Nghiên cứu, chế tạo van hằng nhiệt điện tử

Để đảm bảo độ bền của vật liệu chế tạo ra các chi tiết máy, đảm bảo độ nhớt của dầu bôi trơn ở giá trị có lợi, để giữ cho nhiệt độ cháy của nhiên liệu trong máy phù hợp mà không để x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN THANH THUẬN

GVHD: PGS - TS ĐỖ VĂN DŨNG SVTH: LÊ NGUYỄN NHẬT MINH

NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VAN HẰNG NHIỆT ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

SKL012080

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VAN HẰNG NHIỆT ĐIỆN TỬ

SVTH : LÊ NGUYỄN NHẬT MINH

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 2 năm 2023

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: 1 LÊ NGUYỄN NHẬT MINH MSSV:18145399

(E-mail: - Điện thoại)

2 NGUYỄN THANH THUẬN MSSV:18145464

(E-mail: - Điện thoại)

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Khóa: 2018 Lớp:181452, 181451

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu, chế tạo van hằng nhiệt điện tử

2 Nhiệm vụ đề tài

I Tìm hiểu tổng quan, cơ sở lý thuyết về hệ thống làm mát trên động cơ ô tô

II Tìm hiểu thổng quan, cơ sở lý thuyết, ưu nhược điểm van hằng nhiệt điện tử

III Thiết kế, thi công mô hình van hằng nhiệt điện tử ứng dụng các cảm biến và vi điểu khiển

VI Thực nghiệm sản phảm nghiên cứu, ứng dụng trên mô hình thực nghiệm

IV Phân tích xử lí số liệu thực nghiệm, đánh giá sản phẩm chế tạo

VI Viết thuyết minh

3 Sản phẩm của đề tài

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn đến các Thầy, Cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm cho chúng em trong suốt thời gian qua, đồng thời trực tiếp giúp đỡ và tạo điều kiện làm việc tốt cho chúng em trong quá trình tìm tài liệu tham khảo Đó là nền tảng cơ bản vô cùng quý giá để cho em thành công trên con đường sự nghiệp trong tương lai

Được học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên Thầy cô của trường thì nhiệt tình, tâm huyết trong giảng dạy Đặc biệt là các thầy trong khoa Cơ khí Động lực đã trang bị cho chúng cho em một nền tảng cơ bản về kiến thức chuyên ngành để phần nào đáp ứng cho nhu cầu phát triển của xã hội

Sau gần 4 tháng cố gắng làm việc dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Đỗ Văn

Dũng, nhóm em đã hoàn thành tốt đồ án của mình Ngoài việc truyền dạy những kiến thức trên lớp, Thầy còn chia sẻ những kinh nghiệm thực tế, những bài học mới, sâu sắc mà người kỹ thuật như chúng em cần phải có Thầy đã tận tâm chỉ dạy cho chúng em và cho chúng em những góc nhìn mới về kiến thức chuyên ngành ô tô nói riêng và ngành công nghệ kỹ thuật ô

tô nói chung Có cơ hội được Thầy Đỗ Văn Dũng hướng dẫn là niềm vinh hạnh đối với nhóm chúng em

Đồ án đã hoàn thành theo đúng dự kiến Song do khả năng còn nhiều hạn chế, thời gian thực hiện có hạn, và vì một số lí do khách quan nên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý của các Thầy bộ môn

và các bạn sinh viên

Lời cuối cùng chúng em kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và luôn thành công trong sự nghiệp cao quý của mình

TÓM TẮT

1 Tên đề tài

“Nghiên cứu, chế tạo van hằng nhiệt điện tử”

2 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài

- Thời gian: Theo kế hoạch của Khoa CKD

- Địa điểm: Tại nhà và trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh

3 Mục đích của đề tài

- Tìm hiểu tổng quan, cơ sở lý thuyết về hệ thống làm mát trên động cơ ô tô

- Tìm hiểu thổng quan, cơ sở lý thuyết, ưu nhược điểm van hằng nhiệt điện tử

- Thiết kế, thi công mô hình van hằng nhiệt điện tử ứng dụng các cảm biến và vi điểu khiển

- Thực nghiệm sản phảm nghiên cứu, ứng dụng trên động cơ hoặc ô tô thực nghiệm

- Phân tích xử lí số liệu thực nghiệm, đánh giá sản phẩm chế tạo

- Viết thuyết minh

4 Phương tiện

- Phương tiện lý thuyết:

+ Tài liệu online, các bài báo trong nước và ngoài nước về hệ thống làm mát

+ Tài liệu chuyên ngành hệ thống điện điện tử thông minh ô tô, van hằng nhiệt điện tử + Tài liệu về xử lí số liệu thực nghiệm

+ Tài liệu mô phỏng, lập trình vi điều khiển

+ Các file đồ án đã hoàn thành, file hướng dẫn của khoa CKĐ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 12

TÓM TẮT 13

MỤC LỤC 14

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 17

DANH MỤC CÁC HÌNH 18

DANH MỤC CÁC BẢNG 21

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 22

1.1 Lí do chọn đề tài 22

1.2 Mục đích của đề tài 22

1.3 Đối tượng nghiên cứu 22

1.4 Phương pháp nghiên cứu 22

1.5 Phạm vi nghiên cứu 23

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT 24

2.1 Nhiệm vụ - Yêu cầu – Phân loại 24

2.2 Hệ thống làm mát bằng nước 26

2.1.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 26

2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 28

2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức 29

2.1.4 Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao 34

2.3 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió) 37

2.4 Dung môi làm mát 39

2.5 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống làm mát bằng nước 40

2.5.1 Két nước 41

2.5.2 Nắp két nước 43

2.5.3 Bơm nước 46

2.5.4 Quạt gió 52

2.5.5 Van hằng nhiệt 56

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ VAN HẰNG NHIỆT ĐIỆN TỬ 60

3.1 Giới thiệu 60

3.1.1 Hệ thống điều khiển nhiệt 61

3.1.2 Van hằng nhiệt truyền thống 62

3.1.3 Mục tiêu 63

3.2 Van hằng nhiệt điện tử 63

3.2.1 Công nghệ liên quan 66

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VAN HẰNG NHIỆT ĐIỆN TỬ 68

4.1 Phương án thiết kế 68

4.1.1 Thiết kế van hằng nhiệt 69

4.1.2 Các bộ phận của mô hình 70

4.2 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 71

4.2.1 Thông số kỹ thuật 72

4.2.2 Sơ đồ chân 72

4.2.3 Ứng dụng 73

4.3 Arduino nano 73

4.1.1 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano 73

4.1.2 Ưu điểm của Arduino Nano 75

4.1.3 Những ứng dụng thực tiễn 75

4.1.4 Sơ đồ chân 76

4.4 Module driver điều khiển động cơ DC mạch cầu H L298N 82

4.4.1 Thông số kỹ thuật 83

4.4.2 Sơ đồ chân 84

4.5 Step motor NEMA 17 85

4.5.1 Đặc điểm kỹ thuật 85

4.5.2 Thông tin kỹ thuật 87

4.5.3 Sơ đồ chân 88

4.6 LCD I2C 88

4.6.1 LCD 16x2 88

4.6.2 Module I2C 90

4.7 Nguyên lí hoạt động của mô hình 93

4.8 Tiến hành lắp ráp mô hình và code Arduino 94

4.8.1 Lắp ráp mô hình 94

4.8.2 Code Arduino Nano 95

CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM 97

5.1 Giới thiệu 97

5.2 Thực nghiệm 97

5.3 Đánh giá kết quả 101

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 102

6.1 Kết luận 102

6.2 Mặt hạn chế của mô hình 102

6.3 Hướng phát triển 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

EMF: Electromagnetic Field

LCD: Liquid CryStal Display

OLED: Organic Light Emitting Diode

SPI: Serial Peripheral Interface

PDIP: Plastic Dual-In-line Package

TQFP: Plastic Quad flat pack

HVAC: Heating, Ventilating and Air Conditioning

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2 1: Nhiệt độ vận hành của các chi tiết động cơ 24

Hình 2 2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 27

Hình 2 3: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 28

Hình 2 4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín 30

Hình 2 5: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hở 32

Hình 2 6: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn kín và hở 33

Hình 2 7: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài 35

Hình 2 8: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải 36

Hình 2 9: Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh có quạt gió 38

Hình 2 10: Cấu tạo quạt gió hướng trục 39

Hình 2 11: Cấu tạo hệ thống làm mát 41

Hình 2 12: Cấu tạo của két nước làm mát 42

Hình 2 13: Cấu tạo ruột két nước 43

Hình 2 14: Cấu tạo nắp két nước 44

Hình 2 15: Trạng thái van ấp suất mở 45

Hình 2 16: Trạng thái van chân không làm việc 45

Hình 2 17: Kết cấu bơm nước ly tâm 47

Hình 2 18: Kết cấu bơm nước kiểu piston 48

Hình 2 19: Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng 49

Hình 2 20: Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút 50

Hình 2 21: Kết cấu bơm guồng 51

Hình 2 22: Quạt gió dẫn động cơ khí 53

Hình 2 23: Quạt gió có trang bị khớp dầu 53

Hình 2 24: Cấu tạo khớp dầu 54

Hình 2 25: Sơ đồ mạch điện quạt gió điều khiển điện 55

Hình 2 26: Van hằng nhiệt kiểu chất lỏng (hộp xếp) 57

Hình 2 27: Van hằng nhiệt kiểu chất rắn 58

Hình 3 1: Hệ thống điều khiển nhiệt thông minh 61

Hình 3 2: Trạng thái hoạt động của van hằng nhiệt bằng sáp 62

Hình 3 3: Đường đi của chất làm mát qua van hằng nhiệt 63

Hình 3 4: Mô-đun điều khiển van hằng nhiệt điện tử Schaefflers 64

Hình 3 5: Van hằng nhiệt với các van poppet riêng lẻ được điều khiển bởi một cam 65

Hình 3 6: Ví dụ về van hằng nhiệt điều khiển lập trình 65

Hình 3 7: Thiết bị truyền động cánh quạt quay thủy lực 66

Hình 3 8: Cách thức điều khiển motor bước 67

Hình 4 1: Hình minh họa van bướm 69

Hình 4 2: Mô hình van hằng nhiệt 70

Hình 4 3: Các chân của cảm biến nhiệt độ 72

Hình 4 4: Các chân của Arduino Nano 76

Hình 4 5: Các chân của Arduino Nano ICSP 80

Hình 4 6: Module L298N 83

Hình 4 7: Sơ đồ chân L298N 84

Hình 4 8: Động cơ bước Nema 17 85

Hình 4 9: Cấu tạo của motor bước 86

Hình 4 10: Nguyên lí cấu tạo của động cơ bước 87

Hình 4 11: Sơ đồ chân của motor bước Nema 17 88

Hình 4 12: Hình dáng của loại LCD thông dụng 89

Hình 4 13: Các chân của LCD 89

Hình 4 14: Module I2C LCD 16×2 91

Hình 4 15: Sơ đồ chân Module I2C 92

Hình 4 16: Sơ đồ nguyên lí của mô hình 93

Hình 4 17: Sơ đồ lắp ráp hệ thống điều khiển van hằng nhiệt điện tử 94

Hình 4 18: Mô hình van hằng nhiệt điện tử 94

Hình 5 1: Van hằng nhiệt khi ở nhiệt độ <82oC 97

Hình 5 2: Van hằng nhiệt khi ở nhiệt độ > 82oC và < 92oC 98

Hình 5 3: Van hằng nhiệt khi ở nhiệt độ > 82oC và < 92oC 99

Hình 5 4: Van hằng nhiệt khi ở nhiệt độ >92oC 100

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4 1: Các linh kiện cần thiết cho mô hình 70

Bảng 4 2: Thông số kỹ thuật 73

Bảng 4 3: Chức năng của các chân 76

Bảng 4 4: Chức năng của chân ICSP 81

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay, khi ngành công nghiệp ô tô đang phát triển ở trình độ rất cao, các kỹ sư, nhà khoa học và nhà thiết kế vẫn đang nỗ lực phát triển các công nghệ mới nhằm cải thiện các tính năng tiện nghi, lợi ích an toàn khi sử dụng, cũng như tính kinh tế, tiêu thụ nhiên liệu và bảo vệ môi trường để nâng cao Trên ô tô được trang bị một số lượng lớn các hệ thống điện tử tự động để tăng sự thoải mái, an toàn cũng như tính kinh tế cho người dùng Van hằng nhiệt điện

tử cũng là một những bộ phận điện tử đã được phát triển và sử dụng ở một số dòng xe trên thị trường để thay thế cho van hằng nhiệt truyền thống hiện nay Van hằng nhiệt điện tử đã mang lại tính năng tốt hơn cho động cơ đốt trong nhưng vẫn chưa được phổ biến rộng rãi trên thị trường Chính vì vậy, chúng em quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu, chế tạo van hằng nhiệt điện tử”

1.2 Mục đích của đề tài

- Thiết kế chế tạo mô hình van hằng nhiệt điện tử sử dụng các cảm biến và vi điều khiển

- Làm cơ sở nghiên cứu cho việc phục vụ giảng dạy và ứng dụng vào thực tế

- Nâng cao kiến thức về điện cũng như khả năng lập trình điện tử

- Đánh giá khả năng vận hành của hệ thống

- Tạo điều kiện cho sinh viên tích lũy kinh nghiệm và kỹ năng thực hành, cũng như khả năng báo cáo, thuyết trình, làm việc nhóm được nâng cao

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Tìm hiểu hệ thống làm mát của động cơ hiện nay và nghiên cứu về van hằng truyền thống

và van hằng nhiệt điện tử sử dụng các cảm biến và vi điều khiển để thực hiện chế tạo van hằng nhiệt điện tử

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thống kê, phân tích: bao gồm thu thập, phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu

từ các tài liệu sưu tầm được và các kết quả nghiên cứu liên quan Phương pháp này được sử

dụng xuyên suốt trong quá trình thực hiện đề tài

Phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập thông tin để đánh giá

1.5 Phạm vi nghiên cứu

- Tìm hiểu tổng quan, cơ sở lý thuyết về hệ thống làm mát trên động cơ ô tô

- Tìm hiểu tổng quan, cơ sở lý thuyết, ưu nhược điểm van hằng nhiệt điện tử

- Thiết kế, thi công mô hình van hằng nhiệt điện tử ứng dụng các cảm biến và vi điểu khiển

- Thực nghiệm sản phẩm nghiên cứu, ứng dụng trên động cơ hoặc ô tô thực nghiệm

- Phân tích xử lí số liệu thực nghiệm, đánh giá sản phẩm chế tạo

- Viết thuyết minh

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT 2.1 Nhiệm vụ - Yêu cầu – Phân loại

Nhiệm vụ

Trong quá trình làm việc của động cơ, hỗn hợp nhiên liệu (nhiên liệu và không khí) cháy trong buồng đốt của động cơ tỏa ra với một nhiệt độ lớn khoảng 20000C÷ 25000C, nhiệt lượng sinh ra do nhiên liệu bị đốt cháy trong buồng đốt chuyển hóa thành công chỉ chiếm 23% ÷ 55%, còn lại sẽ theo khí thải và truyền cho các chi tiết xung quanh, những chi tiết tiếp xúc với khí cháy sẽ nóng lên và có nhiệt độ khá cao

Hình 2 1: Nhiệt độ vận hành của các chi tiết động cơ

Khi nhiệt độ của các chi tiết cao gây ra các hậu quả xấu:

- Làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của chi tiết máy

- Làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng hệ số ma sát gây tổn thất ma sát

- Gây bó kẹt chi tiết chuyển động do giãn nở nhiệt (bó kẹt pít-tông trong xi-lanh)

- Giảm hệ số nạp

- Làm xuất hiện các hiện tượng cháy không bình thường của động cơ xăng như: cháy kích nổ, cháy sớm, tự cháy

Nếu động cơ hoạt động ở nhiệt độ quá thấp cũng không tốt vì khi đó độ nhớt của dầu bôi trơn tăng làm nó khó lưu động, gây tăng tổn thất ma sát và tổn thất cơ giới Mặt khác, khi nhiệt

độ xi-lanh thấp, nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt thành xi-lanh, làm hỏng màng dầu bôi trơn Nếu trong nhiên liệu có nhiều thành phần lưu huỳnh thì có thể kết hợp với nước ngưng

tụ trên bề mặt thành xi-lanh tạo ra các axit và gây hiện tượng ăn mòn kim loại

Để đảm bảo độ bền của vật liệu chế tạo ra các chi tiết máy, đảm bảo độ nhớt của dầu bôi trơn ở giá trị có lợi, để giữ cho nhiệt độ cháy của nhiên liệu trong máy phù hợp mà không để xảy ra sự ngưng đọng của hơi nước trong xi-lanh… Người ra phải làm mát động cơ

Hệ thống làm mát của động cơ sẽ có nhiệm vụ sau: Khi động cơ nóng lên thì hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra môi trường xung quanh để làm mát động cơ Ngược lại, khi động

cơ còn lạnh thì hệ thống làm mát sẽ giúp động cơ nhanh đạt được nhiệt độ làm việc giúp cho động cơ luôn duy trì nhiệt độ làm việc thích hợp và ổn định, đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Ngoài ra còn dùng để điều khiển các hệ thống khác như: hệ thống sưởi ấm của hệ thống điều hòa không khí, hệ thống điều khiển tốc độ không tải

Yêu cầu

- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp

- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xi-lanh được làm mát như nhau

- Nếu làm mát bằng nước phải đảm bảo đưa nước có nhiệt độ thấp đến vị trí có nhiệt độ cao

- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nước khi súc rửa để sử dụng bảo quản dễ dàng

Phân loại

Căn cứ vào môi chất làm mát, hiện nay động cơ sử dụng phổ biến 2 loại hệ thống làm mát là hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng không khí Hệ thống làm mát bằng không khí được sử dụng phổ biến cho các động cơ mô tô, xe máy và một số động cơ ô

tô chuyên dụng Hệ thống làm mát bằng không khí kém hiệu quả hơn hệ thống làm mát bằng nước nên ít được sử dụng trên động cơ ô tô Hầu hết các động cơ đốt trong trên ô tô đều sử

dụng phương pháp làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước là hệ thống sử dụng môi chất làm mát có thành phần chính

là nước Hệ thống được phân biệt theo phương pháp tạo sự lưu thông của nước làm mát Được chia thành 3 loại là:

- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

- Hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức

Theo số vòng tuần hoàn, hệ thống làm mát chia thành 2 loại:

- 1 vòng tuần hoàn: Có hệ thống làm mát tuần hoàn kín và tuần hoàn hở

- 2 vòng tuần hoàn: Tương tự

Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ

2.2 Hệ thống làm mát bằng nước

2.1.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất Hệ thống này không cần bơm nước và quạt làm mát Hệ thống có thùng chứa nước làm mát (2) dùng để chứa nước và

áo nước bao bọc xung quanh xi-lanh (8) Bộ phận chứa nước có hai phần: phần khoang chứa nước làm mát của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân máy Thùng nước được lắp với thân máy bằng các bu-lông Giữa thùng và thân máy có đệm làm kín nước

Sơ đồ kết cấu của hệ thống:

Hình 2 2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1- Thùng nhiên liệu; 2-Thùng nước; 3,4- Xu-páp; 5- Nắp xi-lanh; 6- Thân máy; 7- Piston;

8- Xi-lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu; 11-Cacte dầu

Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc, nhiệt trong buồng đốt sẽ truyền ra các chi tiết máy và truyền vào nước được bao bọc xung quanh buồng đốt Nước nhận nhiệt của buồng đốt sẽ sôi tạo thành bọt nước Nước sôi có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỉ trọng lớn hơn nên có xu hướng

đi xuống dưới điền đầy vào chỗ nước nóng nổi lên, do đó tạo thành dòng đối lưu tự nhiên

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản

+ Do đặc tính lưu động đối lưu như đã nói ở trên nên hay dùng cho loại động cơ đốt trong kiểu xi-lanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ

- Nhược điểm:

+ Do làm mát bằng cách bốc hơi nên lượng nước trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời nên không thích hợp với ô tô, máy kéo + Do kiểu làm mát bốc hơi tự nhiên nên nguồn nước trong thùng giảm nhanh làm cho tiêu hao nước nhiều và mài mòn thành xi-lanh không đều

2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

Hệ thống bao gồm các áo nước bao bọc quanh xi-lanh (8) Nước làm mát được chứa trong két làm mát (3) và luân chuyển tuần hoàn với động cơ nhờ ống nước (1) và (5) Động

cơ có thể trang bị thêm quạt gió (6) hoặc không Trên két nước (3) có nắp két nước (4) dùng đậy kín két nước hoặc bổ sung nước làm mát

Sơ đồ kết cấu của hệ thống :

Hình 2 3: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

1,5- Ống dẫn nước ; 2- Gió làm mát; 3- Két nước ; 4- Nắp két nước; 6- Quạt gió, 7- Thân

máy; 8- Xi-lanh; 9- Áo nước

Nguyên lý làm việc:

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và nguội Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong trong két nước

Khi động làm việc, nhiệt độ từ buồng cháy tỏa ra làm cho nước nóng dần lên Nước nóng

có khối lượng riêng nhỏ hơn nên nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (3) Tại đây nước nóng được làm mát nhờ quạt (6) dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ hút không khí qua két làm giảm nhiệt độ của nước trong két Nước sau khi tản nhiệt nên khối lượng riêng tăng và chìm xuống khoang dưới của két và sau đó đi vào làm mát cho

động cơ tạo thành một vòng tuần hoàn kín

Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau:

𝛥𝑝 = 𝜌 𝑔 ℎ 𝛼 𝛥𝑡 (N/m2

)

Trong đó :

𝜌 - Khối lượng riêng của nước (𝑘𝑔/𝑚3)

ℎ - Hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và nguội (𝑚)

𝛼 - Hệ số giản nỡ của nước (0,00018𝑚3/oC)

𝛥𝑡 - Độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội

Như vậy, từ công thức trên ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ 𝛥𝑡 của hai cột nước nóng và nguội Do vậy cường độ làm mát được điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động, nhiệt lượng cung cấp cho nước thấp nên sự chênh lệch nhiệt độ 𝛥𝑡 của hai cột nước nóng và nguội bé do đó chênh lệch áp lực 𝛥𝑝 giữa hai cột nước nhỏ, vì vậy nước lưu động chậm, động cơ nhanh đạt được nhiệt độ ở chế độ làm việc Sau đó nhiệt động của động

cơ tăng thì sự chênh lệch nhiệt độ 𝛥𝑡 của hai cột nước nóng và nguội lớn nên sự chênh lệch

áp suất 𝛥𝑝 giữa hai cột nước tăng, vì vậy nước lưu động nhanh làm cho hiệu quả làm mát tăng

Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé vào khoảng 𝑣 = 0,12¸ 0,19 𝑚/𝑠 Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn,

vì vậy mà thành xi-lanh được làm mát không đều Muốn giảm chênh lệch nhiệt độ nước vào

và nước ra của động cơ thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ nhưng làm như vậy thì kết cấu sẽ nặng nề, cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường dùng trên động cơ tĩnh tại

2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức

Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên bé Để khắc phục được nhược điểm trên người ta đã dùng hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức

Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra.Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các hệ thống làm mát sau:

- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín

- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn một vòng hở

- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng tuần hoàn

Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau

Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín

Sơ đồ kết cấu của hệ thống:

Hình 2 4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín

1- Thân máy; 2 - Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước; 4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10-

Két làm mát dầu; 11- Vít xả nước

Hệ thống bao gồm:

- Các áo nước bao bọc buồng đốt động cơ

- Két nước và các đường ống dẫn nước

+ Đường dẫn nước số 2 là đường nước từ động cơ về két làm mát

+ Đường dẫn nước số 4 là đường nước dẫn nước quay lại động cơ khi van hằng nhiệt đóng

+ Đường dẫn nước 9 là đường dẫn nước từ két làm mát về động cơ

- Van hằng nhiệt có nhiệm vụ đóng mở đường nước từ động cơ về két nước

- Bơm nước và quạt gió được dẫn động bởi động cơ nhờ dây đai

- Nếu nhiệt độ của nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt đóng lại không cho đi qua két mà theo đường tắt đưa nước trở về đường nước vào của bơm Bơm sẽ tiếp tục đưa nước vào làm mát động cơ Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo vòng tuần hoàn nhỏ

- Nếu nhiệt độ của nước lớn hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt mở cho nước đi qua két làm mát Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Nước sau khi làm mát có nhiệt độ thấp lại được bơm nước hút vào rồi đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo vòng tuần hoàn lớn

Khi mới khởi động, nhiệt độ động cơ còn thấp nên nước làm mát sẽ lưu động theo vòng tuần hoàn nhỏ Điều này giảm bớt thời gian hâm nóng máy Khi đạt nhiệt độ cần làm mát, van bằng nhiệt sẽ mở để nước tuần hoàn theo vòng tuần hoàn lớn hoặc cả hai vòng tuần hoàn

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ do đó ít bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước làm mát tiếp

động cơ Do đó, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 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 Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển…

Sơ đồ kết cấu của hệ thống:

Hình 2 5: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 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

Nguyên lý làm việc:

Quá trình hoạt động của 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 1000C 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

So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng

500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh, nhưng với nhiệt độ này do

sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên Cũng do vách áo nước

bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xi-lanh vào nước làm mát cũng kém Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn Điều này không có lợi cho chế độ làm mát Ngược lại, tuần hoàn kín lại có khá nhiều

ưu điểm như nhiệt độ sôi nước làm mát trong hệ thống có thể lên đến 1000C, giảm được lương nước bốc hơi và hiệu quả làm mát ổn định

Vì vậy hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín được sử dụng rộng rãi trên ô tô

Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín và hở

Đặc điểm của hệ thống này là 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

Sơ đồ kết cấu của hệ thống :

Hình 2 6: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn kín và hở

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

Nguyên lý làm việc:

Trong hệ thống này, nước làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (10) dẫn nước đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh sau đó đến két làm mát nước (5) để tản nhiệt cho nước Nước trong hệ thống kín được làm mát bởi nguồn nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (7) thông qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước rồi theo đường ống (6) 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 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) đặt trên mạch nước để khi nhiệt độ nước làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát Lúc này nước có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước (10) để bơm trở lại động cơ

2.1.4 Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao

Các động cơ ngày nay, nhiệt độ làm mát của động cơ tăng lên rất nhiều; ví dụ nhiệt độ làm mát động cơ tàu thủy từ 30÷32oC lên 60÷65oC, ở động cơ cao tốc lên đến khoảng 80÷850C

và một số kiểu động cơ nhiệt độ trung bình của nước làm mát đã đạt 1000C hoặc cao hơn Khi làm mát động cơ với nhiệt độ nước cao hơn 1000C, 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) Hệ thống làm mát ở nhiệt

độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải

Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài:

Sơ đồ kết cấu của hệ thống:

Hình 2 7: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài

1- Động cơ; 2- Van tiết lưu; 3- Bộ tách hơi; 4- Bộ ngưng tụ nước; 5- Quạt gió; 6- Bơm

nước

Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùng thứ nhất có áp suất 𝑝1truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (4) đến bơm tuần hoàn (6) Quạt gió (5) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (4) Vùng thứ hai có áp suất 𝑝2 > 𝑝1 truyền từ bơm tuần hoàn qua động

cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất D𝑝 = 𝑝2 − 𝑝1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2) Nước trong vùng có áp suất cao 𝑝2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt

độ tvào đến tra ) Áp suất 𝑝2 tương ứng với nhiệt độ sôi 𝑡2 > 𝑡𝑟𝑎 nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất 𝑝1 < 𝑝2

Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải:

Sơ đồ kết cấu của hệ thống:

Hình 2 8: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải

1- Động cơ; 2- Tuabin tăng áp; 3- Đường thải; 4- Bộ tăng nhiệt cho hơi nước;5- Bộ

tăng nhiệt cho nước ra; 6- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ tách hơi; 7,9- Van tiết

lưu; 8- Bộ tách hơi nước; 10- Tuabin hơi; 11- Bộ ngưng tụ; 12,14,15,16- Bơm nước; 13-

Thùng chứa nước

Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau:

- Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng nhiệt trước

của nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8) Nước tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (14) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất 𝑝1 đưa vào động cơ với áp suất 𝑝2 Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất 𝑝2 và nhiệt độ 𝑡𝑟𝑎 rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên 𝑡𝑟𝑎′ > 𝑡𝑟𝑎

Nhưng do áp suất của 𝑝2 của nước tương ứng với nhiệt độ sôi 𝑡2 > 𝑡𝑟𝑎′ > 𝑡𝑟𝑎 nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết

lưu, tại đây áp suất giảm từ 𝑝2 xuống 𝑝1 với nhiệt độ 𝑡1

- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10), rồi vào bộ ngưng tụ (11) Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi Nước làm mát của vòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm mát nước trong mạch kín

Ưu điểm của hệ thống làm mát nhiệt độ cao là:

- Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6 − 7% (ví dụ dùng hệ thống làm mát nhiệt độ cao thì hiệu suất có thể đạt 0,46 ÷ 0,47 trong khi đó nếu dùng hệ thống làm mát thông thường chỉ đạt 0,40 ÷ 0,42)

- Giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt

- Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ của các chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn

2.3 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)

Hệ thống làm mát bằng không khí được chia làm 2 loại:

- Làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

- Làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió)

Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các cánh tản nhiệt bố trí trên nắp xi-lanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xi-lanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đường tâm xi-lanh Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí cánh tản nhiệt dọc theo đường

tâm xi-lanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các cánh tản nhiệt Hệ thống làm mát kiểu

tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để lấy làm mát các cánh tản nhiệt

Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm thường động cơ bị quá nóng do làm mát kém Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xi-lanh phức tạp, rất khó chế tạo

do cách bố trí các cánh tản nhiệt và hình dạng các cánh tản nhiệt Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách bố trí các cánh tản nhiệt trên thân máy

và nắp xi-lanh

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó là các cánh tản nhiệt trên thân máy và nắp xi-lanh, quạt gió và cánh hướng gió Nhưng quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng lớn làm mát động cơ Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị

ly hợp thủy lực hay điện từ

Hình 2 9: Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh có quạt gió

1- Quạt gió; 2- xi-lanh động cơ;

Hình 2.9 giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốn xi-lanh dùng quạt gió hướng trục, không khí qua cửa hút gió, qua quạt gió hướng trục rồi theo cánh hướng gió đi vào khu vực các cánh tản nhiệt của các xi-lanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài Nhờ có cánh hướng gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho các xi-lanh, khiến cho nhiệt độ các xi-lanh tương đối đồng đều Hơn nữa do khí có cánh hướng gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các cánh tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra nhờ có cánh hướng gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xu-páp thải, buồng cháy…) Cánh hướng gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, cánh hướng gió được cố định vào thân máy

Hình 2 10: Cấu tạo quạt gió hướng trục

1- Cánh quạt; 2- Đệm; 3- Bu-lông; 4- Trục quạt gió; 5- Vỏ quạt; 6- Bánh đai

2.4 Dung môi làm mát

Trên ô tô ngày nay hầu hết các động cơ đều sử dụng dung dịch làm mát có pha các chất chống lắng cặn, chống đông…Nếu dùng môi chất làm mát bằng nước thông thường thì khi ở

những vùng có nhiệt độ dưới 00C thì nước sẽ bị đóng băng làm nứt vỡ các chi tiết của động

cơ như: thân máy, nắp máy, két nước, bơm nước Vì vậy, cần sử dụng chất chống đông pha vào nước để làm dung môi làm mát động cơ

Chất chống đông thường dùng là Etylene Glycol Hỗn hợp chất làm mát gồm 50% nước

và 50% chất chống đông, hỗn hợp này đông đặc ở nhiệt độ -340F (-370C) Nếu sử dụng hỗn hợp có 70% etylene glycol thì nó đông đặc ở nhiệt độ - 640C

Dung môi làm mát có tác dụng:

- Hạ thấp nhiệt độ đông đặc của chất làm mát xuống - 370C

- Tăng nhiệt độ sôi của chất làm mát đến 1080C, nên làm giảm tổn hao chất làm mát do bốc hơi khi nóng

- Chống lắng cặn và ăn mòn kim loại trong hệ thống làm mát

Chất chống đông có chứa các phụ gia như chất chống ăn mòn, chất chống tạo bọt Sự ăn mòn có thể làm giảm thời gian sử dụng đối với các chi tiết kim loại, đồng thời nó tạo ra một lớp cách nhiệt làm giảm hiệu quả làm mát

Chất chống đông thường được pha màu xanh lục để dễ nhận biết đồng thời dễ phát hiện chỗ rò rỉ trong hệ thống

Chất chống tạo bọt ngăn cản sự tạo bọt khí khi chất làm mát đi qua bơm nước Nếu chất làm mát có nhiều bọt khí sẽ ngăn cản quá trình truyền nhiệt làm giảm hiệu quả làm mát dẫn đến động cơ bị quá nhiệt

Chất chống ăn mòn và tạo bọt bị giảm dần tác dụng sau một thời gian làm việc Nếu sự

ăn mòn xảy ra, chất làm mát có màu nâu đỏ (màu rỉ sét) Vì vậy cần thay dung môi làm mát theo quy định, thông thường khoảng 2 năm/lần

Có hai loại etylene glycol là silicat cao và silicat thấp tuỳ theo hàm lượng silicol silicat pha vào etylene glycol

Hầu hết các động cơ đều sử dụng silicat cao để bảo vệ các chi tiết bằng hợp kim nhôm, nếu không sẽ làm nhôm hợp kim bong tróc gây tắc hệ thống làm mát Chất chống đông silicat thấp thường đợc dùng cho một số động cơ Diesel trên các xe tải nặng

2.5 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống làm mát bằng nước

Hầu hết các động cơ đốt trong trên ô tô hiện nay đều sử dụng phương pháp làm mát bằng