Đồ án Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

ng không cho NLM về két nước , mở hoàn toàn đường ống nước cho NLM về trước bơm nước.
Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ.
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) bằng nhiệt độ quy định
Van hằng nhiệt mở một phần đường ống cho NLM về két nước để làm mát nước và mở một phần đường ống nước cho NLM về trước bơm nước.
Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ.
Khi nhiệt độ nước làm mát (NLM) lớn hơn nhiệt độ quy định
Van hằng nhiệt mở hoàn toàn đường ống cho NLM về két nước đến két làm mát để làm mát nước, đóng đường ống nước không cho NLM về trước bơm nước.
Bơm nước đưa NLM vào làm mát động cơ.
3.3 Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát động cơ TOYOTA CAMRY 2AZ-FE.
3.3.1. Bơm nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
Kết cấu và nguyên lí làm việc
Bơm nước được dẫn động bằng đai răng hoặc đai thang từ trục khuỷu của động cơ, cấu tạo bơm nước gồm :
-Thân bơm được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm , được đặt phía trước thân máy.
-Cánh bơm được đúc bằng gang hoặc hợp kim đồng, cánh bơm được lắp trong thân và cố định ở cuối trục bơm. Trục bơm được cố định trong thân bơm và chuyển động trên các ổ bi. Phần đuôi trục lắp bánh công tác và đầu trục được lắp puly để dẫn động bơm. Phớt chặn được lắp giữa bánh công tác và thân bơm, để ngăn nước rò rỉ ra ngoài trục bơm.
Hoạt động của bơm : Khi trục của bơm quay dưới tác dụng của lực ly tâm, các phân tử nước dồn từ trong ra ngoài và đẩy ra đường thải. Ở gần trục bơm tạo độ chân không, nước từ dưới đường nạp vào chiếm chỗ và tiếp tục bị đẩy đi. Tốc độ nước bơm vào không quá 2,5-3mm/s
Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
	Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng.
	+ Hư hỏng:
	- Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy.
	- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng.
	- Ống bao kín có tác dụng ngăn ngừa dầu (mỡ) bơm trong các ổ bi với nước làm mát, khi trục bơm quay sẽ làm mài mòn các phớt, ống bao kín làm cho khe hở giữa trục và mặt trong của phớt tăng lên gây rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát gây biến chất nước làm mát.
	- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ.
	+ Cách khắc phục, sửa chữa:
	 - Kiểm tra bộ phận phớt bao kín nếu hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm nếu bị mòn rỗ có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng rồi đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc. Cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước.
	- Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn.
	- Thay thế bánh công tác mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới. Cho phép sửa chữa bánh công tác nhưng phải đảm bảo độ cứng vững.
3.3.2. Két nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
*Radiator cap : nắp két nước
*Cylinder block drain cock plug : vòi nạp két nước
*Radiator drain cock plug : vòi xả két nước
Kết cấu và nguyên lí hoạt động
Được chia ra làm 3 phần :
-Ngăn chứa nước nóng.
-Ngăn chứa nước nguội.
-Giàn ống truyền nhiệt ở giữa nối ngăn trên và ngăn dưới.
Nguyên lí hoạt động :
	Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, do đó làm cho nước làm mát động cơ nóng dần lên. Nước nóng được bơm nước đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước. Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, đi theo đường ống hút vào bơm để đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác.
 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
	+ Các hư hỏng:
	- Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống. 
	- Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két và giảm sự truyền nhiệt của thành ống hoặc ống nước bị thủng làm rò rỉ nước.
	- Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két.
	- Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két.
	+ Cách khắc phục, sửa chữa:
 	- Thông rửa két nước, tẩy sạch các chất bám trên thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát. Chú ý, khi thông rửa phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát. Có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ rồi rửa riêng cho từng cụm két và động cơ. Phương pháp này tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương pháp rửa chung cho toàn hệ thống.
	- Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt. Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống.
	- Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt.
	- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới.
	Phải thay két mới nếu:
	-Số ống nước móp méo lớn hơn 20%.
	-Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%.
	-Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%.
	Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận.
3.3.3. Nắp két nước TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két, nó có tác dụng làm kín két nước không cho nước văng ra ngoài. Đồng thời nắp két nước còn có tác dụng giữ áp suất trong két nươc, làm cho nhiệt độ sôi của nước làm mát lớn hơn 100oC, giúp tăng hiệu quả làm mát mà không cần tăng kích thước của két.
Kết cấu và nguyên lí hoạt động
Gồm : ống dẫn đến bình, van giảm áp, van chân không, lò xo van chân không, lò xo van giảm áp.
Nguyên lí hoạt động :
	Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội. Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào. 
	Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá (0,15 ÷ 0,125) MN/m2 thắng áp lực do lò xo tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng (0,095 ÷ 0,09) MN/m2, do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào. 
	Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát. Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước.
Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
+ Hư hỏng:
- Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng.
- Lò xo của áp suất và van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
 - Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két.
 - Thay thế nắp két mới cùng chủng loại.
3.3.4. Van hằng nhiệt TOYOTA CAMRY 2AZ-FE
* Thermostat : van hằng nhiệt
* Gasket : miếng đệm
* Water inlet : đường nước vào
* Radiator hose outlet : ống nước giải nhiệt
Kết cấu và nguyên lí hoạt động
Hình 3.3.4: Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt.
(a) Van ở trang thái đóng ; (b) Van ở trạng thái mở.
1- Vỏ ống nước lắp cụm van hằng nhiệt; 2- Van đang đóng; 3- Chốt có đầu côn;
4- Ống cao su; 5- Lò xo van; 6- Hộp đựng chất Wax có độ giãn nở nhiệt cao;
7- Nước từ nắp máy; 8- Đường nối tắt về bơm; 9- Van đang ở trạng thái mở;
10- Đường nước về két làm mát.
Nguyên lí hoạt động :
Đầu trên của ống là supap trên. Khi nhiệt độ của nước dưới 70oC, áp suất hơi trong ống xếp còn thấp nên ống xếp co lại dưới tác dụng lực đàn hồi của thành ống. Supap trên đóng kín đường đến két nước và supap dưới mở để nước đi ra khỏi động cơ, qua đường tắt đến cửa vào của bơm nước. Khi nhiệt độ của nước làm mát vượt quá 70oC, áp suất hơi trong ống xếp đẩy dài ống xếp ra làm đóng xupap dưới lại và mở xupap trên để nước đi đến két nước.
mát (10). Van mở hoàn toàn ở 950C.
Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.
+ Hư hỏng:
	- Van hằng nhiệt bị liệt hay kẹt luôn ở vị trí đóng hoặc không mở to đường nước qua két, làm cho nước không được làm nguội, động cơ quá nóng. Nếu nếu van bị liệt hay kẹt ở vị trí mở to thì dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, hiện tượng này kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và tăng ô nhiễm môi trường.
+ Cách khắc phục, sửa chữa:
	- Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yêu cầu cần phải thay thế
3.4. Hình chiếu các chi tiết của hệ thống làm mát
 3.4.1. Két nước: 
Nắp trên két nước
 Tản Nhiệt
Khoang dưới :
Quạt làm mát:
Khung quạt:
Ống nước:
3.4.2. Bơm nước: 
Vỏ bơm nước: 
Đệm kín : 
Cánh bơm nước:
Trục bơm:
Pulley
Mặt bích : 
3.5. Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát
3.5.1. Kiểm tra và bổ sung nước làm mát:
	Kiểm tra và bổ sung nước làm mát thường được phát hiện trước khi khởi động xe. Tuy nhiên, trong quá trình lái xe, nếu thấy hiện tượng động cơ nóng quá mức quy định cần phải dừng động cơ, chờ nhiệt độ động cơ xuống thấp hơn nhiệt độ làm việc bình thường rồi kiểm tra và nếu cần thì bổ sung nước vào két làm mát, mực nước đến cổ lỗ đổ nước. Tốt nhất là bổ sung nước theo nhà chế tạo quy định, nếu không có thì bổ sung nước mềm sạch. Nếu dùng nước đúng thành phần quy định thì tối đa 2 năm phải thay nước do nước dùng lâu mất tác dụng chống ăn mòn và đóng cặn.
3.5.2. Kiểm tra hiện tượng rò rỉ nước của hệ thống làm mát:
	Khi nhận thấy nước làm mát thường bị tiêu hao nhanh cần kiểm tra sự rò rỉ, thất thoát ở cả trong và ngoài để tìm nguyên nhân khắc phục.
	- Quan sát trực tiếp: quan sát dưới gầm động cơ xem có hiện tượng ướt do nước chảy hay không, quan sát kỹ các đầu nối, ống nối của hệ thống và khu vực bình chứa nước phía dưới của két nước và bơm nước. Dùng thước thăm dầu kiểm tra dầu trong cácte, nếu thấy dầu bẩn, độ nhớt kém thì xả dầu để kiểm tra xem có lẫn nước, nếu chứa nhiều nước chứng tỏ có hiện tượng chảy nước vào hệ thống bôi trơn. Mở nắp két nước kiểm tra váng dầu trong két, nếu có chứng tỏ khả năng lọt khí cháy từ xilanh hoặc lọt dầu từ đường dầu sang đường nước làm mát.
	Phương pháp này thường chỉ hiệu quả khi có rò rỉ lớn, sự rò rỉ nhỏ thường khó phát hiện.
	- Kiểm tra độ kín bằng khí nén: giữ nước trong két thấp hơn vành cổ lỗ đổ nước khoảng 15 mm, lắp bơm tay có áp kế vào và bơm khí vào két với áp suất không vượt quá 25 KPa so với áp suất làm việc của két. Nếu áp suất giữ ổn định trong vài phút chứng tỏ hệ thống kín. Nếu áp suất giảm, cần kiểm tra bằng các phương pháp khác để xác dịnh nguyên nhân rò rỉ.
	- Kiểm tra rò rỉ bằng tia cực tím: pha vào trong nước làm mát một lượng nhất định chất phát quang, cho dộng cơ chạy một lúc cho nước ấm lên rồi dùng đèn chiếu tia cực tím vào chỗ nghi ngờ có hiện tượng rò rỉ, nếu nước rò ra chất phát quang sẽ phát màu xanh nên dễ dàng quan sát được. Sử dụng phương pháp này kết hợp với cho khí nén vào hệ thống sẽ cho kết quả tốt hơn và có thể phát hiện được hầu hết các chổ rò rỉ.
	- Kiểm tra độ kín và áp suất mở van nắp két nước: Việc kiểm tra thực hiện bằng cách dùng bơm tay có gắn đồng hồ áp suất. Lắp két nước lên một ống trung gian (ống gá) rôì lắp ống này lên bơm, dùng tay bơm từ từ và nhìn đồng hồ kiểm tra áp suất mở van xả, sau đó tiếp tục bơm và giữ cho áp suất nhỏ hơn áp suất mở van một chút, nếu áp suất không giảm trong vài phút chứng tỏ van kín. Nếu áp suất mở van đúng quy định và van kín là van đạt yêu cầu. Van hút có thể kiểm tra bằng tay, nếu mở nhẹ nhàng là được.
	- Kiểm tra khí cháy lọt vào hệ thống làm mát: Nếu có hiện tượng rò rỉ giữa hệ thống làm mát và xilanh, khí cháy sẽ lọt sang hệ thống làm mát và thoát ra ngoài qua van xả của nắp két nước. Do đó, có thể kiểm tra bằng cách dùng một ống nối, nối một đầu với lỗ thoát hơi ở nắp két nước còn đầu kia nhúng vào một bình thủy tinh đựng nước, nếu thấy bọt khí sủi lên nhiều là có hiện tượng lọt khí vào đường nước. Sự rò rỉ này cũng có thể kiểm tra bằng thiết bị phân tích khí. Mở nắp két nước, cho động cơ hoạt động và đặt đầu hút khí của thiết bị phân tích khí vào miệng két nước, nếu có khí cháy (CO, CO2, HC) lọt vào két nước, thiết bị sẽ phát hiện được và hiển thị hàm lượng trên
3.5.3. Kiểm tra hiện tượng tắc két nước:
	Nếu két nước có biểu hiện tắc (nhiệt độ nước cao, mở nắp két kiểm tra thấy nước trào ra, khi tăng tốc động cơ nước trào ra mạnh) thì cần kiểm tra để khắc phục. Việc kiểm tra đơn giản được thực hiện như sau:
	- Xả nước động cơ và tháo két ra khỏi động cơ hoàn toàn, bịt kín hai đầu nối của két.
	- Đổ nước vào đầy két rồi mở nút bịt ở đầu ống nối phía dưới.
	- Quan sát hiện tượng nước chảy ra, nước trong két phải chảy hết rất nhanh trong vòng vài giây. Nếu lưu lượng nước chảy ra nhỏ hơn khả năng thông qua của ống thoát (chảy không mạnh) thì két nước bị tắc một phần cần phải thông rửa.
3.5.4. Kiểm tra van hằng nhiệt:
Việc kiểm tra van hằng nhiệt được thực hiện như sau:
	- Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch cáu cặn bám trên van.
	- Chuẩn bị nhiệt kế chính xác, một chậu nước (trong suốt) và phương tiện đun nước.
	- Treo van hằng nhiệt chìm lơ lửng trong bình nước và cắm nhiệt kế để đo nhiệt độ nước, chú ý không để van và nhiệt kế chạm đáy bình (mất độ chính xác), đun nước nóng lên, quan sát van và nhiệt kế. Nhiệt độ van lúc bắt đầu mở vào khoảng (81 ÷ 85)0C và nhiệt độ lúc van mở hoàn toàn khoảng (95 ÷ 100)0C, để nước nguội và kiểm tra nhiệt độ khi van đóng hoàn toàn phải ở (75 ÷ 80)0C. Như vậy, van đang còn sử dụng tốt. Nếu van hằng nhiệt đóng mở không đúng với yêu cầu cần phải thay mới.
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ
Đồ án động cơ đốt trong ô tô đã đạt được những kết quả tích cực:
- Tìm hiểu được cấu tạo và nhiệm vụ của hệ thống làm mát.
- Tiến hành tính toán và đo đạc hệ thống làm mát trong ô tô bằng những trình tự đo đạc bài bản và chuyên nghiệp.
- Sử dụng tốt phần mềm Autodesk Autocad 2018 và Solidword 2018 để thiết kế hệ thống phân phối khí. Nâng cao khả năng sử dụng các phần mềm soạn thảo văn bản - phần mềm Word, phần mềm Excel.
- Hoàn thành báo cáo đồ án đúng thời hạn và thực hiện đầy đủ các yêu cầu, nhiệm vụ của đồ án động cơ đốt trong ô tô.
- Song đồ án cũng gặp những vấn đề khó khăn về hình ảnh thực nghiệm, kĩ năng soạn thảo văn bản và kĩ thuật thiết kế trên các phần mềm Autocad 2018 và Solidwork 2018 còn nhiều thiếu sót trong qua trình làm việc.
- Và cuối cùng giúp người nghiên cứu cũng cố lại kiến thức đã được học trong suốt chương trình học. Đồng thời tiếp cận với công nghệ mới nhất đã được ứng dụng trên xe ô tô ngày nay, đó là những kiến thức thực tế rất cần thiết của một người kỹ sư cơ khí động lực.
Tài liệu tham khảo: 
Trang web tailieuoto.vn
Trang web 123doc.com
[1] TS.Nguyễn Văn Nhanh, “Lí thuyết ô tô” (2018), Giáo trình giảng dạy trường Đại học Công nghệ Tp.HCM;
[2] Dương Kim Anh, “Vẽ AutoCAD” (2014), Giáo trình Đại học Công nghệ Tp.HCM;