đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống làm mát động cơ toyota 1tr-fe

Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
MỤC LỤC
mỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài 5
2. Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE 5
2.1. Gi i thi u chungớ ệ 5
2.1.1. Tr ng l ng và kích th c xeọ ượ ướ 6
2.1.2. ng cĐộ ơ 6
2.1.3. Khung xe 7
2.2. Các c c u c a ng c 1TR-FEơ ấ ủ độ ơ 7
2.2.1. Piston 10
2.2.2. Thanh truyền 11
2.2.3. Trục khuỷu 11
2.2.4. C c u ph i khíơ ấ ố 12
2.3. Các hệ thống của động cơ 1TR-FE 13
2.3.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE 13
2.3.2. H th ng ki m soát khí xệ ố ể ả 14
2.3.3. H th ng xệ ố ả 16
2.3.4. H th ng bôi tr nệ ố ơ 17
2.3.5. H th ng ánh l aệ ố đ ử 17
2.3.6. H th ng kh i ngệ ố ở độ 19
2.3.7. H th ng n pệ ố ạ 20
3. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ 20
3.1. M c ích và yêu c u c a h th ng làm mátụ đ ầ ủ ệ ố 20
3.1.1. M c ích c a h th ng làm mátụ đ ủ ệ ố 20
3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát 21
3.2. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát 21
3.2.1. Làm mát ng c và máy nénđộ ơ 21
3.2.2. Làm mát d u bôi tr n.ầ ơ 22
3.3. Hệ thống làm mát bằng nước 22

3.3.1. H th ng làm mát ki u b c h iệ ố ể ố ơ 22
3.3.2. H th ng làm mát b ng n c ki u i l u t nhiênệ ố ằ ướ ể đố ư ự 24
3.3.3. H th ng làm mát b ng n c tu n hoàn c ng b cệ ố ằ ướ ầ ưỡ ứ 25
3.3.3.1. H th ng làm mát c ng b c tu n hoàn kín m t vòngệ ố ưỡ ứ ầ ộ 25
3.3.3.2. H th ng làm mát c ng b c tu n hoàn hai vòngệ ố ưỡ ứ ầ 26
3.3.3.3. H th ng làm mát m t vòng hệ ố ộ ở 27
3.3.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao 28
3.3.4.1. H th ng làm mát c ng b c nhi t cao ki u b c h i bên ngoàiệ ố ưỡ ứ ệ độ ể ố ơ 28
1
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
3.3.4.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và
nhiệt của khí thải 29
3.4. Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió) 30
3.4.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên 30
3.4.2. H th ng làm mát không khí ki u c ng b cệ ố ể ưỡ ứ 31
4. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước 32
4.1. K t c u két làm mátế ấ 32
4.2. K t c u c a b m n cế ấ ủ ơ ướ 36
4.2.1. Bơm ly tâm 36
4.2.2. B m pistonơ 38
4.2.3. B m bánh r ngơ ă 38
4.2.4. B m cánh hútơ 39
4.2.5.B m gu ngơ ồ 41
4.3. K t c u qu t gióế ấ ạ 42
4.3.1. Quạt gió dẫn động bằng đai 42
4.3.2. Quạt gió chạy bằng điện 43
4.3.2.1. Khái quát 43
4.3.2.2. Nguyên lý hoạt động 43
4.4. Van h ng nhi tằ ệ 44
5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng

không khí 46
6. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 47
6.1. Sơ đơ hệ thống làm mát 47
6.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE 49
6.2.1. Két làm mát 49
6.2.1.1. Công dụng và yêu cầu 49
6.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc 49
6.2.1.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 50
6.2.2. N p kétắ 51
6.2.2.1. Công d ng và yêu c uụ ầ 51
6.2.2.2. K t c u và nguyên l làm vi c.ế ấ ý ệ 51
6.2.2.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 53
6.2.3. Bơm nước 53
6.2.3.1. Công dụng và yêu cầu 53
6.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc 53
6.2.3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 54
6.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai 55
6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu 55
2
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc 56
6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 57
6.2.4. Van hằng nhiệt 57
6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu 57
6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động 58
6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 58
6.2.5. Khớp chất lỏng 59
6.2.5.1. Công dung và yêu cầu 59
6.2.5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động 59
6.2.5.2. Nguyên lý hoạt động 61

6.2.5.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 62
7. Tính toán nhiệt động cơ 1TR-FE 62
7.1. Các số liệu ban đầu 62
7.2. Các thông s ch nố ọ 63
7.3. Tính toán các quá trình công tác 63
7.3.1 Tính toán quá trình nạp 63
7.3.2. Tính toán quá trình nén 65
7.3.3 Tính toán quá trình cháy 66
7.3.4. Quá trình giãn nở 68
7.3.5. Tính toán các thông s c a chu trình công tácố ủ 69
7.4. Xây d ng th côngự đồ ị 70
7.4.1. Xây d ng ng cong áp su t trên ng nénự đườ ấ đườ 70
7.4.2. Xây d ng ng cong áp su t trên ng giãn nự đườ ấ đườ ở 71
7.4.3. L p b ng tínhậ ả 71
7.4.4. Xác nh các i m c bi t và hi u ch nh th công.đị để đặ ệ ệ ỉ đồ ị 72
7.4.5 Vẽ đồ thị công 72
8. Tính toán hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 73
8.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh 73
8.2. Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió 78
8.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát 79
8.4. Tính kiểm nghiệm bơm nước 81
8.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió 84
8.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ 89
8.6.1. Tính các thông số của két nước 89
8.6.2. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài 91
9. Kết luận 96
Tài liệu tham khảo 97
3
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
LỜI NÓI ĐẦU

Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực,
sinh viên được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên
tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức
chuyên ngành. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh
nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.
Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT
ĐỘNG CƠ 1TR-FE ”
Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về
các phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ 1TR-
FE, trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra nhiệt động cơ và két làm mát.
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 cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối
cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Dương Việt Dũng, các thầy cô giáo
bộ môn,các thầy ở xưởng thí nghiệm VAL cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ
án này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007.
Sinh viên thực hiện.
Lê Ngọc Nhật.
4
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
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
tốt của các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi
động, 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. Hệ thống làm
mát là một trong những 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 hệ thống làm mát.
- Tính toán nhiệt của động cơ 1TR-FE.
- Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát theo
các thông số thực tế và rút ra nhận xét.
Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa rất lớn đối với sinh viên ngành động
lực chúng ta.
Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên chúng em củng cố
lại các kiến thức đã được học và thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cách nghiên
cứu, làm việc một cách độc lập. Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau
này của người kỹ sư tương lai.
2. Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE
2.1. Giới thiệu chung
Xe Toyota Innova là loại xe du lịch 8 chỗ ngồi. Xe được trang bị động cơ
mới 1TR-FE, khung gầm xe cứng cáp cho hiệu quả lái xe ổn định. Khả năng giảm
xóc và chống rung tốt tạo cảm giác thoải mái và êm ả cho mọi hành khách trong xe
trên mọi nẻo đường.
5
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Toyota Innova có 2 loại: Innova G và Innova J
Bảng 2-1
Loại xe Innova G Innova J
Động cơ 2.0 lít (1TR-FE) 2.0 lít (1TR-FE)
Hộp số 5 số tay 5 số tay
Số chỗ ngồi 8 chỗ 8 chỗ
2.1.1. Trọng lượng và kích thước xe
Bảng 2-2
Loại xe Innova G Innova J
Trọng lượng toàn tải 2170 kg 2600 kg
Trọng lượng không tải 1530 kg 1515 kg

Dài x rộng x cao toàn bộ 4555mm x 1770mm x 1745mm
Chiều dài cơ sở 2750 mm 2750 mm
Chiều rộng cơ sở 1510 mm 1510 mm
Khoảng sáng gầm xe 176 mm 176 mm
2.1.2. Động cơ
Bảng 2-3
Loại động cơ 1TR-FE
Kiểu 4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép
DOHC có VVT-I, dẫn động xích.
Dung tích công tác 1998 cm
3
Đường kính xy lanh D 86 mm
Hành trình piston S 86 mm
6
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Tỉ số nén 9,8
Công suất tối đa 100Kw/5600 rpm
Mô men xoắn tối đa 182/4000 (N.m/rpm)
Hệ thống phun nhiên liệu L-EFI
Tiêu chuẩn khí xả Euro Step 2
Cơ cấu phối khí 16 xupap dẫn động bằng xích,có VVT-i
Thời
điểm
phối
khí
Nạp Mở 52
0
~0
0
BTDC

Đóng 12
0
~64
0
ABDC
Xả Mở 44
0
BTDC
Đóng 8
0
ABDC
Độ nhớt /cấp độ của dầu bôi
trơn 5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC
2.1.3. Khung xe
Bảng 2-4
Loại Innova G Innova J
Treo trước Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép và
thanh cân bằng
Treo sau 4 điểm liên kết, lò xo cuộn và tay đòn
bên
Phanh trước Đĩa thông gió
Phanh sau Tang trống
Bán kính quay vòng tối thiểu 5,4 m
Dung tích bình xăng 55 lit
Vỏ và mâm xe 205/65R15 Mâm
đúc
195/70R14 Thép,
chụp kín
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

7
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
thế hệ mới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2,0 lít trục cam kép DOHC 16
xupap dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến
thiên thông minh VVT-i.
Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển
bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởi ECU.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
9
Hình 2-1 Mặt cắt ngang động cơ 1TR-FE
8
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
1-Xupap; 2-Con độ thủy lực; 3-Cò mổ; 4-Cam; 5-Vòi phun; 6-Môtơ bước; 7-Que
thăm dầu; 8-Ống nạp
12
10
13
14
8
7
11
5

4
3
2
1
Ø86
9
33
33
15
16
17
6
Hình 2- 2 Mặt cắt dọc động cơ 1TR-FE
1-Bánh đà; 2-Áo nước; 3-Thanh truyền; 4-Piston; 5-Nắp Máy; 6-Bôbin đánh lửa- 7-
dây điện; 8-Trục cam; 9-Lò xo xupap; 10-Xupap; 11-Bugi; 12- Lưới lộc dầu; 13-
Cate; 14-Trục khuỷu
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 góc 22,85
0
.với các góc phối khí:
9
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Bảng 2-5
Nạp Mở 52
0
~0
0
BTDC
Đóng 12

0
~64
0
ABDC
Xả Mở 44
0
BTDC
Đóng 8
0
ABDC
Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áp lực
của dầu và lực của lò xo. Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục
cam đều được phân bố trên đầu quy lát. Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển
nhưng hoàn thiện hơn. Lốc máy được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng
nhằm giảm rung động và tiếng ồn.
2.2.1. Piston
Piston được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình
nón cụt. Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có tráng
nhựa.
Bảng 2-6
Cỡ piston Điều kiện tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn 85,951 đến 95,986mm
Sécmăng- có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1 được xử lý
PVD*, secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu.
Hình 2-3 Cấu tạo piston, secmăng
1-Piston; 2-Secmăng khí số 1; 3-Secmăng khí số 2; 4-Secmăng dầu.
Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:
Bảng 2-7
10
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE

Secmăng Điều kiện tiêu chuẩn
số 1 0,22 đến 0,34mm
số 2 0,45 đến 0,57mm
dầu 0,1 đến 0,4mm
2.2.2. Thanh truyền
Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to- φ52,989
đến φ53,002mm.
Hình 2-4 Kết cấu thanh truyền
1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to.
2.2.3. Trục khuỷu
Trục khuỷu có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các
bạc lót và cổ trục. Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: φ59,981 đến φ59,994mm, đường
kính các cổ biên tiêu chuẩn: φ52,989 đến φ53,002mm.
11
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Hình 2-5 Kết cấu trục khuỷu.
1-Rãnh then lắp đĩa xích; 2-Chốt khuỷu; 3-Lỗ dầu; 4-Má khuỷu; 5-Cổ trục chính.
2.2.4. Cơ cấu phối khí
Cơ cấu phối khí bao gồm: cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xu
páp thủy 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 tế nhiên liệu.
Hình 2-6 Kết cấu cò mổ
1-Ổ bi kim; 2-Cò mổ.
Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực duy trì khe hở xu páp luôn bằng “0” nhờ
áp lực của dầu và lực lò xo.
Hình 2-7 Kết cấu con đội thủy lực
1-Piston đẩy; 2-Buồng áp suất thấp; 3-Đường dầu; 4-Lò xo;
5-Buồng dầu áp suất cao; 6-Lò xo van bi; 7-Van bi.
Cam quay sẽ nén bộ pitton đẩy và dầu trong buồng áp suất cao. Khi đó cò

mổ sẽ ép tới xu páp bằng cách dùng bộ điều chỉnh khe hở thủy lực làm điểm tựa. Lò
xo đẩy piston đẩy đi lên, van 1 chiều sẽ mở ra và dầu sẽ điền đầy vào từ buồng áp
12
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
suất thấp. Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì không đổi bằng
không.
2.3. Các hệ thống của động cơ 1TR-FE
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
đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ
thống điều 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. Khả năng 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 cảm
biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ
phù hợp nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều
khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn.
Hình 2-8 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE
1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4-Lọc
13
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8-
Van điện 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-Cảm biến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21-Cảm biến vị
trí trục khuỷu; 22-Cảm biến ôxy.
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
và môi trường.Các khí thải có hại: nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu, khí lọt qua

khe giữa piston và thành xy lanh và khí xả. Vì các khí này có chứa những chất độc
như: CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NO
x
(Nitơ ôxit).
CO (cacbon oxit).
 CO được sinh ra khi lượng ôxy đưa vào buồng đốt không đủ (cháy không
hoàn toàn)
2C +O
2
= 2CO
 Khi CO được hít vào trong cơ thể, nó hòa tan vào máu và làm hạn chế khả
năng tải ôxy của máu. Hít vào một lượng lớn CO có thể dẫn đến tử vong.
HC (Hiđrô cacbon).
 HC được sinh ra trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn, cũng như CO.
Ngoài ra HC còn sinh ra trong các trường hợp sau:
+ 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
liệu càng 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 quá
nghèo, vì nó không cháy được.
 Khi HC được hít vào cơ thể nó trở thành tác nhân gây ung thư. Nó cũng
gây ra hiện tượng sương khói quang hóa.
NO
x
(Nitơ ôxit).
 NO
x
được sinh ra do nitơ và ôxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu, khi
nhiệt độ của buồng đốt tăng cao trên 1800
o

C. Nhiệt độ của buồng đốt càng cao,
lượng NO
x
sản sinh ra càng nhiều.
 Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nghèo, NO
x
sinh ra nhiều hơn vì tỷ lệ
ôxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu cao hơn. Như vậy, lượng NO
x
sinh ra tùy
14
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
theo hai yếu tố- nhiệt độ cháy và hàm lượng ôxy.
N
2
+ O
2
= 2NO(NO
2
,N
2…
NO
x
)
 Khi NO
x
được hít vào cơ thể, nó gây kích thích mũi và họng. Nó cũng gây
ra hiện tượng sương khói quang hóa.
Hình 2-9 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 (Hiđrô cacbon) và NO
x
(Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H
2
O, CO
2
, N
2
) khi luồng khí xả đi qua, với
các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngoài môi trường không độc
hại đối với sức khỏe con người.
TWC hoạt động tốt nhất với tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu gần như lý
thuyết. Vì vậy cần có hệ thống thông tin phản hồi về tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên
liệu để giữ cho tỷ lệ này gần như tỷ lệ lý thuyết. Hệ thống thông tin phản hồi về hỗn
hợp không khí nhiên liệu theo dõi lượng ôxy trong khí xả bằng cách sử dụng cảm
biến ôxy gắn trong đường ống xả. Khi đó lượng nhiên liệu được ECU của động cơ
điều chỉnh để kiểm soát tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu, giúp cho TWC làm việc
có hiệu quả.
Đối với nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu- nhiên liệu này được hấp thụ
bỡi bộ lọc than hoạt tính. Sau đó khi động cơ hoạt động, nhiên liệu trong bộ lọc than
hoạt tính và không khí được dẫn vào đường ống nạp để đốt cháy.
15
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Hình 2-10 Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí xả động cơ 1TR-FE
1-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; 12-
Vòi phun; 13-Cảm biến ôxy; 14-bộ trung hòa khí xả trước; 15-bộ trung hòa khí xả
phía sau.

2.3.3. Hệ thống 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 (Hiđrô cacbon) và NO
x
(Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H
2
O, CO
2
, N
2
)
khi luồng khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra
ngoài môi trường không độc hại đối với sức khỏe con người.
16
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Hình 2-11 Sơ đồ hệ thống xả động cơ 1TR-FE
1-Bộ trung hòa khí xả; 2-Bộ tiêu âm.
2.3.4. Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các
bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ.
Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống
dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân
máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun
lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự
chảy về cácte.
2.3.5. Hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp. Mỗi
xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng

mạch bán dẫn dùng transitor. Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ
thống phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc
phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và
nhiên liệu được cháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải
ít độc hại.
17
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Hình 2-12 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE
1-Cầu chì dòng cao; 2-Khóa điện; 3-Cầu chì; 4-Cuộn đánh lửa số 1; 5-Cuộn đánh
lửa 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
vào góc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu
chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động cơ. Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung
để cung cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây
cung cấp dòng 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
đủ năng lượng để đánh lửa.
18
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính toán sau khi các dữ
liệu được 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.

2.3.6. Hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng
rơle điện từ .Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ,
người ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do
loại cơ cấu cóc.
Hình 2-13 Kết cấu máy khởi động
1-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
nó được 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 tiếp điểm 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 thì người lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác
dụng của lò xo hồi vị
19
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
2.3.7. Hệ thống nạp
Hệ thống nạp dùng một bộ điều áp để điều chỉnh điện mà nó tạo ra bỡi sự
quay của cuộn day rôto và nạp điện vào ắc quy.
Hình 2-14 Sơ đồ hệ thống nạp động cơ 1TR-FE
1-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.
3. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ
3.1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát
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
với khí cháy như: piston, xecmăng, 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

nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông có thể lên tới 600
o
C,còn nhiệt độ của nấm
xupap có thể lên 900
o
C. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả
xấu như:
20
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền 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 cylinder 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.
Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy
qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các
chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra
các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì
vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do
đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng
đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu
động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ
tiêu kinh tế và công suất động cơ. Động cơ 1TR-FE có hệ thống làm mát tuần hoàn
cưỡng bức.
3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát
Đối với động cơ 1TR-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khách 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
83÷95
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.
3.2. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát của động cơ 1TR-FE có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy
nén và dầu bôi trơn.
3.2.1. 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
21
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn 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.
3.2.2. 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.
3.3. Hệ thống làm mát bằng nước
Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm
mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và
làm mát ở nhiệt độ cao. Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau
và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ.
3.3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống
này không cần bơm, quạt.
Bộ phận chứa nước có hai phần- khoang nước bao quanh thành xilanh (8),
khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên.
22
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
2
1
5
6
7
8 9
10
11
3
4
Hình 3-1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi
1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh;
6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;
10- Cácte chứa dầu.

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy
nước sẽ sôi. Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng
chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ
chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu
tự nhiên. Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm
để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này.
Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm
nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát
này không thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưu
động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong
kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn
xilanh không đều.
23
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
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
sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm. Cột nước
nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước.
4
3
2
5
6
7
8 9
1
Hình 3-2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két;

5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.
Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước
giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt
của các chi tiết bao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp
tục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo
đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5). Quạt gió (6) được dẫn động
bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được
làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của
két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.
Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do
đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải. Khi mới khởi động do
sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực
giữa hai cột nước bé. Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở
chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước
cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn
phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn
luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ.
Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận
tốc bé vào khoảng V = 0,12÷0,19 m/s. Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước
vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều. Muốn khắc
phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn
24
Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE
đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không
thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại.
3.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong
hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột
nước của bơm nước tạo ra. Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các
loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng

kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn. Mỗi kiểu
làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.
3.3.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
9
6
5
4 3
2
1
11
10
8
7

Hình 3-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước;
4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát;
8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn.
Trên hình (3-3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô
máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân
phối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh. Để phân phối nước làm mát đồng
đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối
đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo
đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6). Khi van
hằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy qua đường ống (4) về đường ống hút của
25