Tài liệu Nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát trên ôtô Camry 3.0 V6 của hãng Toyota

ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát trên ôtô Camry 3.0 V6 của hãng Toyota

Lời mở đầu


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

1.1, Xuất xứ của đề tài

Nước ta đang trong quá tŕnh thực hiện chiến lược công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước nên nhu cầu về giao thông vận tải hàng hoá là rất lớn. Trong khi vận chuyển bằng đường sắt và đường biển gặp rắc rối nh­ tính cơ động không cao, giao thông hàng không th́ giá cước phí quá đắt, th́ việc lựa chọn phương tiện vận tải bằng ôtô là một tất yếu của nền kinh tế. Vậy nên nhu cầu đặt ra là phải có những biện pháp kĩ thuật thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác các loại ôtô để đủ sức đáp ứng cho nền kinh tế là rất cần thiết.
Sau quá tŕnh thực tập tốt nghiệp và được sự hướng dẫn tận t́nh của thầy giáo hướng dẫn: T.s.Nguyễn Duy Tiến, cũng như thấy được nhu cầu của nên kinh tế nước nhà em xin mạnh dạn chọn đề tài:” Nghiên cứu khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát trên ôtô Camry 3.0 V6 của hăng Toyota”
1.2, Giới thiệu về hệ thống làm mát

1.2.1, Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát động cơ đốt trong có nhiệm vụ thực hiện quá tŕnh truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát đảm bảo cho chi tiết không quá nóng cũng không nguội quá. Nếu nhiệt độ các chi tiết quá nóng sẽ dẫn đến các tác hại:
- Làm giảm sức bền, giảm độ cứng vững và tuổi thọ động cơ
- Làm giảm độ nhớt của dầu nhờn gây ra tăng tổn thất ma sát
- Có thể gây kẹt, bó piston
- Giảm lượng khí nạp vào xilanh
- Đối với động cơ xăng gây ra hiện tượng cháy kích nổ.
Nhưng nhiệt độ của các chi tiết quá nguội cũng mang đến những hậu quả xấu như:
- Hiệu suất nhiệt của động cơ giảm do nhiệt lượng tổn thất của hệ thống làm mát nhiều làm giảm nhiệt dùng để sinh công của động cơ
- Khi nhiệt độ quá thấp, độ nhớt của dầu nhờn cao, dầu khó lưu thông cũng làm tăng tổn thất cơ giới
- Nếu nhiệt độ thành xilanh thấp quá, nhiên liệu và hơi nước trên thành xilanh sẽ tẩy rửa màng dầu bôi trơn và nếu trong nhiên liệu có thành phần lưu huỳnh th́ có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và hơi nước ngưng đọng trên bề mặt thành xilanh. Các nguyên tè đó gây ra ṃn hoá học kim loại
Căn cứ vào môi chất làm mát, người ta chia hệ thống làm mát ra làm hai loại:
- Hệ thống làm mát bằng nước
- Hệ thống làm mát bằng không khí
Trong đó, hệ thống làm mát bằng nước gồm 3 loại:
- Bốc hơi
- Đối lưu tự nhiên
- Đối lưu cưỡng bức
Theo số ṿng tuần hoàn và kiều tuần hoàn người ta phân hệ thống làm mát ra các loại sau đây:
- Một ṿng tuần hoàn kín
- Một ṿng tuần hoàn hở
- Hai ṿng tuần hoàn (một kín, một hở)
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước

1.2.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:

H́nh 1.1:Làm mát kiểu bốc hơi
(1): thân động cơ; (2): b́nh chứa nước
Kết cấu làm mát kiểu bốc hơi (h́nh vẽ) rất đơn giản, nó chỉ bao gồm: khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bốc hơi ở phía trên. Nguyên lư làm việc của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỉ trọng lớn ch́m xuống điền chỗ cho nước đă nổi lên. Cứ thế tạo thành đối lưu tự nhiên. Do nước bốc hơi, mức nước trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. V́ vậy, kiểu làm mát này chỉ dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu này là: tiêu hao nhiều nước, phải bổ sung nước thường xuyên và hao ṃn thành xilanh không đều.
1.2.2.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên:

H́nh1.2: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên
(1)-đường nước; (2)-xilanh; (3)-ống góp nước nóng; (4)-két làm mát; (5)-nước nóng vào động cơ; (6)-quạt gió; h-chiều cao cột áp tính toán; l-chiều cao áp nước trong thân máy; l’-thành chứa nước
Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước tuần hoàn nhờ độ chênh lệch áp lực của cột nước nóng và nguội mà không cần bơm nước. Cột nước trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước (h́nh vẽ)
Độ chênh áp lực được tính theo công thức:
Dp = r.e.h.a. Dt (N/m)(*)
trong đó:
+)r- khối lượng riêng của nước (kg/m[SUP]3[/SUP])
+)e- gia tốc trọng trường (m/s[SUP]2[/SUP])
+) h- chiều cao trung b́nh của cột nước nóng và nguội (m)
+)a- hệ số giăn nở của nước (a=0.00018m[SUP]3[/SUP]/[SUP]0[/SUP]C)
+)Dt- độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội
Từ (*) ta thấy: để có hiệu quả làm mát th́ vận tốc của nước lại phụ thuộc vào Dp mà Dp lại tỷ lệ bậc nhất với độ cao h. Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém. Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát th́ phải tăng tiết diện lưu thông cua nước trong động cơ, tăng kích thước thùng chứa làm cho kết cấu động cơ và hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh. Do vậy, nó không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường dùng trên động cơ tĩnh tại.
Ưu điểm của loại làm mát đối lưu tự nhiên là chế độ làm mát phù hợp với chế độ tải trọng động cơ: Khi mới khởi động do Dt tăng theo và vận tốc nước cũng tăng lên.
1.2.2.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức:

H́nh1.3:Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức
(1)-két làm mát; (2)-van hằng nhiệt; (3)-nhiệt kế; (4)-ống dẫn hơi nước; (5)-ống dẫn nước nóng; (6)-ống dẫn nước trở lại bơm; (7)-bơm nước; (8)-ống phân phối nước; (9)-van xả nước; (10)-b́nh làm mát dầu nhờn; (11)ống nước nối bơm nước; (12)-quạt gió
Trong hệ thống làm mát này, người ta dùng một bơm nước đặt trên đường nước của hệ thống làm mát, để tăng tốc độ lưu động của nước. Nước tuần hoàn được là do cột áp của bơm tạo ra v́ vậy gọi là tuần hoàn cưỡng bức
Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, nước được bơm đẩy vào làm mát thân động cơ, nắp xilanh rồi về ống góp nước 5 đến van điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát động cơ (van điều nhiệt 2). Nước từ van điều nhiệt 2 được phân thành 2 nhánh. Lưu lượng nước trong hai nhánh đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát. Một nhánh dẫn nước về két làm mát 1 và một nhánh dẫn nước trở lại động cơ mà không qua két lam mát. ống 4 dẫn không khí và hơi nước từ bơm khi động cơ nóng. Hệ thống làm mát cưỡng bức dùng rộng răi trên các loại động cơ ô tô và máy kéo, tàu thuỷ, tàu hoả, tĩnh tại
1.2.3. Hệ thống làm mát bằng không khí



H́nh 1.4: Quạt gí chiều trục và bản hướng gió của động cơ làm mát bằng gió
Trong hệ thống này nhờ quạt gió người ta đưa không khí vào làm mát trực tiếp cho xilanh và nắp xilanh động cơ. Trường hợp động cơ lắp trên xe máy, khi xe chạy tạo ra chuyển động tương đối giữa xe máy và không khí ngoài trời gây ra gió lướt qua xilanh và nắp máy tạo hiệu quả làm mát động cơ. Trên nắp và thân xilanh có nhiều cánh tản nhiệt nhằm làm tăng diện tích của động cơ tiếp xúc với gió, qua đó nâng cao thêm hiệu quả tản nhiệt
1.2.4. So sánh ưu, khuyết điểm của động cơ làm mát bằng nước và bằng không khí

1.2.4.1. Ưu điểm của động cơ làm mát bằng nước so với làm mát bằng không khí
- Động cơ làm mát bằng nước có thể ổn định được chế độ nhiệt của động cơ tốt hơn, hiệu quả làm mát cao hơn do tính dẫn nhiệt của nước rất cao so với không khí.
- Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ v́ nó có áo nước cách âm cho động cơ và quạt gió nhỏ hơn nhiều so với động cơ làm mát bằng không khí
- Tổn thất công suất cho hệ thống làm mát bằng nước nhỏ hơn so với làm mát bằng không khí
- Độ tin cậy khi khởi động động cơ ở những vùng có nhiệt độ thấp (dưới 0[SUP]0[/SUP]C) cao hơn (v́ nếu cần có thể đổ nước nóng vào két)
- Động cơ làm việc tốt ở những vùng có nhiệt độ khí trời cao do hiệu quả làm mát bằng nước tốt không gây ra nguy hiểm cho các chi tiết có nhiệt độ cao
1.2.4.2. Khuyết điểm của hệ thống làm mát bằng nước so với động cơ làm mát bằng không khí
- Phải dùng nhiều biện pháp bao kín (ở nhiều vị trí: ống dẫn nước, két nước, nắp máy, thân xilanh, đặc biệt bao kín áo nước phải cẩn thận để nước không lọt xuống cácte dầu nhờn)
- Phải dùng nhiều vật liệu đắt tiền (nhôm, Ca, Sb) để chế tạo két nước
- Tốn nhiều công sức cho việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát (phải xúc rửa két nước thường xuyên)
- Mài ṃn và ăn ṃn thành xilanh lớn, nhất là đối với động cơ dùng trên ô tô, máy kéo do làm việc ở chế độ tải thấp nhiều, nhiệt độ thành xilanh thấp
- Dễ gây hiện tượng đóng băng trong két nước khi trời lạnh nhiệt độ quá thấp
- Chiều dài (kích thước bao) của động cơ lớn v́ phải bố trí két nước, bơm nước phía trước của thân máy. Do vậy, trọng lượng động cơ làm mát bằng nước lớn hơn so với động cơ làm mát bằng không khí
- Không thuận tiện khi sử dụng động cơ ở vùng hiếm nước.
1.3. Giới thiệu xe Toyota – Camry 3.0V

Xe Camry 3.0V6 của hăng Toyota là một trong những model xe hàng đầu của hăng nói riêng và trên thị trường ôtô Việt nam nói chung. Với tất cả những tính năng hiện đại nhất, cũng nh­ những tiện nghi sang trọng, mác xe này đă trở thành niềm mơ ước của rất nhiều người.
Sau đây em xin nêu ra một vài thông số quan trọng của xe:
- Tự trọng: 1505(kg).
- Đường kính xi lanh: 87,5(mm)
- Hành tŕnh piston: 83(mm)
- Dung tích công tác:2995(cm[SUP]3[/SUP])
- Số lượng xilanh: 6
- Tỉ số nén: 9
- Công suất lớn nhất tại số ṿng quay(mă lực/v/phút):184/5800
- Mômen xoắn lớn nhất tại số ṿng quay(N.m/v/phút): 278/4400
- Hộp số:4A(4 số tự động)
- Số chỗ ngồi: 5
- Có trợ lực lái, vô lăng điều chỉnh được, có hệ thống phanh ABS, có túi khí bảo hiểm, cửa kín điều khiển bằng điện, đèn sương mù và vành đúc hợp kim.
1.4. Giới thiệu hệ thống làm mát trên xe Toyota – Camry 3.0V

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm: áo nước, sensor, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống nước. Hệ thống làm mát có sử dụng nước sạch có pha phô gia chống đông, chống gỉ
Sau đây ta t́m hiểu kết cấu và nguyên lư làm việc của từng bộ phận trong hệ thống làm mát
1.4.1. Áo nước

Khối xilanh và đầu xilanh có các đường dẫn (áo nước) bao quanh. Nước làm mát từ bơm nước qua các áo nước này. Khi nước làm mát đi qua các bộ phận nóng, một phần nhiệt truyền qua nước làm mát có nhiệt độ thấp hơn duy tŕ trạng thái làm việc tốt của cụm xilanh – piston động cơ (khoảng 70-80[SUP]0[/SUP]C). Sau đó, nước làm mát mang nhiệt tới bộ tản nhiệt để thải ra môi trường ngoài.
1.4.2. Bơm nước:


H́nh 2.1: Bơm nước
(1)-phớt; (2)-trục bơm; (3)-cánh bơm; (4)-nắp bơm
(5)-thân bơm; (6)-ổ bi cầu; (7)-puli; (8)-phớt
Bơm nước dùng trên xe là bơm ly tâm sử dụng cánh bơm để vận chuyển nước làm mát. Bơm nước gắn phía trước động cơ và được dẫn động bằng đai từ puli trục khuỷu. Khi cánh bơm quay, các cánh bơm hút nước làm mát từ đáy bộ tản nhiệt và đẩy nước làm mát đến các áo nước, rồi trở về bộ tản nhiệt. Trục cánh bơm tựa trên các ổ đỡ có đệm kín, các ổ đỡ này không cần bôi trơn. Đệm kín có tác dụng ngăn chặn sự ṛ rỉ nước làm mát qua các ổ đỡ.
1.4.3. Quạt điện:

Sử dông hai quạt kiểu hút, quạt động cơ sử dụng ở đây là quạt điện được điều khiển từ ECU động cơ. Một công tắc tĩnh nhiệt sẽ mở quạt khi nhiệt độ nước làm mát đạt đến 200[SUP]0[/SUP]F (93[SUP]0[/SUP]C). Khi nhiệt độ nước làm nguội giảm, công tắc này đóng. Quạt điện tiêu thụ công suất và tạo ra tiếng ồn Ưt hơn quạt cơ và quạt điện không cần sử dụng đai truyền động. Quạt điện có thể khỏi động ở thời điểm bất ḱ, ngay cả khi ch́a khoá đánh lửa ngắt.
1.4.4. Đai truyền động

Đai truyền động là ṿng cao su được tăng bền, dùng để truyền công suất giữa hai trục. Loại đai được sử dụng để truyền động bơm nước ở đây là đai có gân. Tiết diện đai có gân có nhiều gân dọc khớp với rănh puli, làm việc như một dăy đai chữ V. Lực ma sát giữa các mép gân và rănh puli sẽ truyền dẫn công suất. Cạnh đáy đai V không tham gia vào việc truyền tải công suất. Một nhược điểm đối với đai có gân là yêu cầu độ thẳng hàng giữa các puli rất cao.
1.4.5. Bộ tản nhiệt (két nước)


Bộ tản nhiệt là một thiết bị chuyển đổi nhiệt. Trong bộ tản nhiệt, nước làm mát thải nhiệt vào không khí đi qua bộ tản nhiệt, rồi dung dịch trở về áo nước và tiếp tục tuần hoàn giữa áo nước và bộ tản nhiệt.
Bộ tản nhiệt gồm ba bộ phận chính: lơi tản nhiệt (tổ ong tản nhiệt), b́nh nạp và b́nh thoát. Lơi tản nhiệt là một cụm các ống có các cánh tản nhiệt gắn vào các ống, được làm bằng nhôm. Các ống nối giữa b́nh nạp và b́nh thoát. Nước chảy từ b́nh nạp qua ống tới b́nh xả, khi chảy qua các ống nhờ không khí lưu thông qua các cánh toả nhiệt, nước làm mát tản nhiệt ra ngoài nên nhiệt độ của nước hạ thấp.
1.4.6. Van hằng nhiệt (thermostat):



- Van hằng nhiệt điều khiển sự lưu thông của dung dịch làm mát
- Khi động cơ lạnh thermostat đóng, ngăn không cho dung dịch làm mát tuần hoàn qua bộ tản nhiệt nhằm giữ lại tất cả nhiệt độ trong động cơ để nó nóng lên nhanh chóng. Khi động cơ đă nóng lên, thermostat mở cho phép nước làm mát chảy qua bộ tản nhiệt.
- Thermostat là một van vận hành theo nhiệt độ. Thermostat được đặt trong đường rănh dung dịch làm mát giữa nắp xilanh và bộ tản nhiệt (áo nước nắp xilanh)
Bằng cách đóng đường dẫn đến bộ tản nhiệt khi động cơ nguội, động cơ sẽ được làm nóng nhanh hơn, do nhiệt giữ lại trong động cơ thay v́ truyền đến bộ tản nhiệt. Điều này sẽ rút ngắn thời gian làm nóng động cơ, giảm lăng phí nhiên liệu, lượng HC và CO trong khí xả giảm. Sau khi nóng, bộ điều nhiệt duy tŕ nhiệt độ hoạt động của động cơ cao hơn nhiệt độ hoạt động của động cơ khi không có bộ điều nhiệt. Nhiệt độ vận hành cao sẽ cải thiện hiệu suất động cơ và giảm khí xả.
Trên ô tô Camry 3.0V sử dụng thiết bị điều nhiệt là viên sáp cảm biến nhiệt.
Bộ điều nhiệt mở ở nhiệt độ xác định được gọi là tỉ suất điều nhiệt. Bộ điều nhiệt bắt đầu mở ở nhiệt độ danh định của chúng, và mở hoàn toàn ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ danh định 20[SUP]0[/SUP]F (11[SUP]0[/SUP]C). Nhiệt độ danh định có thể là 185[SUP]0[/SUP]F (85[SUP]0[/SUP]C) hoặc 195[SUP]0[/SUP]F (91[SUP]0[/SUP]C).
1.4.7. Nắp áp suất (Nắp bộ tản nhiệt