MỤC LỤC

MỤC LỤC................................................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................................................5

1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài............................................................................................................ 6

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.. ..............................................................................................9

2.2.1. Piston. 12

2.2.2. Thanh truyền. ..................................................................................................................................13

2.2.3. Trục khuỷu. .....................................................................................................................................13

2.2.4. Cơ cấu phối khí ...............................................................................................................................14

2.3. Các hệ thống của động cơ 1TR-FE.. ...........................................................................................15

2.3.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE.. ............................................................................................15

2.3.2. Hệ thống kiểm soát khí xả................................................................................................................16

2.3.3. Hệ thống xả......................................................................................................................................19

2.3.4. Hệ thống bôi trơn............................................................................................................................. 20

2.3.5. Hệ thống đánh lửa........................................................................................................................... 20

2.3.6. Hệ thống khởi động. ........................................................................................................................22

2.3.7. Hệ thống nạp................................................................................................................................... 23

3. Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ............................................................................... 23

3.1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát...............................................................................23

3.1.1. Mục đích của hệ thống làm mát ......................................................................................................23

3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát ........................................................................................................24

3.2. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát...................................................................................................24

3.2.1. Làm mát động cơ và máy nén........................................................................................................ .24

3.2.2. Làm mát dầu bôi trơn. .....................................................................................................................25

3.3. Hệ thống làm  mát bằng nước...................................................................................................... 25

3.3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi ........................................................................................................25

3.3.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên........................................................................ 27

3.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức....................................................................... 28

3.3.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng................................................................. 28

3.3.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng. .......................................................................29

3.3.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở..................................................................................................... 30

3.3.4. Hệ thống làm mát  bằng nước ở nhiệt độ cao................................................................................. 31

3.3.4.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài............................................. 31

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 32

3.4. Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)..........................................................................33

3.4.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên...............................................................................33

3.4.2. Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức................................................................................... 34

4. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước...........................................................35

4.1. Kết cấu két làm mát........................................................................................................................35

4.2. Kết cấu của bơm nước. ................................................................................................................39

4.2.1. Bơm ly tâm.. ..................................................................................................................................39

4.2.2. Bơm piston. ...................................................................................................................................41

4.2.3. Bơm bánh răng..............................................................................................................................41

4.2.4. Bơm cánh hút ...............................................................................................................................42

4.2.5.Bơm guồng. ........................................................................................................................................44

4.3. Kết cấu quạt gió. ...........................................................................................................................45

4.3.1. Quạt gió dẫn động bằng đai ..............................................................................................................45

4.3.2. Quạt gió chạy bằng điện....................................................................................................................46

4.3.2.1. Khái quát ...................................................................................................................................46

4.3.2.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................................... 46

4.4. Van hằng nhiệt...............................................................................................................................47

5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng không khí ............49

6. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE.. ...............................................................................50

6.1. Sơ đơ hệ thống làm mát................................................................................................................50

6.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE.........................................52

6.2.1. Két làm mát .................................................................................................................................52

6.2.1.1. Công dụng và yêu cầu................................................................................................................. 52

6.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc..................................................................................................... 52

6.2.1.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa....................................................................... 53

6.2.2. Nắp két ...........................................................................................................................................54

6.2.2.1. Công dụng và yêu cầu................................................................................................................ 54

6.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. ...................................................................................................55

6.2.2.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa........................................................................56

6.2.3. Bơm nước. ....................................................................................................................................56

6.2.3.1. Công dụng và yêu cầu. ..............................................................................................................56

6.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc.................................................................................................. ..56

6.2.3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.......................................................................57

6.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai......................................................................................................... 58

6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu.............................................................................................................. .58

6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc....................................................................................................59

6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa......................................................................59

6.2.4. Van hằng nhiệt............................................................................................................................. 60

6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu............................................................................................................ ..60

6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động............................................................................................... 60

6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa..................................................................... 61

6.2.5. Khớp chất lỏng............................................................................................................................ 61

6.2.5.1. Công dung và yêu cầu. ............................................................................................................61

6.2.5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động. ..............................................................................................62

6.2.5.2. Nguyên lý hoạt động................................................................................................................ 63

6.2.5.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.................................................................... 64

7. Tính toán nhiệt động cơ 1TR-FE.................................................................................................64

7.1. Các số liệu ban đầu..................................................................................................................64

7.2. Các thông số chọn. ................................................................................................................65

7.3. Tính toán các quá trình công tác...........................................................................................66

7.3.1 Tính toán quá trình nạp.............................................................................................................. .66

7.3.2 Tính toán quá trình nén. ..........................................................................................................67

7.3.3 Tính toán quá trình cháy. ........................................................................................................68

7.3.4. Quá trình giãn nở.......................................................................................................................70

7.3.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác...........................................................................71

7.4. Xây dựng đồ thị công..............................................................................................................73

7.4.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén.........................................................................73

7.4.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở...................................................................73

7.4.3. Lập bảng tính..............................................................................................................................74

7.4.4. Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công................................................................74

7.4.5 Vẽ đồ thị công..............................................................................................................................75

8. Tính toán hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE.. .........................................................................76

8.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh. .......................................................................76

8.2. Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió. ............................................................80

8.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát............................................... 81

8.4. Tính kiểm nghiệm bơm nước. ................................................................................................83

8.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió. ....................................................................................................86

8.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ.......................................................................................91

8.6.1. Tính các thông số của két nước................................................................................................ 91

8.6.2. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài....................................93

9. Kết luận. ....................................................................................................................................98

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................................99

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 trên động cơ 1TR-FE ”. Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ 1TR-FE, trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra nhiệt động cơ và  két làm mát.

   Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo:…………….., các thầy cô giáo bộ môn, các thầy ở khoa cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

                                               ……., ngày….tháng….năm 20…..

                                                  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 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.

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    

2.1.1. Trọng lượng và kích thước xe

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

      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 như ở 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.

.......................................................................................................

Hình 3-4  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.

      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.

3.3.3.3. 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. 

.......................................................................................................

Hình 3-5  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 100_­⁰­C 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 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.

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

4.2. Kết cấu của bơm nước

        Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát. Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định. Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thay đổi trong phạm vi (68÷245) l/Kwh và với tần số tuần hoàn khoảng (7 ÷ 12) lần /phút. Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng...được lần lượt giới thiệu ở phần sau.

4.2.1. Bơm ly tâm

           Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ.

            Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát.

.......................................................................................................

Hình 4-4  Kết cấu bơm nước ly tâm

1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3-  Vòng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vòng chặn lớn, 7- Lò xo, 8- Bánh công tác, 9- Mặt bích, 10- Trục bơm, 11- Đai ốc, 12- Đường nối với van hằng nhiệt, 13- Ổ bi, 14- Puly dẫn động, 15- Đệm điều chỉnh, 16- Then bán nguyệt.

Trên hình 4-4: Giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puly (14), lắp chặt trên trục bơm nhờ then bán nguyệt (16). Rãnh lắp đai truyền có thể thay đổi kích thước nhờ sự thay đổi số lượng vòng đệm (15).

Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường được chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo. Ðể giảm kích thước, bơm tỷ số truyền giữa trục bơm nước (10) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1 (đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độ thấp). Nước ở chỗ vào cánh có áp suất (0,02 ÷ 0,04) Mpa và tốc độ 1,0 m/s. Cột áp do bơm tạo ra khoảng (0,05 ÷ 0,15) Mpa và tốc độ nước trên đường ống dẫn vào bơm không vượt quá (2,5 ÷ 3) m/s. Công suất tiêu hao để dẫn động bơm chiếm khoảng (0,5-1,0) % công suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷ 0,01)Ne. Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (13), để bao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng các phớt (1) và bao kín bằng vòng chặn (6).

Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không ồn và hiệu suất cao. Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được vùng áp thấp đủ khi hút nước (không quá (2,94 ÷ 4,9).10⁴ N/m²), do đó không có năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả không khí hết ra khỏi bơm.

4.2.2. Bơm piston    

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng không khí

           Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ làm mát bằng nước so với động cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:

           - Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn do đó trạng thái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp. Vì vậy, nếu các điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén để tránh hiện tượng kích nổ.

           - Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng (10¸15)%, trọng lượng nhỏ hơn (8¸10)% so với động cơ làm mát bằng không khí. Được như vậy là ta có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu.

           - Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của thân động cơ, trục khuỷu và trục cam.

           - Khi làm việc động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.

           - Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió.

           Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:

           - Kết cấu thân máy và nắp xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo.

           - Phải dùng két nước có cánh tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của két nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiết...

           - Dễ bị rò rỉ nước xuống cácte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới cácte.

           - Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước có thể làm vỡ hệ thống làm mát. Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước làm mát.

           - Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt.

           - Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.

6. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE

     Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khí chung quanh để làm mát động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống làm mát giúp động cơ dể nóng lên.

     Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ 1TR-FE hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sử dụng.

6.1. Sơ đơ hệ thống làm mát

.......................................................................................................

Hình 6-1  Sơ đồ hệ thống làm mát

1-Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3-Thân máy; 4-Nắp máy; 5-Ống dẫn nước nóng về két;6-Ống dẫn bọt khí; 7-Ống chuyển; 8-Ống dẫn về két nước; 9- Nắp két nước; 10-két nước; 11-Quạt gió; 12-Puly quạt ;13-Khớp chất lỏng; 14-Puly trục khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 16-Van hằng nhiệt; 17-Ống nhánh nối với bơm; 18-Bơm nước; 19-Catte.

       Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy. Nước được phân chia để làm mát đều cả bốn xilanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt.

Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước .Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt.(1) khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở.Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước.Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn

.......................................................................................................

Hình 6-2  Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE

1-Két nước; 2-Van hằng nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước về.

6.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE

 ..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

6.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai

6.2.4.1. Công dụng và yêu cầu

           Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giàn ống và cánh tản nhiệt của két làm mát để tăng khả năng tản nhiệt cho két. Quạt gió làm tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn.

           Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát của động cơ 1TR-FE là loại quạt hướng trục. Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay của quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng của quạt) và khoảng cách từ quạt đến két nước được thể hiện như sau:

6.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc

.......................................................................................................

Hình 6-6 Kết cấu quạt gió động cơ 1TR-FE

1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ

 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt;

13-Cánh quạt gió; 14-Bầu quạt; 15-Khớp chất lỏng; 16-Bulong.

           Quạt gió được sử dụng trong động cơ 1TR-FE có kết cấu đơn giản. Quạt gió có 7 cánh, các cánh của quạt được làm bằng nhựa và được đúc liền với bầu quạt. Quạt gió được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó. Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt. Quạt gió được gắn vào khớp chất lỏng. Tốc độ quạt được điều khiển bởi Khớp chất lỏng, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí qua két nước.

6.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

+ Hư hỏng:

    - Cánh quạt gió nứt, gãy,cong vênh.

+ Cách khắc phục, sửa chữa:

           - Nếu bị nứt, gãy phải thay mới cùng thông số kỹ thuật, có thể hàn các vết nứt. Thông thường nếu cánh quạt gió có bị hư hỏng điều gì đều được thay mới vì giá thành của cánh quạt rẻ, dễ thay thế.

6.2.4. Van hằng nhiệt

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

7.4. Xây dựng đồ thị công

7.4.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén

            p_a - Áp suất đầu quá trình nén.

Động cơ không tăng áp:   p_a = (0,8 ÷ 0,9)p_k   Chọn:    p_a = 0,847p_k

Trong đó:

                   Chọn p_k = p₀ = 0,1Þ...........................  [MN/m²]

n₁- Chỉ số nén đa biến trung bình. Động cơ Xăng  n₁ = (1,34¸1,38).

Theo tính toán nhiệt ta có: n₁ = 1,369.

            Þ P_c = p_a. ...........................= 0,0847.9,8 ^1,369 = 1,927[MN/m²].

7.4.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở

 Phương trình của đường giãn nở đa biến là:....................., do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì

                                   ..........................................                                        (7-39)

Từ đó rút ra:                ...........................................

Ở đây:

                                    p_z- Áp suất cực đại: p_z = 5,9826 [MN/m²).

                                    V_z = r.V_c

 Trong đó:

                              r- Tỷ số giãn nở sớm

                              Động cơ xăng chu trình cấp nhiệt là đẳng tích r = 1

n₂- Chỉ số giản nở đa biến trung bình. 

Đối với động cơ xăng: n₂ = (1,23¸1,34). Chọn n₂ = 1,2325

Ta đặt:......................Suy ra...............................[MN/m²]                                    (7-40)

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

8.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát.

              Tính cân bằng nhiệt là giai đoạn cuối của tính nhiệt đối với động cơ nhằm mục đích sau:

            + Tính những tổn thất nhiệt trong động cơ, trên cơ sở đó có thể tìm biện pháp giảm các tổn thất để dùng nhiệt vào những việc có ích. Ví dụ- biết các tổn thất nhiệt đem theo khí thải và nước làm mát có thể lắp đặt các thiết bị để sử dụng số nhiệt đó , như đặt nồi hơi để sản xuất nhiệt của toàn bộ thiết bị lớn hơn hiệu suất nhiệt của bản thân động cơ.

            + Kết quả tính cân bằng nhiệt cho ta cơ sở để tính và thiết kế các thiết bị phụ của động cơ.

            + Xác định cân bằng nhịêt nhơ số liệu thực nghiệm đo được trực tiếp trên băng thử động cơ, là phượng tiện tốt để đo đạc

        Nhiệt lượng từ động cơ truyền cho nước làm mát có thể coi gần bằng số nhiệt lượng  đưa qua két làm mát truyền vào không khí. Lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát của động cơ xăng 1TR-FE chiếm khoảng 15 ÷ 35% tổng số nhiệt lượng do nhiên liệu tỏa ra. Nhiệt lượng từ động cơ truyền cho nước làm mát có thể xác định bằng phương trình cân bằng nhiệt động cơ.

            Theo [1] trang 214, ta có:

           Q_o =  Q_lm + Q_e + Q_th + Q_ch + Q_d + Q_cl                                              (8-23)

       Trong đó:

            Q_o - Nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động cơ khi động cơ làm việc ở một trạng thái phụ tải đã cho. (J/s)

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

8.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió

.......................................................................................................

Hình 8-2  Sơ đồ tính quạt gió.

            Lưu lượng không khí do quạt cung cấp, áp suất động do quạt tạo ra và công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc số vòng quay của trục quạt (phụ thuộc vào số vòng quay của trục khuỷu). Lượng không khí tỉ lệ bậc nhất, áp suất tỉ lệ bậc hai và công suất tỉ lệ bậc ba với số vòng quay.

            Khi tính toán quạt gió của động cơ này, ta phải tính đến ảnh hưởng của tốc độ gió gây ra do tốc độ chuyển động của ô tô.

            Do đó, lưu lượng thực tế của quạt G_q thường lớn hơn lưu lượng tính toán G_kk.

                Mức độ lớn bé lưu lượng thực tế của quạt phụ thuộc vào tốc độ ô tô. Khi tốc độ ô tô lớn, lưu lượng gió thực tế đi qua két nước tăng lên, nên lưu lượng không khí do quạt gió cung cấp giảm xuống rõ rệt.

            Lưu lượng của quạt gió G_q phụ thuộc vào kích thước của quạt gió và được xác định theo sơ đồ hình (8-2). Theo [2] tập 3 trang 226 ta có:

            ....................................................................   (kg/s)                   (8-32)

Trong đó:

r_kk - Khối lượng riêng của không khí theo điều kiện làm việc, không khí đi ra ở phía sau bộ tản nhiệt có nhiệt độ là t_kkr = 66⁰C. Theo [3] trang 225 ta có ρ_kk = 1,029 (kg/m³)

R, r – Bán kính ngoài và bán kính trong của quạt (m).

..............................................................................................................

..............................................................................................................

...............................................

Vậy công suất động cơ cần tiêu tốn cho dẫn động quạt là:

N_đ = ...................=.................. = 9,46 (KW).

+ Nhận xét:

Ta nhận thấy rằng công suất động cơ tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió là tương đối nhỏ so với công suất động cơ chỉ chiếm nhỏ hơn  công suất động cơ,quạt gió được điều khiển bơi khớp chất lỏng sẽ tiết kiêm được công suất động cơ.Đây cũng là một ưu điểm nữa của hệ thống làm mát này.

8.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ

8.6.1. Tính các thông số của két nước

.......................................................................................................

Hình 8-5 Sơ đồ kết cấu ống nước

       Ta có:

           b = 2 - 2.0,2 = 1,6 (mm).

           a = 20 - 2.0,2 = 19,6 (mm).

           c = 20 - 2 =  18 (mm).

       + Diện tích tiếp xúc với chất lỏng F₁:

.......................................................................................................

Hình 8-6  Sơ đồ kết cấu két nước.

       F₁ = F₀.n  .                                                                                               (8-44)

           F₀ - Diện tích tiếp xúc chất lỏng của một ống (m²).

           n - Fố ống của két nước.

           F₀ = h. P₀                                                                                                                            (8-45)

            h - Chiều dài làm việc của ống.

            P₀ - Chu vi thành trong của ống.

            P₀ = 2.c + π.b = 2. 18+ 3,14.1,6 = 41,024 (mm)

       Mặt khác, khả năng tản nhiệt của két làm mát Q’_lm tỉ lệ thuận với nhiệt độ trung bình t_n của nước làm mát trong két.

       Do đó, khi ta kiểm nghiệm khả năng tản nhiệt của két làm mát ta lấy giá trị cận biên trái của t_n (tức là lấy giá trị giới hạn nhỏ nhất của thông số đó) để tính Q’_lm.

       Chọn: t_n = 83⁰C.

       Nếu như, Q’_lm nhận được có giá trị lớn hơn Q_lm nhiệt lượng của động cơ truyền cho nước làm mát thì két tản nhiệt đảm bảo khả năng tản nhiệt cho nước làm mát.

       Thay các giá trị của các thông số k, t_n, t_kk, F₂ vào công thức (8-58).

Ta được:

Q’_lm = 165.10,3.(83 – 52,5) = 51392 (J/s).

 + NHẬN XÉT:

       Nhiệt lượng tối đa tỏa ra cho nước làm mát của động cơ ở số vòng quay định mức là:

       Q_lm = 46195 (J/s).

       Trong khi đó khả năng tản nhiệt của két làm mát tối thiểu ra môi trường bên ngoài là:

       Q’_lm = 51392(J /s).

Vậy két làm mát này có thừa khả năng đảm bảo làm mát cho động cơ khi động cơ hoạt động ở số vòng quay định mức. Điều này cho chúng ta biết sự thừa khả năng này đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc của động cơ.

9. Kết luận

   Sau khi khảo sát và tính toán kiểm tra  nhiệt két làm mát của hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE được trang bị trên xe INNOVA  chỗ em nhận thấy rằng:

   Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc.

   Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm và quạt gió là tương đối nhỏ và khả cung cấp nước làm mát của bơm cũng như không khí đối với với quạt gió cho hệ thống là đảm bảo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]- GS.TS Nguyễn Tất Tiến.

Nguyên lý động cơ đốt trong.

Nhà xuất bản giáo dục - 2000.

[2]- Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến.

Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong (Tập 1,2,3).

Nhà xuất bản giáo dục - 1996.

[3] - PGS.TS Hoàng Đình Tín.

Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – 2001.

[4] - Nguyễn Văn May.

Bơm, quạt , máy nén.

Nhà xuất bản khoa học kỹ và kỹ thuật.

[5]-  Catalogue động cơ 1TR-FE.

[6]- Cẩm nang sửa chữa xe INNOVA tập 1.

[7]- Cẩm nang sửa chữa xe INNOVA tập 2.

[8]- Đinh Ngọc Ái - Đặng Huy Chi - Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận.

Thủy lực và máy thủy lực tập 3.

Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1972.

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"