đồ án kỹ thuật cơ khí nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống làm mát trên xe toyota- camry 3.0V

Lời mở đầu
Giao thông luôn đóng vai trò là huyết mạch của nền kinh tế ở bất kì quốc gia nào
trên thế giới. Tuỳ thuộc vào mức độ phát triển kinh tế của từng nước mà nhu cầu về
các phương thức vận tải là khác nhau.
Nước ta đang trong thời kì quá độ đi lên CNXH thì nhu cầu về vận tải càng cần
thiết hơn bao giờ hết. Vận tải ôtô, vận tải đường sắt, đường biển, đường hàng không
hình thành nên một mạng lưới vận chuyển chung của đất nước. Trong đó, vận tải ôtô
chiểm tỉ trọng cao nhất, vì không những nó phù hợp với điều kiện kinh tế mà còn
phù hợp với điều kiện địa lí và xã hội Việt nam. Vận tải ôtô gồm Vận tải hành khách
và vận tải hàng hóa.
Số lượng và chủng loại ôtô sử dụng trên thị trường nước ta ngày càng nhiều nên
nhu cầu về công tác nghiên cứu khai thác cũng như nhu cầu về công tác bảo dưỡng
sửa chữa cũng ngày càng tăng.
Trong hoàn cảnh kinh tế nước ta hiện nay, sử dụng ôtô đạt hiệu quả kinh tế cao,
an toàn là điều rất cần thiết; vì không những đảm bảo đủ cho nhu cầu cấp thiết của
nền kinh tế mà còn tạo nên vị thế quan trọng của phương thức vận tải bằng ôtô. Do
đó nhu cầu đặt ra là phải nghiên cứu khai thác các phương tiện vận tải bằng ôtô một
cách hợp lí, thực hiện quá trình bảo dưỡng sửa chữa một cách thành thạo, chuyên
nghiệp là rất cần thiết nhằm tăng tuổi thọ động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu
Qua quá trình thực tập tốt nghiệp cũng như được sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo hướng dẫn: T.S . Nguyễn Duy Tiến, em đã mạnh dạn chọn đề tài tốt
nghiệp :“NGHIÊN CỨU KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG
LÀM MÁT TRÊN XE TOYOTA- CAMRY 3.0V”
Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù đã nhận được sự hướng dẫn tận
tình của thầy giáo:T.S. Nguyễn Duy Tiến, Bộ môn Động cơ đốt trong, Bộ môn ôtô
cùng với sự nỗ lực của bản thân, nhưng chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cũng như toàn thể các bạn sinh
viên.
Em xin chân thành cảm ơn!
1
Chương 1: Tổng quan về đề tài

1.1, Xuất xứ của đề tài
Nước ta đang trong quá trình thực hiện chiến lược công nghiệp hoá hiện đại
hoá đất nước nên nhu cầu về giao thông vận tải hàng hoá là rất lớn. Trong khi vận
chuyển bằng đường sắt và đường biển gặp rắc rối nh tính cơ động không cao, giao
thông hàng không thì giá cước phí quá đắt, thì việc lựa chọn phương tiện vận tải
bằng ôtô là một tất yếu của nền kinh tế. Vậy nên nhu cầu đặt ra là phải có những
biện pháp kĩ thuật thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác các loại ôtô để đủ
sức đáp ứng cho nền kinh tế là rất cần thiết.
Sau quá trình thực tập tốt nghiệp và được sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo hướng dẫn: T.s.Nguyễn Duy Tiến, cũng như thấy được nhu cầu của nên kinh
tế nước nhà em xin mạnh dạn chọn đề tài:” Nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng và
sửa chữa hệ thống làm mát trên ôtô Camry 3.0 V6 của hãng Toyota”
1.2, Giới thiệu về hệ thống làm mát
1.2.1, Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát động cơ đốt trong có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền
nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát đảm bảo cho chi tiết
không quá nóng cũng không nguội quá. Nếu nhiệt độ các chi tiết quá nóng sẽ dẫn
đến các tác hại:
- Làm giảm sức bền, giảm độ cứng vững và tuổi thọ động cơ
- Làm giảm độ nhớt của dầu nhờn gây ra tăng tổn thất ma sát
- Có thể gây kẹt, bó piston
- Giảm lượng khí nạp vào xilanh
- Đối với động cơ xăng gây ra hiện tượng cháy kích nổ.
Nhưng nhiệt độ của các chi tiết quá nguội cũng mang đến những hậu quả xấu như:
- Hiệu suất nhiệt của động cơ giảm do nhiệt lượng tổn thất của hệ thống làm
mát nhiều làm giảm nhiệt dùng để sinh công của động cơ
2
- Khi nhiệt độ quá thấp, độ nhớt của dầu nhờn cao, dầu khó lưu thông cũng
làm tăng tổn thất cơ giới
- Nếu nhiệt độ thành xilanh thấp quá, nhiên liệu và hơi nước trên thành xilanh

sẽ tẩy rửa màng dầu bôi trơn và nếu trong nhiên liệu có thành phần lưu
huỳnh thì có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và hơi nước
ngưng đọng trên bề mặt thành xilanh. Các nguyên tè đó gây ra mòn hoá học
kim loại
Căn cứ vào môi chất làm mát, người ta chia hệ thống làm mát ra làm hai loại:
- Hệ thống làm mát bằng nước
- Hệ thống làm mát bằng không khí
Trong đó, hệ thống làm mát bằng nước gồm 3 loại:
- Bốc hơi
- Đối lưu tự nhiên
- Đối lưu cưỡng bức
Theo số vòng tuần hoàn và kiều tuần hoàn người ta phân hệ thống làm mát ra
các loại sau đây:
- Một vòng tuần hoàn kín
- Một vòng tuần hoàn hở
- Hai vòng tuần hoàn (một kín, một hở)
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước
1.2.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
3
Hình 1.1:Làm mát kiểu bốc hơi
(1): thân động cơ; (2): bình chứa nước
Kết cấu làm mát kiểu bốc hơi (hình vẽ) rất đơn giản, nó chỉ bao gồm:
khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bốc
hơi ở phía trên. Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt
nước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội
trong thùng chứa có tỉ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nước đã nổi lên. Cứ thế
tạo thành đối lưu tự nhiên. Do nước bốc hơi, mức nước trong thùng chứa sẽ giảm
nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát này
chỉ dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy nông

nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu này là: tiêu hao nhiều nước, phải bổ
sung nước thường xuyên và hao mòn thành xilanh không đều.
1.2.2.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên:
4
Hình1.2: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên
(1)-đường nước; (2)-xilanh; (3)-ống góp nước nóng; (4)-két làm mát; (5)-nước
nóng vào động cơ; (6)-quạt gió; h-chiều cao cột áp tính toán; l-chiều cao áp nước
trong thân máy; l’-thành chứa nước
Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước tuần hoàn nhờ độ chênh lệch
áp lực của cột nước nóng và nguội mà không cần bơm nước. Cột nước trong động
cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước (hình vẽ)
Độ chênh áp lực được tính theo công thức:
∆p = ρ.ε.h.α. ∆t (N/m)(*)
trong đó:
+)ρ- khối lượng riêng của nước (kg/m
3
)
+)ε- gia tốc trọng trường (m/s
2
)
+) h- chiều cao trung bình của cột nước nóng và nguội (m)
+)α- hệ số giãn nở của nước (α=0.00018m
3
/
0
C)
+)∆t- độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội
Từ (*) ta thấy: để có hiệu quả làm mát thì vận tốc của nước lại phụ thuộc
vào ∆p mà ∆p lại tỷ lệ bậc nhất với độ cao h. Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát

kém. Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát thì phải tăng
tiết diện lưu thông cua nước trong động cơ, tăng kích thước thùng chứa làm cho
kết cấu động cơ và hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh. Do vậy, nó không thích
hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường dùng trên động cơ tĩnh tại.
5
Ưu điểm của loại làm mát đối lưu tự nhiên là chế độ làm mát phù hợp với
chế độ tải trọng động cơ: Khi mới khởi động do ∆t tăng theo và vận tốc nước cũng
tăng lên.
1.2.2.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức:
Hình1.3:Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức
(1)-két làm mát; (2)-van hằng nhiệt; (3)-nhiệt kế; (4)-ống dẫn hơi nước; (5)-ống
dẫn nước nóng; (6)-ống dẫn nước trở lại bơm; (7)-bơm nước; (8)-ống phân phối
nước; (9)-van xả nước; (10)-bình làm mát dầu nhờn; (11)ống nước nối bơm nước;
(12)-quạt gió
Trong hệ thống làm mát này, người ta dùng một bơm nước đặt trên đường
nước của hệ thống làm mát, để tăng tốc độ lưu động của nước. Nước tuần hoàn
được là do cột áp của bơm tạo ra vì vậy gọi là tuần hoàn cưỡng bức
Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, nước được bơm đẩy vào làm
mát thân động cơ, nắp xilanh rồi về ống góp nước 5 đến van điều chỉnh nhiệt độ
nước làm mát động cơ (van điều nhiệt 2). Nước từ van điều nhiệt 2 được phân thành
2 nhánh. Lưu lượng nước trong hai nhánh đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát.
Một nhánh dẫn nước về két làm mát 1 và một nhánh dẫn nước trở lại động cơ mà
không qua két lam mát. ống 4 dẫn không khí và hơi nước từ bơm khi động cơ nóng.
Hệ thống làm mát cưỡng bức dùng rộng rãi trên các loại động cơ ô tô và máy kéo,
tàu thuỷ, tàu hoả, tĩnh tại
6
1.2.3. Hệ thống làm mát bằng không khí

Hình 1.4: Quạt gí chiều trục và bản hướng gió của động cơ làm mát bằng gió
Trong hệ thống này nhờ quạt gió người ta đưa không khí vào làm mát trực

tiếp cho xilanh và nắp xilanh động cơ. Trường hợp động cơ lắp trên xe máy, khi xe
chạy tạo ra chuyển động tương đối giữa xe máy và không khí ngoài trời gây ra gió
lướt qua xilanh và nắp máy tạo hiệu quả làm mát động cơ. Trên nắp và thân xilanh
có nhiều cánh tản nhiệt nhằm làm tăng diện tích của động cơ tiếp xúc với gió, qua
đó nâng cao thêm hiệu quả tản nhiệt
1.2.4. So sánh ưu, khuyết điểm của động cơ làm mát bằng nước và bằng không khí
1.2.4.1. Ưu điểm của động cơ làm mát bằng nước so với làm mát bằng không khí
- Động cơ làm mát bằng nước có thể ổn định được chế độ nhiệt của động cơ
tốt hơn, hiệu quả làm mát cao hơn do tính dẫn nhiệt của nước rất cao so với
không khí.
- Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ vì nó có áo nước
cách âm cho động cơ và quạt gió nhỏ hơn nhiều so với động cơ làm mát
bằng không khí
- Tổn thất công suất cho hệ thống làm mát bằng nước nhỏ hơn so với làm mát
bằng không khí
- Độ tin cậy khi khởi động động cơ ở những vùng có nhiệt độ thấp (dưới 0
0
C)
cao hơn (vì nếu cần có thể đổ nước nóng vào két)
- Động cơ làm việc tốt ở những vùng có nhiệt độ khí trời cao do hiệu quả làm
mát bằng nước tốt không gây ra nguy hiểm cho các chi tiết có nhiệt độ cao
7
1.2.4.2. Khuyết điểm của hệ thống làm mát bằng nước so với động cơ làm mát
bằng không khí
- Phải dùng nhiều biện pháp bao kín (ở nhiều vị trí: ống dẫn nước, két nước,
nắp máy, thân xilanh, đặc biệt bao kín áo nước phải cẩn thận để nước không
lọt xuống cácte dầu nhờn)
- Phải dùng nhiều vật liệu đắt tiền (nhôm, Ca, Sb) để chế tạo két nước
- Tốn nhiều công sức cho việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát (phải
xúc rửa két nước thường xuyên)

- Mài mòn và ăn mòn thành xilanh lớn, nhất là đối với động cơ dùng trên ô tô,
máy kéo do làm việc ở chế độ tải thấp nhiều, nhiệt độ thành xilanh thấp
- Dễ gây hiện tượng đóng băng trong két nước khi trời lạnh nhiệt độ quá thấp
- Chiều dài (kích thước bao) của động cơ lớn vì phải bố trí két nước, bơm
nước phía trước của thân máy. Do vậy, trọng lượng động cơ làm mát bằng
nước lớn hơn so với động cơ làm mát bằng không khí
- Không thuận tiện khi sử dụng động cơ ở vùng hiếm nước.
1.3. Giới thiệu xe Toyota – Camry 3.0V
Xe Camry 3.0V6 của hãng Toyota là một trong những model xe hàng đầu
của hãng nói riêng và trên thị trường ôtô Việt nam nói chung. Với tất cả những tính
năng hiện đại nhất, cũng nh những tiện nghi sang trọng, mác xe này đã trở thành
niềm mơ ước của rất nhiều người.
Sau đây em xin nêu ra một vài thông số quan trọng của xe:
- Tự trọng: 1505(kg).
- Đường kính xi lanh: 87,5(mm)
- Hành trình piston: 83(mm)
- Dung tích công tác:2995(cm
3
)
- Số lượng xilanh: 6
- Tỉ số nén: 9
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay(mã lực/v/phút):184/5800
- Mômen xoắn lớn nhất tại số vòng quay(N.m/v/phút): 278/4400
8
- Hộp số:4A(4 số tự động)
- Số chỗ ngồi: 5
- Có trợ lực lái, vô lăng điều chỉnh được, có hệ thống phanh ABS, có túi khí bảo
hiểm, cửa kín điều khiển bằng điện, đèn sương mù và vành đúc hợp kim.
1.4. Giới thiệu hệ thống làm mát trên xe Toyota – Camry 3.0V
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm: áo

nước, sensor, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống nước.
Hệ thống làm mát có sử dụng nước sạch có pha phô gia chống đông, chống gỉ…
Sau đây ta tìm hiểu kết cấu và nguyên lý làm việc của từng bộ phận trong hệ
thống làm mát
1.4.1. Áo nước
Khối xilanh và đầu xilanh có các đường dẫn (áo nước) bao quanh. Nước làm
mát từ bơm nước qua các áo nước này. Khi nước làm mát đi qua các bộ phận nóng,
một phần nhiệt truyền qua nước làm mát có nhiệt độ thấp hơn duy trì trạng thái làm
việc tốt của cụm xilanh – piston động cơ (khoảng 70-80
0
C). Sau đó, nước làm mát
mang nhiệt tới bộ tản nhiệt để thải ra môi trường ngoài.
1.4.2. Bơm nước:
2
1
5
3
4
6
7
Hình 2.1: Bơm nước
9
(1)-phớt; (2)-trục bơm; (3)-cánh bơm; (4)-nắp bơm
(5)-thân bơm; (6)-ổ bi cầu; (7)-puli; (8)-phớt
Bơm nước dùng trên xe là bơm ly tâm sử dụng cánh bơm để vận chuyển
nước làm mát. Bơm nước gắn phía trước động cơ và được dẫn động bằng đai từ
puli trục khuỷu. Khi cánh bơm quay, các cánh bơm hút nước làm mát từ đáy bộ tản
nhiệt và đẩy nước làm mát đến các áo nước, rồi trở về bộ tản nhiệt. Trục cánh bơm
tựa trên các ổ đỡ có đệm kín, các ổ đỡ này không cần bôi trơn. Đệm kín có tác
dụng ngăn chặn sự rò rỉ nước làm mát qua các ổ đỡ.

1.4.3. Quạt điện:
Sử dông hai quạt kiểu hút, quạt động cơ sử dụng ở đây là quạt điện được
điều khiển từ ECU động cơ. Một công tắc tĩnh nhiệt sẽ mở quạt khi nhiệt độ nước
làm mát đạt đến 200
0
F (93
0
C). Khi nhiệt độ nước làm nguội giảm, công tắc này
đóng. Quạt điện tiêu thụ công suất và tạo ra tiếng ồn Ýt hơn quạt cơ và quạt điện
không cần sử dụng đai truyền động. Quạt điện có thể khỏi động ở thời điểm bất kì,
ngay cả khi chìa khoá đánh lửa ngắt.
1.4.4. Đai truyền động
Đai truyền động là vòng cao su được tăng bền, dùng để truyền công suất
giữa hai trục. Loại đai được sử dụng để truyền động bơm nước ở đây là đai có gân.
Tiết diện đai có gân có nhiều gân dọc khớp với rãnh puli, làm việc như một dãy
đai chữ V. Lực ma sát giữa các mép gân và rãnh puli sẽ truyền dẫn công suất. Cạnh
đáy đai V không tham gia vào việc truyền tải công suất. Một nhược điểm đối với
đai có gân là yêu cầu độ thẳng hàng giữa các puli rất cao.
10
1.4.5. Bộ tản nhiệt (két nước)
760
30
405
1
2
3
4
5
6
7

80
0.05±
10
0.05±
12
0.05±
12
8
28
9
36
20
35
0.05±
Bộ tản nhiệt là một thiết bị chuyển đổi nhiệt. Trong bộ tản nhiệt, nước làm
mát thải nhiệt vào không khí đi qua bộ tản nhiệt, rồi dung dịch trở về áo nước và
tiếp tục tuần hoàn giữa áo nước và bộ tản nhiệt.
Bộ tản nhiệt gồm ba bộ phận chính: lõi tản nhiệt (tổ ong tản nhiệt), bình nạp
và bình thoát. Lõi tản nhiệt là một cụm các ống có các cánh tản nhiệt gắn vào các
ống, được làm bằng nhôm. Các ống nối giữa bình nạp và bình thoát. Nước chảy từ
bình nạp qua ống tới bình xả, khi chảy qua các ống nhờ không khí lưu thông qua
các cánh toả nhiệt, nước làm mát tản nhiệt ra ngoài nên nhiệt độ của nước hạ thấp.
1.4.6. Van hằng nhiệt (thermostat):
1
2
3
4
5
®éng c¬ l¹nh bé ®iÒu
nhiÖt ®ãng

®éng c¬ nãng bé
®iÒu nhiÖt më
- Van hằng nhiệt điều khiển sự lưu thông của dung dịch làm mát
11
- Khi động cơ lạnh thermostat đóng, ngăn không cho dung dịch làm mát tuần
hoàn qua bộ tản nhiệt nhằm giữ lại tất cả nhiệt độ trong động cơ để nó nóng
lên nhanh chóng. Khi động cơ đã nóng lên, thermostat mở cho phép nước
làm mát chảy qua bộ tản nhiệt.
- Thermostat là một van vận hành theo nhiệt độ. Thermostat được đặt trong
đường rãnh dung dịch làm mát giữa nắp xilanh và bộ tản nhiệt (áo nước nắp
xilanh)
Bằng cách đóng đường dẫn đến bộ tản nhiệt khi động cơ nguội, động cơ sẽ
được làm nóng nhanh hơn, do nhiệt giữ lại trong động cơ thay vì truyền đến bộ tản
nhiệt. Điều này sẽ rút ngắn thời gian làm nóng động cơ, giảm lãng phí nhiên liệu,
lượng HC và CO trong khí xả giảm. Sau khi nóng, bộ điều nhiệt duy trì nhiệt độ
hoạt động của động cơ cao hơn nhiệt độ hoạt động của động cơ khi không có bộ
điều nhiệt. Nhiệt độ vận hành cao sẽ cải thiện hiệu suất động cơ và giảm khí xả.
Trên ô tô Camry 3.0V sử dụng thiết bị điều nhiệt là viên sáp cảm biến nhiệt.
Bộ điều nhiệt mở ở nhiệt độ xác định được gọi là tỉ suất điều nhiệt. Bộ điều
nhiệt bắt đầu mở ở nhiệt độ danh định của chúng, và mở hoàn toàn ở nhiệt độ cao
hơn nhiệt độ danh định 20
0
F (11
0
C). Nhiệt độ danh định có thể là 185
0
F (85
0
C) hoặc
195

0
F (91
0
C).
1.4.7. Nắp áp suất (Nắp bộ tản nhiệt):
1
2
3
4
5
7
6
van gi¶m ¸p lùc më khi ¸p suÊt
cao
van ch©n kh«ng më khi ¸p
suÊt thÊp
Trong hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn kín, nắp két nước
(nắp áp suất) được trang bị hai van: van xả hơi và van hút không khí nhằm mục
đích nâng cao hiệu quả làm mát và tránh hư hỏng két nước. Do thành ống mỏng,
12
khi áp suất trong két nước tăng (trong quá trính làm việc), hoặc khi hình thành độ
chân không trong két (máy ngừng làm việc, hơi nước ngưng tụ lại) các ống nước
dễ bị phá hỏng hoặc méo. Van xả hơi được mở khi áp suất hơi trong két lớn 0,12-
0,13MN/m
2
. Van hút không khí sẽ mở khi áp suất trong két nhỏ hơn 0,09-
0,096MN/m
2
.
Như vậy, trong quá trình làm việc của động cơ, áp suất trong két luôn luôn

giữ ở giá trị khoảng 0,12-0,13MN/m
2
cao hơn áp suất khí trời 0,01MN/m
2
mà ta
biết rằng áp suất cứ nâng lên

0,01MN/m
2
thì nhiệt độ sôi của nước tăng lên 2,1
0
C,
điều đó giảm lượng nước bốc hơi, giảm 6-8 lần so với loại không nắp. Mặt khác
còn tăng hiệu quả truyền nhiệt do tăng nhiệt độ trung bình của nước và không khí.
1.4.8. Chất chống đông và chất làm nguội (mát)
Nước đông đặc ở 32
0
F (0
0
C). Nếu chỉ sử dụng nước để làm mát, nước có thể
đông đặc khi nhiệt độ thấp hơn 32
0
F. Hiện tượng này sẽ ngăn chặn sự tuần hoàn
của chất làm mát (nước làm mát). Ngoài ra, nước dãn nở khoảng 9% khi đông đặc.
Điều này có thể đẩy văng các nút thanh, làm nứt đầu và khối xilanh và bộ tản
nhiệt. Vì vậy, ta cần trộn một lượng chất chống đông với nước để tạo ra hỗn hợp
chất làm mát gần như không thể đông đặc được.
Chất chống đông thông dụng nhất là etylen glycol. Hỗn hợp gồm 50% nước
và 50% etylen glycol, là chất làm mát có thể sử dụng quanh năm. Hỗn hợp này có
tính chất:

- Hạ thấp điểm đông đặc của nước làm mát đến –37
0
C
- Nâng điểm sôi của dung dịch làm mát lên đến 108
0
C
- Giúp bảo vệ các bộ phận kim loại của hệ thống làm mát khỏi sự ăn mòn và
đóng cặn
Chất chống đông có chứa các phụ gia, chẳng hạn, chất ức chế ăn mòn, chất
chống tạo bọt. Sự ăn mòn có thể làm giảm thời gian sử dụng đối với các bộ phận
kim loại. Ngoài ra sự ăn mòn còn tạo thành một lớp cách nhiệt làm giảm sự truyền
nhiệt từ bộ phận kim loại bị ăn mòn đến chất làm mát. Trong các động cơ có sự ăn
mòn nghiêm trọng, chất làm mát có thể ở nhiệt độ bình thường, trong khi các
13
xilanh và đầu xilanh đang quá nhiệt. Một lý do để chọn tỷ lệ 50% chất chống đông
là bảo đảm hệ thống làm mát có đủ chất ức chế ăn mòn. Chất chống tạo bọt ngăn
cản sự tạo bọt, khi chất làm mát đi qua bơm nước. Bọt là các bong bóng khí nên
không thể dẫn nhiệt bằng chất lỏng. Nếu chất làm mát có quá nhiều bọt, hiệu quả
của hệ thống làm mát giảm. Động cơ có thể bị quá nhiệt.
Chất chống đông thường được pha màu để dễ nhận biết. Màu thường sử
dụng là màu lục hoặc xanh lục. Phẩm màu trong chất chống đông đóng vai trò phát
hiện rò rỉ.
Các chất chống tạo bọt và ăn mòn giảm dần hiệu lực của chúng. Nếu sự ăn
mòn xảy ra, chất làm mát chuyển sang màu rỉ sét. Có hai loại chất chống đông
etylen glycol là: loại có silicat cao và loại có silicat thấp. Loại chất chống đông
silicat cao được dùng trong xe Camry 3.0V có nắp blốc xilanh bằng nhôm. Nhằm
bảo vệ các bộ phận bằng nhôm, nếu không nhôm từ các áo nước ở đầu xilanh bằng
nhôm.
Nhiệt độ đông đặc(
0

C) Phần trăm(%)thể tích chất chống đông
0 0
-7 15
-12 25
-18 33
-23 40
-29 45
-34 48
-37 50
-40 53
-46 56
-51 59
-57 62
-62 65
-69 67
-69 68
14
1.4.9. Bình giãn nở (Bình ngưng):
Hình 2:Bình giãn nở
Bình giãn nở làm bằng chất dẻo. Bình này chứa một phần nước làm mát và
được nối với miệng rót của bộ tản nhiệt bằng ống chảy tràn hoặc ống chuyển tiếp.
Khi động cơ nóng, chất làm mát giãn nở chảy qua ống chuyển tiếp rồi vào bình
giãn nở. Khi động cơ ngừng hoạt động và nguội dần, chất làm mát co lại, tạo ra áp
thấp cục bộ (chân không) trong hệ thống làm mát. áp thấp hút chất làm mát từ bình
giãn nở về bộ tản nhiệt qua ống chuyển tiếp. Hệ thống làm mát có bình giãn nở này
gọi là hệ thống kín. Chất làm mát chảy qua – lại giữa bộ tản nhiệt và bình giãn nở
khi động cơ nóng và lạnh. Điều này giúp duy trì hệ thống làm mát ở tính trạng đầy
đủ để có hiệu suất làm mát lớn nhất. Bình giãn nở cũng là nơi loại bỏ bọt khí trong
nước làm mát (chất làm nguội), để tăng khả năng truyền nhiệt
1.4.10. Sensor (cảm biến) nhiệt độ nước làm mát:

NhiÖt ®iÖn trë
Hình2.:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
15
Cảm biến này nhận biết nhiệt độ nước làm mát tại các áo nước làm mát bằng
một nhiệt điện trở. Cảm biến này gửi tín hiệu tới ECU điều khiển, từ đây ECU điều
khiển quạt điện hoạt động với tốc độ phù hợp với từng chế độ làm việc của động
cơ.
1.4.11. Các bộ chỉ báo của hệ thống làm mát:
a. Bộ chỉ báo nhiệt độ nước làm mát
Bộ chỉ báo nhiệt độ nước làm mát ở bảng điều khiển sẽ cảnh báo người lái
xe nếu nhiệt độ nước làm mát động cơ quá cao. Nhiệt độ nước làm mát cao
thường cho biết nước làm mát thiếu hoặc động cơ có sự cố, vận hành tiếp
tục có thể làm động cơ hư hỏng trầm trọng.
b. Bộ chỉ báo mức nước làm mát
Đèn chỉ báo mức nước làm mát gồm: một bộ cảm biến mức nước làm mát
trong bình giãn nở nối kết với đèn LOWCOOLANT ở bảng điều khiển. Một
phao nhá trong bộ cảm biến di chuyển lên xuống theo sù thay đổi mức nước
làm mát. Khi nước làm mát thấp, phao đóng công tắc làm đèn ở bảng điều
khiển bật sáng.
Chương II: Tính nhiệt động cơ
2.1, Các thông số của động cơ tính toán
-Đường kính xi lanh: 87,5(mm)
-Hành trình piston: 83(mm)
-Dung tích công tác:2995(cm
3
)
-Số lượng xilanh: 6
-Tỉ số nén: 9
16
-Công suất lớn nhất tại số vòng quay(mã lực/v/phút):184/5800

-Mômen xoắn lớn nhất tại số vòng quay(N.m/v/phút): 278/4400
-Góc đánh lửa sớm:θ=20
0
-Góc mở sớm van nạp:ϕ
1
=10
0
-Góc đóng muộn van nạp:ϕ
2
=40
0
-Góc mở sớm van thải: ϕ
3
=50
0
-Góc đóng muộn van thải: ϕ
4
=10
0
2.2, Chọn chế độ tính toán
Mục đích tính nhiệt là xác định được các thông số cơ bản của chu trình công
tác, các chỉ tiêu về công suất và tiết kiệm để đánh giá chất lượng động cơ
Trong tính toán nhiệt ta đi dựng đường đặc tính ngoài để đánh giá, muốn vậy
ta phải tính nhiệt ở một vài cấp tốc độ. Ở đây ta đi tính ở 3 cấp tốc độ, đó là:
*, Ở chế độ n
m
:
Đây là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc ổn định khi mở bướm ga hoàn
toàn, khi đó: n
m

=20%n
e
=1160(v/phút)
*, Ở chế độ n
M
:
Đây là số vòng quay của trục khuỷu ứng với mômen cực đại, khi đó:
n
M
=4400(v/phút)
*, Ở chế độ n
N
:
Đây là chế độ ứng với số vòng quay mà tại đó công suất đạt giá trị cực đại,
khi đó:
n
N
=5800(v/phút)
Trong bài này ta đi tính toán động cơ ở tốc độ n
N
, sau đó dùng công thức thực
nghiệm để xác định các giá trị tại các tốc độ còn lại
2.3,Tính nhiên liệu hỗn hợp cháy và sản phẩm cháy
2.3.1, Thành phần nhiên liệu:
Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng có thành phần nh sau:
-Thành phần Cacbon: g
c
=85% tổng khối lượng nhiên liệu
17
-Thành phần hidrô: g

H
=15% tổng khối lượng nhiên liệu
Xét 1kg nhiên liệu thì có: g
c
=0,85(kg); g
H
=0,15(kg)
2.3.2, Lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu:
L=14,7(kg)
2.3.3, Hệ số dư không khí (
α
)
Chế độ tính toán là toàn tải nên ta chọn α=0,98.
2.3.4, Nhiệt trị thấp (hu)
Với động cơ xăng thì: hu=10400- 10600 (kcal/kg)
Ta chọn: hu=10600(kcal/kg)
Tổn thất do cháy không hết:
∆hu=14742*(1-α)=14742*0,02=294,8(kcal/kg)
2.3.5, Lượng hỗn hợp nạp mới tổng cộng
G
1
=1+L=1+14,7=15,7(kg)
2.3.6, Thành phần sản phẩm cháy(G
spc
)
Ta có: G
spc
=G
CO2
+G

CO
+G
H2O
+G
N2
=L
0
*α +1=15,7(kg)
Trong đó từng thành phần có khối lượng tương ứng là:
-Thành phần CO
2
: G
CO2
=(11/3)(g
c
(2α-1)+6g
H
(α-1))=2,93(kg)
-Thành phần CO: G
CO
=(7/3)*2*( 1-α)(g
C
+3g
H
)=0,12(kg)
-Thành phần H
2
O: G
H2O
=9g

H
=1,35(kg)
-Thành phần N
2
: G
N2
=0,77*αL
0
=11,3(kg)
18
2.3.7, Khối lượng tương đối của các sản phẩm cháy
Khối lượng tương đối của các sản phẩm cháy được xác định theo công
thức sau: g
i
=
spc
i
G
G
Tính toán ta được:
g
CO2
=0,1864
g
CO
=0,0076
g
H2O
=0,086
g

N2
=0,72
2.3.8, Hằng số khí của sản phẩm cháy(R
spc
):
Áp dụng công thức: R
spc
=Σg
i
R
i
Với hằng số khí của mỗi thành phần là:
R
CO2
=19,3
R
CO
=30,3
R
H2O
=47,1
R
N2
=30,3
Vậy ta có: R
spc
=29,69(kgm/kg.độ)
2.3.9, Hằng số khí của hỗn hợp cháy(R
hhc
):

Ta có: R
hhc
=g
kk
R
kk
+g
xang
R
xang
Trong đó: R
kk
=29,27(kgm/kg.độ);
R
xang
=8,5(kgm/kg.độ)
g
kk
=0,93
g
xang
=0,07
Vậy: R
hhc
=27,8(kgm/kg.độ)
2.3.10, Hằng số biến đổi phân tử (
β
)
Ta có: β=
Rhhc

Rspc
=1,068
19
2.4, Tính quá trình nạp:
2.4.1, Tiết diện lưu thông trung bình(f
ltb
):
Tiết diện lưu thông trung bình của xupap nạp cần cho V
h
=1(lít) để nạp tối đa
nhằm phát huy công suất lớn nhất
Ta có:
f
ltb
=f
e
1000
n
e
Với: +, n
e
=5800(v/phút)
+, f
e
tiết diện lưu thông riêng; với động cơ xăng thì f
e
=2,5-2,7.
Chọn: f
e
=2,7(cm

2
/l.1000v/phút)
Vậy ta có : f
ltb
= 15.7(cm
2
/l.1000v/phút)
2.4.2, Tốc độ trung bình dòng khí nạp (w)
Ta có : w=
30
1
(
1
−
−
ε
δε
)
fltb
Vh
n
Trong đó:
+,δ: Hệ số xác định bằng thực nghiệm, theo công thức: δ=
TrPa
Ta
*
Pr*
=0,5
+,V
h

=1(lít)=10
-3
(m
3
)
+,f
ltb
=15,7(cm
2
)=15,7*10
-4
(m
2
)
+,ε=9
+,n=5800(v/phút)
Vậy ta tính được: w= 130,8(m/s)
2.4.3, Áp suất cuối kì nạp (P
a
)
Ta có : P
a
=P
k
- ∆P
a
Trong đó:
+,P
k
: áp suất trong đường ống nạp; do động cơ là không tăng áp nên

P
k
=P
0
=1(kG/cm
2
)
+, ∆P
a
: tổng cộng các tổn thất khí động học trong hệ thống nạp, được tính:
20
∆P
a
=(δ
2
+ξ)ρ
kn
2
2
w
; với: ., ξ:hệ số tốc độ, ξ=0,6-0,8, chọn ξ=0,8
., ρ
kn
:mật độ khí nạp, ta có:
ρ
kn
=P
0
/(R*T
0

)=1,2*10
-5
(kG/cm
2
)

Vậy ta có: P
a
=0,89(kG/cm
2
)
2.4.4, Hệ số khí sót (
γ
r
)
Ta có : γ
r
=
TrPa
TTo
βε
Pr)(
)Pr(
−
∆+
; trong đó:
+ T
0
=293
0

K
+ ∆T độ tăng nhiệt độ của khí nạp do sấy nóng; ∆T=15
0
+ β:Hệ số biến đổi phân tử; β =1,068
+ P
r
: Áp suất khí sót; được xác định theo công thức kinh nghiệm Pêtơrốp:
P
r
=1+
10000
*55,0 n
=1,32(kG/cm
2
)
+ T
r
: Nhiệt độ khí sót; T
r
=900-1000, chọn T
r
=950
0
K
Vậy ta có: γ
r
=0,06
2.4.5, Nhiệt độ cuối kì nạp (T
a
)

Ta có: T
a
=
ψγ
ψγ
r
TrrTTo
+
+∆+
1
`
; trong đó:
+, ψ: hệ số hiệu chỉnh tỉ nhiệt; ψ=1,15-1,2, chọn ψ=1,17
+, T
r
’=T
r
(
r
a
P
P
)
m
m 1−
m=1,28 (chỉ số giãn nở đa biến của khí sót)
Vậy thay só vào ta tính được: T
a
=340
0

K
2.4.6, Hệ số nạp
2.4.6.1, Lượng hỗn hợp cháy nạp được trong mét chu trình ứng với thể tích công
tác V
h
=1(lít):
Ta có : G
ctr
=G
ϕ
1
+G
180
+G
ϕ
2
; trong đó:
21
+, G
ϕ
1
: Lượng nạp trong giai đoạn nạp sớm, trong bài chọn G
ϕ
1
~0
+, G
180
:Lượng nạp trong quá trình nạp chính; xác định:
G
180

=
TaRhhc
PaVh
*
1
−
−
ε
δε
10
6
; thay các thông số:
.,P
a
=0,89(kG/cm
2
)
.,V
h
=1(lít)
.,R
hhc
=27,8
., T
a
=340
0
K
Thì ta có: G
180

=100,6(mg/ctr.l)
+, G
ϕ
2
: Lượng nạp được trong giai đoạn nạp muộn(nó phụ thuộc vào
góc đóng muộn xupap nạp và tốc độ quay động cơ). Được xác định như
sau:
G
ϕ
2
=(ξ’-1)* G
180
, với: ξ’:hệ số điền đầy(ξ’=0,9-1,2), chọn ξ’=1,2
Vậy G
ϕ
2
=20,12(mg/ctr.l)
Vậy ta tính được: G
ctr
=120,72(mg/ctr.l)
2.4.6.2, Lượng nhiên liệu nạp được trong mét chu trình của thể tích công tác
V
h
=1(lít)
Được xác định bằng công thức sau:
G
nl
=
1*
+

Lo
Gctr
α
=7,69(mg/ctr.l)
2.4.6.3, Hệ số nạp(η
v
)
Hệ số nạp đánh giá hiệu quả của cả hệ thống nạp, được xác định như sau:
η
v
=
)1(
Pr
−
−
ε
ε
Po
Pa
TTo
To
∆+
=0,8
2.5, Tính quá trình nén
2.5.1, Chỉ số nén đa biến (n
1
)
Chỉ số nén đa biến n
1
được xác định như sau:

n
1
= K- 0,03
nx
ne
; trong đó:
22
+,K: chỉ số nén đoạn nhiệt trung bình(nó phụ thuộc vào tỉ số nén
ε cũng như nhiệt độ khí nạp T
a
)
Chọn K=1,362
+,n
x
: tốc độ tính toán (n
x
=n
e
=5800v/phút)
Vậy: n
1
=1,33
2.5.2, Áp suất cuối kì nén (P
a
)
Áp suất cuối kì nén P
a
được xác định từ công thức tính nhiệt của quá trình
nén đa biến sau: P
a

V
a
n1
=P
c
V
c
n1

Vậy: P
c
=P
a
ε
n1
=0,89.(9)
1,33
=16,5(kG/cm
2
)
2.5.3, Nhiệt độ cuối quá trình nén (T
c
)
Từ phương trình quá trình nén đoạn nhiệt:
T
a
V
a
n1-1
=T

c
V
c
n1-1
Ta có: T
c
=T
a
ε
n1-1
=340.(9)
1,33-1
=702
0
K~700
0
K
2.6, Tính quá trình cháy:
2.6.1, Nhiệt dung của hỗn hợp cháy (C
vhhc
)
Ta có công thức tính nhiệt dung của hỗn hợp cháy như sau:
C
vhhc
=g
kk
C
vkk
+g
xang

C
vxang
(kcal/kg.độ)
Trong đó:
+, C
vkk
=0,165+17*T
c
*10
-6
=0,165+17*700*10
-6
=0,17(kcal/kg.độ)
+,C
vxang
=0,35(kcal/kg.độ)
Vậy ta có: C
vhhc
= 0,93*0,17+0,07*0,35=0,18(kcal/kg.độ)
2.6.2, Nhiệt độ cuối quá trình cháy (T
z
)
Từ phương trình cháy:

+
+
∆−
)1(
)(
0 r

L
huhu
γα
ξ
C
vhhc
*T
c
= C
vspc
*T
z
Trong đó: ξ:là hệ số sử dụng nhiệt; chọn ξ=0,85
Ta có phương trình sau:
23
22,9*10
-6
T
z
2
+0,186*T
z
-65000=0
Giải phương trình bậc hai với điều kiện T
z
>0, ta được: T
z
=2600
0
K

2.6.3, Nhiệt dung của sản phẩm cháy (C
vspc
)
Ta có: C
vspc
=Σg
i
C
vi
; trong đó
+, g
CO2
C
VCO2
= 0,1864(0,186+28*T
z
*10
-6
)
+, g
CO
C
VCO
=0,0076(0,171+18*10
-6
T
z
)
+,g
H2O

C
VH2O
=0,086(0,317+67*10
-6
T
z
)
+,g
N2
C
VN2
=0,72(0,169+17*10
-6
T
z
)
Vậy C
vspc
=0,186+22,9*10
-6
T
z
=0,186+22,9*10
-
6
2600=0,25(kcal/kg.độ)
2.6.4, Áp suất cực đại của quá trình cháy (chu trình)
Ta có: P
z
=β*Pc*

Tc
Tz
=1,068*16,5*
700
2600
= 65,3(kG/cm
2
)
2.7, Tính quá trình giãn nở
2.7.1, Chỉ số giãn nở đa biến (n
2
)
Ta có: n
2
=1,2 + 0,03
nx
ne
=1,23
2.7.2, Áp suất cuối kì giãn nở (P
b
)
Ta có: P
b
=
2n
Pz
ε
=
23,1
9

3,65
=4,4(kG/cm
2
)
2.7.3, Nhiệt độ cuối kì giãn nở(T
b
)
Ta có: T
b
=
12
−
n
Tz
ε
=
23,0
9
2600
=1568
0
~1570
0
K
2.8, Các thông số cơ bản của chu trình:
2.8.1, Áp suất chỉ thị bình quân:
*, Theo lí thuyết:
24
Ta có: P
i

’=
1
1
−
ε
(
12
−
−
n
PbPz
ε
-
11
−
−
n
PaPc
ε
)
Thay số vào ta có: P
i
’=10,8(kG/cm
2
)
*, Thực tế:
Ta có: P
i
=ϕ
i

P
i
’ ; trong đó: ϕ
i
; hệ số hiệu chỉnh đồ thị; chọn
ϕ
i
=0,94
Vậy áp suất chỉ thị bình quân trung binh thực tế là:
P
i
=0,94*10,8=10(kG/cm
2
)
2.8.2, Áp suất chỉ thị (N
i
)
Ta có công thức xác định áp suất chỉ thị:
N
i
=
τ
.30
nViP
hi
; trong đó:
+, i: sè xilanh; i=6
+, V
h
=5*10

-1
(dm
3
) là thể tích công tác của 1 xilanh
+,τ=4(động cơ bốn kì)
Vậy ta có: N
i
=140(kW)
2.8.3, Áp lực bình quân của tổn thất cơ học (P
ch
):
Ta có: P
ch
=0,5 + 0,13.V
p
Với V
p
là tốc độ trung bình của piston; được tính: V
p
=(S.n/30)=16(m/s)
Vậy: P
ch
=0,5 + 0,13.16=2,6(kG/cm
2
)
2.8.4, Công suất chi phí cho công cơ học(N
ch
):
Áp dụng công thức: N
ch

=
τ
.30
nViP
hch
=37,7(kW)
2.8.5, Áp suất có Ých bình quân(P
e
)
Được tính theo công thức: P
e
=P
i
– P
ch
=10 – 2,6 =7,4(kG/cm
2
)
2.8.6, Công suất có Ých (N
e
):
Ta có: N
e
=N
i
- N
ch
=140,65 – 37,7 =102,95(kW)
25