-Trang 50 - Chương 14: Hệ thống làm mát Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi ti ết má y ti ếp xúc với khí cháy (piston, xécmăng, xupáp, nắp xilanh, thành xilanh) chi ếm kho ả ng 25÷35% nhi ệt lượng do nhiên liệu cháy trong buồng cháy tỏa ra. Vì v ậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ đỉnh piston có th ể lên đến 600 C, còn nhiệt độ nấm xupáp có khi lên đến 900 C . Nhi ệt độ các chi tiết máy cao sẽ gây ra hậu quả xấu sau đ â y : + Phụ tải nhiệt của các chi tiết máy lớn, làm giảm sức bền, độ cứng vững và t uổ i thọ của c húng. + Do nhi ệt độ cao, độ nhớt của dầu bôi trơn giảm nên tổn thất ma sát tă ng. + Có th ể gây kẹt bó piston trong xilanh do hiện tượng giản nở nh iệt . + Gi ảm hệ số n ạ p. Để khắc phục các hậu quả xấu trên, cần thiết phải làm mát động cơ. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truy ền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng nh ư ng cũng không quá ngu ội. Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng xấu như đã nêu ở trên, c òn quá nguội có nghĩa là động cơ được làm mát quá nhi ều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nh iệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. M ặt khác do nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt của dầu nhờn -Trang 51 - tăng, khiến cho d ầ u nhờn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. Hơn nữa khi nh iệt độ thành xilanh thấp quá, nhiên li ệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt thành xilanh làm cho mà ng dầu bôi tr ơn sẽ bị nhiên liệu rửa sạch, nếu trong nhiên liệu có nhiều lưu hu ỳnh, thì c ó thể dễ tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và h ơi nước ngưng tụ trên bề mặt thành xilanh. Các axit đó gây ra hiện t ượng ăn mòn kim l o ại . Hi ện nay có rất nhiều phương pháp làm mát như: làm mát bằng n ước kiểu bốc h ơi , làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên nhưng v ới họ động cơ S70 MC-C là động cơ có công suất lớn người ta sử dụng hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡ ng b ứ c . Hãng Man đã đưa ra 2 phương hướng lựa chọn sau đây trong vi ệc bố trí hệ t hống làm mát cho động cơ. Mỗi phương pháp bố trí cho h ệ thống làm mát đều có những ư u và nhược điểm riêng. Chúng ta có th ể lựa chọn 1 phương pháp thích hợp nhất trong 2 phương pháp sau đây để trang bị trên tà u : -Trang 52 - + Hệ thống làm mát bằng nước biển và hệ thống làm mát áo b a o. H ệ thống này có 2 vòng: vòng ngoài làm mát bằng nước bi ển, nước b iể n được dùng để làm mát: khí quét, dầu bôi trơn và n ước làm mát áo bao. Vòng trong làm mát bằng nước ngọt dùng làm mát áo b a o. + H ệ thống làm mát trung tâm . H ệ thống làm mát này cũng có hai vòng, vòng ngoài làm mát b ằng n ước biển dùng để làm mát cho trung tâm (nước ngọt), sau đó nước làm mát của hệ thống làm mát trung tâm này sẽ đến làm mát khí quét, d ầu bôi trơn và nước làm mát áo b a o. 2.4.3.1. Hệ thống làm mát nước biển và hệ thống làm mát áo bao. Hệ thống l àm mát nước b iể n Hệ thống làm mát nước biển thì được sử dụng làm mát dầu bôi tr ơn động cơ , làm mát nước ngọt làm mát áo bao và làm mát khí quét. S ơ đồ hệ thống như hình v ẽ 4 3 8 6 5 2 7 1 -Trang 53 - Hình 2.37. Sơ đồ hệ thống làm mát nước b iể n. 1. Van thông b iể n 2. Thi ết bị l ọ c 3. Bơm nước b iể n 4. D ầu bôi t r ơ n 5. N ước làm mát áo bao 6. Làm mát khí qu ét 7. Máy c h í nh 8. Van điều tiết nhiệt (hằng nh iệt ). -Trang 54 - Nguyên lý hoạt động: Nước biển từ van thông biển (1) vào qua lọc nước biển (2) được bơm (3) b ơm cung cấp đi làm mát, nó được chia làm hai ngã, m ột ngã đi làm mát dầu bôi trơn (4) s a u đó nó tiếp tục đi làm mát n ước làm mát áo bao. Ngã còn lại đi làm mát khí quét, sau đó hai đường nước này gặp nhau và cùng đến van điều tiết nh iệt . Van điều tiết nhiệt (8) là van 3 ngã có một thiết bị cảm biến đặt ở đường vào c ủ a nước làm mát và nó điều khiển hoạt động của van này. N ếu nhiệt độ của nước làm mát đi qua thiết bị cảm biến thấp h ơn nhiệt độ qui định mở cửa van thì van hằng nhiệt v ẫ n đóng, khi đó n ước biển sẽ đi trở lại tiếp tục đi làm mát, ngược lại nếu nhiệt độ nước làm mát qua thiết bị cảm biến lớn hơn nhiệt độ qui định thì van h ằng nhiệt mở, nước sau kh i đi làm mát sẽ đổ ra biển và nước mới ngu ội sẽ được bơm v à o. Hệ thống làm mát áo bao. 1 0 9 8 11 3 1 5 4 6 2 7 -Trang 55 - Hình 2.38. Sơ đồ hệ thống làm mát áo b a o. 1. Máy phát nước ngọt 7. Đường nước đi hâm nóng nhiên liệ u 2. Thi ết bị trao đổi nhiệt 8. Bơm vệ s i nh 3. Két tách khí 9. Thi ết bị cảnh báo 4. Đường nước trở về 10. Két nước bù 5. B ơm nước 11. Van hằng nh iệt 6. Ống tháo nư ớc -Trang 56 - Nguyên lý hoạt động: Hệ thống nước làm mát áo bao được sử dụng để làm mát áo bao: lót xilanh, n ắ p xilanh, van khí x ả và hâm nóng nhiên liệu trong ống t h á o. N ước ngọt sau khi trao đổi nhiệt với nước biển ở thiết bị trao đổi nhiệt (2) s ẽ vào thiết bị tách khí (3) sau đó được bơm (5) đưa đến các nơi cần làm mát c ủa động cơ: - Một ngã làm mát áo bao lót xilanh phía trên sau đó theo các ống dẫn n ước lên làm mát nắp xilanh và cụm xupáp xả. Sau đó n ước làm mát theo ngã M trở về làm mát máy phát nước ngọt (nếu trên động cơ có lắp máy phát nước ngọt) và sau đó đ ế n van hằng nhi ệt (đường đi của nước làm mát được điều khiển bởi van hằng nhiệt này) s a u đó nó được đi đến thiết bị tách khí lẫn trong nước và sau đó nó lại tiếp tục được b ơm bơm đưa đi làm mát . - M ột ngã đến làm mát áo bao lót xilanh phía dưới sau đó n ước làm mát đ ược đưa đến theo đường số (7) hâm nóng nhiên liệu và theo đường số (4) trở v ề . Van h ằng nhiệt (11) là thiết bị dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát, v a n hằng nhiệt này được điều khiển bởi một thiết bị cảm biến đặt trên đường ra của n ước làm mát, nếu nhiệt độ nước làm mát th ấp hơn 80 0 C thì van này đóng, nước làm mát s ẽ không vào trao đổi nhiệt với thiết bị trao đổi nhiệt (2) mà nó sẽ đến trực ti ếp làm mát các thiết bị cần làm mát của động cơ. Ngược lại nếu nhi ệt độ nước làm mát lớn h ơ n 80 0 C thì van này m ở ra, nước làm mát sẽ đi vào và trao đổi nhiệt v ới thiết bị trao đổ i nhiệt (2) sau đó nó mới được đưa đến làm mát các thiết bị cần làm mát -Trang 57 - của động cơ . Thi ết bị số (8) là bơm nước, dùng để bơm nước vào vệ sinh tuabin-máy nén kh í của hệ thống khí nạp. Sau khi vệ sinh tuabin-máy nén n ước sẽ được tháo ra theo đ ườ ng (6). Thi ết bị số (10) là két dãn nỡ, dùng để bù lượng nước dãn nở nhiệt trong qu á trình hoạt động của động cơ, trong két dãn nỡ có 2 công t ắc phao báo cho ta biết mực nước cao nhất và thấp nhất trong két dãn n ỡ để ta kịp thời bổ xung lượng nước hao hụ t . -Trang 58 - 2.4.3.2. Hệ thống làm mát trung tâm. 8 6 7 9 5 4 10 3 2 1 Hình 2.39. Sơ đồ hệ thống làm mát trung tâm . 1. Van thông biển 6. Đường nước ra 2. Thi ết bị lọc 7. Van hằng nh iệt 3. Bơm nước biển 8. Két nước bù 4. B ơm nước làm mát trung tâm 9. Thiết bị làm mát dầu 5. Thi ết bị trao đổi nhiệt trung tâm 10. Thiết bị làm mát n ước làm mát áo bao. Nguyên lý hoạt động : Hệ thống làm mát 2 vòng, vòng ngoài làm mát bằng nước bi ển, vòng trong làm mát bằng nước ngọt và nước ngọt được làm mát b ởi nước biển qua thiết bị trao đổi nh iệt trung tâm (5). B ơm nước ngọt (4) bơm nước làm mát qua van hằng nhiệt (7) đến các thiết bị cầ n làm mát, nó được chia làm 2 ngã, một ngã được dẫn đến làm mát dầu bôi trơn và làm mát nước làm mát áo bao, ngã còn l ại được dẫn đến thiết bị làm mát khí qu ét . Thi ết bị số (7) là van hằng nhiệt, van này điều khiển đường -Trang 59 - đi của nước làm mát , nếu nhiệt độ của nước làm mát thấp hơn nhi ệt độ mở van thì van hằng nhiệt đóng n ước ngọt không qua thi ết bị trao đổi nhiệt trung tâm (5) mà sẽ được bơm đưa đến các thi ết b ị cần làm mát, nếu nhiệt độ nước làm mát lớn hơn nhiệt độ mở van hằng nhiệt mở, n ước ngọt sẽ được dẫn đến thiết bị làm mát trung tâm để trao đổi nhiệt hạ thấp nhiệt độ n ước làm mát xu ống, sau đó mới được đưa đến những nơi cần làm mát . Chi ti ết (8) là két nước bù trừ dùng để bù lượng nước tiêu hao trong quá trình ho ạt động của động cơ cũng như quá trình giãn n ở nh iệt . . nguội có nghĩa là động cơ được làm mát quá nhi ều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nh iệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. M ặt khác do nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt. nhiên nhưng v ới họ động cơ S70 MC-C là động cơ có công suất lớn người ta sử dụng hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡ ng b ứ c . Hãng Man đã đưa ra 2 phương hướng lựa chọn sau đây trong vi ệc. -Trang 50 - Chương 14: Hệ thống làm mát Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi ti ết má y ti ếp xúc với khí