa đông giá lạnh. Và nó cũng cung cấp nguồn nhiệt sưởi ấm vào trong khoang hành khách. Hầu hết các loại động cơ ô tô sử dụng làm mát bằng dung dịch chất lỏng. Trong động cơ có những khoảng trống được gọi là áo nước, nó bao bọc xung quanh các xylanh và buồng đốt. Động cơ hoạt động dẫn động bơm nước bơm tuần hoàn dung dịch làm mát qua lớp áo nước. Dung dịch làm mát hấp thu nhiệt và vận chuyển đến bộ tản nhiệt. Dòng không khí chạy qua bộ tản nhiệt mang đi lượng nhiệt thừa giúp phòng ngừa động cơ bị quá nóng. 1.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ Hệ thống làm mát của động cơ 1NZFE có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu bôi trơn. 1.1.1 Làm mát động cơ và máy nén Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn 9 làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ. 1.1.2 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 trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xupáp, piston... Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn. Đường dầu bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn. 1.2 Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát 1.2.1 Mục đích Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmang, xupap, nắp xylanh, thành xylanh chiếm khoảng 25~35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 6000C, còn nhiệt độ nấm xupap có thể lên tới 9000C. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: Phụ tải nhiệt 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. 10 Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy 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 đốt 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 nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng 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 tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chi tiêu kinh tế và công suất động cơ. 1.2.2 Yêu cầu về hệ thống làm mát Đối với động cơ 1NZFE cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khác thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé. Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C. 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. 1.3 Các loại hệ thống làm mát 1.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước a) 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 xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên. 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 11 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. Sơ đồ nguyên lý 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. 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. 2 15 6 7 8 9 10 1134Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 12 Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh không đều b) Hệ thống làm mát 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. 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 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 4325 6 7 8 91Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 13 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
TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Ô TÔ 8
Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ
Hệ thống làm mát của động cơ 1NZ-FE có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu bôi trơn
1.1.1 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 Ngoài việc làm mát động cơ, hệ thống còn giúp rút ngắn thời gian khởi động và nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc tối ưu Thêm vào đó, hệ thống làm mát cũng hỗ trợ làm mát cho máy nén khí, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy nén khí Nguồn nước làm mát cho máy nén khí được lấy từ đường nước chính của hệ thống làm mát động cơ.
1.1.2 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 trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xupáp và piston, do đó cần phải duy trì nhiệt độ làm việc ổn định để giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm bảo khả năng bôi trơn hiệu quả Để đạt được điều này, dầu bôi trơn cần được làm mát, và đường dầu bôi trơn thường được khoan song song với đường nước làm mát động cơ Nhờ vào hệ thống làm mát này, nước làm mát động cơ cũng giúp hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.
Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát
Trong quá trình hoạt động của động cơ, khoảng 25-35% nhiệt lượng từ nhiên liệu cháy được truyền cho các chi tiết như piston, xecmang, xupap, nắp xylanh và thành xylanh Điều này dẫn đến việc các chi tiết này thường bị đốt nóng mạnh, với nhiệt độ đỉnh piston có thể đạt tới 600°C và nhiệt độ nấm xupap có thể lên tới 900°C Nhiệt độ cao của các chi tiết máy gây ra nhiều hậu quả tiêu cực.
- Phụ tải nhiệt 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 có nguy cơ cao gặp phải hiện tượng cháy kích nổ, gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng Do đó, việc làm mát động cơ là cần thiết để khắc phục những hậu quả tiêu cực này.
Hệ thống làm mát động cơ có vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt từ khí cháy qua buồng đốt đến môi chất làm mát, giúp duy trì nhiệt độ các chi tiết ở mức tối ưu Nếu động cơ quá nguội, sẽ dẫn đến tổn thất nhiệt lớn cho dung dịch làm mát, giảm hiệu suất nhiệt và ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn Nhiệt độ thấp làm tăng độ nhớt của dầu, gây khó khăn trong việc lưu động, từ đó gây ra tổn thất cơ giới và ma sát, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và chi phí vận hành của động cơ.
1.2.2 Yêu cầu về hệ thống làm mát Đối với động cơ 1NZ-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khác thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé
- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 8395 0 C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷115 0 C
- 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.
Các loại hệ thống làm mát
1.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước a) 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 xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên
Khi động cơ hoạt động, nước xung quanh buồng cháy sẽ sôi, tạo ra hiện tượng nước nóng có tỷ trọng nhỏ hơn nổi lên trên bề mặt thùng chứa và bốc hơi ra ngoài Nước nguội có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống, thay thế chỗ cho nước nóng, tạo thành sự lưu động đối lưu tự nhiên Việc thiết kế hệ thống bốc hơi này phụ thuộc vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí của động cơ, có thể đứng hoặc nằm.
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;
Làm mát bằng bốc hơi nước giúp giảm nhiệt độ nhưng cũng làm giảm nhanh lượng nước trong thùng, do đó cần bổ sung nước thường xuyên Vì lý do này, phương pháp làm mát này không phù hợp cho động cơ trên phương tiện vận tải.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, với cấu trúc đơn giản và tính năng lưu động đối lưu, thường được ứng dụng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang Đặc biệt, hệ thống này rất phù hợp cho các động cơ trên máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh không đều b) Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
Trong hệ thống làm mát bằng đối lưu tự nhiên, nước được 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.
1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két; 5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ
Nước trong xilanh nhận nhiệt từ thân máy, làm giảm khối lượng riêng và nổi lên trên Trong khoang nắp xilanh, nước tiếp tục hấp thụ nhiệt từ các chi tiết như nắp xilanh và xupap, dẫn đến tăng nhiệt độ và giảm khối lượng riêng, khiến nước tiếp tục nổi lên vào khoang phía trên của két làm mát Quạt gió, được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ, hút không khí qua két, làm mát nước và tăng khối lượng riêng, giúp nước chìm xuống khoang dưới của két và quay trở lại thân máy, tạo thành một vòng tuần hoàn Độ chênh áp lực phụ thuộc vào sự khác biệt nhiệt độ giữa hai cột nước, do đó, cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động, chênh lệch nhiệt độ giữa nước nóng và nước nguội còn nhỏ, dẫn đến chênh lệch áp lực cũng thấp.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên hoạt động dựa trên sự chênh lệch giữa hai cột nước, dẫn đến lưu động chậm và làm cho động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ làm việc Khi phụ tải tăng, độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai cột nước cũng tăng, làm tăng tốc độ lưu động của nước Độ chênh áp lực 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 cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng có nhược điểm là tốc độ nước lưu động thấp, khoảng V = 0,120,19 m/s, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nước vào và nước ra Điều này gây ra hiện tượng làm mát không đồng đều cho thành xilanh Để khắc phục, cần tăng tiết diện lưu thông nước, nhưng điều này làm cho hệ thống trở nên nặng nề và cồng kềnh Do đó, hệ thống này không phù hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được áp dụng cho động cơ tĩnh tại.
1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước;
4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh sử dụng bơm ly tâm để tuần hoàn nước Nước được phân phối qua ống dẫn vào các khoang chứa của các xilanh, đảm bảo làm mát đồng đều Sau khi làm mát xilanh, nước tiếp tục làm mát nắp máy và thoát ra ngoài qua ống với nhiệt độ cao, đến van hằng nhiệt Khi van hằng nhiệt mở, một phần nước quay trở lại bơm nước, trong khi phần lớn nước chảy vào ngăn chứa phía trên của két nước.
Nước từ ngăn trên của két chảy qua các ống mỏng có cánh tản nhiệt, nơi nó được làm mát nhờ dòng không khí được quạt (8) thổi qua két.
Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn một vòng sử dụng quạt được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ, giúp bơm nước lạnh vào động cơ để thực hiện chu kỳ làm mát Ưu điểm của hệ thống này là nước sau khi qua két làm mát sẽ trở lại động cơ, giảm thiểu việc bổ sung nước và tận dụng nguồn nước để duy trì quá trình làm mát Do đó, hệ thống này rất phù hợp cho các loại xe đường dài, đặc biệt ở những khu vực thiếu nước.
Trong hệ thống làm mát hai vòng, nước được làm mát không phải bằng không khí mà bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn như nước sông hoặc nước biển Vòng thứ nhất, hay còn gọi là nước vòng kín, làm mát động cơ tương tự như hệ thống làm mát cưỡng bức Vòng thứ hai sử dụng nước sông hoặc nước biển được bơm đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó nước này được thải ra ngoài, tạo thành vòng hở Hệ thống này rất phổ biến trong động cơ tàu thủy.
Hệ thống làm mát của động cơ bao gồm nhiều thành phần quan trọng như đường nước phân phối, thân máy, nắp xilanh, và van hằng nhiệt Két làm mát đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì nhiệt độ ổn định, trong khi đường nước ra vòng hở và bơm nước vòng hở đảm bảo luồng nước lưu thông hiệu quả Đường nước vào bơm nước vòng hở và đường nước tắt về bơm vòng kín cũng góp phần vào quá trình làm mát, cùng với bơm nước vòng kín giúp duy trì áp lực nước trong hệ thống.
Hệ thống làm việc của động cơ sử dụng nước ngọt để làm mát theo chu trình kín, trong đó nước được bơm đến động cơ để làm mát thân máy và nắp xi lanh Sau đó, nước ngọt được làm mát bởi nước từ môi trường bên ngoài, được bơm qua lưới lọc và các bình làm mát dầu, trước khi được đưa đến két làm mát Cuối cùng, nước ngọt sau khi được làm mát sẽ được xả ra ngoài môi trường qua đường ống.
Khi động cơ khởi động, nhiệt độ nước trong hệ thống tuần hoàn kín thấp, dẫn đến van hằng nhiệt đóng, ngăn nước chảy qua két làm mát Do đó, nước làm mát trong vòng làm mát ngoài được bơm từ bơm qua két làm mát.
Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng bao gồm các thành phần như ống dẫn nước (6) và van hằng nhiệt (4) Van hằng nhiệt được đặt trên mạch nước ngọt, giúp đóng đường ống vào két làm mát (5) khi nhiệt độ nước ngọt thấp Nước ngọt sau khi làm mát động cơ sẽ được bơm trở lại qua bơm nước ngọt (10) Hệ thống này đảm bảo hiệu quả làm mát cho động cơ.
Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín
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
Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát
Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chất lỏng được tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước, đưa nước vào áo làm mát Sau khi nước bị hâm nóng, nó trở về két nước qua đường nước ở nắp máy Quạt gió giúp làm nguội nước ở két làm mát một cách nhanh chóng.
1.4.1 Kết cấu két làm mát
Hình 1.7: Két nước làm mát
Két làm mát có chức năng chứa nước để truyền nhiệt từ nước ra không khí, giúp hạ nhiệt độ và cung cấp nước nguội cho động cơ Do đó, két nước cần có khả năng hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh chóng Để đáp ứng yêu cầu này, bộ phận tản nhiệt của két nước thường được chế tạo từ đồng thau, một vật liệu với hệ số tỏa nhiệt cao.
Kích thước và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bố trí chung, chiều cao động cơ, chiều cao mui xe và cấu trúc bộ tản nhiệt Để tối ưu hiệu suất, bề mặt đón gió của két làm mát nên có hình vuông, giúp tỷ lệ giữa diện tích chắn gió của quạt và diện tích đón gió của két gần đạt 1 Tuy nhiên, thực tế tỷ lệ này chỉ đạt khoảng 75 đến 80%.
Két làm mát được phân làm hai loai: két làm mát kiểu “nước- nước” và két làm mát kiểu “nước - không khí”
Két làm mát kiểu “nước-nước” được sử dụng cho động cơ với hai vòng tuần hoàn, trong đó nước làm mát được dẫn qua ống Cấu tạo của két nước này tương tự như két làm mát dầu nhờn bằng nước.
Két làm mát kiểu nước-không khí trên ô tô và máy kéo bao gồm ba phần: ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ, ngăn dưới chứa nước nguội để làm mát động cơ, và giàn ống truyền nhiệt kết nối giữa hai ngăn Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất, quyết định hiệu quả làm mát của két Chất lượng két được đánh giá qua hiệu suất làm mát cao, tức là hệ số truyền nhiệt lớn và công suất tiêu thụ ít cho bơm nước và quạt gió Hai chỉ tiêu này phụ thuộc vào ba yếu tố chính.
- Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt
- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két
- Kết cấu của két.(diện tích bề mặt truyền nhiệt)
1.4.2 Kết cấu của bơm nước
Bơm nước đóng vai trò quan trọng trong việc tạo áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát trong hệ thống động cơ Nhiệm vụ chính của bơm là cung cấp nước với lưu lượng và áp suất ổn định cho hệ thống làm mát Các loại bơm thường được sử dụng bao gồm bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng và bơm guồng, trong đó bơm ly tâm là loại phổ biến nhất trên các động cơ ô tô hiện nay.
Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát
1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vòng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vòng chặn lớn, 7- Lò xo, 8- Bánh công tác, 9- Mặt bích, 10- Trục bơm, 11- Đai ốc, 12-
Hình 1.8: Kết cấu bơm ly tâm Đường nối với van hằng nhiệt, 13- Ổ bi, 14- Puly dẫn động, 15- Đệm điều chỉnh, 16- Then bán nguyệt
Bơm ly tâm nổi bật với khả năng cấp nước đồng đều, kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ, vận hành êm ái và hiệu suất cao Tuy nhiên, nhược điểm chính của bơm ly tâm là không tạo ra được vùng áp thấp đủ lớn để hút nước, với áp suất tối đa chỉ từ 2,94 đến 4,9 x 10^4 N/m² Do đó, bơm không có khả năng tự hút, yêu cầu phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm trước khi khởi động, đồng thời cần xả hết không khí ra khỏi bơm.
Bơm piston, bơm bánh răng và bơm cánh hút thường chỉ được sử dụng ở hệ thống làm mát động cơ tàu thủy
Để đảm bảo hiệu quả làm mát động cơ, cần có lưu lượng không khí lớn đi qua két nước Khi xe di chuyển, lưu lượng không khí thường đủ, nhưng khi dừng hoặc chạy chậm, lưu lượng này không đủ Do đó, động cơ được trang bị quạt làm mát để tạo ra không khí cưỡng bức qua két Trong hệ thống làm mát bằng nước, quạt gió tăng tốc độ dòng không khí qua két, thường là quạt hướng trục, có thể hoạt động bằng khí nén hoặc điện Đối với động cơ đặt dọc, quạt cơ khí thường được lắp cùng trục với bơm nước Chất lượng quạt được đánh giá qua năng suất (lưu lượng gió) và công suất tiêu thụ cho dẫn động quạt, với năng suất thể hiện qua tốc độ gió qua két Các chỉ tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như số vòng quay, kích thước cánh, góc nghiêng của cánh và vị trí giữa quạt và két nước.
1-Cánh quạt; 2-Xương đĩa bắt cánh quạt; 3-Mayơ; 4-Then bán nguyệt; 5- trục quạt; 6-Đai ốc; 7-Bulong bắt quạt; 8-Xương quạt
Hệ thống quạt điện được thiết kế nhạy cảm với nhiệt độ của nước làm mát, chỉ cung cấp lưu lượng không khí phù hợp khi nhiệt độ tăng cao Khi nhiệt độ ở mức bình thường, quạt sẽ ngừng quay, giúp động cơ ấm lên, giảm tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn Tốc độ quay của quạt có thể điều chỉnh ở ba cấp độ hoặc vô cấp, mang lại hiệu quả làm mát tối ưu và phù hợp với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát.
1-Bình điện; 2-Công tắc nhiệt độ nước làm mát; 3-Lò xo; 4-Cuộn dây; 5-
- Nhiệt độ nước làm mát thấp
Hình 1.9: Kết cấu quạt gió
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt điện
Công tắc nhiệt độ nước làm mát đóng, và nhờ thế rơle quạt được nối mát
Lực từ trường của cuộn dậy của rơle sẽ giữ các tiếp điểm ở vị trí ngắt, và dòng điện không đến quạt được
- Nhiệt độ nước làm mát cao
Công tắc nhiệt độ nước làm mát được kích hoạt, dẫn đến việc mạch rơle bị ngắt Khi đó, các tiếp điểm kết nối với nhau, cho phép dòng điện chạy qua và làm cho quạt hoạt động với tốc độ cao.
Van hằng nhiệt là một bộ phận quan trọng trong hệ thống làm mát động cơ, hoạt động dựa trên nhiệt độ của nước làm mát Nó được lắp đặt trên đường nước giữa nắp xilanh và bình làm mát, có chức năng điều chỉnh lưu lượng nước làm mát từ động cơ đến két làm mát Khi động cơ lạnh, van hằng nhiệt sẽ đóng, ngăn nước làm mát đi qua két và cho phép nước quay trở lại bơm Khi động cơ nóng lên, van sẽ mở, cho phép nước làm mát đi qua két trước khi trở lại bơm, đảm bảo động cơ luôn hoạt động ở nhiệt độ tối ưu.
Đóng đường nước dẫn tới két khi động cơ lạnh giúp động cơ ấm lên nhanh chóng, giữ nhiệt độ trong động cơ thay vì để ra két làm mát, từ đó rút ngắn thời gian hâm nóng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí xả Sau khi hâm nóng, van hằng nhiệt duy trì nhiệt độ làm việc cao hơn, cải thiện hiệu quả động cơ và giảm lượng khí thải Van hằng nhiệt trong hệ thống làm mát bằng nước có hai loại: loại sử dụng chất lỏng và loại sử dụng chất rắn làm chất giãn nở.
Van hằng nhiệt dùng chất lỏng làm chất giãn nở (van hằng nhiệt kiểu hộp xếp)
Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy định trong trường hợp động cơ mới khởi động
1- Van; 2- Xylanh; 3- Van đi tắt; 4- Sáp; 5- Van xả khí
1.5 So sánh ưu nhược điểm của kiểu làm mát bằng 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, bao gồm khả năng làm mát hiệu quả hơn, giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ của động cơ Việc sử dụng nước giúp duy trì nhiệt độ ổn định, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc.
Hệ thống làm mát bằng nước có hiệu quả cao hơn, giúp duy trì nhiệt độ thấp cho các chi tiết của động cơ Do đó, trong các điều kiện tải giống nhau, động cơ xăng cần giảm tỉ số nén để tránh 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 cho phép đúc các xilanh liền một khối, giúp giảm thiểu khoảng cách giữa các xilanh đến mức tối đa.
- 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
Hình 1.11: Kết cấu van hằng nhiệt
- 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 xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo
Giới thiệu về xe Toyota Vios 2014
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc
Thế hệ đầu tiên của Toyota Vios được phát triển thông qua sự hợp tác giữa các kỹ sư Thái Lan và nhà thiết kế Nhật Bản tại nhà máy Toyota Gateway, Chachoengsao, Thái Lan Mẫu Toyota Vios 2014 sở hữu động cơ 1.5 lít, tạo ra công suất 109 mã lực tại 6000 vòng/phút.
So với thế hệ trước, TOYOTA VIOS 2014 có kích thước lớn hơn đáng kể với chiều dài 4.410 mm, chiều rộng 1.700 mm và chiều cao 1.475 mm Khoảng cách trục cơ sở của xe đạt 2.550 mm, mang lại không gian nội thất rộng rãi hơn cho người sử dụng.
Thế hệ cũ có kích thước tổng thể 4.300x1.700x1.460 (mm), mang lại không gian cabin rộng rãi cho hàng ghế trước Hàng ghế sau được thiết kế với chiều dài tăng thêm, tạo ra khoảng để chân cực kỳ thoải mái.
Hình 2.1: Tổng thể xe TOYOTA VIOS 2014
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2014
Mặt ghế sau thiết kế phẳng làm giảm chiều cao không gian bên trong, khiến người có chiều cao 1m7 dễ bị chạm đầu vào trần khi ngồi thẳng lưng Điều này có thể gây ra sự khó chịu, đặc biệt khi di chuyển trên những quãng đường dài.
Một nhược điểm trong thiết kế ghế ngồi của TOYOTA VIOS 2014 là bệ tì gác tay giữa hai ghế trước bị lùi về phía sau, gây khó khăn cho người ngồi trong việc sử dụng đúng vị trí gác tay này.
Xe có nhiều phiên bản khác nhau, với những đặc điểm nhận dạng như chi tiết mạ crom và vành xe với kích thước đa dạng Mẫu xe hạng nhỏ có kích thước tổng thể là 4410 mm chiều dài, 1700 mm chiều rộng và 1475 mm chiều cao, cùng khoảng sáng gầm xe là 145 mm.
Kích thước – Trọng lượng Vios G Vios E Vios J
Chiều dài cơ sở 2550(mm)
Chiều rộng cơ sở Trước / sau 1470/1460(mm)
Khoảng sáng gầm xe 145(mm)
Bán kính vòng quay tối thiểu 5.1(m)
Trọng lượng không tải KG 1075-1090 1050-1065 1010-1045
Trọng lượng toàn tải KG 1500
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2014Bảng 2.3 Động cơ vận hành VIOS G VIOS E VIOS J
Mã động cơ 1NZ - FE 2NZ-FE
Loại 4 xylanh thảng hàng, 16 van DOHC, VVT
- I Dung tích công tác cc 1497 1299
Công suất tối đa KW(HP)/rpm 80 (107) / 6000 63(84)/6000
Moomen xoắn tối đa Nm/rpm 141/4200 121/4400
Hệ số cản không khí 0.28
Vận tốc tối đa Km/h 170 180 170
Tiêu chuẩn khí xả EURO 4
Hộp số Số tự động 4 cấp
Số tay 5 cấp Số tay 5 cấp
Hệ thống làm mát của xe toyota vios 2014
Hệ thống nước làm mát là yếu tố quan trọng giúp xe Vios hoạt động ổn định và bền bỉ Khi xe Vios vận hành, động cơ sản sinh ra nhiệt lượng lớn; nếu không được làm mát kịp thời, các chi tiết kim loại bên trong động cơ sẽ giãn nở khác nhau do tác động của nhiệt độ và sự khác biệt về chất liệu.
Khi động cơ hoạt động, hệ thống làm mát sẽ tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh để duy trì nhiệt độ tối ưu cho động cơ Ngược lại, trong giai đoạn động cơ còn lạnh, hệ thống này cũng hỗ trợ làm tăng nhiệt độ của động cơ nhanh chóng.
Hệ thống làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ động cơ ở mức hợp lý Đối với động cơ xe TOYOTA VIOS 2014, hệ thống làm mát sử dụng nước với cơ chế tuần hoàn cưỡng bức.
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát của động cơ bao gồm các thành phần chính như ống dẫn tới bơm, puly bơm nước, quạt làm mát, motor điện, và két nước làm mát Ngoài ra, van hằng nhiệt và đường nước đi tắt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ Bơm nước và đường nước ra giúp lưu thông nước, trong khi thân máy và ống phân phối nước đảm bảo hiệu suất làm mát Cuối cùng, cảm biến nhiệt độ theo dõi tình trạng nhiệt để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định.
;13- ECU; 14- Rơ le quạt; 15- Khóa điện;
Hệ thống làm mát động cơ hoạt động bằng cách bơm nước làm mát từ két qua ống hút vào khoang nước trong thân máy, đảm bảo làm mát đều cho cả bốn xilanh và dầu bôi trơn Khi nhiệt độ nước dưới 80±2 °C, van hằng nhiệt đóng, nước không vào két mà tiếp tục tuần hoàn trong động cơ Khi nhiệt độ vượt quá 80±2 °C, van mở cho phép nước vào két làm mát, hạ nhiệt độ nước trước khi quay lại bơm Van hằng nhiệt điều chỉnh dòng nước theo nhiệt độ, giúp động cơ nhanh chóng đạt nhiệt độ tối ưu Hệ thống làm mát sử dụng nước tuần hoàn cưỡng bức với dung tích bình chứa 7,8 lít, và quạt được điều khiển bởi ECU thông qua cảm biến nhiệt độ.
Kết cấu và nguyên lý làm việc các cụm chi tiết hệ thống làm mát xe toyota vios
2.2.1.1 Két nước làm mát a) Kết cấu
Két nước là thiết bị quan trọng giúp hạ nhiệt độ của nước từ động cơ bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua ống nước và cánh tản nhiệt Quá trình này không chỉ làm mát động cơ mà còn yêu cầu két nước phải có khả năng hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh chóng, đảm bảo hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt cao.
Két làm mát động cơ xe TOYOTA VIOS 2014 bao gồm bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới, liên kết với nhau qua các ống nhôm dẹt hình ôvan Các ống này được sắp xếp theo hàng với các cột thẳng hàng, có cánh tản nhiệt bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt Ưu điểm của loại ống này là sức cản không khí thấp và diện tích tản nhiệt lớn hơn 2 ÷ 3 lần so với ống tròn, tuy nhiên, chúng không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa Đường ống từ bơm nước vào bình chứa phía trên có đường kính Ф= 40mm, trong khi đường ống ở khoang dưới vào động cơ có đường kính Ф= 35mm.
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 b) Nguyên lý làm việc
Khi động cơ hoạt động, nhiệt độ phát sinh từ quá trình cháy sẽ truyền ra môi trường xung quanh, làm nóng nước làm mát trong động cơ Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa nước ở phía trên của két nước Nước nóng chảy qua các ống và tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt lượng từ thành ống được truyền đến các cánh tản nhiệt và cuối cùng được phát tán ra môi trường không khí.
Két nước làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng truyền nhiệt Sau khi nước trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ của nó được giảm xuống Nước nguội sau đó chảy qua ống dẫn xuống bình chứa ở phía dưới két, tiếp tục di chuyển qua ống thoát để làm mát động cơ và các bộ phận khác.
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 giúp duy trì áp suất trong hệ thống làm mát vượt quá áp suất không khí, từ đó nâng cao nhiệt độ sôi của nước Điều này cho phép động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không gặp hiện tượng sôi trào, giúp 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.
Nắp két nước có cấu tạo như sau: Trên nắp két nước có một van xả hơi nước
Van xả hơi nước bao gồm lò xo van có tác dụng ép chặt đĩa cao su và đệm cao su xuống, trong khi thân van xả định hướng cho lò xo Ngoài ra, van hút không khí (van chân không) cũng là một phần quan trọng trong hệ thống này.
Nắp két nước làm mát có cấu trúc bao gồm mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) giúp đẩy chặt vòng đệm (9) lên trên, và lò xo hút không khí (11) được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10).
Van xả hơi nước giữ áp suất trong hệ thống ổn định, tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa của động cơ 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 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 trong hệ thống nhỏ hơn khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m², áp suất chân không dưới van hút sẽ mở van hút, miễn là áp suất chân không vượt qua lực lò xo.
Kết luận
Hệ thống làm mát được cấu tạo từ các bộ phận chính như két nước làm mát, quạt làm mát, bơm nước, van hằng nhiệt, bình giãn nở và các đường ống dẫn nước.
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
Bơm nước là thành phần thiết yếu trong hệ thống làm mát của động cơ, giúp tuần hoàn nước làm mát từ động cơ đến két làm mát và ngược lại Nếu không có bơm nước, hệ thống sẽ không hoạt động hiệu quả, dẫn đến nguy cơ quá nhiệt cho 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 bộ phận quan trọng trong hệ thống làm mát động cơ, giúp điều chỉnh dòng nước nóng và lạnh Khi động cơ đạt nhiệt độ cao, van sẽ mở để cho phép nước làm mát lưu thông từ động cơ ra két làm mát, sau đó quay trở lại động cơ Quá trình này giúp duy trì nhiệt độ động cơ ở mức tối ưu, đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết Ngoài ra, các chi tiết trong hệ thống cũng cần được kiểm tra thường xuyên nhằm ngăn ngừa hư hỏng nghiêm trọng.
NHỮNG HƯ HỎNG, QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT
Những hư hỏng thường gặp và nguyên nhân , cách khắc phục
Các ống nước tản nhiệt bị bẹp cản trở lưu thông nước qua két, dẫn đến giảm hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra, ống nước bị thủng cũng gây 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
* Cách khắc phục sửa chữa:
Để thông rửa két nước, cần tẩy sạch các chất bám trên thành ống bằng phương pháp sử dụng nước rửa hóa chất kết hợp với dòng nước mạnh, lưu thông qua hệ thống làm mát Quan trọng là phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống trước khi thực hiện thông rửa Ngoài ra, có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ để rửa riêng từng cụm, giúp đạt hiệu quả sạch sẽ hơn, mặc dù phương pháp này tiêu tốn nhiều nước hơn so với rửa chung toàn bộ hệ thống.
- Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống
- Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt
- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới.
* Phải thay két mới nếu :
- Số ống nước móp méo lớn hơn 20%
- Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%
- Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%
Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận
- 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
Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng
Vòng bít bi hư hỏng có thể dẫn đến rò rỉ nước làm mát ra ngoài qua lỗ xả trên thân máy bơm, ngăn không cho nước làm mát thâm nhập vào các vòng bi Khi phát hiện hiện tượng rò rỉ hoặc nước làm mát thoát ra ngoài, 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 không thể sửa chữa bằng cách tháo rời, mà thường cần thay thế toàn bộ bộ phận Tuy nhiên, một số loại máy bơm nước có thể tháo rời để thực hiện sửa chữa.
Kiểm tra bộ phận phớt bao kín, nếu hỏng cần 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
- 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
Van hằng nhiệt bị liệt hoặc kẹt ở vị trí đóng làm cho nước không được làm nguội, dẫn đến động cơ quá nóng Ngược lại, nếu van kẹt ở vị trí mở to, thời gian chạy ấm máy sẽ kéo dài, gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và 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 khả năng đóng mở của van theo nhiệt độ; nếu van không hoạt động đúng yêu cầu, cần phải thay thế.
- Cánh quạt gió nứt, gãy, cong vênh
Quạt gió sau thời gian dài sử dụng và chịu tác động của nhiệt độ cao có thể gặp phải vấn đề hư hỏng Lớp keo cách điện sẽ bị chảy, dẫn đến hỏng motor quạt Ngoài ra, cánh quạt bằng nhựa cũng có thể trở nên giòn, dễ gãy hoặc vỡ, làm cho quạt không còn đồng tâm và không thể hoạt động hiệu quả.
* Cách khắc phục, sửa chữa:
Khi cánh quạt gió bị nứt hoặc gãy, cần thay mới với thông số kỹ thuật tương ứng Mặc dù có thể hàn các vết nứt, nhưng thông thường việc thay mới cánh quạt là lựa chọn phổ biến do giá thành rẻ và dễ dàng trong quá trình thay thế.
Nguyên nhân thiếu nước làm mát trong hệ thống động cơ thường xuất phát từ việc rò rỉ qua các đầu co nối, hỏng nắp két nước dẫn đến nước bị bốc hơi, hoặc thủng két nước Những vấn đề này làm cho hệ thống không đủ nước cần thiết để giải nhiệt cho động cơ, gây ra tình trạng động cơ bị sôi nước.
Các chuyên gia khuyên rằng tài xế nên thay nước mát sau mỗi 40.000 - 50.000 km (khoảng 2 - 3 năm) để đảm bảo hiệu quả làm mát Đối với lần thay nước mát đầu tiên, có thể để lâu hơn 50.000 km, nhưng các lần thay tiếp theo nên tuân thủ tần suất này để duy trì hiệu suất tối ưu cho xe.
Nội dung bảo dưỡng
3.2.1 Bảo dưỡng thường xuyên Đối với động cơ làm mát bằng nước, kiểm tra nước trong két nước, mức nước phải thấp hơn miệng két nước 15-20 mm, nếu nước cạn thì phải đổ thêm nước nhưng cần chú ý là khi động cơ quá nóng, đặc biệt đối với động cơ làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, không nên đổ ngay nước vào thùng vì dễ làm nứt xylanh Nước làm mát nên dùng nước mềm sạch, nghĩa là nước không có các chất muối khoáng và bùn cát bẩn
Kiểm tra để phát hiện kịp thời hiện tượng rò chảy nước của hệ thống làm mát
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;
Kiểm tra độ căng của dây đai quạt gió và bơm nước bằng cách dùng ngón tay ấn vào dây đai với lực từ 3-4 KG Nếu dây đai võng xuống từ 10-15 mm thì đạt yêu cầu Nếu cần điều chỉnh, 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 trong hệ thống làm mát
3.3.1 Kiểm tra hoạt động của quạt làm mát a) Tại nhiệt độ thấp ( dưới 82 C)
- Ta tắt công tắc A/C OFF
- Bật khoá điện lên vị trí ON
Nếu quạt không quay, hãy kiểm tra rơle quạt làm mát và cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ Đồng thời, cần xác định xem có sự tuột dây hoặc hở mạch giữa các bộ phận này hay không.
Rồi ta ngắt giắc nối của cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ
Nếu quạt làm mát không quay, bạn cần kiểm tra cầu chì, rơle quạt, ECM và chính quạt Đồng thời, hãy kiểm tra xem có sự cố ngắn mạch nào giữa rơle quạt làm mát và cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ hay không.
Kiểm tra xong lắp giắc nối của cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ b) Tại nhiệt độ cao ( Trên 95 C)
Khởi động động cơ, và nâng nhiệt độ nước làm mát lên trên 95°C
Nhiệt độ nước được xác định bởi cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên đường dẫn nước ra
- Kiểm tra rằng quạt làm mát quay
Nếu quạt làm mát không quay, hãy thay thế cảm biến nhiệt độ nước làm mát
3.3.2 Kiểm tra cụm bơm nước
Quan sát xem có rò rỉ nước làm mát qua lỗ xả và lỗ khí không
Nếu tìm thấy sự rò rỉ, hãy thay thế cụm bơm nước
+ Quay puli và sau đó kiểm tra rằng vòng bi bơm nước chuyển động êm và không gây ra tiếng kêu "Tách"
Nếu nó không chuyển động êm, hãy thay thế cụm bơm nước
3.3.3 Kiểm tra két nước làm mát
Lọt khí cháy sang đường nước làm mát:
Khi mở nắp két nước, hãy kiểm tra xem có váng bọt màu vàng của rỉ sét hoặc váng dầu nổi lên hay không Nếu có, cần phải vớt sạch váng và cho động cơ hoạt động để kiểm tra lại Nếu váng dầu vẫn tiếp tục hình thành, điều này có thể cho thấy có khả năng khí cháy từ xi lanh lọt vào hoặc dầu từ bộ phận két làm mát dầu bị rò rỉ sang hệ thống nước làm mát.
Két nước bị nứt, thủng:
Khi két nước bị rò rỉ hoặc thủng, bạn có thể kiểm tra bằng cách đổ nước nóng vào và quan sát các vị trí có dấu hiệu rò rỉ Đây là phương pháp đơn giản, nhưng có thể khó phát hiện các vết nứt nhỏ Do đó, bạn cũng nên sử dụng phương pháp kiểm tra bằng áp lực khí để đảm bảo phát hiện mọi vết rò rỉ.
Phương pháp kiểm tra kín của két nước được thực hiện bằng cách đặt két vào thùng chứa đầy nước và bơm khí với áp suất từ 0,05 đến 0,10 MN/m2 Nếu không có bọt khí xuất hiện trên mặt nước, két được coi là kín Một phương pháp khác là sử dụng bơm tay để nén khí với áp suất từ 0,15 đến 0,20 MN/m2, đồng thời rút bớt khoảng 1,5 cm nước trong két để tạo khoảng trống cho khí nén Áp suất trong két được theo dõi qua áp kế gắn trên bơm; nếu áp suất không giảm sau vài phút, điều này cho thấy két nước vẫn kín.
Kiểm tra két nước bị tắc:
Két nước có thể bị tắc do cặn bẩn sau một thời gian sử dụng, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra lớn hơn mức bình thường Trong điều kiện bình thường, chênh lệch này chỉ khoảng 10 – 15 độ C, nhưng khi két bị tắc, chênh lệch nhiệt độ có thể vượt quá mức này, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
30 0 C Để đánh giá được mức độ tắc của két cần kiểm tra độ chênh lệch của nước trước và sau két nước
Để kiểm tra tình trạng tắc két nước, bạn có thể mở nắp két nước và tăng tốc động cơ vài lần Nếu mức nước trào ra ngoài nhiều, điều này cho thấy két nước đang bị tắc nghẽn nghiêm trọng.
3.3.4 Kiểm tra van hằng nhiệt
Bước 1: Tháo và vệ sinh van
Tháo van nhiệt khỏi động cơ, van này được lắp ở ống nước ra trên nắp máy, sau đó tẩy rửa làm sạch cáu cặn bám trên van
Bước 2: Kiểm tra van nhiệt
Để bắt đầu, bạn cần chuẩn bị một số dụng cụ cần thiết như nhiệt kế, một bình nước (nên chọn bình trong suốt có đáy bằng kim loại) và bếp để đun nước.
Để kiểm tra van hằng nhiệt, đầu tiên, bật bếp đun nước và treo van chìm một nửa trong bình nước Sau đó, sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ nước, đồng thời quan sát van và nhiệt kế Lưu ý không để van chạm đáy bình, vì nhiệt độ ở đáy cao sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình giãn nở van Van sẽ bắt đầu mở khi nhiệt độ gần đạt mức ghi trên thân van và sẽ mở hoàn toàn khi nhiệt độ cao hơn khoảng 15°C so với mức ghi Thông thường, khoảng nhiệt độ này dao động từ 80 đến 100°C.
Khi tắt bếp, bạn nên chú ý đến quá trình nguội của nước, lúc này van nhiệt sẽ từ từ đóng lại và hoàn toàn ngừng hoạt động khi nhiệt độ nước giảm xuống dưới mức ghi trên van khoảng 5 độ C, tức là khoảng 70 – 80 độ C.
Bạn có thể kiểm tra nhiệt độ mở van hằng nhiệt mà không cần tháo van khỏi động cơ bằng cách sử dụng thiết bị chẩn đoán hoặc đồng hồ nhiệt độ nước trong quá trình chạy ấm máy Trong thời gian này, nhiệt độ nước sẽ tăng dần cho đến khi van hằng nhiệt mở, sau đó giảm nhanh khoảng 5°C trước khi tăng trở lại.
Một phương pháp kiểm tra đơn giản mà các kỹ thuật viên có kinh nghiệm thường sử dụng là sờ tay vào ống nước nối giữa van hằng nhiệt và két nước Khi van hằng nhiệt đóng, ống này sẽ lạnh, trong khi khi van mở, ống sẽ nóng lên Điều này giúp xác định thời điểm van mở và kiểm tra nhiệt độ trên đồng hồ nước để đảm bảo van hoạt động đúng yêu cầu Nếu van hằng nhiệt không đóng hoặc mở ở nhiệt độ không chính xác, cần phải thay thế van mới.
