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 6 2.1. Gi i thi u chungớ ệ 6 2.1.1. Tr ng l ng và kích th c xeọ ượ ướ 6 2.1.2. ng cĐộ ơ 7 2.1.3. Khung xe 8 2.2. Các c c u c a ng c 1TR-FEơ ấ ủ độ ơ 8 2.2.1. Piston 11 2.2.2. Thanh truyền 12 2.2.3. Trục khuỷu 12 2.2.4. C c u ph i khíơ ấ ố 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. H th ng ki m soát khí xệ ố ể ả 15 2.3.3. H th ng xệ ố ả 17 2.3.4. H th ng bôi tr nệ ố ơ 18 2.3.5. H th ng ánh l aệ ố đ ử 18 2.3.6. H th ng kh i ngệ ố ở độ 20 2.3.7. H th ng n pệ ố ạ 21 3. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ 21 3.1. M c ích và yêu c u c a h th ng làm mátụ đ ầ ủ ệ ố 21 3.1.1. M c ích c a h th ng làm mátụ đ ủ ệ ố 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 ng c và máy nénđộ ơ 22 3.2.2. Làm mát d u bôi tr n. ầ ơ 23 3.3. Hệ thống làm mát bằng nước 23 3.3.1. H th ng làm mát ki u b c h iệ ố ể ố ơ 23 1 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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 25 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 26 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 26 3.3.3.2. H th ng làm mát c ng b c tu n hoàn hai vòngệ ố ưỡ ứ ầ 27 3.3.3.3. H th ng làm mát m t vòng hệ ố ộ ở 28 3.3.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao 29 3.3.4.1. H th ng làm mát c ng b c nhi t cao ki u b c h i bên ngoài ệ ố ưỡ ứ ệ độ ể ố ơ 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 không khí (gió) 31 3.4.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên 31 3.4.2. H th ng làm mát không khí ki u c ng b cệ ố ể ưỡ ứ 32 4. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước 33 4.1. K t c u két làm mátế ấ 33 4.2. K t c u c a b m n cế ấ ủ ơ ướ 37 4.2.1. Bơm ly tâm 37 4.2.2. B m piston ơ 39 4.2.3. B m bánh r ngơ ă 39 4.2.4. B m cánh hútơ 40 4.2.5.B m gu ngơ ồ 42 4.3. K t c u qu t gióế ấ ạ 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 h ng nhi tằ ệ 45 5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng không 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 2 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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. N p kétắ 52 6.2.2.1. Công d ng và yêu c uụ ầ 52 6.2.2.2. K t c u và nguyên l làm vi c.ế ấ ý ệ 53 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 7. Tính toán nhiệt động cơ 1TR-FE 63 7.1. Các số liệu ban đầu 63 7.2. Các thông s ch nố ọ 64 7.3. Tính toán các quá trình công tác 64 7.3.1 Tính toán quá trình nạp. 64 7.3.2. Tính toán quá trình nén 66 7.3.3 Tính toán quá trình cháy 67 7.3.4. Quá trình giãn nở 69 7.3.5. Tính toán các thông s c a chu trình công tác ố ủ 70 7.4. Xây d ng th côngự đồ ị 71 7.4.1. Xây d ng ng cong áp su t trên ng nénự đườ ấ đườ 71 3 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 7.4.2. Xây d ng ng cong áp su t trên ng giãn nự đườ ấ đườ ở 72 7.4.3. L p b ng tính ậ ả 72 7.4.4. Xác nh các i m c bi t và hi u ch nh th công.đị đ ể đặ ệ ệ ỉ đồ ị 73 7.4.5 Vẽ đồ thị công 73 8. Tính toán hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE 74 8.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh 74 8.2. Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió 79 8.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát 80 8.4. Tính kiểm nghiệm bơm nước 82 8.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió 85 8.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ 90 8.6.1. Tính các thông số của két nước 90 8.6.2. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài 92 9. Kết luận 97 Tài liệu tham khảo 98 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. 4 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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. 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. 5 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 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. 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 6 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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 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 7 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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 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. 8 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 Hình 2-1 Mặt cắt ngang động cơ 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 9 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ TOYOTA 1TR-FE 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: 10 . 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 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 7. Tính toán nhiệt động cơ 1TR-FE 63 7.1. Các số liệu ban đầu 63 7.2. Các thông s ch nố ọ 64 7.3 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