Đồ Án Nghiên Cứu, Khai Thác Động Cơ 2GRFKS 3.5L V6 Trên Xe Toyota Highlander

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA

HUỲNH TẤN PHÁT
KHÓA 8
HỆ ĐẠI HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC ĐỘNG CƠ 2GR-FKS 3.5L V6 TRÊN
XE TOYOTA HIGHLANDER

NĂM 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA

HUỲNH TẤN PHÁT
KHÓA 8
HỆ ĐẠI HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
MÃ SỐ: 52.510.205

NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC ĐỘNG CƠ 2GR-FKS 3.5L V6 TRÊN
XE TOYOTA HIGHLANDER

Cán bộ hướng dẫn: Thạc sỹ Kim Ngọc Duy

NĂM 2022

TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA
KHOA Ơ TƠ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHÊ DUYỆT
Ngày
tháng
năm 2022
CHỦ NHIỆM KHOA

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVC, TS Nguyễn Chí Thanh
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Tấn Phát
Ngành đào tạo: Cơ khí động lực
Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Ơ tơ
Giáo viên hướng dẫn: GV, ThS Kim Ngọc Duy

Lớp: 18DDS08021
Mã ngành: 52.510.205

1. Tên đồ án:
Nghiên cứu, khai thác động cơ 2GR-FKS 3.5L V6 trên xe Toyota Highlander
2. Các số liệu ban đầu:
Tự tìm hiểu trong tài liệu và mơ hình ơ tơ hiện có:

- Các thơng số ô tô;
- Các thông số kết cấu của động cơ;
3. Nội dung thuyết minh:
- Chương 1: Khái quát động cơ 2GR-FKS 3.5L trên xe Toyota Highlander
- Chương 2: Phân tích các hệ thống chính trên động cơ 2GR-FKS 3.5L
- Chương 3: Khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ
+ Tính tốn, xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ 2GR-FKS 3.5L V6
- Kết luận.
4. Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ):
- Bản vẽ hệ thống nhiên liệu động cơ D4-S: A0
- Bản vẽ nguyên lí làm việc của bơm cao áp: A0
- Bản vẽ cơ cấu phân phối khí: A0
- Bản vẽ thân động cơ 2GR-FKS 3.5L V6: A0
5. Ngày giao nhiệm vụ: 27/06/2022
Ngày nộp đồ án: 21/11/2022
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

GV, ThS Kim Ngọc Duy

GV, ThS Kim Ngọc Duy

Huỳnh Tấn Phát


MỤC LỤC
Trang

MỤC LỤC...........................................................................................................................................1
DANH MỤC VIẾT TẮT...............................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................................ 8
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................................9
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ 2GR-FKS 3.5L TRÊN XE TOYOTA
HIGHLANDER............................................................................................................................... 10
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Highlander..............................................................10
1.2. Khái quát về động cơ 2GR-FKS 3.5L...........................................................................11
1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ 2GR-FKS 3.5L................................................................14
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ 2GR-FKS
3.5L.....................................................................................................................................................25
2.1. Hệ thống phân phối khí VVT-iW..................................................................................25
2.2. Hệ thống bơi trơn................................................................................................................35
2.3. Hệ thống làm mát................................................................................................................38
2.4. Hệ thống nạp thải khí.......................................................................................................42
2.5. Hệ thống nhiên liệu D-4S................................................................................................50
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ................62
3.1. Xây dựng đặc tính ngồi của động cơ........................................................................62
3.2. Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và chẩn đốn động cơ......................................72
KẾT LUẬN...................................................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................101


DANH MỤC VIẾT TẮT
1. SUV=Sport Utility Vehicle
2. VVT-iW=Variable Valve Timing - Smart Wide
3. VVT-i=Variable Valve Timing - Intelligent
4. DOHC=Double Over Head Camshaft
5. SLLC=Super Long Life Coolant

6. CHLB=Cộng Hòa Liên Bang
7. ETCS-i=Electronic Throttle Control System-Intelligent
8. ACIS=Acoustic Control Induction System
9. TWC=Time Warner Cable
10. PCV=Positive Crankcase Ventilation
11. AFS=Air Flow Sensor
12. MAF=Manifold Absolute Pressure
13. MRE=Magnetic Resistance Element
14. ECM=Engine Control Module
15. EVAP=Evaporative Emission Control System
16. VSV=Vacuum Switching Valve
17. ORVR=Onboard Refuel Vapour Recovery
18. EFI=Electronic Fuel Injection
19. TDC=Top Dead Center
20. BDC=Bottom Dead Center

6


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1: Toyota Highlander 2020......................................................................................10
Hình 1.2: Nội thất Toyota Highlander 2013...................................................................11
Hình 1.3: Toyota Highlander 2016......................................................................................11
Hình 1.4: Dịng GR trên Toyota.............................................................................................12
Hình 1.5: Động cơ 2GR-FKS...................................................................................................12
Hình 1.6: Nắp dàn cị.................................................................................................................14
Hình 1.7: Kết cấu nắp dàn cị................................................................................................14
Hình 1.8: Kết cấu đầu động cơ............................................................................................15
Hình 1.9: Ống xả tích hợp.......................................................................................................16

Hình 1.10: Gioăng nắp máy....................................................................................................16
Hình 1.11: Bộ điều chỉnh van xu páp................................................................................16
Hình 1.12: Thân động cơ.........................................................................................................17
Hình 1.13: Kết cấu thân động cơ........................................................................................17
Hình 1.14: Miếng đệm trong áo nước...............................................................................18
Hình 1.15: Pít tơng..................................................................................................................... 19
Hình 1.16: Thành bên pít tơng..............................................................................................19
Hình 1.17: Thanh truyền & bạc lót.....................................................................................20
Hình 1.18: Trục khuỷu được lắp chặt bởi bu lơng.....................................................20
Hình 1.19: Trục khuỷu động cơ...........................................................................................21
Hình 1.20: Vịng bi......................................................................................................................21
Hình 1.21: Puly trục khuỷu....................................................................................................21
Hình 1.22: Thùng dầu (các te)..............................................................................................22
Hình 1.23: Cảm biến mức dầu ở thùng dầu (các te)..................................................22
Hình 1.24: Buồng đốt kiểu Pentroof (kiểu vát nghiêng).........................................23
Hình 1.25: Phun nhiên liệu ở tải thấp trong buồng đốt..........................................23
Hình 1.26: Phun nhiên liệu ở tải cao trong buồng đốt.............................................23
Hình 2.1: Kết cấu phân phối khí động cơ 2GR-FKS 3.5L..........................................25
7


Hình 2.2: Trục cam nạp và xả...............................................................................................26
Hình 2.3: Kết cấu chi tiết cơ cấu phân phối khí của 2GR-FKS 3.5L ....................27
Hình 2.4: Bộ định vị thời gian...............................................................................................27
Hình 2.5: Cơ cấu chấp hành VVT-iW.................................................................................28
Hình 2.6: Nắp dây xích.............................................................................................................28
Hình 2.7: Bộ điều chỉnh địn bẩy thủy lực......................................................................29
Hình 2.8: Van điều khiển dầu...............................................................................................29
Hình 2.9: Hai rãnh khóa riêng biệt trên van...................................................................30
Hình 2.10: Van điện từ VVT-iW............................................................................................30

Hình 2.11: Cơ cấu chấp hành VVT-i...................................................................................31
Hình 2.12: Van VVT-i (GR)......................................................................................................31
Hình 2.13: Khi làm sớm pha bên nạp................................................................................32
Hình 2.14: Khi làm sớm pha bên xả...................................................................................32
Hình 2.15: Hoạt động của van khi làm sớm pha bên xả...........................................33
Hình 2.16: Khi làm muộn pha bên nạp.............................................................................33
Hình 2.17: Khi làm muộn pha bên xả................................................................................34
Hình 2.18: Hoạt động của van khi làm muộn pha bên xả.......................................34
Hình 2.19: Góc khi giữ trục cam ở vị trí làm việc........................................................34
Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống bơi trơn trên động cơ 2GR-FKS 3.5L.........................35
Hình 2.21: Kết cấu bơm dầu.................................................................................................36
Hình 2.22: Vị trí, kết cấu đầu phun dầu..........................................................................36
Hình 2.23: Kết cấu bộ lọc dầu.............................................................................................37
Hình 2.24: Sơ đồ đường dầu bơi trơn...............................................................................37
Hình 2.25: Sơ đồ làm mát dầu trên động cơ 2GR-FKS 3.5L V6.............................38
Hình 2.26: Sơ đồ mạch nước làm mát..............................................................................39
Hình 2.27: Kết cấu hệ thống làm mát...............................................................................39
Hình 2.28: Kết cấu bơm nước..............................................................................................40
Hình 2.29: Bộ điều nhiệt (Van hằng nhiệt)...................................................................40
Hình 2.30: Kết cấu quạt làm mát........................................................................................41
8


Hình 2.31: Két nước của Toyota Highlander.................................................................41
Hình 2.32: Kết cấu lọc gió......................................................................................................42
Hình 2.33: Thân bướm ga.......................................................................................................43
Hình 2.34: ACIS được tích vào buồng nạp......................................................................43
Hình 2.35: Buồng nạp khí.......................................................................................................44
Hình 2.36: Kết cấu đường ống nạp...................................................................................44
Hình 2.37: Kết cấu ống xả.....................................................................................................45

Hình 2.38: Bố trí hệ thống xả...............................................................................................45
Hình 2.39: Sơ đồ làm việc của hệ thống ETCS-i...........................................................46
Hình 2.40: Sơ đồ hệ thống ACIS..........................................................................................47
Hình 2.41: Khi van điều khiển cửa nạp đóng................................................................47
Hình 2.42: Khi van điều khiển cửa nạp mở ra..............................................................48
Hình 2.43: Hoạt động của PCV.............................................................................................48
Hình 2.44: Khả năng tách dầu của PCV............................................................................49
Hình 2.45: Bố trí của TWC......................................................................................................49
Hình 2.46: Hoạt động của TWC...........................................................................................49
Hình 2.47: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu D-4S....................................................................50
Hình 2.48: Phun trực tiếp kết hợp với phun cổng......................................................52
Hình 2.49: Thùng nhiên liệu..................................................................................................53
Hình 2.50: Cụm bơm nhiên liệu...........................................................................................53
Hình 2.51: Kết cấu và hoạt động của bơm cao áp......................................................54
Hình 2.52: Hoạt động của bơm cao áp.............................................................................55
Hình 2.53: Ống phân phối nhiên liệu (cho phun trực tiếp)...................................56
Hình 2.54: Ống phân phối nhiên liệu (cho cổng phun)............................................56
Hình 2.55: Kết cấu vịi phun (trực tiếp)..........................................................................57
Hình 2.56: Kết cấu vịi phun (phun cổng)......................................................................58
Hình 2.57: Hoạt động bơm thấp áp sử dụng hệ thống kiểm sốt hơi nhiên
liệu...................................................................................................................................................... 58
Hình 2.58: Cảm biến nhiên liệu AFS.................................................................................59
9


Hình 2.59: Cảm biến oxy.........................................................................................................59
Hình 2.60: Cảm biến MAF......................................................................................................60
Hình 2.61: Vị trí lắp đặt các cảm biến trong hệ thống.............................................60
Hình 2.62: Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu.......................................61
Hình 3.1: Đồ thị đường đặc tính ngồi động cơ 2GR-FKS.......................................71

Hình 3.2: Nâng xe lên................................................................................................................ 72
Hình 3.3: Tháo tấm dừng........................................................................................................73
Hình 3.4: Xả nhớt........................................................................................................................73
Hình 3.5: Thay lọc nhớt............................................................................................................73
Hình 3.6: Nước làm mát sử dụng cho 2GR-FKS............................................................74
Hình 3.7: Ngắt nguồn điện.....................................................................................................74
Hình 3.8: Tháo dây đai dẫn động........................................................................................75
Hình 3.9: Tháo máy phát.........................................................................................................75
Hình 3.10: Kiểm tra máy phát..............................................................................................75
Hình 3.11: Tháo lọc gió............................................................................................................76
Hình 3.12: Vệ sinh lọc gió.......................................................................................................76
Hình 3.13: Lắp lại lọc gió........................................................................................................76
Hình 3.14: Dụng cụ vệ sinh chuyên dụng.......................................................................77
Hình 3.15: Dung dịch vệ sinh buồng đốt.........................................................................77
Hình 3.16: Bình ắc quy và chai xịt cleaner vệ sinh kim phun xăng.....................78
Hình 3.17: Làm sạch kim phun.............................................................................................78
Hình 3.18: Kiểm tra độ ăn khớp pít tơng (bên trái) và đo đường kính trong lỗ
chốt pít tơng (bên phải)............................................................................................................79
Hình 3.19: Tháo vịng hãm chốt pít tơng..........................................................................79
Hình 3.20: Làm nóng pít tơng................................................................................................80
Hình 3.21: Đo đường kính chốt pít tơng..........................................................................80
Hình 3.22: Đo đường kính ống lót thanh truyền.........................................................81
Hình 3.23: Tháo chốt pít tơng...............................................................................................81
Hình 3.24: Kiểm tra đầu pít tơng........................................................................................81
10


Hình 3.25: Làm sạch rãnh xéc măng..................................................................................82
Hình 3.26: Kiểm tra khe hở xéc măng...............................................................................82
Hình 3.27: Lắp xéc măng vào xi lanh (bên trái) và kiểm tra khe hở miệng xéc

măng (bên phải)...........................................................................................................................83
Hình 3.28: Vệ sinh và làm sạch pít tơng...........................................................................83
Hình 3.29: Kiểm tra độ lệch thanh truyền.....................................................................84
Hình 3.30: Kiểm tra độ xoắn thanh truyền....................................................................84
Hình 3.31: Đo kích thước bu lơng........................................................................................84
Hình 3.32: Kiểm tra độ đảo trục cam...............................................................................85
Hình 3.33: Đo chiều cao vấu (thùy) cam.........................................................................85
Hình 3.34: Đo đường kính cổ trục cam............................................................................86
Hình 3.35: Đo đường kính xu páp.......................................................................................86
Hình 3.36: Đo chiều dày mép xu páp.................................................................................87
Hình 3.37: Đo chiều dài tổng thể xu páp.........................................................................87
Hình 3.38: Kiểm tra bề mặt làm việc xu páp nạp.......................................................88
Hình 3.39: Kiểm tra bề mặt làm việc xu páp xả..........................................................88
Hình 3.40: Chỉnh sửa xu páp nạp........................................................................................89
Hình 3.41: Kiểm tra bề rộng xu páp nạp........................................................................89
Hình 3.42: Chỉnh sửa xu páp xả...........................................................................................90
Hình 3.43: Kiểm tra bề rộng xu páp xả............................................................................90
Hình 3.44: Kiểm tra chiều dài tự do của lò xo xu páp...............................................90
Hình 3.45: Kiểm tra độ lệch lị xo xu páp........................................................................91
Hình 3.46: Kiểm tra độ đảo trục khuỷu..........................................................................92
Hình 3.47: Kiểm tra kích thước cổ trục khuỷu.............................................................92
Hình 3.48: Kiểm tra kích thước cổ khuỷu.......................................................................93
Hình 3.49: Kiểm tra kích thước bạc lót............................................................................93
Hình 3.50: Kiểm tra ổ trục trên khi lắp...........................................................................94
Hình 3.51: Lắp đặt các ổ trục dưới....................................................................................94
Hình 3.52: Kiểm tra độ cong vênh bề mặt xi lanh......................................................96
11


Hình 3.53: Kiểm tra bề mặt ống lót xi lanh....................................................................96

Hình 3.54: Kiểm tra kích thước đường kính xi lanh so với tiêu chuẩn.............97
Hình 3.55: Mã tự chẩn đốn được đọc bằng số lần nhấp nháy của đèn báo .97
Hình 3.56: Các cổng điều khiển...........................................................................................98

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.a: Thông số kĩ thuật của động cơ 2GR-FKS 3.5L V6 Toyota Highlander
.............................................................................................................................................................. 13
Bảng 3.a: Thơng số động cơ lý thuyết đã có..................................................................62
Bảng 3.b: Thơng số giá trị tính tốn...................................................................................63
Bảng 3.c: Bảng tính đường đặc tính ngồi động cơ 2GR-FKS 3.5L Toyota
Highlander.......................................................................................................................................71
Bảng 3.d: Bảo dưỡng nước làm mát động cơ 2GR-FKS............................................74
Bảng 3.e: Bảng kích thước tiêu chuẩn đường kính lỗ chốt pít tơng...................79
Bảng 3.f: Bảng kích thước tiêu chuẩn đường kính chốt pít tơng.........................80
Bảng 3.g: Bảng kích thước tiêu chuẩn đường kính ống lót thanh truyền.......81
Bảng 3.h: Bảng kích thước tiêu chuẩn khe hở rãnh pít tơng với xéc măng .....82
Bảng 3.i: Bảng đo kích thước tiêu chuẩn khe hở miệng xéc măng......................83
Bảng 3.j: Bảng đo kích thước tiêu chuẩn kích thước hở miệng tối đa..............83
Bảng 3.k: Bảng đo chiều cao tiêu chuẩn vấu cam......................................................86
Bảng 3.l: Bảng đo kích thước chiều cao tiêu chuẩn tối đa của vấu cam..........86
Bảng 3.m: Bảng kích thước tiêu chuẩn đường kính cổ trục cam........................86
Bảng 3.n: Bảng kích thước tiêu chuẩn đo khe hở trục cam....................................91
Bảng 3.o: Bảng kích thước khe hở tối đa........................................................................91
Bảng 3.p: Bảng kích thước độ dày tiêu chuẩn thanh truyền.................................95
Bảng 3.q: Một số mã lỗi chẩn đoán động cơ cơ bản của Toyota Highlander 98

12

LỜI NĨI ĐẦU
Trong những năm gần đây ngành cơng nghiệp chế tạo ô tô đang trên đà
phát triển mạnh mẽ, đặc biệt cùng với việc ứng dụng khoa h ọc kỹ thu ật công
nghệ vào trong ngành đã đưa ngành cơng nghiệp chế tạo ơ tơ hồ nhập cùng
với tốc độ phát triển của sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đ ại hố đ ất n ước.
Việc tìm hiểu về một động cơ cụ thể nào đó, đặc điểm kỹ thuật của các chi
tiết, các hệ thống của một động cơ trên xe là hết sức cần thiết đ ối v ới m ột
sinh viên thuộc chuyên ngành ô tô.
Với yêu cầu thực tiễn đó em đã được giao đề tài “Nghiên cứu, khai thác
động cơ 2GR-FKS 3.5L V6 trên xe Toyota Highlander” và đã trình bày
thành các chương sau :
Chương 1: Khái quát động cơ 2GR-FKS 3.5L trên xe Toyota Highlander
Chương 2: Phân tích các hệ thống chính trên động cơ 2GR-FKS 3.5L
Chương 3: Khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, với sự nỗ lực của bản thân
cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy ThS. Kim Ngọc Duy, cùng các
thầy trong khoa, hôm nay đề tài của em đã hoàn thành. Tuy nhiên, v ới ki ến
thức, trình độ hiểu biết cũng như kinh nghiệm thực tế còn h ạn chế, ch ắc h ẳn
đề tài còn nhiều thiếu sót. Mong quý thầy giúp đỡ và góp ý đ ể đề tài c ủa em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày 21 tháng 11 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Phát

13


CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ 2GR-FKS 3.5L TRÊN XE TOYOTA HIGHLANDER
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Highlander
Toyota Highlander là dòng xe SUV/Crossover cỡ trung của hãng xe
Toyota, Nhật Bản, lần đầu tiên được ra mắt công chúng từ năm 2000.

Hình 1.1: Toyota Highlander 2020
Dịng xe này khơng ngừng được nâng cấp và đã trải qua t ổng cộng 4 th ế
hệ: thế hệ đầu tiên (XU20; 2000), thế hệ thứ 2 (XU40; 2007), thế h ệ th ứ ba
(XU50; 2013) và thế hệ thứ tư ( XU70; 2019). V ới những c ải ti ến ngày càng
ưu việt và đáp ứng được những yêu cầu cần thiết cho người dùng.
Tuy nhiên, ở dây chúng ta không nghiên cứu chi tiết từng lo ại mà ch ỉ t ập
trung nghiên cứu vào thế hệ thứ ba (XU50; 2013), nghiên c ứu dòng Toyota
Highlander sử dụng động cơ 2GR-FKS 3.5L của thế hệ này và đến ngày nay.
Vào ngày 27 tháng 3 năm 2013, Toyota trình làng dịng XU50 th ế h ệ th ứ
ba Highlander tại Triển lãm ô tô quốc tế New York , với kế hoạch đưa xe đ ến
các đại lý vào đầu năm 2014, việc sản xuất bắt đầu vào ngày 5 tháng 12.
Phiên bản này dài hơn và rộng hơn so với thế hệ cũ và thiết kế c ủa nó đã
thay đổi từ hình hộp sang kiểu dáng tương tự như các mẫu Crossover SUV cỡ
trung khác.
Ngồi những thay đổi, chiếc này sẽ có chỗ ngồi cho tám người v ới đi ểm
vào hàng thứ hai trượt giúp nó có thêm 4.3 inch khơng gian chi ều r ộng, v ật
liệu cảm ứng mềm trên bảng điều khiển, cảnh báo chệch làn đường, cảnh
báo va chạm trước và hệ thống giám sát điểm mù HD radio và bluetooth sẽ
14


trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các phiên bản dành cho th ị tr ường Mỹ, cũng
sẽ được trang bị hệ thống đa phương tiện của Toyota cùng v ới h ệ th ống âm
thanh màn hình cảm ứng 6.1 inch. Hệ thống màn hình cảm ứng 8 inch và b ộ
ứng dụng phương tiện của Toyota với 12 loa JBL sẽ được cung c ấp nh ư m ột

tính năng tùy chọn.

Hình 1.2: Nội thất Toyota Highlander 2013
Mẫu xe năm 2017 được làm mới năm Highlander xuất hiện t ại triển lãm
ô tô quốc tế New York vào tháng 3 năm 2016 v ới doanh s ố bán hàng b ắt đ ầu
từ quý 4 năm 2016.

Hình 1.3: Toyota Highlander 2016
Ở các mẫu xe sử dụng động cơ V6, hộp số tự động 8 cấp thay thế cho
hộp số 6 cấp và động cơ V6 sửa đổi (nay được chỉ đ ịnh là 2GR-FKS) đ ược b ổ
sung thêm hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp D4-S của Toyota Highlander
mới có ngoại thất mới với đèn pha và đèn h ậu được thiết k ế l ại, c ấp đ ộ SE
mới và các cấp độ XLE và LE Hybrid cùng với màu sắc n ội th ất và ngo ại th ất
mới. Và càng ngày càng tân tiến, hiện đại hơn theo từng phiên bản về sau.
1.2. Khái quát về động cơ 2GR-FKS 3.5L
15


Nếu vào đầu những năm 2010, 2GR-FE là động cơ đ ồ sộ nh ất trong dịng
thì đến cuối thập kỷ này, nó đã được thay thế bằng 2GR-FKS .2GR-FKS là
động cơ 3,5L V6 mới nhất trong số tất cả các phiên bản 2GR. Nó đ ược gi ới
thiệu lần đầu tiên vào năm 2015 như là sự thay thế cho 2GR-FSE trên xe
Lexus. Nhưng vài năm sau, động cơ này đã trở thành động c ơ V6 tiêu chu ẩn
cho Toyota Highlander.

Hình 1.4: Dịng GR trên Toyota
Động cơ mới khơng có gì khác ngồi sự phát triển của 2GR-FSE. Động c ơ
giữ nguyên kiến trúc và nhận được những công nghệ tiên tiến cu ối cùng c ủa
Toyota trong q trình phát triển động cơ. 2GR-FKS có th ể chuyển từ chu
trình Otto sang vận hành theo chu trình Atkinson để tiết kiệm nhiên li ệu t ốt

hơn. Điều đó đạt được bằng cách sử dụng VVT-iW trên trục cam nạp (Van
biến thiên – mở rộng thơng minh).

Hình 1.5: Động cơ 2GR-FKS
Động cơ vẫn sử dụng van xả biến thiên (VVT-i). Động cơ cũng đ ược
trang bị hệ thống đánh lửa dạng cuộn dây DIS, ETCS-I và ACIS. Gi ống nh ư
16


2GR-FSE, 2GR-FKS có kết hợp phun nhiên liệu trực tiếp và phun nhiên li ệu
cổng (D-4S của Toyota). Những thay đổi đáng kể được quan sát thấy trong h ệ
thống xả. Giờ đây, ống xả được tích hợp vào đầu xi lanh và m ạch EGR đ ược
làm mát.
Bảng 1.a: Thông số kĩ thuật của động cơ 2GR-FKS 3.5L V6 Toyota Highlander
Tên,ký hiệu động cơ

Động cơ Toyota 2GR-FKS

Chủng loại

Động cơ xăng bốn kỳ

Cách bố trí xy lanh

Kiểu chữ V6

Phương thức làm mát

Tuần hoàn cưỡng bức

Địa chỉ ứng dụng

Sử dụng trên xe Toyota Highlander

Các tham số S/D

83/94

Công suất cực đại Nemax

278 (HP)

Tốc độ trục khuỷu tương ứng n

6000 v/ph

Mô men xoắn lớn nhất Memax

359 Nm

Tốc độ trục khuỷu tương ứng n

4600 v/ph

Tỉ số nén

11,8

Cách bố trí

Xupap được bố trí trên nắp máy
Dẫn động bằng xích, khe hở xupap tự

Cách dẫn động xu páp

động điều chỉnh

Cơ cấu xu páp

24 xu páp DOHC, VTT-iW

Nhiên liệu

Xăng

Xếp hạng Octance nhiên liệu

91 trở lên

Khối lượng

163 Kg

Dầu động cơ

5W-30

Hệ thống phun nhiên liệu

EFI, phun nhiên liệu đa điểm

Hệ thống đánh lửa

DIS-6

Bugi

Loại DENSO FK20HBR8 (Iridium)

Dịng khí nạp và khí thải

Dịng chảy chéo

17


- Ống xả
+ California: ULEVIII, SFTP
Quy định khí thải

+ Ngoại trừ California: Tier2-Bin5,
SFTP
- Bay hơi: LEVII, ORVR

1.3. Đặc điểm kết cấu động cơ 2GR-FKS 3.5L
1.3.1. Cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền
Cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền làm nhiệm vụ dẫn lực từ khí sinh ra
buồng cháy và biến đổi chuyển động tịnh tiến của pít tơng thành chuyển
động quay.
Cơ cấu chính của khuỷu trục-thanh truyền là: nhóm chi tiết c ố đ ịnh,

nhóm pít tơng, nhóm thanh truyền và nhóm trục khuỷu.
1.3.1.1. Nhóm chi tiết cố định

1

3

2

Hình 1.6: Nắp dàn cị
1,2. Nắp đậy dàn cị; 3. Ống dẫn dầu.

Hình 1.7: Kết cấu nắp dàn cò
18


1. Ống phân phối; 2. Nắp cò bên phải; 3. Vòng đệm nắp bên trái; 4. Vòng đ ệm nắp bên
phải; 5. Nắp cò bên trái; 6. Nắp châm dầu.

- Đầu xi lanh: Được làm bằng nhôm trọng lượng nhẹ, sức bền khơng cao.
Để cải thiện áp suất khí nạp, ống nạp được làm đường kính nhỏ dần về phía
buồng đốt. Nắp có đường ống dẫn dầu để cung cấp dầu bôi trơn.
Cấu trúc cụm phụ đầu xi lanh được đơn giản hóa bằng cách tách ph ần
cụm vỏ trục cam khỏi đầu xi lanh. Cụm phụ đầu xi lanh, đ ược làm b ằng
nhôm, chứa các buồng đốt kiểu Pentroof. Bugi được đặt ở trung tâm c ủa
buồng đốt để cải thiện hiệu suất chống ồn của động cơ.

Hình 1.8: Kết cấu đầu động cơ
1. Nắp ổ trục cam; 2. Vỏ trục cam; 3. Vỏ trục cam; 4. Đầu xi lanh; 5. Đầu xi lanh trái; 6. Van
nạp; 7. Van xả; 8. Lỗ bugi; 9. Cửa nạp thẳng đứng; a. Bên nạp; b. Bên xả.

Buồng đốt có hình cơn được sử dụng để cải thiện hiệu suất chống kích
nổ và hiệu suất nạp. Ngoài ra, hiệu suất động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên
liệu được cải thiện.
Cấu hình cổng là kiểu dòng chảy chéo hiệu qu ả, trong đó các c ổng n ạp
hướng vào bên trong bờ chữ V và các cổng xả hướng ra bên ngoài. S ử d ụng
19


cổng nạp kiểu siamese. Đường kính cổng giảm dần về phía buồng đốt để tối
ưu hóa tốc độ dịng khí và xung khí nạp.
Đối với một số động cơ thì thường tách riêng ống xả ra để dễ dàng tháo
lắp. Còn đối với động cơ 2GR-FKS 3.5L của Toyota Highlander này thì các ống
xả được tích hợp ln vào nắp quy lát để giúp tiết kiệm không gian và giúp
động cơ được gọn gàng hơn.

Hình 1.9: Ống xả tích hợp
- Gioăng nắp máy (quy lát): Gioăng nắp máy được làm bằng những lá
thép mỏng có tác dụng nâng cao độ kín khít, hiệu suất và đ ộ b ền. Tr ục cam
được lắp trong một vỏ riêng biệt, lắp trên nắp xi lanh. Điều này giúp đ ơn
giản hóa cơng nghệ thiết kế và sản xuất nắp xi lanh.

Hình 1.10: Gioăng nắp máy
1. Shim; a. Gioăng bên trái; b. Gioăng bên phải; c. Mặt cắt ngang.

20