Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống làm mát động cơ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất và độ bền của động cơ ô tô. Theo báo cáo của ngành ô tô, nhiệt độ làm việc của động cơ thường dao động quanh mức 80-90°C, nếu vượt quá ngưỡng này sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt, làm giảm tuổi thọ và hiệu suất động cơ. Luận văn tập trung nghiên cứu khai thác hệ thống làm mát trên xe Ford Everest, một dòng xe SUV phổ biến tại Việt Nam, đồng thời ứng dụng trên mô hình động cơ diesel Vinaxuki 1.2 tấn nhằm đánh giá hiệu quả và đề xuất giải pháp bảo dưỡng, sửa chữa phù hợp.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát trên xe Ford Everest, từ đó xây dựng quy trình bảo dưỡng, sửa chữa và chẩn đoán hư hỏng hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao gồm hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức trên động cơ 2.0L TDCi Diesel của Ford Everest và mô hình động cơ QC480ZLQ trên xe tải Vinaxuki. Thời gian nghiên cứu tập trung vào các quy trình bảo dưỡng theo chu kỳ 5.000 km đến 200.000 km, tương ứng với khoảng 10 năm sử dụng.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả làm mát, giảm thiểu sự cố quá nhiệt, tăng tuổi thọ động cơ và tiết kiệm chi phí bảo trì cho người sử dụng. Ngoài ra, nghiên cứu còn góp phần hoàn thiện kiến thức kỹ thuật về hệ thống làm mát, hỗ trợ đào tạo và phát triển kỹ thuật viên trong ngành cơ khí ô tô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết truyền nhiệt và đối lưu: Giải thích cơ chế truyền nhiệt từ các chi tiết động cơ sang môi chất làm mát, bao gồm đối lưu tự nhiên và cưỡng bức.
  • Mô hình hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức: Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, hai vòng tuần hoàn và hệ thống làm mát bằng không khí.
  • Khái niệm về van hằng nhiệt và cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Vai trò điều chỉnh lưu lượng nước làm mát để duy trì nhiệt độ động cơ ổn định.
  • Khái niệm bảo dưỡng và chẩn đoán hư hỏng hệ thống làm mát: Các phương pháp kiểm tra áp suất, kiểm tra nắp két nước, kiểm tra quạt làm mát và van hằng nhiệt.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ thực tế bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống làm mát trên xe Ford Everest và mô hình động cơ diesel Vinaxuki QC480ZLQ tại các gara chuyên ngành. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm hơn 50 xe Ford Everest và 10 mô hình động cơ Vinaxuki được theo dõi trong khoảng thời gian 12 tháng.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Phân tích kết cấu và nguyên lý hoạt động dựa trên tài liệu kỹ thuật và sơ đồ hệ thống.
  • Quan sát thực tế và đo đạc các thông số nhiệt độ, áp suất, tốc độ quay quạt làm mát, điện trở cảm biến ECT.
  • Kiểm tra, bảo dưỡng và chẩn đoán hư hỏng theo quy trình chuẩn của nhà sản xuất Ford, bao gồm kiểm tra áp suất hệ thống, kiểm tra nắp két nước, kiểm tra quạt làm mát, van hằng nhiệt và cảm biến nhiệt độ.
  • So sánh hiệu quả làm mát trước và sau bảo dưỡng, sửa chữa với các chỉ số nhiệt độ động cơ, áp suất nước làm mát và tốc độ quạt.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 01/2023 đến tháng 09/2023, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích, thử nghiệm và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả làm mát của hệ thống tuần hoàn cưỡng bức: Nước làm mát được bơm với lưu lượng ổn định khoảng 0,5-0,7 m³/h, giúp duy trì nhiệt độ động cơ Ford Everest ở mức 82,2°C ± 2°C trong điều kiện vận hành bình thường. So với hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nhiệt độ động cơ giảm trung bình 15-20%.

  2. Tác động của van hằng nhiệt: Van hằng nhiệt mở ở nhiệt độ 88°C và đóng khi nhiệt độ giảm xuống 77°C, giúp điều chỉnh dòng nước làm mát hiệu quả. Khi van hằng nhiệt bị hư hỏng, nhiệt độ động cơ dao động lớn, có thể vượt quá 95°C, gây quá nhiệt.

  3. Tình trạng hao hụt nước làm mát và áp suất hệ thống: Qua kiểm tra áp suất hệ thống làm mát, áp suất tối đa đạt 124 kPa (18 Psi) theo tiêu chuẩn. Các xe có áp suất giảm dưới 110 kPa thường gặp hiện tượng rò rỉ nước làm mát, hao hụt trung bình 5-7% sau mỗi 10.000 km.

  4. Hiệu quả bảo dưỡng định kỳ: Thực hiện bảo dưỡng theo chu kỳ 5.000 km đến 200.000 km giúp duy trì hiệu suất làm mát ổn định, giảm tỷ lệ hư hỏng hệ thống làm mát xuống dưới 3% so với nhóm xe không bảo dưỡng định kỳ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả làm mát cao là do hệ thống tuần hoàn cưỡng bức sử dụng bơm nước ly tâm và quạt làm mát li tâm, đảm bảo lưu lượng nước và luồng không khí làm mát ổn định. So với các nghiên cứu trước đây về hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, hệ thống cưỡng bức cho phép động cơ đạt nhiệt độ vận hành nhanh hơn và duy trì nhiệt độ ổn định hơn.

Việc van hằng nhiệt hoạt động chính xác là yếu tố then chốt trong việc điều chỉnh nhiệt độ động cơ, phù hợp với các báo cáo kỹ thuật của nhà sản xuất Ford. Hư hỏng van hằng nhiệt dẫn đến hiện tượng quá nhiệt hoặc động cơ không đạt nhiệt độ làm việc, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền.

Áp suất hệ thống làm mát là chỉ số quan trọng phản ánh tình trạng kín khít và hiệu quả làm việc của hệ thống. Việc kiểm tra áp suất định kỳ giúp phát hiện sớm rò rỉ, tránh hao hụt nước làm mát và giảm thiểu nguy cơ hư hỏng động cơ.

Bảo dưỡng định kỳ theo đúng quy trình của nhà sản xuất không chỉ duy trì hiệu quả làm mát mà còn kéo dài tuổi thọ các chi tiết như bơm nước, két nước, quạt làm mát và van hằng nhiệt. Dữ liệu thực tế cho thấy tỷ lệ hư hỏng giảm đáng kể khi tuân thủ lịch bảo dưỡng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ nhiệt độ động cơ theo thời gian vận hành, biểu đồ áp suất hệ thống làm mát và bảng so sánh tỷ lệ hư hỏng giữa các nhóm xe bảo dưỡng và không bảo dưỡng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thực hiện bảo dưỡng định kỳ hệ thống làm mát theo chu kỳ 5.000 km đến 200.000 km, bao gồm kiểm tra áp suất, thay nước làm mát, kiểm tra và thay thế van hằng nhiệt khi cần thiết. Chủ thể thực hiện: gara ô tô và kỹ thuật viên chuyên ngành. Thời gian: liên tục trong suốt vòng đời xe.

  2. Kiểm tra và xử lý rò rỉ nước làm mát bằng dụng cụ kiểm tra áp suất và dụng cụ phát hiện rò rỉ chuyên dụng. Mục tiêu giảm hao hụt nước làm mát dưới 2% mỗi 10.000 km. Chủ thể: kỹ thuật viên bảo dưỡng. Thời gian: kiểm tra định kỳ 6 tháng/lần.

  3. Nâng cấp hệ thống làm mát bằng quạt li tâm và bơm nước ly tâm cho các dòng xe cũ hoặc mô hình động cơ Vinaxuki nhằm tăng hiệu quả làm mát, giảm nhiệt độ động cơ trung bình xuống dưới 80°C. Chủ thể: nhà sản xuất và các trung tâm sửa chữa. Thời gian: trong vòng 1-2 năm.

  4. Đào tạo kỹ thuật viên về quy trình bảo dưỡng và chẩn đoán hư hỏng hệ thống làm mát sử dụng thiết bị hiện đại như cảm biến nhiệt độ ECT, máy đo áp suất và máy đo tốc độ quạt. Mục tiêu nâng cao chất lượng dịch vụ và giảm thiểu sai sót kỹ thuật. Chủ thể: các trường đào tạo nghề và trung tâm kỹ thuật. Thời gian: liên tục, cập nhật hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ thuật viên bảo dưỡng và sửa chữa ô tô: Nắm vững quy trình bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa hệ thống làm mát, nâng cao kỹ năng chẩn đoán hư hỏng, từ đó giảm thiểu thời gian và chi phí sửa chữa.

  2. Sinh viên ngành kỹ thuật ô tô và cơ khí ô tô: Hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các phương pháp bảo dưỡng hệ thống làm mát, phục vụ học tập và nghiên cứu chuyên sâu.

  3. Nhà sản xuất và thiết kế ô tô: Tham khảo các phân tích về hiệu quả làm mát và đề xuất cải tiến hệ thống làm mát nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.

  4. Người sử dụng xe Ford Everest và xe tải Vinaxuki: Nắm bắt kiến thức về bảo dưỡng hệ thống làm mát, giúp chủ động trong việc bảo trì, kéo dài tuổi thọ xe và giảm thiểu sự cố.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hệ thống làm mát cưỡng bức khác gì so với làm mát tự nhiên?
    Hệ thống cưỡng bức sử dụng bơm nước và quạt làm mát để tăng lưu lượng nước và không khí, giúp làm mát hiệu quả ngay cả khi xe đứng yên. Trong khi đó, làm mát tự nhiên phụ thuộc vào luồng gió khi xe di chuyển, dễ gây quá nhiệt khi xe chạy chậm hoặc leo dốc.

  2. Tại sao cần kiểm tra áp suất hệ thống làm mát?
    Áp suất hệ thống phản ánh độ kín khít và hiệu quả làm việc của hệ thống. Áp suất giảm cho thấy có rò rỉ, dẫn đến hao hụt nước làm mát và nguy cơ quá nhiệt động cơ. Kiểm tra giúp phát hiện sớm và xử lý kịp thời.

  3. Van hằng nhiệt có vai trò gì trong hệ thống làm mát?
    Van hằng nhiệt điều chỉnh lưu lượng nước làm mát qua két nước dựa trên nhiệt độ động cơ, giúp duy trì nhiệt độ ổn định, tránh quá nhiệt hoặc làm mát quá mức, đảm bảo hiệu suất động cơ tối ưu.

  4. Bao lâu nên thay nước làm mát?
    Theo quy trình bảo dưỡng, nước làm mát “xanh” nên được thay sau mỗi 36 tháng hoặc 60.000 km, nước làm mát “vàng” sau 60 tháng hoặc 100.000 km, tùy điều kiện nào đến trước, nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu quả làm mát.

  5. Làm thế nào để loại bỏ bọt khí trong hệ thống làm mát?
    Quy trình loại bỏ bọt khí gồm nổ máy không tải ở 3.500 rpm trong 30 giây, tắt máy 1 phút, lặp lại khoảng 10 lần để bọt khí thoát ra hoàn toàn, giúp nước làm mát lưu thông hiệu quả và tránh hiện tượng quá nhiệt.

Kết luận

  • Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng trên xe Ford Everest duy trì nhiệt độ động cơ ổn định quanh 82,2°C, nâng cao hiệu suất và độ bền động cơ.
  • Van hằng nhiệt và cảm biến nhiệt độ nước làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng nước và duy trì nhiệt độ làm việc phù hợp.
  • Bảo dưỡng định kỳ theo chu trình nhà sản xuất giúp giảm tỷ lệ hư hỏng hệ thống làm mát xuống dưới 3%, kéo dài tuổi thọ động cơ.
  • Kiểm tra áp suất hệ thống và xử lý rò rỉ kịp thời là biện pháp hiệu quả để duy trì hiệu suất làm mát và tránh hao hụt nước.
  • Đề xuất nâng cấp hệ thống làm mát và đào tạo kỹ thuật viên nhằm nâng cao chất lượng bảo dưỡng, sửa chữa trong ngành cơ khí ô tô.

Tiếp theo, nghiên cứu sẽ mở rộng ứng dụng các giải pháp làm mát tiên tiến trên các dòng xe khác và phát triển hệ thống giám sát nhiệt độ động cơ thông minh. Đề nghị các kỹ thuật viên và nhà quản lý kỹ thuật ô tô áp dụng quy trình bảo dưỡng chuẩn để đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.