đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống làm mát động cơ yc4g170-20 lắp trên xe bus thacojb86l

Vì vậy, cần làm mát động cơ bằng không khí hay bằng nước chất lỏng.Vớibất kỳ hệ thống làm mát kiểu nào, cần phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau: - Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 5

1 Mục đích và ý nghĩa đề tài 6

2 Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ 7

2.1 Hệ thống làm mát 7

2.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: 7

2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên: 8

2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức: 9

2.1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: 10

2.1.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: 11

2.1.3.3 Hệ thống làm mát một vòng hở: 12

2.2 Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao 13

2.2.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: 13

2.2.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải: 14

2.3 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước 15

2.3.1 Kết cấu két làm mát 15

2.3.2 Kết cấu của bơm nước 19

2.3.2.1 Bơm ly tâm 19

2.3.2.2 Bơm piston 21

2.3.2.3 Bơm bánh răng 21

2.3.2.4 Bơm cánh hút 22

2.3.2.5 Bơm guồng 24

2.3.3 Kết cấu quạt gió 25

2.3.4 Van hằng nhiệt 26

2.4 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió) 28

2.4.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên: 28

2.4.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức: 28

2.5 So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí 29

3 Giới thiệu khái quát về động cơ YC4G170-20 30

3.1 Nguyên lý làm việc và kết cấu động cơ 32

3.2 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 34

3.3 Cơ cấu phân phối khí 38

3.4 Hệ thống nhiên liệu động cơ YC4G170-20 39

3.5 Hệ thống bôi trơn động cơ YC4G170-20 40

3.6 Hệ thống tăng áp động cơ YC4G170-20 41

3.7 Tính toán nhiệt động cơ YC4G170-20 42

4 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ YC4G170-20 54

4.1 Sơ đồ, mục đích, yêu cầu hệ thống làm mát 54

4.1.1 Sơ đồ hệ thống làm mát: 54

4.1.2 Mục đích của hệ thống làm mát: 54

4.1.3 Yêu cầu của hệ thống làm mát: 55

4.2 Các nhiệm vụ của hệ thống làm mát 55

4.2.1 Làm mát động cơ và máy nén khí 55

4.2.2 Làm mát dầu bôi trơn 55

4.3 Các bộ phận và môi chất làm mát trong động cơ YC4G170-20 56

4.3.1 Két làm mát: 56

4.3.1.1 Công dụng và yêu cầu: 56

4.3.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 56

4.3.2 Nắp két: 57

4.3.2.1 Công dụng và yêu cầu: 57

4.3.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 57

4.3.3 Bơm nước: 58

4.3.3.1 Công dụng và yêu cầu: 58

4.3.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 59

4.3.4 Van hằng nhiệt 60

4.3.4.1 Công dụng và yêu cầu: 60

4.3.4.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động 61

4.3.5.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 62

4.3.6 Dung môi làm mát 63

5 Tính toán kiểm nghiệm nhiệt két làm mát của động cơ YC4G170-20 63

5.1 Tổng quan về lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh 63

5.2 Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió 66

5.2.1 Quạt gió 66

5.2.2 Két nước 66

5.2.3 Bơm nước 66

5.3 Tính kiểm nghiệm quạt gió, bơm nước và két nước 67

5.3.1 Tính kiểm nghiệm quạt gió 67

5.3.2 Tính toán các thông số kiểm tra két nước 71

5.3.3 Tính kiểm nghiệm bơm nước 73

5.4 Tính toán lượng nhiệt của động cơ YC4G170-20 trao đổi qua hệ thống làm mát 75

5.4.1 Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát 75

5.4.2 Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường 77

6 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục sửa chữa hệ thống làm mát 80

6.1 Các hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa 80

6.1.1 Két làm mát: 81

6.1.2 Nắp két: 81

6.1.3 Bơm nước: 82

6.1.4 Van hằng nhiệt: 82

6.1.5 Quạt gió: 82

6.1.6 Dung môi làm mát: 83

6.2 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 83

6.2.1 Kiểm tra và bổ sung nước làm mát: 83

6.2.2 Kiểm tra hiện tượng rò rỉ nước của hệ thống làm mát: 83

6.2.3 Kiểm tra hiện tượng tắc két nước: 84

6.2.4 Kiểm tra van hằng nhiệt: 84

6.2.5 Kiểm tra, điều chỉnh bộ truyền đai: 85

6.2.6 Thông rửa hệ thống làm mát: 85

6.3 Các phương pháp cấp, xả nước trong hệ thống làm mát 86

6.3.1 Cấp nước làm mát: 86

6.3.2 Xả nước làm mát: 87

7 Kết luận 88

8 Tài liệu tham khảo 89

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ô tô nước ta đã tăng dần tỉ lệnội địa hóa sản phẩm để phát triển công nghệ Do tình hình kinh tế phát triển nhanh,nhu cầu vận chuyển hành khách ngày càng tăng, việc sản xuất và lắp ráp xe khách

đã được công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất và lắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hảichú trọng Trong các dòng xe vừa được đóng mới như THACO JB86L, THACOJB86SL và THACO JB70 thì loại xe THACO JB86L đang được thị trường trongnước ưa chuộng Vì vậy, việc tìm hiểu tính năng kỹ thuật của xe cũng như các hệthống trong động cơ là một vấn đề không kém phần quan trọng của sinh viên thuộcchuyên ngành Cơ Khí Động Lực, Khoa Cơ Khí Giao Thông Do đó, em được chọn

đề tài “Khảo sát hệ thống làm mát động cơ YC4G170-20 lắp trên xe busTHACOJB86L” Đây là loại động cơ được công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất vàlắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hải sử dụng trên xe bus THACO JB86L 35 chỗ ngồi

Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời giankhông cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kínhmong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn Cuốicùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trần Thanh Hải Tùng, thầy giáo TS.Dương Việt Dũng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ

án này

Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Trương Văn Phụng.

1 Mục đích và ý nghĩa đề tài.

Để cho động cơ hoạt động hiệu quả, các hệ thống của động cơ như hệ thốngnhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát… phải làm việc một cách ổn định.Ngoài ra, sự làm việc của các hệ thống này cũng có tác động lớn về công suất, tuổithọ, hiệu suất làm việc của động cơ Hệ thống làm mát là một trong những hệ thốngquan trọng của động cơ

Mục đích của đề tài là:

- Hiểu rõ các phương án làm mát cho động cơ động cơ đốt trong;

- Khảo sát hệ thống làm mát động cơ YC4G170-20, phương pháp kiểmtra, sửa chữa hệ thống làm mát;

- Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm máttheo các thông số thực tế và rút ra nhận xét

Với mục đích trên, đề tài này có ý nghĩa không kém phần quan trọng đối với sinhviên ngành Cơ khí Động Lực chúng ta

Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên củng cố lại các kiếnthức đã được học và tập cho sinh viên cách nghiên cứu làm việc độc lập tạo điềukiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai

2 Giới thiệu chung về hệ thống làm mát động cơ

Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh củađộng cơ có một nhiệt lượng lớn tỏa ra, một phần chuyển thành công, phần còn lạitỏa ra môi trường bên ngoài, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận(xilanh, piston, nắp xilanh, các xupáp, vòi phun ), mặt khác cũng có nhiệt lượngsinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết trong động cơ

Do đó, nếu không làm mát hay làm mát không đủ, các chi tiết đó sẽ nóng lên,quá nhiệt độ cho phép, sẽ gây ra nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bềngiảm, dẫn đến phá hỏng các chi tiết, giảm chất lượng bôi trơn, giảm hiệu suất, côngsuất động cơ

Vì vậy, cần làm mát động cơ bằng không khí hay bằng nước (chất lỏng).Vớibất kỳ hệ thống làm mát kiểu nào, cần phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau:

- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ làm việc và mọi điều kiện khíhậu cũng như điều kiện đường sá (đối với động cơ đặt trên xe);

- Tiêu hao công suất cho việc làm mát phải tương đối bé;

- Kết cấu của hệ thống làm mát phải gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp,sửa chữa;

- Vật liệu phải đảm bảo truyền nhiệt tốt nhưng rẻ tiền

2.1 Hệ thống làm mát.

Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làmmát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu cưỡng bức và kiểu hở Mỗikiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điềukiện làm việc của từng động cơ

1 2

Hình 2-1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1- Khoang chứa nước bốc hơi; 2- Thùng nhiên liệu; 3- Nắp xilanh; 4- Thân máy;

5-Xi lanh; 6- Thanh truyền; 7- Hộp cacte chứa dầu

Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của buồng cháy, sẽ sôi, tạo thành bọtnước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguộitrong thùng chứa có tỉ trọng lớn nên có xu hướng đi xuống dưới, điền chỗ cho nướcnóng nổi lên, do đó tạo thành dòng đối lưu tự nhiên Căn cứ vào nhiệt lượng củađộng cơ để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi

Với cách làm mát bằng cách bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảmnhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mátnày không thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải mà thường dùngcho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ

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

Trong hệ thống làm mát kiểu này, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênhlệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm Cột nước nóng trongđộng cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

1 2

3 4

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

1- Thân máy; 2- Xilanh; 3- Nắp xilanh; 4- Đường ra két; 5- Nắp đổ rót nước;6- Két nước; 7- Không khí làm mát; 8- Quạt gió; 9- Đường nước làm mát động cơ.Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy (1), khối lượng riêng nước giảmnên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh (3), nước tiếp tục nhận nhiệtcủa các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và khối lượng riêngnước tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên củakét làm mát (6) Quạt gió (8) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hútkhông khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát, khối lượng riêng nướcgiảm, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thựchiện một vòng tuần hoàn

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên có ưu điểm là chế độ làmmát phù hợp với chế độ không tải của động cơ Khi mới khởi động do sự chênh lệchnhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước

bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vậntốc bé vào khoảng V = 0,120,19 m/s Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém Dotốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát thì phải tăng tiết diệnlưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh

Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máykéo, mà dùng trên động cơ tĩnh tại

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

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong

hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống này, nước lưu động do sứcđẩy cột nước của bơm nước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn,

ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một

vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗikiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khácnhau.

2.1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:

1

14

2

3 5

Hình 2-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1- Thân máy; 2- Nắp xilanh; 3- Đường nước ra khỏi động cơ; 4- Ống dẫn bọtnước;5- Van hằng nhiệt; 6- Nắp rót nước; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Puly; 10-Ống nước nối tắt vào bơm; 11- Đường nước vào động cơ; 12- Bơm nước;

13- Két làm mát dầu; 14- Ống phân phối nước

Trên hình (2.3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tômáy kéo một hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (12), qua ốngphân phối nước (14) đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làmmát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ốngphân phối (14) đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mátnắp máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt(5) Khi van hằng nhiệt mở, một phần nước chảy qua đường ống (10) về lại trướcống hút của bơm nước (12), một phần lớn nước qua van vào bình chứa phía trên củakét nước

được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chứa phía dưới, nước

có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước hút vào, rồi đẩy vào động cơ, thực hiện mộtchu kỳ làm mát tuần hoàn

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi quakét làm mát lại trở về động cơ, do đó đỡ phải bổ sung nước, tận dụng được trở lạinguồn 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

2.1.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng:

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòngkhông khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nướcsông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức mộtvòng còn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển đượcbơm 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 cơtàu thủy

1 2 3

4 5

6

7 8

9 10Hình 2-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

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

Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín,bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nướcngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trườngbơm vào do bơm (7), qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5),làm mát nước ngọt 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 kíncòn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt Vìvậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làmmát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạchnước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào kétlàm mát (5) Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua vanhằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại độngcơ.

Hình 2-5 Hệ thống làm mát một vòng hở

1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp máy; 4- Van hằng nhiệt; Đường nước ra vòng hở; 6- Đường nước vào bơm; 7- Đường nước nối tắt về

5-bơm; 8- Bơm nước

Trong 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 ưuđiểm là đơn giản Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ, nước làm mát đạt được ở 1000Choặc cao hơn Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi Hơi nước có thể tạo thànhngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trongmột thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài) Do đó, cần phải có một hệ thống làmmát riêng cho động cơ

phải giữ trong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thànhxilanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của cácchi tiết sẽ tăng lên Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từxilanh vào nước làm mát cũng kém Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ởngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn Điều nàykhông có lợi cho chế độ làm mát.

2.2 Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao.

Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính:

hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làmmát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải

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

6- Không khí làm mát; 7- Bơm nước

Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùng thứ nhất có ápsuất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7) Quạtgió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5) Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từbơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh ápsuất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2) Nước trong vùng có áp suấtcao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ) Áp suất p2 tương ứng vớinhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2

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

1

5 6

Hình 2-7: 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) đến động cơ Diezel (1), bộ

tăng nhiệt trước của nước tuần hoàn (5) đến bơm tiết lưu (7), bộ tách hơi (8) Nướctuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn kín nhờ bơm (14) bơm lấy nước từ bộ tách hơivới áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2 Từ động cơ nước lưu động ra với ápsuất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra

Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2> t’ra> tra

nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi

tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộtăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi Nước làm mátcủa vòng tuần hoàn ngoài lưu động qua 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 pittônglàm mát nước trong mạch kín

Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: có thể nâng cao được hiệu suất làmviệc của động cơ lên 6-7%; giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làmmát, do đó rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt; đốt cháy được nhiều lưu huỳnhtrong nhiên liệu này

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

2.3 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước.

Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hoàn của chất lỏng đượcthực hiện một cách cưỡng bức dưới tác dụng của bơm nước bơm vào áo làm mát,nước bị hâm nóng và qua đường nước ở nắp máy trở về két nước Quạt gió có tácdụng làm nguội nước được nhanh chóng

2.3.1 Kết cấu két làm mát.

Két làm mát có tác dụng để chứa nước, truyền nhiệt từ nước ra không khí để

hạ nhiệt độ của nước và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làm việc Vì vậy yêucầu két nước phải hấp thụ và toả nhiệt nhanh Ðể đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phậntản nhiệt của két nước thường được làm bằng đồng thau, vì vật liệu này có hệ số dẫnnhiệt cao

Kích thước bên ngoài và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bố tríchung, chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe, kết cấu của bộ tản nhiệt Nhưng tốt nhất là bề mặt đón gió của két làm mát nên có dạng hình vuông để cho tỷ

lệ giữa diện tích chắn gió của quạt đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của kéttiến gần đến một Trên thực tế tỷ lệ đó chỉ chiếm 75 ÷ 80%

Két làm mát được phân làm hai loại : két làm mát “nước- nước” và két làm mátkiểu “nước - không khí”

Két làm mát kiểu “nước-nước”: được dùng trên động cơ có hai vòngtuần hoàn nước làm mát, như đã nói trên, trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạocủa két nước này cũng tương tự két làm mát dầu nhờn bằng nước

Két làm mát kiểu “nước- không khí”: thường dùng trên các loại ô tômáy kéo, bao gồm ba phần: ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dướichứa nước nguội để vào làm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giànống truyền nhiệt Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất của két làm mát.

Ðánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao, tức hệ số truyềnnhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạtgió Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

- Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt

- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két

- Kết cấu của két.(diện tích bề mặt truyền nhiệt)

Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động đòi hỏi phải tăng công suất tiêu hao cho dẫnđộng bơm nước và quạt gió

Vấn đề thứ ba bao gồm việc chọn hình dáng và kích thước của ống và lá tảnnhiệt, và cách bố trí ống trên két

Hình 2-9 Kết cấu một số ống nước.

Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sâu trong các látản nhiệt bằng đồng thau (hình 2.9a) Ống nước dẹt làm bằng đồng có chiều dàythành ống là (0,13 - 0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống là (13 ÷20) x (2 ÷4)mm Còn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷ 0,12)mm

Các ống được bố trí theo kiểu song song (hình 2.9a) hoặc theo kiểu so le(hình 2.9.d) Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó tốt hơnloại song song Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng khôngđáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó (hình 2.9c)

Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người tacòn dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 2.9b), trên lá dập rãnh thủng,hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 2.9e) và trên phần sóng của

lá đó được dập lõm (chỗ có số 1) Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nêncũng được ứng dụng rộng rãi trên động cơ ô tô Trên một số máy kéo và tải nặng

i)

g)

người ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 2.9g) Loại này có

ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từng ống rất đơn giản vì các ống không phảihàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằngcác đệm cao su chịu nhiệt

Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệtthì ống tản nhiệt đều là ống nước

Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ốngkhông khí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong” (hình2.9h,i) Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt nhỏ

Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảm bước của

lá tản nhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cả chiều sâu(chiều gió) cũng như tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ống theo chiều sâu).Nhưng tăng chiều sâu nhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyềnnhiệt của dãy ống đã ổn định thì nếu tăng chiều sâu lên 50%, khả năng tản nhiệt củakét tăng15% , còn nếu tăng chiều sâu lên 100% thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăngthêm 20% Cần chú ý rằng các biện pháp nâng cao hiệu quả trên đây đều kéo theo

sự gia tăng sức cản khí động của két Thông thường két nước dùng trên ô tô sức cảnkhí động của không khí qua két không vượt quá 300 (N/m2)

Ðánh giá kết cấu két làm mát dùng trên ô tô máy kéo bằng hệ số hiệu quả và

hệ số thu gọn, theo [2] ta có như sau:

2m/w

4 3

2 1

kk



.kk



12 8 4

100 80 60 40 20 0

Hình 2-10 Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt K với tốc độ khối của không khí

3 Các ống dẫn nước bố trí song song.

4 Loại két nước tổ ong

η = (0,14  0,20).10-3 m2/W) : đối với ô tô du lịch

η = (0,20  0,41).10-3 m2/W) : đối với ô tô tải

φ = 900  1100 (1/m) : trị số lớn nhất đối với ô tô du lịch, trị số nhỏ nhất đối với ô

tô tải; Flm: diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m2); Ne: công suất có ích, danhnghĩa của động cơ (W)); Vk: thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m3)

2.3.2 Kết cấu của bơm nước.

Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nướclàm mát Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và

áp suất nhất định Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thayđổi trong phạm vi 68÷245l/(Kwh) và với tần số tuần hoàn khoảng (7 ÷ 12 )lần/phút Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm,bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng được lần lượt giới thiệu ở phần sau

2.3.2.1 Bơm ly tâm.

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ.Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh đểdồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát

8 7

9

11 10

13 14 15

16 12

Hình 2-11 Kết cấu bơm nước ly tâm

Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường đượcchế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo Ðể giảm kích thước bơm, tỷ số truyền giữa trụcbơm nước (10) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1(đối với động cơ cao tốc) và1,6 (đối với động cơ tốc độ thấp) Nước ở chỗ vào cánh có áp suất: 0,02 ÷ 0,04 Mpa

và tốc độ 1,0 m/s Cột áp do bơm tạo ra khoảng 0,05 ÷ 0,15 Mpa và tốc độ nướctrên đường ống dẫn vào bơm không vượt quá 2,5 ÷ 3 m/s Công suất tiêu hao để dẫnđộng bơm chiếm khoảng 0,5-1,0% công suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷

Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ,không ồn và hiệu suất cao Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo rađược vùng áp thấp đủ khi hút nước (không quá (2,94 ÷ 4,9).104 N/m2), do đó không

có năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm,đồng thời phải xả không khí hết ra khỏi bơm

2.3.2.2 Bơm piston.

Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mát củađộng cơ tàu thủy tốc độ thấp Ở động cơ tốc độ cao, vì để tránh lực quán tính rất lớncủa các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực dochu trình cấp nước không liên tục của bơm, nên người ta ít dùng loại này

10

1

6 5

7 8

Bơm nước piston có quá trình hoạt động như sau: Piston bơm (2) bằng đồngchuyển động trong xilanh dẫn hướng (1,3) của vỏ bơm (4) Piston nối với thanhtruyền (5) và chuyển động nhờ trục khuỷu (6) Khi piston (2) đi xuống, nước sẽ điqua van (7) vào khoang chứa bên trên piston (2) Khi piston đi lên, nước trongkhoang bị đẩy qua van (8) đi vào hệ thống làm mát

2.3.2.3 Bơm bánh răng.

Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệthống làm mát động cơ Nó có ưu điểm gọn nhẹ , song khi làm việc với nước hở(nếu dùng cho nước sông hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánh răng chóngmòn Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánh răng truyền lực ở

vỏ ngoài của bơm, khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ không chịu lực truyền, và để

giảm mài mòn bánh răng bơm, người ta còn chế tạo một trong hai bánh răng bơmbằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su lưu hóa

15 8

4 6

12

Hình 2-13 Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng

1- Trục bơm; 2,4- bạc lót; 3- Phớt ngăn nước; 5- Đệm lót, 6- Vòng cao su; 7- Vành chắn dầu, 8- Bánh răng, 9- Ổ bi cầu, 10- Phớt bao kín, 11- Ren hồi dầu; 12-

Bánh răng bị động; 13- Cửa nước vào bơm; 14- Bánh răng chủ động;

15- Cửa nước ra

Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ 413/18.Bơm quay nhờ bánh răng (8) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trụckhuỷu Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (9), còn ở đầukia lắp bánh răng bơm tựa trên hai bạc (2) và (4) , các bạc này được bôi trơn nhờcác đệm bằng tec- tô-lit (5) và vòng cao su (6) Còn bao kín dầu bôi trơn ổ bi bằngvành chắn dầu (7) và ren hồi dầu (11) Bánh răng bị động (12) được làm bằng tec-tô-lit

2.3.2.4 Bơm cánh hút.

Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thốnglàm mát động cơ tàu thủy Nó hút nước từ bên ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nướcbiển) để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát Kết cấu và nguyên

lý làm việc của bơm cánh hút được thể hiện ở hình sau:

Hình 2-14 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút.

1,4- Hai nửa trục bơm, 2;3- Hai nửa thân bơm, 5- Bánh công tác, 6- Rãnh chứanước; 7- Trục bơm, 8- Bánh răng dẫn động, 9- Cửa nước vào bơm,

10- Cửa nước ra

Kết cấu của bơm gồm: nửa trước (3) và nửa sau (2) Các nửa vỏ bơm lắp vớihai nắp ổ trục (1) và (4) bằng các bu lông Bánh công tác (5) cố định trên trục (7),trục (7) này được dẫn động bằng bánh răng côn (8) Nửa vỏ sau có cửa vào (9) vànửa vỏ ra trước có cửa ra (10) Bên trong mỗi nửa vỏ có một rãnh vòng cung (rãnh6) Chiều sâu của các rãnh đó thay đổi, ở giữa rãnh có chiều sâu lớn nhất và chiềusâu giảm dần đến không về hai phía đầu mút của rãnh (hình 2.14b)

Nguyên lý làm việc của bơm cánh hút như sau :

Ban đầu, dung tích công tác giữa hai cánh được mồi đầy nước (vị trí I) Khicánh quay thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II) Do chiềusâu của rãnh (6) tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên Do tăng dung tích,nên trong bơm hình thành độ chân không Nhờ có độ chân không, nước được hútvào qua cửa (9): cánh quay tiếp tục được nửa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầugiảm dần, nước bị nén, theo cửa (10) đi vào hệ thống làm mát

C

2

a)I

b)

III II

3-3 2-2

IV 1-1

3

5 6

Nhược điểm cơ bản của loại bơm cánh hút là hiệu suất bơm rất thấp So vớibơm li tâm thì hiệu suất thua kém 3÷4 lần và khi bơm phải mồi nước Vì vậy, người

ta chỉ dùng loại bơm này để bơm nước ngoài tàu vào Chiều cao cột nước của bơmkhông dưới 1,5m với lưu lượng 8000l/ph

Hình 2-15 Kết cấu bơm guồng

1- Nắp bơm; 2,8- Rãnh xoắn ốc; 3- Bánh công tác; 4- Vỏ bơm; 5- Vòng phớt; 6- Ổ bi, 7- Cửa thoát, 9- Rãnh guồng; 10- Cánh guồng; 11- Cửa hút; 12- Bánh răng

dẫn động; 13- Lò xo

Hình trên giới thiệu sơ đồ kết cấu bơm guồng dùng trong động cơ diezel.Bơm gồm có : bánh công tác (3) , bánh guồng quay trong vỏ (4) và nắp (1) Trênbánh công tác người ta phay các rãnh hướng kính (9) Vỏ và nắp có làm rãnh xoáy(2) thông với cửa hút (11) và cửa thoát (7) Khi bánh công tác quay, nước vào cácrãnh và dưới tác dụng của lực li tâm, các phần tử nước chuyển động từ trong rangoài và quay theo các cánh (10) rồi theo rãnh xoắn ốc (2) trên vỏ bơm đi qua cửathoát (7) vào hệ thống làm mát của động cơ

Loại bơm guồng của động cơ diezel 20 mã lực được dùng để cung cấp nướccho hệ thống làm mát hở (nước sau khi qua động cơ được thải ra ngoài ) Cột áp củaloại bơm guồng cao hơn cột áp của bơm ly tâm khoảng 3÷7 lần nhưng hiệu suấtthấp η = 0,25 ÷ 0,45, trong khi đó bơm li tâm η = 0,65 ÷0,9 Tuy vậy, so với bơmcánh hút thì hiệu suất của bơm guồng vẫn cao hơn khoảng 2 lần

2.3.3 Kết cấu quạt gió

Trong hệ thống làm mát bằng nước, dùng két làm mát bằng không khí, quạtgió dùng để tăng tốc độ của không khí qua két nhằm nâng cao hiệu quả làm mát.Quạt gió thường là quạt chiều trục

Quạt gió của động cơ có thể chạy bằng cơ khí hoặc điện Những động cơ đặtdọc ở thân xe có trục sau là trục chủ động thường sử dụng là quạt cơ khí (hình2.16)được lắp cùng trục với bơm nước

Hình 2-16 Quạt cơ khí

1- Quạt, 2- puly bơm nước

Có hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của quạt: đó là năng suất (lưu lượnggió) của quạt và công suất tiêu tốn cho dẫn động quạt Ðối với một két nước cụthể, năng suất thể hiện bằng tốc độ gió qua két làm mát Hai chỉ tiêu trên phụ thuộcvào nhiều yếu tố khác nhau: số vòng quay của quạt, kích thước cánh, góc nghiêngcủa cách và vị trí tương quan giữa quạt và két nước

Tăng góc nghiêng của cánh và tăng số vòng quay của quạt đều làm cho côngsuất dẫn động quạt tăng lên Thông thường góc nghiêng tốt nhất đối với quạt phẳng

là 40 ÷ 450 và với quạt cánh lồi là 380 Tăng góc nghiêng và tăng chiều rộng cánhquạt có làm cho lưu lượng tăng nhưng công suất dẫn động quạt tăng mãnh liệt, vìvậy đối với động cơ ô tô máy kéo, đường kính quạt không vượt quá 0,65m và chiềurộng không vượt quá 70mm

Khoảng cách từ quạt đến két phụ thuộc vào việc tổ chức dòng khí làm mátđến các bộ phận dưới nắp xe Khi có lắp các bản hướng dòng khí thì khoảng cách

đó cho phép đến 80 - 100mm Nếu không thì không nên vượt quá 10 ÷ 15mm Sốcánh tăng làm năng suất tăng theo, nhưng không nên vượt quá 8 cánh

Cánh quạt được dập bằng thép tấm có chiều dày 1,2 ÷ 1,6mm, rồi bắt chặtvào mayơ, trước khi lắp phải cân bằng Loại cánh quạt chế tạo bằng vật liệu polymethì không cần cân bằng Ðể giảm tiếng ồn, loại quạt 4 cánh được chế tạo theo hìnhchữ X, với góc giữa hai cánh là 70 ÷ 1100 Quạt được dẫn động bằng đai truyền hìnhthang, tốc độ của đai truyền không vượt quá 30 ÷ 35 m/s Trên một số động cơ, quạtđược dẫn động bằng xích, còn dẫn động bánh răng thì ít gặp Tỷ số truyền động

quạt nằm trong khoảng 1,0 ÷ 1.3 Ngoài ra còn có bộ phận áo làm mát Áo làm mátđược hình thành bởi khoang trống nằm giữa thành ngoài nắp máy với thành buồngđốt Ðặc biệt ở những chỗ bố trí đường xả thì cần được tăng cường làm mát.

2.3.4 Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ nước làm mát dùng để điềuchỉnh nhiệt độ nước làm mát, bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động cơ đếnkét làm mát Van hằng nhiệt được lắp trên đường nước giữa nắp xi lanh với bìnhlàm mát Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước làm mát Khi động

cơ còn lạnh, van hằng nhiệt đóng Khi động cơ nóng lên, van hằng nhiệt mở, điều

đó cho phép hay không cho phép nước làm mát đi qua két

Bằng cách đóng đường nước dẫn tới két khi động cơ lạnh, động cơ sẽ ấm lênnhanh chóng khi nhiệt lượng sinh ra bởi động cơ vẫn được giữ lại trong động cơ,thay vì ra két làm mát, nhờ đó rút ngắn thời gian hâm nóng động cơ, tiêu hao ítnhiên liệu và giảm được lượng khí xả Sau khi hâm nóng, van hằng nhiệt giữ chođộng cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp không có van hằng nhiệt.Nhiệt độ làm việc càng cao sẽ cải thiện hiệu quả của động cơ và giảm được khíxả.Van hằng nhiệt dùng trên hệ thống làm mát bằng nước chia làm hai loại : loạidùng chất lỏng làm chất giãn nở và loại dùng chất rắn làm chất giãn nở

Van hằng nhiệt dùng chất lỏng làm chất giãn nở (van hằng nhiệt kiểu hộp xếp):Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy địnhtrong trường hợp động cơ mới khởi động

c) a,c - Ở tư thế đóng b,d - Ở tư thế mở

2

3

4 1

567

VAN HẰ NG NHIỆ T KIỂ U BỘ T GIÃN NỞ

Đế n bơm nước

Đế n két nước

b) a)

10

8 9

VAN HẰ NG NHIỆ T KIỂ U HỘ P XẾ P

13

14 15

d)

Hình 2-17 Kết cấu câc loại van hằng nhiệt

1 Đường nước nối tắt về bơm; 2,13 Đường nước tới kĩt lăm mât; 3 Đường nướcnóng tới van; 4- Hộp xếp; 5 Giâ treo; 6- Trục van; 7,12- Nắp van; 8- Bầu chứa; 9-Xíríirin; 10- Măng; 11 Lò xo hồi vị; 14- Thđn van; 15- Ống dẫn hướng.Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp (hình: 2.17a,b) gồm có hộp xếp chứa một chấtlỏng dễ bay hơi Phần dưới của bầu bắt chặt văo trục (6) van hằng nhiệt Khi nhiệt

độ lăm mât thấp hơn 780C, van hằng nhiệt đóng lại (hình 2.17a) vă toăn bộ chấtlỏng đi qua ống (1) (ống hai ngê) để trở về bơm nước, Âp suất trong hộp xếp tănglín, lăm cho hộp (7) giên dăi ra vă nđng van (4) lín Nước nóng đi qua ống 3 văobình trín của bộ tản nhiệt Van 4 mở rộng hoăn toăn ở nhiệt độ 910C

Van hằng nhiệt dùng chất rắn lăm chất giên nở:

Ở hình 2.17c có bầu (8) chứa đầy xírízin (lấy từ dầu mỏ) vă đậy kín bằng

măng cao su (9) Ở nhiệt độ 700C, xírízin nóng chảy vă giên nở đẩy măng (9), cữchặn (12) vă thanh (5) chuyển động lín phía trín Lúc năy van (14) mở ra vă nướcbắt đầu chảy tuần hoăn qua bộ tản nhiệt (hình 2.17c)

Khi nhiệt độ giảm xuống, xírízin động đặc lại vă giảm bớt thể tích.Dưới tâcdụng của lò xo hồi vị (11), van (4) đóng lại vă măng (9) hạ xuống (hình 3.17c)

Van hằng nhiệt kiểu lò xo xoắn: sơ đồ kết cấu của loại van hằng nhiệt dùng lò

xo bimítan gồm hai thanh kim loại có hệ số giên nở dăi khâc nhau Dải thĩp hợp

kim inva có hệ số nở dài 1,5.10-6, dải đồng có hệ số nở 20.10-6 Van hằng nhiệt dùng

lò xo bimêtan làm việc rất tốt nhưng đắt tiền

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

Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủyếu: phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh; quạt gió và bản dẫn gió Hệ thốnglàm mát bằng không khí chia làm hai loại: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên vàlàm mát kiểu cưỡng bức (dùng quạt gió) Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loạiđộng cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý

2.4.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên:

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bốtrí trên nắp xilanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trídọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuônggóc với đường tâm xilanh Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mátkiểu này

Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tảnnhiệt dọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiếntản nhiệt Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng gió khi xe chạy trên đường đểlấy làm mát các phiến tản nhiệt

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

2.4.2 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 chuyểncủa 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 nắpxilanh phức tạp, rất khó chế tạo, do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng cácphiến tản nhiệt

Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng vàcách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh

Hình 2-18 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh.

(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục

(B)- Quạt gió hướng trục1- tang trống có cánh quạt, 2- nắp đầu trục, 3- bulông, 4- trục quạt gió, 5- bánh đaitruyền, 6- tang trống có cánh dẫn

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu, đó

là các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhưngquan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao đểlàm mát động cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu, cung cấp gió với lưulượng lớn làm mát động cơ Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi độngđến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ

Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốnxylanh, dùng quạt gió hướng trục Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hútgió( khu vực a), qua quạt gió hướng trục (khu vực b) rồi theo bản dẫn gió đi vàokhu vực các phiến tản nhiệt của các xylanh (khu vực c), sau đó theo ống thải (khuvực d) thoát ra ngoài

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho cácxylanh, khiến cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều Hơn nữa, do khí có bảndẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nângcao hiệu suất truyền nhiệt Ngoài ra, nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên chodòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…)

Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, bảndẫn gió được cố định vào thân máy

2.5 So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí.

Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật, ta nhận thấy rằng, động cơ làm mátbằng nước so với động cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:

Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn, do đó trạng tháinhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp Vì vậy, nếu các điềukiện phụ tải như nhau, thì đối với động cơ xăng nếu làm mát bằng không khí thìphải giảm tỉ số nén để tránh hiện tượng kích nổ.

Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng 1015, trọnglượng nhỏ hơn 810 so với động cơ làm mát bằng không khí Được như vậy là

do có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảmđến mức tối thiểu

Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững củathân động cơ, trục khuỷu và trục cam

Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn

Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước nhỏhơn động cơ làm mát bằng gió

Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:

Kết cấu thân máy và nắp xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo

Phải dùng két nước tản nhiệt bằng đồng Kết cấu của két nước cũng rất phứctạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiếc

Dễ bị rò rỉ nước xuống cacte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầunhờn ở dưới cacte

Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước, có thể làm vỡ hệthống làm mát Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phảidùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc củanước làm mát

Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứngđóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt

Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước

3 Giới thiệu khái quát về động cơ YC4G170-20.

Động cơ YC4G170-20 là động cơ diesel bốn kỳ, bốn xilanh thẳng hàng vàlàm mát bằng chất lỏng theo phương pháp cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín.Động cơ này do Công ty trách nhiệm hữu hạn cơ khí YUCHAI Trung Quốc sảnxuất và được Công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất và lắp ráp ôtô Chu Lai TrườngHải nhập về lắp trên xe Bus THACO JB86L 35 chỗ ngồi

Bảng 3-1 Các thông số kỹ thuật của động cơ:

- Công suất cực đại

- Số vòng quay ứng với công

suất cực đại

- Momen cực đại

- Tốc độ ứng với momen cực đại

- Tiêu chuẩn khí xả

Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất

khi đầy tải

- Chiều quay của động cơ

1-3-4-21121325,20217,51252300

630

1400 ÷1600Europe II

≤ 210

Ngược chiều kimđồng hồ

Cưỡng bức kết hợpvới vung té

Bằng nước kiểu tuầnhoàn cưỡng bức

Bằng điện

≤ 450

≤ [980 x 750 x 1000]

mmmmlít

kW)vòng/phút

N.mvòng/phút

g/(kW).h)

Kgmm

3.1 Nguyên lý làm việc và kết cấu động cơ.

Động cơ YC4G170-20 hoạt động được chia ra làm bốn kỳ:

+ Kỳ nạp:

Piston dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) đến điểm chết dưới (ĐCD) Dothể tích không gian phía trên piston tăng, nên trong xilanh hình thành chân không vàdưới tác dụng của hiệu số áp suất ngoài và trong xilanh cùng với sự hỗ trợ củatuabin tăng áp, không khí được đưa vào xilanh qua xupáp nạp, trong suốt hành trìnhnạp,trong thời gian này xupáp thải đóng

+ Kỳ cháy - giãn nở sinh công:

Kỳ này xảy ra khi piston đi từ ĐCT đến ĐCD khi cả hai xupáp xả và nạp đềuđóng kín, nó gồm quá trình cháy và quá trình giãn nở Sau khi kết thúc giai đoạnchuẩn bị, số nhiên liệu có trong xilanh được cháy nhanh, áp suất tăng lên mãnh liệt.Sau đó sự cháy diễn ra tương đối đều hơn, vì số nhiên liệu được đưa vào sau nàybốc cháy nhanh hơn do nhiệt độ môi chất trong xilanh sau khi cháy phần nhiên liệuban đầu cao hơn làm cho nhiên liệu được sấy nóng nhanh Quá trình cháy được kếtthúc hoàn toàn khi áp suất giảm, và tiếp đó là quá trình giãn nở của sản vật cháy.Hiện tượng cháy kéo dài lúc bắt đầu giãn nở không có thể ngăn nổi việc giảm ápsuất, bởi vì cường độ toả nhiệt do cháy lúc này đã giảm, còn tốc độ của piston thì lạităng Áp suất trong thời gian quá trình cháy và giãn nở truyền trực tiếp cho piston

để sinh công có ích

+ Kỳ xả:

Xupáp nạp vẫn đóng kín, xupáp xả được mở Piston đi ngược từ ĐCD đếnĐCT đẩy sản vật cháy từ xilanh qua xupáp xả ra đường ống xả

Hình 3-1: Kết cấu động cơ YC4G170-20

Động cơ YC4G170-20 gồm: trục khuỷu (5) nối với thanh truyền (7) nhờ 2bulông, piston (9) và xi lanh (8) Trục cam (6) được dẫn động từ trục khuỷu thôngqua cơ cấu bánh răng, xupáp (11), đũa đẩy (8), bộ tăng áp cho động cơ (12), vanđiều chỉnh tiết diện lưu thông không khí qua ống nạp (13), ống xả (10), ống nạpkhông khí (11), bình lọc dầu bôi trơn (4), vòi phun (15) phun trực tiếp nhiên liệuvào xilanh động cơ, bơm cao áp (16) tạo ra áp suất nhiên liệu mở vòi phun, bộ phậncăng đai (19), bơm nhiên liệu bằng tay (17), bộ điều tốc đa chế độ (18) nhằm ổnđịnh tốc độ của động cơ ở mọi chế độ hoạt động, cacte dầu bôi trơn (3), ốc xả dầubôi trơn (1), lưới lọc thô dầu bôi trơn (2)

1 2 3 4

5 6 7 8 9

12 14

15

16

17

11 10

18

19

3.2 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là cơ cấu làm việc chính của động cơ Nó biếnđổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, biếnđổi áp suất của môi chất công tác cháy tác dụng lên piston thành momen quay trụckhuỷu Cơ cấu này gồm có: Piston, sécmăng, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà.+ Trục khuỷu:

Đối với động cơ YC4G170-20 trục khuỷu được rèn làm bằng thép 42CrMo

Hình 3-2: Trục khuỷu động cơ YC4G170-20

1-Êcu bắt puly, 2-puly, 3-then bán nguyệt, 4-Đối trọng, 5-Cổ chính,

6-Chốt khuỷu, 7-Lỗ dầu bôi trơn, 8-Má khuỷu, 9-Bạc lót, 10-Bạc đỡ,

11-Chốt ngang, 12-Bánh đà, 13-Chốt định vị, 14-Bulông bắt trục khuỷu

Trục khuỷu gồm có các khuỷu, phần đầu trục, đuôi trục và các đối trọng Mỗikhuỷu trục gồm: hai cổ chính (5), một chốt khuỷu (6) và hai má khuỷu (8) nối vớichốt khuỷu với cổ chính Đối trọng (4) được đúc liền với má khuỷu Mặt ngoài của

cổ chính và chốt khuỷu được tôi cao tần, đạt độ cứng cao, để tăng khả năng chốngmòn của mặt ma sát và bền mỏi Trên các má có lỗ khoan nghiêng - lỗ dầu bôi trơn(7) dùng làm đường dẫn dầu từ cổ chính lên bôi trơn chốt khuỷu Phần đầu trục

32

7

1213

10

Hình 3-3: Piston, thanh truyền động cơ YC4G170-20

1-Đầu nhỏ, 2-Lỗ hứng dầu bôi trơn, 3-Thân thanh truyền,

4-Đầu to, 5-Bạc lót đầu to,6-Nắp đầu to, 7-Gờ định vị bạc đầu to, 8-Bu lông thanh truyền, 9-Bạc lót đầu nhỏ, 10-Lỗ dẫn dầu bôi trơn, 11-Piston, 12-Chốt piston, 13-Vòng hãm

47

+ Piston, sécmăng và chốt piston:

Piston của động cơ YC4G170-20 làm bằng hợp kim Al- Si, đỉnh piston có hìnhdạng ω, piston được làm mát bằng dầu bôi trơn phun từ đầu nhỏ thanh truyền, trênpiston có ba sécmăng, hai sécmăng khí và một sécmăng dầu, kết cấu như hình 3.4.Chốt piston (12) có nhiệm vụ nối piston (11) với thanh truyền Để chống sự dịchchuyển của chốt piston, người ta sử dụng hai vòng hãm (13) ở hai đầu của chốtpiston

42

32

1222

3.3 Cơ cấu phân phối khí.

Cơ cấu phân phối của động cơ YC4G170-20 dùng hệ thống xupáp treo, cónhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và cửa xả đúng thời điểm để nạp đầy không khí vàoxilanh động cơ và xả sạch khí xả từ động cơ ra ngoài

Hình 3-5 Cơ cấu phân phối khí động cơ YC4G170-20

Các chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ YC4G170-20 gồm có: trụccam (5) được dẫn động nhờ trục khuỷu thông qua bánh răng trung gian, con đội (4),đũa đẩy (6), cò mổ (3), vít điều chỉnh khe hở nhiệt (8), trục cò mổ (1), lò xo cò mổ(2) để hãm sự dịch chuyển ngang của cò mổ, xupáp nạp và xupáp xả

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí của động cơ này không khác gì

so với các động cơ dùng cơ cấu phân phối khí sử dụng xupáp treo

Động cơ YC4G170-20 là động cơ bốn xilanh; mỗi xilanh có một xupáp nạp

2

4

56

81

3

một bánh răng trung gian, nhưng phải đảm bảo tỉ số truyền làm việc giữa hai trục là

2 (trục khuỷu quay hai vòng thì trục cam quay một vòng) Khi trục cam quay, nhờ

cơ cấu cam, biến chuyển động quay của trục cam thành chuyển động tịnh tiến lênxuống của đũa đẩy (6), thông qua con đội (4) Đầu trên của đũa đẩy tiếp xúc trựctiếp với đuôi của cò mổ (3), đầu của cò mổ (3) tiếp xúc với đuôi của xupáp, tùy theothời điểm làm việc của động cơ và thứ tự làm việc mà xupáp xả hay nạp mở hoặcđóng Khi xupáp ở vị trí mở hết mức, cũng đúng thời điểm đỉnh cam tiếp xúc vớicon đội

3.4 Hệ thống nhiên liệu động cơ YC4G170-20.

Hệ thống nhiên liệu động cơ YC4G170-20 bao gồm: thùng chứa nhiên liệu, mộtbầu lọc dầu thô, bầu lọc tinh, vòi phun, các đường ống nhiên liệu cao áp và thấp áp ,

bộ phận phân phối nhiên liệu, một bơm chuyển nhiên liệu- bơm thấp áp Cụm bơmcao áp bao gồm có: cơ cấu bù ga cho máy lạnh, bơm cao áp loại một dãy do TrungQuốc sản xuất, bộ điều tốc, van cắt nhiên liệu (tắt động cơ)

Hệ thống nhiên liệu của động cơ có nhiệm vụ: chứa nhiên liệu dự trữ, đảmbảo cho động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước vàcác tạp chất cơ học, cung cấp nhiên liệu sạch, đồng đều cho từng xilanh đúng trình

tự làm việc của động cơ, đúng chính xác thời điểm theo quy luật đã định của động

cơ, đồng thời bảo đảm áp suất phun tơi nhiên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòatrộn tốt giữa nhiên liệu và không khí

Hình 3-6 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ YC4G170-20

1- đường dẫn nhiên liệu hồi, 2- bơm cao áp, 3- đường ống cao áp, 4- vòi phun ,5- xy lanh động cơ, 6- miệng hút nhiên liệu, 7- thùng chứa nhiên liệu,

8- đường ống thấp áp, 9- bầu lọc tinh, 10- bơm cao áp, 11- bầu lọc thô

Hệ thống nhiên liệu trong động cơ YC4G170-20 hoạt động theo sơ đồ nhưtrên, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ.

Bơm chuyển nhiên liệu (10) hút nhiên liệu từ thùng chứa (7) qua bầu lọc thô(11) vào bơm chuyển nhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (9), tới bơm cao áp (2) Bầu lọcthô và lọc tinh lọc sạch nước và các chất bẩn cơ học trong nhiên liệu Bơm cao ápđẩy nhiên liệu đi đến đường ống cao áp (3), tới vòi phun (4) để phun nhiên liệu vàoxilanh động cơ Nhiên liệu dư thừa theo đường ống (1) trở về thùng chứa (7) và mộtphần trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu

3.5 Hệ thống bôi trơn động cơ YC4G170-20

Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ

YC4G170-20 Hệ thống này sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung tóe

Nó có nhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi trơn các bề mặt ma sát, lọc sạch những tạpchất cặn bã trong dầu nhờn và tẩy rửa các bề mặt ma sát này Ngoài ra, hệ thống bôitrơn động cơ YC4G170-20 còn có nhiệm vụ làm mát dầu nhờn đảm bảo các tínhnăng lý hóa của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo bôi trơn có hiệu quả

Hình 3-7 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ YC4G170-20

1- lọc sơ bộ, 2- bạc đầu to thanh truyền, 3- bạc lót ổ đỡ trục khuỷu, 4- đường dầubôi trơn trục cam, 5- đường dầu chính, 6- trục cò mổ, 7- tuabin tăng áp, 8- máy nén

6

49

(a)

1

32