ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tìm hiểu hệ thống làm mát động cơ D243 và đề xuất quyMỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 1.1 Mục đích, yêu cầu và nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ đốt trong. 3 1.1.1 Mục đích 3 1.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát 3 1.1.3 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát 4 1.2 Các phương pháp và đặc điểm kết cấu của hệ thống làm mát ĐCĐT 4 1.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước 4 a. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 4 b. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 5 c. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức 6 d. Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao. 10 1.2.2. Các phương án làm mát bằng không khí 12 a. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên 13 b. Hệ thống làm mát bàng không khí kiểu cưỡng bức 13 1.3 Các vấn đề cần chú ý với hệ thống làm mát 14 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ D243 16 2.1 Giới thiệu về động cơ D243 16 2.2 Thông số kỹ thuật động cơ D243 17 2.3 Các cơ cấu của động cơ D243 18 2.3.1 Thân máy 19 2.3.2 Nhóm trục khuỷu, piston, thanh truyền, bánh đà 23 2.3.3 Cơ cấu phân phối khí 26 2.3.4. Hệ thống nhiên liệu 28 2.3.5. Hệ thống bôi trơn 30 2.3.6. Hệ thống cung cấp không khí 30 2.4.1 Các chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ D243 33 a. Bơm nước. 33 b. Van hằng nhiệt 34 c. Quạt gió 36 d. Két làm mát 37 e. Nắp két 39 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT 41 ĐỘNG CƠ D243 41 3.1 Những thứ cần lưu ý khi làm việc với hệ thống làm mát. 41 3.2 Các hư hỏng và cách khắc phục, sửa chữa 41 3.2.1 Két làm mát 41 3.2.2 Nắp két nước 43 3.2.3 Bơm nước 44 3.2.4 Van hằng nhiệt 47 3.2.5 Quạt gió 48 3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng, nâng cao hiệu quả làm mát động cơ. 50 3.3.1 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát. 50 3.3.2 Bảo dưỡng hệ thống làm mát 54 a. Sục rửa hệ thống làm mát 54 b. Thông khí hệ thống làm mát 55 c. Thay nước làm mát 55 d. Vệ sinh cánh tản nhiệt két làm mát 56 e. Điều chỉnh lực căng dây đai dẫn động bơm nước và quạt 56 3.3.3. Nâng cao hiệu quả làm mát 57 3.4 Các phương pháp cấp, xả nước trong hệ thống làm mát. 59 3.4.1 Cấp nước làm mát: 59 3.4.2 Xả nước làm mát: 59 3.5 Kiểm tra, đánh giá két làm mát của hệ thống làm mát động cơ D243 59 3.5.1 Tổng quan về lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh 59 3.5.2 Các thông số của két nước 64 3.5.3 Tính toán các thông số kiểm tra két nước 65 3.5.4 Xác định lượng nhiệt động cơ truyền cho két làm mát 67 3.4.5 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền ra môi trường 69 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu tTìm hiểu hệ thống làm mát động D-243 đề xuất quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống làm mát NGUYỄN VĂN CHÍNH Chinh.nv155180@sis.hust.edu.vn Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Khổng Vũ Quảng Bộ mơn: Viện: Cơ khí động lực HÀ NỘI, 3/2018 Chữ ký GVHD ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D-243 VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Sau năm học tập trường, với hướng dẫn dạy dỗ tận tình q thầy cơ, em tích lũy cho kiến thức sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp Do kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo cịn điều kiện thời gian khơng cho phép nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy môn bảo để đồ án em hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Khổng Vũ Quảng giúp em hồn thành đồ án Tóm tắt nội dung đồ án Các vấn đề nghiên cứu: - Tìm hiểu tổng quan hệ thống làm mát, nhiệm vụ, yêu câu, phân loại loại hệ thống làm mát So sánh ưu nhược điểm hệ thống làm mát nước khơng khí - Tìm hiểu tương đối kết cấu, nguyên lý làm việc cụm chi tiết có hệ thống làm mát động D-243 - Nắm bắt cách kiểm tra, bảo dưỡng chi tiết hệ thống làm mát - Tính tốn kiểm tra đánh giá két làm mát động D-243 Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Mục đích, yêu cầu nhiệm vụ hệ thống làm mát động đốt 1.1.1 Mục đích 1.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát .3 1.1.3 Nhiệm vụ hệ thống làm mát 1.2 Các phương pháp đặc điểm kết cấu hệ thống làm mát ĐCĐT 1.2.1 Hệ thống làm mát nước .4 a Hệ thống làm mát kiểu bốc b Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên c Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng d Hệ thống làm mát nhiệt độ cao 10 1.2.2 Các phương án làm mát khơng khí 12 a Hệ thống làm mát khơng khí kiểu tự nhiên 13 b Hệ thống làm mát bàng khơng khí kiểu cưỡng .13 1.3 Các vấn đề cần ý với hệ thống làm mát 14 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ D-243 .16 2.1 Giới thiệu động D-243 16 2.2 Thông số kỹ thuật động D-243 17 2.3 Các cấu động D-243 .18 2.3.1 Thân máy 19 2.3.2 Nhóm trục khuỷu, piston, truyền, bánh đà .23 2.3.3 Cơ cấu phân phối khí 26 2.3.4 Hệ thống nhiên liệu 28 2.3.5 Hệ thống bôi trơn .30 2.3.6 Hệ thống cung cấp khơng khí 30 2.4.1 Các chi tiết hệ thống làm mát nước động D-243 33 a Bơm nước 33 b Van nhiệt 34 c Quạt gió 36 d Két làm mát 37 e Nắp két 39 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT 41 ĐỘNG CƠ D-243 41 3.1 Những thứ cần lưu ý làm việc với hệ thống làm mát .41 3.2 Các hư hỏng cách khắc phục, sửa chữa 41 3.2.1 Két làm mát .41 3.2.2 Nắp két nước 43 3.2.3 Bơm nước 44 3.2.4 Van nhiệt 47 3.2.5 Quạt gió .48 3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng, nâng cao hiệu làm mát động 50 3.3.1 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 50 3.3.2 Bảo dưỡng hệ thống làm mát 54 a Sục rửa hệ thống làm mát 54 b Thơng khí hệ thống làm mát .55 c Thay nước làm mát .55 d Vệ sinh cánh tản nhiệt két làm mát 56 e Điều chỉnh lực căng dây đai dẫn động bơm nước quạt 56 3.3.3 Nâng cao hiệu làm mát 57 3.4 Các phương pháp cấp, xả nước hệ thống làm mát .59 3.4.1 Cấp nước làm mát: 59 3.4.2 Xả nước làm mát: 59 3.5 Kiểm tra, đánh giá két làm mát hệ thống làm mát động D-243 59 3.5.1 Tổng quan lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh 59 3.5.2 Các thông số két nước 64 3.5.3 Tính tốn thông số kiểm tra két nước 65 3.5.4 Xác định lượng nhiệt động truyền cho két làm mát 67 3.4.5 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền môi trường 69 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .75 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Mục đích, yêu cầu nhiệm vụ hệ thống làm mát động đốt 1.1.1 Mục đích Trong trình làm việc động cơ, nhiệt truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: Piston, xéc măng, xupap, nắp xi lanh, thành xi lanh chiếm khoảng 25 35% nhiệt lượng nhiên liệu cháy toả Nhiệt độ đỉnh piston lên đến 600℃ , cịn nhiệt độ xupap thải lên đến 900℃ Nhiệt độ chi tiết máy cao gây hậu xấu như: làm giảm sức bền, tuổi thọ chi tiết máy, giảm độ nhớt dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát, bó kẹt cặp chi tiết truyền động, giảm hệ số nạp, kích nổ động xăng… Vì cần thiết phải làm mát động Hệ thống làm mát động có nhiệm vụ thực q trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ chi tiết không nóng khơng q nguội Động q nóng gây tượng nói, cịn nguội tức động làm mát nhiều tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh cơng hiệu suất nhiệt động thấp, ngồi nhiệt độ động thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt dầu bôi trơn tăng, dầu bơi trơn khó lưu động làm tăng tổn thất giới tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế công suất động Hệ thống làm mát động D-243 làm mát chất lỏng, tuần hoàn cưỡng từ máy bơm ly tâm dẫn động trục khuỷu. Điều khiển nhiệt độ thực từ xa, sử dụng cảm biến gắn đầu xi lanh. 1.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát Đối với động D-243 động khác hệ thống làm mát phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé - Bảo đảm nhiệt độ môi chất làm mát cửa van nhiệt khoảng 8595℃ nhiệt độ dầu bôi trơn động khoảng 95÷115℃ - Bảo đảm động làm việc tốt chế độ điều kiện khí hậu điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí 1.1.3 Nhiệm vụ hệ thống làm mát Làm mát động cơ: hệ thống làm mát có nhiệm vụ làm mát động cơ, tản nhiệt khỏi chi tiết, giữ cho nhiệt độ chi tiết không vượt giá trị cho phép đảm bảo điều kiện hoạt động bình thường động Ngồi hệ thống có nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động đến nhiệt độ làm việc Làm mát dầu bơi trơn: q trình làm việc động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn tăng lên không ngừng nguyên nhân sau: - Dầu bôi trơn phải làm mát trục, tỏa nhiệt lượng sinh trình ma sát ổ trục ngồi - Dầu bơi trơn tiếp xúc trực tiếp với chi tiết máy có nhiệt độ cao cị mổ, xupap, piston Để đảm bảo nhiệt độ làm việc dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu thay đổi đảm bảo khả bơi trơn, cần phải làm mát dầu bôi trơn Đường dầu bôi trơn khoan song song với đường nước làm mát động Khi nước làm mát động đồng thời làm mát cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn 1.2 Các phương pháp đặc điểm kết cấu hệ thống làm mát ĐCĐT Căn vào môi chất làm mát, ta phân biệt hai loạt hệ thống làm mát: hệ thống làm mát nước hệ thống làm mát khơng khí Hầu hết động đốt ô tô sử dụng phương pháp làm mát nước Làm mát khơng khí sử dụng phổ biến cho động xe mô tô, xe máy số loại xe chuyên dụng 1.2.1 Hệ thống làm mát nước Trong hệ thống nước dùng làm môi chất trung gian truyền tải nhiệt khỏi chi tiết Tùy thuộc vào tính chất lưu động nước hệ thống làm mát người ta chia thành kiểu: làm mát kiểu bốc hơi, làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng a Hệ thống làm mát kiểu bốc Hệ thống làm mát kiểu bốc loại đơn giản Hệ thống không cần bơm, quạt Bộ phận chứa nước có hai phần: khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh thùng chứa nước bay phía Khi động làm việc, nước nhận nhiệt thành buồng cháy sơi tạo thành bọt nước, lên mặt thống thùng chứa để bốc ngồi khí trời Sơ đồ nguyên lý hệ thống sau Hình 1.1: Hệ thống làm mát nước kiểu bốc 1- Thùng chứa nước; Xi lanh; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3- Nắp xi lanh; 4- Thân máy; 6- Piston; 5- 7- Các-te chứa dầu; Khi động làm việc, nước bao xung quanh buồng cháy sơi Nước sơi có tỉ trọng bé nên lên bên mặt thống thùng chứa để bốc ngồi khí trời Nước nguội thùng chứa có tỉ trọng lớn chìm xuống vào phần nước nóng lên tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên Căn vào nhiệt lượng động cách bố trí động đứng hay nằm để thiết kế Do dùng phương pháp bốc hơi, lượng nước thùng chứa giảm nhanh, cần bổ sung nước thường xuyên kịp thời Do kiểu làm mát khơng thích hợp để bố trí phương tiện vận tải mà thường dùng cho động đốt kiểu xilanh nằm ngang máy công nghiệp cỡ nhỏ b Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực cột nước nóng lạnh mà khơng cần bơm Cột nước nóng động cột nước lạnh thùng chứa két nước Hình 1.2: Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên 1- Đường nước làm mát vào động cơ; làm mát; 4- Nắp đậy két làm mát; 7- Nấp xilanh; 2- Khơng khí làm mát; 3- Đường dẫn nước vào két 5- Đường nước két; 6- Quạt gió; 8- Xi lanh; 9-Thân máy Nước nhận nhiệt xilanh thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên lên Trong khoang nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt chi tiết bên buồng cháy khiến nhiệt độ nước tiếp tục tăng lên khối lượng riêng nước tiếp tục giảm nên nước lên theo đường dẫn khoang phía két làm mát Quạt gió dẫn động puly từ trục khuỷu hút khơng khí qua két Do nước két làm mát chìm xuống khoang Tại bình chứa phía két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại bơm hút vào động thực chu trình làm mát tuần hồn Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ hai cột nước, cường độ làm mát tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi khởi động chênh lệch nhiệt độ hai cột nước nóng nguội bé nên chênh lệch áp lực hai cột nước khơng nhiều Vì vậy, nước lưu động chậm, động nhanh đạt nhiệt độ chế độ làm việc Sau phụ tải tăng độ chênh lệch nhiệt độ hai cột nước tăng theo, tốc độ lưu động nước tăng theo Đô chênh áp lực phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình hai cột nước, phải ln đảm bảo mức nước thùng chứa phải cao mức nước động c Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng khắc phục nhược điểm hệ thống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động sức đẩy cột nước máy bơm nước tạo