Ứng dụng phần mềm tính toán và khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1tr fe của toyota innova

Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “Ứng dụng phần mềm tính toán và khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE của Toyota Innova” Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

1TR-FE CỦA TOYOTA INNOVA

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Lê Châu Thành Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Tùng

Mã sinh viên: 1811504210352 Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 2022 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ 1TR-FE CỦA TOYOTA INNOVA 2021

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

1TR-FE CỦA TOYOTA INNOVA

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Lê Châu Thành Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Tùng

Mã sinh viên: 1811504210352 Lớp: 18DL3

Đà Nẵng, 2022

áp dụng phần mềm tính toán Excel để tính lượng nhiệt của động cơ để hệ thống làm máthoạt động Chương 4 sẽ nêu các phương pháp kiểm tra hệ thống làm mát và đi tới kếtluận.

LỜI MỞ ĐẦU

Sau thời gian học tập tập vừa qua chúng em đã trang bị những kiến thức về chuyênngành động lực, sinh viên chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằmgiúp cho chúng em tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sởđến kiến thức chuyên ngành Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét vàkinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế

Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “Ứng dụng phần mềm tính toán và khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE của Toyota Innova”

Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về cácphương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ TR-FE, trong

đó đi sâu vào tính toán kiểm tra két làm mát

Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít nên đồ án tốt nghiệp của emkhông tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án

em được hoàn thiện hơn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Nguyễn

Lê Châu Thành, các thầy giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Nguyễn Hữu Tùng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đề tài được tiến hành một cách minh bạch, công khai Mọithứ được dựa trên sự cố gắng cũng như sự nỗ lực của bản thân

Các số liệu và kết quả tìm hiểu tài liệu và được tính toán trong excel đưa ra trong đồ

án là trung thực và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nàotương tự Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu đề những đề tài khácbản thân tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Đà nẵng, ngày tháng năm 2022

Sinh viên thực hiệnNguyễn Hữu Tùng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 2

1.2 Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE 2

1.2.1 Giới thiệu chung 2

1.2.2 Các cơ cấu của động cơ 1TR-FE 4

1.2.3 Các hệ thống động cơ 1TR-FE 9

1.3 Giới thiệu chung về hệ thống làm mát 16

1.3.1 Mục đích và yêu cầu hệ thống làm mát 16

1.3.2 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát 17

1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước 18

1.3.4 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió) 25

1.4 Giới thiệu phần mềm Excel và AutoCAD 27

1.4.1 Phần mềm Excel 27

1.4.2 Phần mềm AutoCAD 27

Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE 29

2.1 Sơ đồ hệ thống làm mát 29

2.2 Kết cấu của một số loại bơm nước 30

2.2.1 Bơm ly tâm 30

2.2.2 Bơm piston 31

2.2.3 Bơm bánh răng 32

2.2.4 Bơm guồng 33

2.3 Kết cấu một số loại quạt gió 34

2.3.1 Quạt gió dẫn động bằng đai 34

2.3.2 Quạt gió chạy bằng điện 35

2.4 Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE của Toyota Innova 36

2.4.1 Két làm mát 36

2.4.2 Nắp két 38

2.4.3 Bơm nước 40

2.4.4 Van hằng nhiệt 42

2.4.5 Khớp chất lỏng 44

2.4.6 Quạt gió dẫn động bằng đai 46

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE 48

3.1 Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh 48

3.2 Chọn thông số của két nước, bơm nước và quạt gió 52

3.3 Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát 53

3.4 Tính kiểm nghiệm bơm nước 55

3.5 Tính kiểm nghiệm quạt gió 57

3.6 Tính két giải nhiệt làm mát động cơ 62

3.6.1 Tính các thông số của két nước 62

3.6.2 Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài 64

Chương 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HỆ THỐNG LÀM MÁT 69

4.1 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 69

4.1.1 Phương pháp kiểm tra hệ thống làm mát 69

4.1.2 Phương pháp kiểm tra hệ thống bằng mắt thường 70

4.1.3 Phương pháp kiểm tra hệ thống làm mát với các lỗi thường gặp 71

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH

Bảng 1.1: Innova G, Innova J 2

Bảng 1.2: Động cơ 3

Bảng 1.3: Khung xe 3

Bảng 1.4: Trọng lượng và kích thước xe 4

Bảng 1.5: Góc nạp xả xupap 6

Bảng 1.6: Điều kiện tiêu chuẩn của piston 7

Bảng 1.7: Điều kiện tiêu chuân séc măng 7

Y Hình 1.1: Mặt cắt ngang động cơ 1TR-FE 5

Hình 1.2: Mặt cắt dọc động cơ 1TR-FE 6

Hình 1.3: Cấu tạo piston, séc măng 7

Hình 1.4: Kết cấu thanh truyền 8

Hình 1.5: Kết cấu trục khuỷu 8

Hình 1.6: Kết cấu cò mổ 8

Hình 1.7: Kết cấu con đội thủy lực 9

Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE 10

Hình 1.9: Đồ thị biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm theo hệ số dư lượng không khí 11

Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả động cơ 1TR-FE 12

Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả động cơ 1TR-FE 13

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE 14

Hình 1.13: Kết cấu máy khởi động 15

Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống nạp động cơ 1TR-FE 16

Hình 1.15: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 18

Hình 1.16: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 19

Hình 1.17: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng 20

Hình 1.18: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn 21

Hình 1.19: Hệ thống làm mát một vòng hở 22

Hình 1.20: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài 23

Hình 1.21: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải 24

Hình 1.22: Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh 26

Hình 1.23: Phần mềm tính toán Excel 27

Hình 1.24: Phần mềm AutoCAD 28

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống làm mát 29

Hình 2.2: Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 30

Hình 2.3: Kết cấu bơm nước ly tâm 31

Hình 2.4: Kết cấu bơm nước kiểu piston 32

Hình 2.5: Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng 33

Hình 2.6: Kết cấu bơm guồng 33

Hình 2.7: Quạt gió 34

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động quạt gió điều khiển bằng điện 36

Hình 2.10: Két cấu két nước 37

Hình 2.11: Kết cấu nắp két nước 39

Hình 2.12: Kết cấu bơm nước 41

Hình 2.13: Kết cấu của van hằng nhiệt 43

Hình 2.14: Kết cấu Khớp chất lỏng 44

Hình 2.15: Khớp chất lỏng 45

Hình 2.16: Kết cấu quạt gió 47

Hình 3.1: Sơ đồ tính cánh tản nhiệt 49

Hình 3.2: Sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước 55

Hình 3.3: Sơ đồ tính quạt gió 57

Hình 3.4: Quan hệ giữa ηk với tỷ sốk với tỷ số 59

Hình 3.5: Sơ đồ kết cấu ống nước 62

Hình 3.6: Sơ đồ kết cấu két nước 62

Hình 3.7: Sơ đồ tính toán két nước 63

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU

R Bán kính ngoài của quạt

r Bán kính trong của quạt

α Góc nghiêng đặt cánh

Zc Số cánh quạt

b Bề rộng lớn nhất của cánh quạt

L Bề rộng làm việc két nước

B Bề dày của két nước

H Chiều cao két nước

h Chiều cao làm việc của ống nước

r1 Bán kính trong của bánh công tác

r2 Bán kính ngoài của bánh công tác

QH Nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Ne Công suất định mức của động cơ

ge Suất tiêu hao nhiên liệu

Gnl Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giây

Q0 Nhiệt lượng tổng cộng tiêu hao trong một đơn vị thời gian

Qlm Nhiệt lượng từ động cơ truyền cho nước làm mát, nếu tính

theo phần trăm toàn bộ nhiệt lượng đưa vào động cơ

cn Tỷ nhiệt của nước làm mát ứng với nhiệt độ 830C

Δ tn Hiệu nhiệt độ nước vào và ra sau khi qua két làm mát

Gb Lưu lượng của bơm nước

b1 Chiều rộng của cánh bơm ở miệng vào

β1 Góc giữa các phương vận tốc của u⃗ theo hướng ngược lại

δ1 Chiều dày cánh tại nơi vào của bơm

b2 Chiều rộng của cánh bơm ở miệng cửa ra

δ2 Chiều dày cánh tại nơi vào của bơm

cr Tốc độ ly tâm của nước ở lối ra

ϕ cl Mật độ của nước

Nb Công suất tiêu hao cho bơm nước

ηk với tỷ sốb Hiệu suất của bơm

ηk với tỷ sốcg Hiệu suất cơ giới của bơm

Gq Lưu lượng của quạt gió

pkk Khối lượng riêng của không khí

i Tỉ số truyền động quạt

Nq Công suất của quạt gió

Nđ Công suất động cơ

Q’lm Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát bằng nhiệt lượng do

nước dẫn qua két nước làm mát - bộ tản nhiệt

F1 Diện tích tiếp xúc với chất lỏng

F2 Diện tích két nước tiếp xúc với không khí

φ Hệ số phụ thuộc dạng cánh

Q Lưu lượng của quạt

Ue Áp suất của quạt

λ Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống tản nhiệt

tδ1 Nhiệt độ trung bình của bề mặt trong của thành ống

tδ2 Nhiệt độ trung bình của bề mặt ngoài của thành ống

Cm Vận tốc hướng trục của quạt

nq Số vòng quay của quạt

tkk Nhiệt độ trung bình của không khí đi qua bộ tản nhiệt

tkkv Nhiệt độ không khí vào

MỞ ĐẦU

Dựa trên các kiến thức đã học và sự hỗ trợ của giáo viên hướng dẫn là thầy

Nguyễn Lê Châu Thành, em đã thực hiện đồ án với đề tài là “Ứng dụng phần mềm tính toán và khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE của Toyota Innova” nhầm

mục đích sử dụng các ứng phần mềm liên quan đến tính toán để làm đồ án để trau dồikhả năng sử dụng phần mềm trong tính toán Em đã chọn hệ thống làm mát động cơ1TR-FE là một phần trong hệ thống ô tô, để tìm hiểu tính kỹ năng, kỹ thuật của xekhông kém phần quan trọng của sinh viên thuộc nghành cơ khí động lực Vận dụng các phương pháp nghiên cứu đã học để có thể xây dựng đồ án một cách khoa học và tốt nhất như phương pháp học tập, phương pháp học tập nghiên cứu khoa học, tự nghiên cứu tham khảo tài liệu và thực tế với sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn đã làm viết báo cáo về đề tài được thực hiện Báo cáo đồ án được thực hiện Phần báo cáo sẽ gồm những nội dung như sau: Trang bìa báo cáo, tên

đề tài, nhận xét, tóm tắt đề tài, lời mở đầu và cam đoan của nhóm thực hiện, mục lục và danh sách các hình vẽ và các kí hiệu được sử dụng trong báo cáo.

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Mục đích và ý nghĩa của đề tài

Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao, chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốtcủa các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động, hệthống làm mát Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụthuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này Hệ thống làm mát là một trongnhững hệ thống quan trọng đó của động cơ

Mục đích của đề tài là:

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

- Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE Phương pháp kiểm tra sửa chữa

1.2 Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE

1.2.1 Giới thiệu chung

Xe Toyota Innova là loại xe du lịch 7 chỗ ngồi Xe được trang bị động cơ mới1TR-FE, khung gầm xe cứng cáp cho hiệu quả lái xe ổn định Khả năng giảm xóc vàchống rung tốt tạo cảm giác thoải mái và êm ả cho mọi hành khách trong xe trên mọinẻo đường

Toyota Innova có 2 loại:

Bảng 1.1: Innova G, Innova J

Động cơ 2.0 lít (1TR-FE) 2.0 lít (1TR-FE)

Bảng 1.2: Động cơ

Cơ cấu phối khí 16 xupap dẫn động bằng xích,có

VVT-iThời

Độ nhớt /cấp độ của dầu bôi

Bảng 1.3: Khung xe

Treo trước Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép và

thanh cân bằngTreo sau 4 điểm liên kết, lò xo cuộn và tay

đòn bên

Bán kính quay vòng tối thiểu 5,4 m

Mâm đúc

195/70R14Thép, chụp kín

Bảng 1.4: Trọng lượng và kích thước xe

Dài x rộng x cao toàn bộ 4555mm x 1770mm x 1745mm

1.2.2 Các cơ cấu của động cơ 1TR-FE

Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Innova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệmới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xy lanh 2,0 lít trục cam kép DOHC 16 xupap dẫnđộng bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minhVVT-i

Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiểnbằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởi ECU

Hình 1.1: Mặt cắt ngang động cơ 1TR-FE1-Xupap; 2-Con đội thủy lực; 3-Cò mổ; 4-Cam; 5-Vòi phun; 6-Môtơ bước; 7-

Que thăm dầu; 8-Ống nạp; 9-Ống xả; 10-Caste

Hình 1.2: Mặt cắt dọc động cơ 1TR-FE1-Bánh đà; 2-Áo nước; 3-Thanh truyền; 4-Piston; 5-Nắp Máy; 6-Dây điện;7-Bobin đánh lửa; 8-Trục cam; 9-Lò xo xupap; 10-Xupap; 11-Bugi;

12- Lưới lọc dầu; 13- Caste; 14-Trục khuỷu; 15-Pully trục khủy: 16-Pully bơm

nước; 17-Bơm nước

Động cơ 1TR-FE là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng có hệ thống cam kép (DOHC)gồm bốn xupap cho mỗi xylanh hai xupap nạp và hai xupap thải đặt lệch nhau một góc22,8500 với các góc phối khí:

thiện hơn Lốc máy được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảmrung động và tiếng ồn.

1.2.2.1 Piston

Piston được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình nóncụt Rãnh piston trên cùng có tráng lớp oxit axit, phần đuôi piston có tráng nhựa

Bảng 1.6: Điều kiện tiêu chuẩn của piston

Cỡ piston Điều kiện tiêu chuẩnTiêu chuẩn 85,951 đến 95,986mmSéc măng: có 3 Séc măng loại có ứng suất thấp séc măng khí số 1 được xử lýPVD*, séc măng khí số 2 được mạ crom và séc măng dầu

Hình 1.3: Cấu tạo piston, séc măng1-Piston; 2-Séc măng khí số 1; 3-Séc măng khí số 2; 4-Séc măng dầu

Khe hở cho phép của các séc măng cho dưới bảng:

Bảng 1.7: Điều kiện tiêu chuân séc măngSéc măng Điều kiện tiêu chuẩn

Hình 1.4: Kết cấu thanh truyền1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to.

1.2.2.3 Trục khuỷu

Trục khuỷu có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các bạclót và cổ trục Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: 59,981 đến 59,994mm, đường kínhcác cổ biên tiêu chuẩn: 52,989 đến 53,002mm

Hình 1.5: Kết cấu trục khuỷu1-Rãnh then lắp đĩa xích; 2-Chốt khuỷu; 3-Lỗ dầu; 4-Má khuỷu;

5-Cổ trục chính

1.2.2.4 Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phối khí bao gồm: cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xupapthủy lực và hệ thống VVT-i, trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích Cò

mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đó cải thiện được tính kinh tếnhiên liệu

Hình 1.6: Kết cấu cò mổ

5-Buồng dầu áp suất cao; 6-Lò xo van bi; 7-Van bi.

Cam quay sẽ nén bộ piston đẩy và dầu trong buồng áp suất cao Khi đó cò mổ sẽ

ép tới xupap bằng cách dùng bộ điều chỉnh khe hở thủy lực làm điểm tựa Lò xo đẩypiston đẩy đi lên, van 1 chiều sẽ mở ra và dầu sẽ điền đầy vào từ buồng áp suất thấp

Do piston được đẩy lên, và khe hở xupap sẽ được duy trì không đổi bằng không

1.2.3 Các hệ thống động cơ 1TR-FE

1.2.3.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE

Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơnthuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thốngđiều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra

sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới Khảnăng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu

Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảmbiến lưu lượng không khí Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệphù hợp nhất Có cảm biến oxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng oxy dư, điều khiểnlượng phun nhiên liệu vào tốt hơn

Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4-LọcXăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8-Vanđiện từ; 9- Môtơ bước; 10-Bướm ga; 11-Cảm biến vị trí bướm ga; 12-Ống góp nạp;13-Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 14-Bộ ổn định áp suất;15-Cảm biến vị trí trục cam; 16-

Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17-Ống phân phối nhiên liệu; 18-Vòi phun; 19-Cảmbiến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21-Cảm biến vị trí trục khuỷu;

22-Cảm biến oxy

1.2.3.2 Hệ thống kiểm soát khí xả

Hệ thống kiểm soát khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người vàmôi trường.Các khí thải có hại: nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu, khí lọt qua khegiữa piston và thành xylanh và khí xả Vì các khí này có chứa những chất độc như: CO(cacbon oxit), HC (Hiđro cacbon) và NOx (Nitơ oxit)

+ Khi nhiệt độ ở khu vực dập lửa thấp, chưa đạt tới nhiệt độ bóc cháy.

+ Khí nạp thổi qua trong thời gian lặp của xupap Hỗn hợp không khí nhiên liệucàng giàu càng sinh ra nhiều HC Hỗn hợp càng nghèo càng ít sinh ra HC.Lượng HC sinh ra càng trở nên lớn hơn khi hỗn hợp không khí nhiên liệu quánghèo, vì nó không cháy được

- Khi HC được hít vào cơ thể nó trở thành tác nhân gây ung thư Nó cũng gây rahiện tượng sương khói quang hóa

NOx (Nitơ oxit)

- NOx được sinh ra do nitơ và oxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu, khi nhiệt

độ của buồng đốt tăng cao trên 1800oC Nhiệt độ của buồng đốt càng cao,lượng NOx sản sinh ra càng nhiều

- Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nghèo, NOx sinh ra nhiều hơn vì tỷ lệ oxytrong hỗn hợp không khí nhiên liệu cao hơn Như vậy, lượng NOx sinh ra tùytheo hai yếu tố- nhiệt độ cháy và hàm lượng oxy

N2 + O2 = 2NO (NO2, N2…NOx)

- Khi NOx được hít vào cơ thể, nó gây kích thích mũi và họng Nó cũng gây rahiện tượng sương khói quang hóa

Hình 1.9: Đồ thị biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm theo hệ số dư lượng không

khí

Để giảm các chất khí có hại từ khí xả- trước hết ta dùng bộ trung hòa khí xả(TWC) làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC (Hiđro cacbon) và NOx (Nitơoxit) phản ứng với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua, với các chấtxúc tác platin, pladini, iridi, rodi Để khí xả ra ngoài môi trường không độc hại đối vớisức khỏe con người

TWC hoạt động tốt nhất với tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu gần như lýthuyết Vì vậy cần có hệ thống thông tin phản hồi về tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiênliệu để giữ cho tỷ lệ này gần như tỷ lệ lý thuyết Hệ thống thông tin phản hồi về hỗnhợp không khí nhiên liệu theo dõi lượng oxy trong khí xả bằng cách sử dụng cảm biếnoxy gắn trong đường ống xả Khi đó lượng nhiên liệu được ECU của động cơ điềuchỉnh để kiểm soát tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu, giúp cho TWC làm việc có hiệuquả.

Đối với nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu- nhiên liệu này được hấp thụ bởi

bộ lọc than hoạt tính Sau đó khi động cơ hoạt động, nhiên liệu trong bộ lọc than hoạttính và không khí được dẫn vào đường ống nạp để đốt cháy

Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả động cơ 1TR-FE1-Bình Xăng; 2-Bơm Xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4-Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Van điện từ; 7-Bướm ga; 8-Ống góp nạp; 9-Bộ

ổn định áp suất; 10-Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 11-Ống phân phối nhiên liệu; Vòi phun; 13-Cảm biến oxy; 14-bộ trung hòa khí xả trước; 15-bộ trung hòa khí xả phía

12-sau

1.2.3.3 Hệ thống khí xả

Khí xả được thải ra ngoài môi trường qua ống xả

Hệ thống xả gồm: ống góp xả và ống xả nối với nhau bằng khớp cầu Trên ống

xả có các bộ trung hòa khí xả để làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC

(Hiđro cacbon) và NOx (Nitơ oxit) phản ứng với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khiluồng khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi Để khí xả ra ngoàimôi trường không độc hại đối với sức khỏe con người.

Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả động cơ 1TR-FE

1-Bộ trung hòa khí xả; 2-Bộ tiêu âm

1.2.3.4 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bềmặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ

Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, catte dầu, các đường ống dầu

sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vàotrục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thànhxylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về caste.1.2.3.5 Hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp Mỗixylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạchbán dẫn dùng transitor Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thốngphun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun củanhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và nhiên liệu đượccháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải ít độc hại

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE1-Cầu chì dòng cao; 2-Khóa điện; 3-Cầu chì; 4-Cuộn đánh lửa số 1; 5-Cuộn đánhlửa số 2; 6-Cuộn đánh lửa số 3; 7-Cuộn đánh lửa số 4; 7,8-Bọc chống nhiễu;

9-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10-Cảm biến vị trí trục cam;

11-Bộ lọc ồn

ECU căn cứ vào tín hiệu nhận được từ cảm biến vị trí trục khuỷu và căn cứ vàogóc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh đểxác định góc đánh lửa sớm cho động cơ Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung để cungcấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây cung cấpdòng điện trong thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho:

Từ thông sinh ra trong các cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủnăng lượng để đánh lửa

Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính toán sau khi các dữ liệuđược nhập vào bởi:

- Tốc độ động cơ

- Cảm biến vị trí trục khuỷu

- Cảm biến vị trí trục cam

- Cảm biến nhiệt độ động cơ

- Cảm biến vị trí bướm ga

- Cảm biến vị trí bàn đạp ga

- Cảm biến kích nổ.

1.2.3.6 Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơleđiện từ Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người talàm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấucóc

Hình 1.13: Kết cấu máy khởi động1-Bánh răng máy khởi động; 2-Cuộn giữ; 3-Cuộn đẩy;

4-Vành tiếp điểm; 5-Ắc quy

Khi người lái đóng khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn đẩy mà lõi thép của nóđược nối với cần gạt Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải,đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh

đà Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếpđiểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động.Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo Khi động cơ đã nổ thìngười lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xohồi vị

1.2.3.7 Hệ thống nạp

Hệ thống nạp dùng một bộ điều áp để điều chỉnh điện mà nó tạo ra bỡi sự quaycủa cuộn dây rôto và nạp điện vào ắc quy

Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống nạp động cơ 1TR-FE1-Máy phát; 2-Bộ tiết chế; 3,7-Cầu chì; 4-Đèn báo nạp; 5-Khóa điện;6,8,9-Cầu chì dòng cao; 10-Cuộn Stato; 11-Cuộn dây Rôto.

1.3 Giới thiệu chung về hệ thống làm mát

1.3.1 Mục đích và yêu cầu hệ thống làm mát

1.3.1.1 Mục đích của hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc vớikhí cháy như: piston, séc măng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóngmãnh liệt nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600oC, còn nhiệt độ của nấm xupap có thểlên 900oC Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như:

- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọcủa các chi tiết máy

- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất masát

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

- Giảm hệ số nạp

- 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 Hệthống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy quathành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiếtkhông 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 tổnthất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệusuất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chấtlượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậylàm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế vàcông suất động cơ Động cơ 1TR-FE có hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.

1.3.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát

Đối với động cơ 1TR-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khách thì hệthống 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 khoảng83÷950C 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 cũngnhư điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí

1.3.2.2 Làm mát dầu bôi trơn

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

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

- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình masát 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 xupap, piston

Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi vàđảm 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 cơđồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn.

1.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước

1.3.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất Hệ thống nàykhông cần bơm, quạt

Bộ phận chứa nước có hai phần- khoang nước bao quanh thành xilanh (8),khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:

Hình 1.15: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi1- 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;

11- Caste chứa dầu

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽsôi Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi

ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dướiđiền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên Căn cứ vàonhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế hệ thốngkiểu bốc hơi này

Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảmnhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mátnày 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 lưuđộng đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểuxilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.

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

1.3.3.2 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 sựchênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm Cột nước nóngtrong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

Hình 1.16: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên12- Đường nước vào động cơ; 13- Không khí làm mát; 14- Két nước;15-Nắp đổ rót nước; 16-Đường nước ra của két nước; 17-Quạt gió;18- Nắp xi

lanh; 19- Xi lanh; 20- Thân máy

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảmnên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của cácchi 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 rakhoang phía trên của két làm mát (14) Quạt gió (17) được dẫn động bằng puly từ trụckhuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát làm chokhối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vàothân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn

Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đócường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động do sựchênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa haicột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làmviệc Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo,

tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vàohiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảomức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc

bé vào khoảng V = 0,12÷0,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào vànước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều Muốn khắc phục nhượcđiểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thốnglàm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp chođộng cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại

Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệthống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nướccủa bơm nước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuầnhoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểucưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗi kiểu làm mát cónhững nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau

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

Hình 1.17: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

21- Thân máy; 22- Đường nước ra khỏi động cơ; 23- Bơm nước;

24- Ống nước nối tắt vào bơm; 25- Nhiệt kế; 26- Van hằng nhiệt;

27- Két làm mát; 28- Quạt gió; 29- Ống dẫn nước về bơm;

30- Bình làm mát dầu bôi trơn

Trên hình (1.17) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máykéo một hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (23), qua ống phân phốinước đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đồng đềucho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (21) chảy qua ống phân phối đúc sẵntrong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống(22) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (26) Khi van hằng nhiệt(26) mở, một phần nước chảy qua đường ống (24) về đường ống hút của bơm nước(23), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (26) vào ngăn chứa phía trên của kétnước.

Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tảnnhiệt Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (28) tạo ra.Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ Tại ngăn chứaphía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (23) đẩy vào động cơ thựchiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua kétlàm mát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồnnước để tiếp tục làm mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại

xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng khôngkhí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông,biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòngcòn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơmchuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nêngọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy

1 2 3

4 5

6

7 8

9 10

Hình 1.18: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van hằng nhiệt;

5- Két làm mát; 6- Đường nước ra vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở;

8- Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vòng kín;

10- Bơm nước vòng kín

Trên hình (1.18) hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theochu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làmmát nước ngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môitrường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát(5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín cònthấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt Vì vậy, nướclàm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theođường ống (6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khinhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5) Lúcnày nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồitheo đường ống đi vào bơm nước (10) để bơm trở lại động cơ

- Hệ thống làm mát một vòng hở về mặt bản chất không khác nhiều so với hệthống làm mát cưỡng bức một vòng kín

đơn giản Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 1000C hoặc caohơn Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi Hơi nước có thể tạo thành ngay trong

áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bịriêng (kiểu bốc hơi bên ngoài) Do đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng chođộng cơ

So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở cókết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữtrong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh, nhưngvới nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tănglên Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xilanh vào nướclàm mát cũng kém Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mànhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn Điều này không có lợi cho chế độlàm mát

1.3.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao

Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệthống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mátcưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải

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

Hình 1.20: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên

ngoài9- Động cơ; 10- Van tiết lưu; 11- Bộ tách hơi; 12- Quạt gió;

13- Bộ ngưng tụ nước; 14- Không khí làm mát; 15- Bơm nước

Trên hình (1.20) trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùngthứ nhất có áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (11) qua bộ ngưng tụ (13) đến bơm tuần

hoàn (15) Quạt gió (12) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5) Vùng thứ hai có áp suất p2

> p1 truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (10) của bình tách hơi (11),

độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (10) Nước trong vùng

có áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra) Áp suất p2 tươngứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2

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

Hình 1.21: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước

và nhiệt của khí thải16- Tuabin tăng áp; 17- Đường thải; 18- Bộ tăng nhiệt cho hơi nước;

19- Bộ tăng nhiệt cho nước ra; 20- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ táchhơi; 21,23 - Van tiết lưu; 22- Bộ tách hơi nước; 24- Tuabin hơi;

25- Bộ ngưng tụ; 26,28,29,30- Bơm nước; 27- Thùng chứa nước

Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau:+ Vòng 1: Bộ tách hơi (22) đến bơm tuần hoàn (28) vào động cơ, bộ tăng nhiệttrước cho nước tuần hoàn (19) đến van tiết lưu (21), bộ tách hơi (22) Nước tuần hoàntrong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bộ ngưng tự (25) lấy nước từ bộ tách hơi với ápsuất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2 Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p2 vànhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (19), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra

Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi

t2> t’ra> tra nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở

bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ

t1

+ Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (22) qua bộ tăng nhiệt (18), sau đó vào tuabin (24),rồi vào bộ ngưng tụ (25) Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ(25) được bơm (26) bơm vào buồng chứa (27) rồi qua bơm (29) để bơm vào bộ tăngnhiệt (20), sau đó qua van điều tiết tự động (23) vào bộ tách hơi Nước làm mát củavòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ(25) đều do bơm (30) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm mát nướctrong mạch kín.

Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm việccủa động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do

đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiênliệu này

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độcủa các chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũngnhư cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối với động cơxăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ củanước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hởcủa bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn

1.3.4 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)

Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ yếuphiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Hệ thống làm mátbằng không khí chia làm hai loai: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làmmát 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.1.3.4.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố trítrên nắp xilanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọctheo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc vớiđường tâm xilanh Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này.Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệtdọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến tản nhiệt

Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để lấy làm mátcác phiến tản nhiệt

Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm, thường động cơ bị quá nóng

do làm mát kém Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mátbằng không khí kiểu cưỡng bức

1.3.4.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của

xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ Tuy nhiên, hệ thốnglàm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xilanh phứctạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt.Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách

bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh

12

(B)- Quạt gió hướng trục

1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;

5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó làcác phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhưng quantrọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mátđộng cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng lớn làmmát động cơ Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạngthái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ

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

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho cácxilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều Hơn nữa do khí có bản dẫngió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệusuất truyền nhiệt Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dòng khôngkhí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupap thải, buồng cháy)

Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, bảndẫn gió được cố định vào thân máy.

1.4 Giới thiệu phần mềm Excel và AutoCAD

1.4.1 Phần mềm Excel

Excel là một phần mềm bảng tính nằm trong bộ Microsoft Office Phần mềm nàygiúp người dùng ghi lại dữ liệu, trình bày thông tin dưới dạng bảng, tính toán, xử lýthông tin nhanh chóng và chính xác với một lượng dữ liệu lớn

Hình 1.23: Phần mềm tính toán ExcelĐối với nghành ô tô excel là một phần mềm tính toán đặc biệt trong kỹ sư rất cầntính toán dữ liệu hoặc đồ thị nghiên cứu và thiết kế để tham gia vào các dự án cần độtính toán nhanh và kết quả chính xác cao để tạo ra một chiếc ô tô

1.4.2 Phần mềm AutoCAD

AutoCAD ban đầu được tạo ra cho các kỹ sư cơ khí, nhưng rất nhanh chóngđược mở rộng để bao gồm một loạt các lĩnh vực Trên thực tế, thành công củaAutoCAD phần lớn là do sự chấp nhận rộng rãi của một loạt các chuyên gia thiết kế,bao gồm các kiến trúc sư, quản lý dự án, họa sĩ hoạt hình và kỹ sư

Kỹ sư cơ khí của tập trung chính là lập kế hoạch và thiết kế các vật thể cơ khí, cóthể sản xuất một bộ phận máy hoặc công cụ động cơ hoặc có thể là một máy hoặc thiết

bị hoàn chỉnh như robot hoặc tủ lạnh AutoCAD là một chương trình thiết kế được các

kỹ sư cơ khí sử dụng nhiều để tạo ra các thiết kế sơ bộ và phát hiện ra các lỗi hoặc saisót trong thiết kế trước khi sản xuất Điều này giúp họ tiết kiệm thời gian và công sứcđồng thời

Hình 1.24: Phần mềm AutoCAD