Đồ án tốt nghiệp KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Mô tả hình dáng và thông số chính của xe Toyota Innova
1.1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Innova
1.1.2. Các thông số chính của xe Toyota Innova
1.1.2.1. Phân loại
1.1.2.2. Trọng lượng và kích thước của xe
1.1.2.3. Động cơ
1.1.2.4. Khung xe
1.1.3. Các cơ cấu củađộng cơ xe Toyota Innova
1.1.3.1. Piston
1.1.3.2. Thanh truyền
1.1.3.3. Trục khuỷu
1.1.3.4. Cơ cấu phối khí
1.1.4. Một số hệ thống trên xe Toyota Innova
1.1.4.1. Hệ thống nhiên liệu
1.1.4.2. Hệ thống xả
1.1.4.3. Hệ thống bôi trơn
1.1.4.4. Hệ thống đánh lửa
1.1.4.5. Hệ thống khởi động
1.1.4.6. Hệ thống nạp
1.2.1. Mục đích của hệ thống làm mát
1.2.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát
1.2.3. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát
1.2.4. Một số hệ thống làm mát
1.2.4.1. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1.2.4.2. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưởng bức
1.2.4.3. Hệ thống làm mát cưởng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài

1


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1.2.4.4. Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí
CHƯƠNG II. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HTLM
ĐỘNG CƠ
DÙNG TRÊN XE TOYOTA INNOVA
2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của HTLM dùng trên xe Toyota
Innova
2.2. Kết cấu các cụm chi tiết trong HTLM xe Toyota Innova
2.2.1. Két nước làm mát
2.2.2. Nắp két nước
2.2.3. Bơm nước
2.2.4. Quạt gió
2.2.5. Van hằng nhiệt
CHƯƠNG III.
ĐỘNG CƠ

CHẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG KỶ THUẬT HTLM

DÙNG TRÊN XE TOYOTA INNOVA
3.1. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chửa két nước làm mát…
3.2. các dạng hư hỏng và cách khăc phục sửa chữa nắp két nước
3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa bơm nước
3.4. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa quạt gió
3.5. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa khớp chất lỏng
3.6. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa van hằng nhiệt
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU
Nền công nghiệp ôtô trên thế giới ngày nay đã đạt đước những thành tựu
cao về khoa học kĩ thuật . Sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường ôtô đã thúc đẩy
đầu tư về mặt nghiên cứu các công nghệ mói cho ôtô . Điều này đã làm cho
2


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

chiếc ôtô ngày nay được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến dẫn đến mẩu mã kết
cấu chất lượng sử dụng rất tốt , và hệ thống làm mát củng nàm trong sự thay đổi
ấy.
Vì vậy em đã chọn đề tài “ khảo sát hệ thống làm mát động cơ xe
Toyota Innova’’ để hiểu thêm về kết cấu , nguyên lý và kĩ thuật bảo dưỡng , sữa
chửa của hệ thống . Trong quá trình làm đồ án , do trình độ bản thân , tài liệu ,
kiến thức thực tế và thời gian còn hạn chế nên không thể không có những sai sót
, vì vậy em kinh mong sự góp ý chỉ bảo của các thầy trong khoa cơ khí – điện để
đề tài của em được hoàn thiện hơn .
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Lê Phong và các thầy
trong khoa cơ khí – điện cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp đỡ em hoàn thanh
đồ án này .
Đà nẵng , ngày 21 tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Đậu Xuân Vỹ

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1
Hình dáng và thông số chính của xe Toyota Innova

1.1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Innova
3


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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.

1.1.2 Các thông số chinh của xe Toyota Innova
1.1.2.1. Phân loại
Toyota Innova có 2 loại: Innova G và Innova J
Bảng 1-1
Loại xe

Innova G

Innova J

Động cơ

2.0 lít (1TR-FE)

2.0 lít (1TRFE)

Hộp số

5 số tay

5 số tay

Số
ngồi

chỗ 8 chỗ

8 chỗ

1.1.2.2. Trọng lượng và kích thước xe
Bảng 1-2
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
4


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

Chiều dài cơ sở

2750 mm

2750 mm

Chiều rộng cơ sở

1510 mm

1510 mm

176

176

Khoảng sáng gầm xe
1.1.2.3 Động cơ

Bảng 1-3
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 cm3

Đường kính xy lanh D

86 mm

Hành trình piston S

86 mm

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
Xả

Mở

520~00 BTDC

Đóng

120~640 ABDC

Mở

440 BTDC

Đóng

80 ABDC

Độ nhớt /cấp độ của dầu bôi
trơn
5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC

5


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1.1.2.4

Khung xe
Bảng 1-4

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
chụp kín

Thép,

1.1.3. Các cơ cấu của động cơ xe Toyota Innova
Động cơ1TR-FE trên xe Innova của hãng Toyota là loại động cơ xăng 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.

6


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA
5

6

7

4

8

3
2

9

1

9

Hình 1-1 Mặt cắt ngang động cơ xe Innova
1-Xupap; 2-Con độ thủy lực; 3-Cò mổ; 4-Cam; 5-Vòi phun; 6-Môtơ bước; 7Que thăm dầu; 8-Ống nạp

7


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

8

11

6

7

10

9

5

4
16 17

3
33

33

2

Ø86

15
14
13

12
Hình 1- 2 Mặt cắt dọc động cơxe Innova

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 cơxe Innova là động cơ4 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 22,850.với các góc phối khí:

Bảng 1-5
8

1


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

Nạp
Xả

Mở

520~00 BTDC

Đóng

120~640 ABDC

Mở

440 BTDC

Đóng

80 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.
1.1.3.1

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 1-6
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 1-3 Cấu tạo piston, secmăng
1-Piston; 2-Secmăng khí số 1; 3-Secmăng khí số 2; 4-Secmăng dầu.
9


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:
Bảng 1-7
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

1.1.3.2 . Thanh truyền
Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to- 52,989
đến 53,002mm.

Hình 1-4 Kết cấu thanh truyền
1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to.
1.1.3.3 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: 59,981 đến
59,994mm, đường kính các cổ biên tiêu chuẩn: 52,989 đến 53,002mm.

Hình 1-5 Kết cấu trục khuỷu.
10


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1-Rãnh then lắp đĩa xích; 2-Chốt khuỷu; 3-Lỗ dầu; 4-Má khuỷu; 5-Cổ trục
chính.
1.1.3.4Cơ cấu phân 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 1-6 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 1-7 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 suất thấp. Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì
không đổi bằng không.
11


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1.1.4.Một số hệ thốngtrên xe Toyota Innova
1.1.4.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ
Hệ thống nhiên liệu động cơxe Innova 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 1-8 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động xe Innova
1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí
12


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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-Bộổn 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.
1.1.4.1

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 NOx (Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vô hại (H 2O, CO2,
N2) 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.

Hình 1-9 Sơ đồ hệ thống xảđộng cơxe Innova
1-Bộ trung hòa khí xả; 2-Bộ tiêu âm.
1.1.4.2

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.
1.1.4.2. 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
13


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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.

Hình 1-10 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ xeInnova
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
14

KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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.
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.
1.1.4.5Hệ 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.

Hình1-11 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
15


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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
1.1.4.6Hệ 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 1-12 Sơ đồ hệ thống nạp động cơInnova
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.
1.2.

Tổng quan và nguyên lý làm viêc của hệ thống làm mát động cơ
dùng trên một số xe hiện nay

1.2.1Mục 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
16


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

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
600oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900 oC. Nhiệt độ của các chi
tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như:
- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết
máy
- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất
ma sát.
- Có thể gây bó kẹt piston trong 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.
1.2.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát
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950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C.
- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu
cũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí.
1.2.3. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

17


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu bôi trơn.
1.2.3.1 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 độổn định trong suốt quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có
nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy,
nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm
mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường
nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ.
1.2.3.2.Làm mát dầu bôi trơn.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên
không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:
- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá
trình ma sát các ổ trục ra ngoài.
- Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như
cò mổ, đuôi xupáp, piston...
Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi
và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn. Đường dầu
bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm
mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu
bôi trơn.
1.2.4.

Một số hệ thống làm mát

1.2.4.1.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.

18


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA
4

5

6

7

8

9

3

2

1

Hình 1-13 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1-Đường nước vào két; 2- Gió; 3- Két nước; 4- Nắp két; 5-Đường nước nóng
về két; 6- Quạt gió; 7-Nắp máy; 8-Xi lanh; 9-Áo nước.

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 độở 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 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.
19


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1.2.4.2Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưởng 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
 Hệ thống làm mát cưởng bưc tuần hoàn kín một vòng
6

5

4

2

3

1
7
11

8

10

9

Hình 1-14 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
20


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

(4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt
(6) vào ngăn chứa phía trên của két nước.
Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn
cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt
(8) tạo ra. Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động
cơ. Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3)
đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn.
Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi
qua két làm mát lại trở về động cơ. Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc
trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ. Vì vậy, hệ thống này rất thuận
lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.
 Hệ thống làm mát cưởng bức tuần hoàn hai vòng
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng
không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như
nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ nhưở hệ thống làm mát cưỡng

bức một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước
biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại
thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ
biến ở động cơ tàu thủy.
6

5

4
3
2

8

7

1

9

10

Hình 1-15 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van hằng nhiệt;
5- Két làm mát; 6- Đường nước ra vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở;
8- Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vòng kín;
10- Bơm nước vòng kín.

21

KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình
kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm
mát nước ngọt (5). Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài
môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két
làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn
kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt.
Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két
làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên
mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống
đi vào két làm mát (5). Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát
động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10)
để bơm trở lại động cơ.
 Hệ thống làm mát một vòng hở
Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ
thống làm mát cưỡng bức một vòng kín.
4

5

3

2
1

6

7

8

Hình 1-16 Hệ thống làm mát một vòng hở.
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp máy; 4- Van hằng nhiệt; 5- Đường
nước ra vòng hở; 6- Đường nước vào bơm; 7- Đường nước nối tắt về bơm; 8- Bơm
nước.
Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút
vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển. Hệ thống
này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt
được ở 1000C hoặc cao hơn. Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. Hơi nước
có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi
22


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài). Do đó, cần phải
có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ.
So sánh hai hệ thống giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh,
nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi
tiết sẽ tăng lên. Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ
xilanh vào nước làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở
ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều
này không có lợi cho chế độ làm mát.
1.2.4.3Hệ thống làm mát cưởng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài

2

3

4

5 6

p2 tra
,

p2 tvaìo
,

7
1

Hình 1-17 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên
ngoài
1- Động cơ; 2- Van tiết lưu; 3- Bộ tách hơi; 4- Quạt gió; 5- Bộ ngưng tụ nước;6Không khí làm mat; 7- Bơm nước.
Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất
có áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn
(7). Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p 2 >
p1 truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi
(3), độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước
trong vùng có áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t vào đếntra ).
Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp
suất p1 < p2.

23

KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA

1.2.4.4 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)
Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ
yếu- phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Hệ
thống làm mát bằng không khí chia làm hai loai: làm mát bằng không khí kiểu
tự nhiên và kiểu làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió).
Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp
lý.)
 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản. Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt
bố trí trên nắp xilanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng
bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí
vuông góc với đường tâm xilanh. Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống
làm mát kiểu này.
Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản
nhiệt dọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến
tản nhiệt. Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường
để lấy làm mát các phiến tản nhiệt.
Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm... thường động cơ bị
quá nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra
phương án làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức.
 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưởng bức
Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di
chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ.
Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu
thân máy và nắp xilanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản
nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và
cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.

24


KHẢO SÁT HTLM ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA
4

6

3
2

5

1
(B)

(A)

Hình 1-18 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh
(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục.
(B)- Quạt gió hướng trục.
1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;
5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu
đó là các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió.
Nhưng quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc
độ cao để làm mát động cơ. Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió
với lưu lượng lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi
khởi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực

hay điện từ.
Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ
bốn xilanh dung quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút
gió, qua quạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản
nhiệt của các xilanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài.
Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho
các xilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều. Hơn nữa do khí có
bản dẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có
thể nâng cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí
ưu tiên cho dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng
cháy…).
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm. Để tránh rung và ồn,
bản dẫn gió được cố định vào thân máy.

25