Đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống làm mát động cơ trên ô tô toyota

TRƯỜNG CAO ĐẴNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG
ƯƠNG V
KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG
CƠ Ô TÔ

Sinh viên thực
hiện:

Lớp:
Giáo viên
hướng dẫn:

Giáo viên

duyệt:

Đà Nẵng – 2019

1


MỤC LỤC
mỤC LỤC.................................................................................................................2
LỜI NĨI ĐẦU........................................................................................................... 4
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài..............................................................................5
2. Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE...............................................................6

2.1. Giới thiệu chung........................................................................6
2.1.1. Trọng lượng và kích thước xe.................................................7
2.1.2. Động cơ.................................................................................7
2.1.3. Khung xe................................................................................8
2.2. Các cơ cấu của động cơ 1TR-FE................................................8
2.2.1. Piston.............................................................................................................11
2.2.2. Thanh truyền..................................................................................................12
2.2.3. Trục khuỷu.....................................................................................................12
2.2.4. Cơ cấu phối khí....................................................................13
2.3. Các hệ thống của động cơ 1TR-FE...................................................................14
2.3.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE............................................................14
2.3.2. Hệ thống kiểm sốt khí xả...................................................15
2.3.3. Hệ thống xả.........................................................................17
2.3.4. Hệ thống bôi trơn.................................................................18
2.3.5. Hệ thống đánh lửa...............................................................18
2.3.6. Hệ thống khởi động.............................................................20
2.3.7. Hệ thống nạp.......................................................................21
3. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ...................................................21
3.1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát...........................21
3.1.1. Mục đích của hệ thống làm mát..........................................21
3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát.......................................................................22
3.2. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát.......................................................................22
3.2.1. Làm mát động cơ và máy nén.............................................22
3.2.2. Làm mát dầu bôi trơn..........................................................23
3.3. Hệ thống làm mát bằng nước............................................................................23
3.3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi............................................23
3.3.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.............25
3.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức...........26
3.3.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng....26

2


3.3.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng...........27
3.3.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở........................................28
3.3.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao..................................................29
3.3.4.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi
bên ngoài.......................................................................................29
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.....................................................................................................30
3.4. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió)..............................................31
3.4.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên...........................................31
3.4.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức......................32
4. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước.........................33
4.1. Kết cấu két làm mát...............................................................33
4.2. Kết cấu của bơm nước............................................................37
4.2.1. Bơm ly tâm....................................................................................................37
4.2.2. Bơm piston...........................................................................39
4.2.3. Bơm bánh răng....................................................................39
4.2.4. Bơm cánh hút......................................................................40
4.2.5.Bơm guồng...........................................................................42
4.3. Kết cấu quạt gió......................................................................43
4.3.1. Quạt gió dẫn động bằng đai...........................................................................43
4.3.2. Quạt gió chạy bằng điện................................................................................44
4.3.2.1. Khái quát....................................................................................................44
4.3.2.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................44
4.4. Van hằng nhiệt........................................................................45
5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng
khơng khí.................................................................................................................47
6. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE.......................................................48

6.1. Sơ đơ hệ thống làm mát....................................................................................48
6.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE................50
6.2.1. Két làm mát...................................................................................................50
6.2.1.1. Công dụng và yêu cầu.................................................................................50
6.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc....................................................................50
6.2.1.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................51
6.2.2. Nắp két................................................................................52
6.2.2.1. Công dụng và yêu cầu......................................................52
6.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc..........................................52
3


6.2.2.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................54
6.2.3. Bơm nước......................................................................................................54
6.2.3.1. Công dụng và yêu cầu.................................................................................54
6.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc....................................................................54
6.2.3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................55
6.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai...........................................................................56
6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu.................................................................................56
6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc....................................................................57
6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................58
6.2.4. Van hằng nhiệt...............................................................................................58
6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu.................................................................................58
6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động..................................................................59
6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................59
6.2.5. Khớp chất lỏng..............................................................................................60
6.2.5.1. Công dung và yêu cầu.................................................................................60
6.2.5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động..................................................................60
6.2.5.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................62
6.2.5.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..........................................63

9. Kết luận...............................................................................................................64
................................................................................................................................. 64

LỜI NĨI ĐẦU
Sau q 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 ”
4


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 tốn kiểm tra nhiệt động cơ và két làm mát.
Do kiến thức cịn hạn chế, tài liệu tham khảo cịn ít và điều kiện thời gian
không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em khơng tránh khỏi những thiếu sót, kính
mong các thầy cơ trong bộ mơn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối
cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, các thầy cô giáo bộ mơn,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.

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 cơng 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.

5


- 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 tốn 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.

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

6


2.1.1. Trọng lượng và kích thước xe
Bảng 2-2
Loại xe

Innova G

Innova J

Trọng lượng tồn tải

2170 kg

2600 kg

Trọng lượng khơng 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.
1998 cm3

Dung tích cơng tác
Đường kính xy lanh D

86 mm

Hành trình piston S

86 mm

Tỉ số nén

9,8

Cơng suất tối đa

100Kw/5600 rpm

Mô men xoắn tối đa

182/4000 (N.m/rpm)

Hệ thống phun nhiên liệu
Tiêu chuẩn khí xả

Euro Step 2

Cơ cấu phối khí

Thời
điểm
phối
khí

Nạp

Xả

L-EFI

16 xupap dẫn động bằng xích,có VVT-i

Mở

520~00 BTDC

Đóng

120~640 ABDC

Mở

440 BTDC

Đóng

80 ABDC

7


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
Treo trước
Treo sau
Phanh trước

Phanh sau

Innova G

Innova J

Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép và
thanh cân bằng
4 điểm liên kết, lò xo cuộn và tay đòn
bên
Đĩa thơng gió
Tang trống

Bán kính quay vịng 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
thế hệ mới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2,0 lít trục cam kép DOHC 16
xupap dẫn động bằng xích thơng qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến
thiên thơng minh VVT-i.
Động cơ có cơng 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.

8


5

6

7

4

3

8

2

9

1

9

Hình 2-1 Mặt cắt ngang động cơ 1TR-FE
1-Xupap; 2-Con độ thủy lực; 3-Cị mổ; 4-Cam; 5-Vịi phun; 6-Mơtơ bước; 7-Que
thăm dầu; 8-Ống nạp

9


6

11

10

9

7

5

8

4

3

16

17

33

33

2

Ø86

1

15

14

13
12

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- 7dây điện; 8-Trục cam; 9-Lò xo xupap; 10-Xupap; 11-Bugi; 12- Lưới lộc dầu; 13Cate; 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 22,850.với các góc phối khí:

10


Bảng 2-5
Nạp

Xả

Mở

520~00 BTDC

Đóng

120~640 ABDC

Mở

440 BTDC

Đóng

80 ABDC

Do có con đội thủy lực nên ln 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 nhơm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình
nón cụt. Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ơxit axit, phần đi 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 crơm 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
11


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 bơi 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.

12


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: cị 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.
Cị 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 ln bằng “0” nhờ
áp lực của dầu và lực lị 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 cị
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

13


suất thấp. Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì khơng đổi bằng
khơng.
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 trị rất quan trọng, nó khơng
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 khơng khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc khơng khí và được đo bởi cảm
biến lưu lượng khơng khí. Tỷ lệ hồ trộn được ECU tính tốn và hồ trộn theo tỷ lệ
phù hợp nhất. Có cảm biến ơxy 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
14


Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc khơng khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8Van điện từ; 9- Mơtơ 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 ơxy.
2.3.2. Hệ thống kiểm sốt khí xả
Hệ thống kiểm sốt khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người
và mơi 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 NOx (Nitơ ôxit).
CO (cacbon oxit).
 CO được sinh ra khi lượng ôxy đưa vào buồng đốt không đủ (cháy khơng
hồn tồn)
2C +O2 = 2CO
 Khi CO được hít vào trong cơ thể, nó hịa tan vào máu và làm hạn chế khả
năng tải ơxy của máu. Hít vào một lượng lớn CO có thể dẫn đến tử vong.
HC (Hiđrơ cacbon).
 HC được sinh ra trong q trình đốt cháy khơng hồn tồn, cũng như CO.
Ngồi 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 khơng 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 khơng khí nhiên liệu q
nghèo, vì nó khơng 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.
NOx (Nitơ ôxit).
 NOx được sinh ra do nitơ và ôxy trong hỗn hợp khơng khí nhiên liệu, khi
nhiệt độ của buồng đốt tăng cao trên 1800 oC. Nhiệt độ của buồng đốt càng cao,
lượng NOx sản sinh ra càng nhiều.
 Khi hỗn hợp khơng khí nhiên liệu nghèo, NO x sinh ra nhiều hơn vì tỷ lệ

15

ôxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu cao hơn. Như vậy, lượng NO x sinh ra tùy
theo hai yếu tố- nhiệt độ cháy và hàm lượng ôxy.
N2 + O2 = 2NO(NO2,N2…NOx)
 Khi NOx 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 khơng khí
Để giảm các chất khí có hại từ khí xả- trước hết ta dùng bộ trung hịa 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 vơ hại (H 2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua, với
các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra ngồi mơi trường khơng độc
hại đối với sức khỏe con người.
TWC hoạt động tốt nhất với tỷ lệ hỗn hợp khơng khí nhiên liệu gần như lý
thuyết. Vì vậy cần có hệ thống thơng tin phản hồi về tỷ lệ hỗn hợp khơng khí nhiên
liệu để giữ cho tỷ lệ này gần như tỷ lệ lý thuyết. Hệ thống thông tin phản hồi về hỗn
hợp khơng khí nhiên liệu theo dõi lượng ơxy 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 khơng 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 khơng khí được dẫn vào đường ống nạp để đốt cháy.

16


Hình 2-10 Sơ đồ hệ thống kiểm sốt 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; 12Vòi phun; 13-Cảm biến ơxy; 14-bộ trung hịa khí xả trước; 15-bộ trung hịa khí xả
phía sau.
2.3.3. Hệ thống xả
Khí xả được thải ra ngồi mơi 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 hịa khí xả để làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit),
HC (Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơ ôxit) phản ứng với các chất vơ hại (H 2O, CO2, N2)
khi luồng khí xả đi qua, với các chất xúc tác platin, pladini, iridi, rodi. Để khí xả ra
ngồi mơi trường khơng độc hại đối với sức khỏe con người.

17


Hình 2-11 Sơ đồ hệ thống xả động cơ 1TR-FE
1-Bộ trung hịa khí xả; 2-Bộ tiêu âm.
2.3.4. Hệ thống bơi 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 bơi 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 ln 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 hồn tồn, ít tốn nhiên liệu, tăng cơng suất động cơ, chất thải
ít độc hại.

18


Hình 2-12 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE
1-Cầu chì dịng 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 dịng 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 tốn 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.
19


Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính tốn 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, dịng 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

20


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 dịng cao; 10-Cuộn Stato; 11-Cuộn dây Rơto.
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 q 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 pittơng có thể lên tới 600 oC,cịn nhiệt độ của nấm
xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả
xấu như:

21


- 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 q trình truyền nhiệt từ khí cháy
qua thành buồng cháy rồi đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các
chi tiết khơng q nóng nhưng cũng khơng q nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra
các hiện tượng như đã nói, cịn q 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 cơng ít do
đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngồi ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng
đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bơi 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 ơ tơ 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÷ 950C và nhiệt độ của dầu bơi 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.
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 q trình làm việc. Ngồi ra, hệ thống cũng có nhiệm
vụ khơng kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng
22


đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát cịn 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 bơi 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 ngồi.
- Dầu bơi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cị
mổ, đi 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 bơi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bơi 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 khơng 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.

23


Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

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 sơi. Nước sơi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa
để bốc hơi ra ngồi 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 xun và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát
này khơng 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 thốt nước nhiều và hao mịn
xilanh khơng đều.

24

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 khơng cần bơm. Cột nước
nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước.
4

5

6

7

8

9

3

2

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 vịng tuần hồn.
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 ln
ln 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

25