khảo sát hệ thống làm mát và tính kiểm tra nhiệt của két nước động cơ de12tis

Động cơ DE12TS có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, một vòng kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu.. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu

LỜI MÓI ĐẦU

Sau thời gian học tập tập vừa qua chúng em đã trang bị những kiến thức vềchuyên ngành động lực, sinh viên chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốtnghiệp, nhằm giúp cho chúng em tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học,

từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành Qua quá trình thực hiện đồ án sinhviên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việcthực tế

Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀTÍNH TOÁN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS”

Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về cácphương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơDAEWOO-DE12TIS , trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra két làm mát

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 cô giáo KS Nguyễn Thị Băng Tuyền, thầy giáo

TS Huỳnh Văn Hoàng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoànthành đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007

VÕ VĂN HIỀN

1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI.

Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao,chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việctốt của các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởiđộng, hệ thống làm mát… Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việccủa động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này Hệ thống làmmát là một trong những hệ thống quan trọng đó của động cơ

2.GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS.

2.1.1 giới thiệu chung.

Động cơ DE12TI là một trong những động cơ Diesel bốn kỳ, sáu xilanhthẳng hàng hiện đại và được sử dụng rộng rải hiện nay Động cơ được lắp trên xebus DAEWOO 49 chỗ

Xe DAEWOO có công thức lốp 4x2 là loại dùng chở khách, chủ yếu chạytrong đường thành thị Xe có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủtiện nghi cho người sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu, hình dáng bên ngoài và nộithất có tính mỹ thuật tương đối cao Được nhập và sử dụng phổ biến ở Việt Namtrong những năm gần đây

Với trình độ kỹ thuật sản xuất tiên tiến của hãng DAEWOO đã cho ra đờiloại động cơ DE12TIS Hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn đều được trang bịđầy đủ và tối ưu Với hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoànkín và hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Động cơ này do hãng DAEWOO Hàn Quốc sản xuất và được nhà máy sảnxuất và lắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hải nhập về lắp trên xe Bus 49 chỗ ngồi

2.1.2.Nguyên lý làm việc và kết cấu động cơ DAEWOO-DE12TIS.

Động cơ DAEWOO-DE12TIS hoạt động được chia ra làm bốn kỳ rõ ràng:+ Kỳ nạp:

Không khí được hút vào xilanh trong kỳ nạp Như trong động cơ xăng, pistonkhi đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) tạ ra độ chân khôngtrong xilanh, xupáp nạp mở ra và cho phép không khí sạch đi vào xylanh Xupáp xảđóng trong kỳ nạp

+ Kỳ cháy giãn nở sinh công:

Kỳ này xảy ra khi piston đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống (ĐCD) khi cả haixupáp xả và nạp đều đóng kín, nó gồm quá trình cháy và quá trình giãn nở Khôngkhí trong xilanh được nén vào trong buồng cháy xoáy lốc được đặt ở trên đỉnh củamỗi buồng cháy Ở cuối kỳ nén, vòi phun sẽ phun nhiên liệu ở dạng sương mù vàotrong buồng cháy và hỗn hợp không khí-nhiên liệu sẽ bắt cháy do nhiệt độ tạo ra khinén Cả áp suất và nhiệt độ tăng lên đột ngột và phần nhiên liệu còn lại trong buồngcháy xoáy lốc sẽ được phun ngược trở lại vào buồng cháy chính nằm ở trên piston.Điều đó sẽ xé nhiên liệu thành các hạt nhỏ hơn và làm cho nó hoà trộn với khôngkhí bên trong buồng cháy chính để bốc cháy được nhanh hơn Năng lượng của sựcháy nhanh chóng giãn nở đẩy piston đi xuống Lực đẩy piston thông qua thanhtruyền và trục khuỷu được chuyển hoá thành chuyển động quay và tạo ra nănglượng cho ô tô

+ Kỳ xả:

Khi piston được ấn xuống đến điểm chết dưới (ĐCD), xupáp xả mở ra và khícháy sẽ theo đó thoát ra ngoài khi piston đi lên Khí cháy sẽ thoát ra hoàn toàn khipiston đi lên đến điểm chết trên và chu kỳ lại bắt đầu Khi động cơ hoàn thành 4 kỳtrục khuỷu quay 2 vòng và tạo ra công suất

Đó là một chu kỳ làm việc của động cơ Diesel

Kết cấu của động cơ DAEWOO-DE12TIS.

8 7

Hình 2.1: Mặt cắt ngang động cơ DE12TIS

1- Lọc dầu; 2- Khối xilanh; 3- Bơm nhiên liệu; 4- Máy phát điện; 5- Làm mát dầu; 6- Nước làm mát đường ống thải; 7- Vòi phun nhiên liệu; 8- Cò mỗ; 9- Nắp đậy; 10- Nắp máy; 11- Đường ống thải; 12- Xecmăng; 13- Tuabin tăng áp;

14- Sọt hút dầu bôi trơn

6 5

21- Bộ giảm rung; 22- Puly dẫn động.

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DE12TIS:

- 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

1-5-3-6-2-4123

15511,05116,82502100

14211260Europe II186

-Ngược chiều kimđồng hồ

-Cưỡng bức kết hợpvới vung té

-Bằng nước kiểu tuầnhoàn cưỡng bức

-Bằng điện

950

(1368 x932 x 1151)

mmmmcc

kWvòng/ph

N.mvòng/ph

g/kW.h

Kgmm

2.3.CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN.

2.3.1 Trục khuỷu:

Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làmviệc lớn nhất của động cơ đốt trong Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tácdụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của pistonthành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài (dẫn động cácmáy công tác khác), trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng Trong quá trìnhlàm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyểnđộng tịnh tiến và quán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn thayđổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh Ngoài ra các lực tácdụng nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốtkhuỷu.Tuổi thọ của khuỷu trục, thanh truyền chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ củatrục khuỷu Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn, có độchính xác cao

Không xảy ra hiện tượng dao động Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tínhcân bằng và đồng đều, dể chế tạo Đó là nói chung cho động cơ đốt trong còn xeDAEWOO nói riêng thì có các thành phần như sau: Trục khuỷu của động cơDE12TIS được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép cácbon cóthành phần cácbon trung bình như các loại thép 40÷50, các bề mặt gia công đạt độbóng cao Thứ tự làm việc các xi lanh 1-5-3-6-2-4

Hình 2.3: Kết cấu trục khuỷu động cơ DE12TIS

1- Cổ trụ khuỷu , 2- Chốt khuỷu, 3-Má khuỷu.

2.3.2 Thanh truyền:

Thanh truyền là chi tiết nối piston với trục khuỷu hoặc guốc trượt của cácpiston (trong động cơ tỉnh tại tốc độ thấp) Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trênpiston xuống trục khuỷu, để làm quay trục khuỷu Khi động cơ làm việc, thanhtruyền chịu tác dụng của các lực sau: lực khí thể trong xi lanh, lực quán tính chuyểnđộng tịnh tiến của nhóm piston, lực quán tính của thanh truyền

Ngoài ra thanh truyền của động cơ DE12TIS được chế tạo bằng thép cácbon

và thép hợp kim, thép cácbon được dùng rất nhiều vì giá thành rẻ dể gia công, đặcbiệt gồm có các thành phần như Mn, Ni,Vônphram, Tiết diện của thanh truyền

có dạng chữ I, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xilanh, bạc đầu

to thanh truyền chế tạo hai nữa lắp ghép lại với nhau nắp đầu to thanh truyền lắp vớithanh truyền nhờ hai bulông

Hình 2.4:Kết cấuthanhtruyền độngcơDE12TIS

1,2-Thân thanh truyền, 3- Nắp đầu to, 4- Bulông đầu to,

5- Bạc đầu nhỏ, 6- Lỗ dẫn dầu bôi trơn, 7- Hai nửa bạc.

2.3.3 Piston:

Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình làmviệc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn,lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơhọc và ứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sátcủa piston với xilanh khi chịu lực Piston có nhiệm vụ quan trọng như sau:

Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọtxuống cácte và ngăn không cho dầu bôi trơn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy

Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực đó cho thanh truyền (trong quá trình cháy

và giản nở) để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏixilanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp.Trong động cơ hai kỳ, nhóm piston có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụphối khí (đóng mở cửa nạp và cửa thải)

Từ giới thiệu phần động cơ chung như thế thì ta đã nói ra phần tương tự củapiston động cơ xe DAEWOO như sau:

3

1

4 5

2

Hình 2.5 Kết cấu piston động cơ DE12TIS

1- Chốt piston; 2- Vòng chặn chốt piston; 3- Xecmăng dầu;

4- Xecmăng kh; 5- Xecmăng lửa.

Piston của động cơ DE12TIS được chế tạo bằng hợp kim nhôm Do điều kiệnlàm việc của piston như trên, nên vật liệu dùng để chế tạo piston có độ bền cao,phải đảm bảo các yêu cầu sau

Có sức bền lớn ở nhiệt độ cao và khi tải trọng thay đổi, có trọng lượng riêngnhỏ, hệ số giản nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơnkém và nhiệt độ cao, chống được sự mài mòn hoá học của khí cháy Vật liệu chế tạopiston thường dùng hiện nay là gang và hợp kim nhẹ, thép ít được dùng để chế tạopiston, trên piston được bố trí 1 xecmăng lửa, 1 xecmăng khí và 1 xecmăng dầu.Đường kính của piston: 123 [mm] Trên piston được khoét rãnh để lắp xecmăng.Chiều cao rãnh để lắp các xecmăng 3 mm.

2.4.CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ.

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí Thải sạch khíthải khỏi xilanh và nạp đầy khí hổn hợp không khí-nhiên liệu hoặc không khí mớivào xilanh để động cơ làm việc liên tục Động cơ đốt trong thường dùng các loại cơcấu phân phối khí sau đây:

Hình 2.6 Cơ cấu phân phối khí động cơ DE12TIS

Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp, van trượt, cơ cấu phân phối khí dùngxupáp được dùng rất rộng rải trong động cơ bốn kỳ vì nó kết cấu đơn giản và làmviệc rất tốt Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt tuy có nhiều ưu điểm như: Có thểbảo đảm tiết diện lưu thông lớn, dể làm mát cơ cẤu phân phối khí, ít tiếngồn nhưng do kết cấu quá phức tạp, giá thành chế tạo đắt nên rất ít khi dùng Trongmột số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của chúng làm nhiệm

vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp, loại động cơ này không có cơ cấu dẫnđộng van trượt nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục, thanh truyền dẫn động piston Cơcấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí Cơ cấuphân phối khí, cần bảo đảm các yêu cầu sau:

Đóng mở đúng thời gian qui định, độ mở lớn để dòng khí dể lưu thông, đóngkín xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp, ít mòn, tiếng kêu bé, dể điều chỉnh

và sữa chữa, giá thành chế tạo rẽ Cơ cấu phối khí kiểu một trục cam đặt ở thânmáy, có đũa đẩy và cò mổ Bộ dẫn động bánh răng truyền chuyển động từ bánhrăng, trục khuỷu qua bánh răng trung gian đến bánh răng trục cam

Khi tháo lắp bánh răng cần chú ý dấu trên các bánh răng phải trùng nhau.Trục cam được chế tạo bằng thép bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đềuđược tôi cao tần Trục cam có 3 cổ trục lắp thẳng vào lốc máy, đầu trục cam có lắpbánh răng để dẫn động trục cam Xupáp nạp và xupáp thải được dẫn động từ cò mổ,trục cam lại được dẫn động từ trục khuỷu Khe hở giữa ống dẫn hướng và thânxupáp 0,08 mm

2.5 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS.

Hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel trong động cơ đốt trong có nhiệm vụnhư sau: Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đãđịnh Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích buồng cháy Đó là dùngchung cho động cơ đốt trong nói chung Còn với hệ thống nhiên liệu của động cơDE12TIS của xe DAEWOO thì được trình bày như sau:

Hệ thống nhiên liệu của động cơ DE12TIS chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảocho động cơ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước vàtạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗichu trình ứng với chế độ làm việc qui định của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồngđều vào các xilanh theo trình tự làm việc của động cơ và cung cấp vào các xilanhđộng cơ đúng lúc theo một quy luật đã định Để đảm bảo được chức năng trên bầu

lọc, bơm cung cấp nhiên liệu, thùng chứa phải đảm bảo tốt, đóng vai trò quan trọnghơn đó là bơm cao áp thẳng hàng.

9

11

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ DAEWOO-DE12TIS

1- Lọc nhiên liệu, 2- vít xả không khí, 3- đường ống nhiên liệu, 4- bơm cao áp,

5- đường ống cao áp, 6- vòi phun, 7,8- đ ường ống nhiên liệu hồi,

9- thùng chứa nhiên liệu, 10- bơm chuyển nhiên liệu, 11- bơm tay.

Hệ thống nhiên liệu trong động cơ DAEWOO-DE12TIS hoạt động theo sơ

đồ như trên hình 2.7, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ

Bơm chuyển nhiên liệu (10) hút nhiên liệu từ thùng chứa (9) vào bơm chuyểnnhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (1), tới bơm cao áp (2) Bầu lọc tinh lọc sạch nước vàcác chất bẩn cơ học trong nhiên liệu Bơm cao áp đẩy nhiên liệu đi đến đường ốngcao áp (5), tới vòi phun (6) để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ Nhiên liệu dưthừa theo đường ống (7,8) trở về thùng chứa (9) và một phần trở về cửa hút củabơm chuyển nhiên liệu (10)

2.6 HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS.

Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơDAEWOO-DE12TIS Hệ thống này sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức kếthợp với vung tóe Nó có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến bôi trơn các bề mặt ma sát,lọc sạch những tạp chất cặn bã trong dầu bôi trơn và tẩy rửa các bề mặt ma sát.Ngoài ra, hệ thống bôi trơn động cơ DAEWOO-DE12TIS còn có nhiệm vụ làm mátdầu bôi trơn đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới hạn cho phép, đảmbảo bôi trơn có hiệu quả

1

2 3

4 6

5 7

8 9 11

13 12

15 16 17 18 10

19 14

20

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ DAEWOO-DE12TIS

1- Bơm dầu, 2,3,5,7- Van an toàn, 4,- Lọc dầu, 6- Làm mát dầu,

8- Đ ường dầu chính, 9- Trục khuỷu, 10- Thanh truyền,11- Piston,

12- Trục cam, 13- Trục cò mổ, 14- Cò mổ, 15- Máy nén khí, 16- Bơm nước, 17- Tubo tăng áp, 18- Máy phun nhiên liệu, 19- Đường dầu về, 20- Cácte.

Dầu được đưa từ cácte đến đường dầu chính (8) nhờ bơm dầu (1) Trên đoạnđường này có các van an toàn nhằm ổn định áp suất dầu trước khi đi bôi trơn và làmmát dầu (6) Dầu từ đường dầu chính (8) phân chia để đi đến bôi trơn: trục khuỷu(9), piston (11), trục cam (12), trục cò mổ (13) Dầu cũng từ đường dầu chính này điđến bôi trơn: máy nén khí (15), bơm nước (16), tubo tăng áp (17), máy phun nhiên

liệu (18).

3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT.

đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệtcho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệtcủa động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầubôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăngtổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và côngsuất động cơ

Động cơ DE12TS có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, một vòng kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu

3.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát:

Đối với động cơ DAEWOO-DE12TIS cũng như các động cơ lắp trên xe ô tôkhách thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng83950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C.

- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũngnhư điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí

3.2 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT

Hệ thống làm mát của động cơ DAEWOO-DE12TIS có nhiệm vụ làm mátđộng cơ, máy nén khí và làm mát dầu bôi trơn

3.2.1 Làm mát động cơ và máy nén khí.

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ

có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm

vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóngđưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn làm mátcho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí Đường nước làm mát máynén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ

3.2.2 Làm mát dầu bôi trơn.

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lênkhông ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:

- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình

ma sát các ổ trục ra ngoài

- Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò

mổ, đuôi xupáp, piston

Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi vàđảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn Đường dầu bôitrơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ Khi nước làm mát

động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôitrơn.

3.3.HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC.

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 tuần hoàn cưỡng bức vàlàm mát ở nhiệt độ cao 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

Hình 3.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh;

6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;

10- Cácte chứa dầu

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháynước sẽ sôi Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa

để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìmxuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tựnhiên Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm đểthiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này

Với việc làm mát bằng kiểu 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

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưuđộng đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trongkiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ

Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mònxilanh không đều

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

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 lạnh mà không cần bơm Cột nướcnóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

4 3

2

1

Hình 3.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két;

5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nướcgiảm nên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệtcủa các chi tiết bao quanh buồng cháy: nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếptục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theođường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5) Quạt gió (6) được dẫn độngbằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két đượclàm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới củakét và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn

Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do

đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động do

sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lựcgiữa hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ởchế độ làm việc Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nướccũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng cònphụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luônluôn 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 vậntốc bé vào khoảng V = 0,120,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nướcvào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều Muốn khắcphục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫnđến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này khôngthích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại

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

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệthống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cộtnước 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 vòngkín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗi kiểulàm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.

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

9

111

108

7

Hình 3.3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

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- Bình làm mát dầu bôi trơn

Trên hình (3.3) 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 (3), qua ống phânphối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đồngđều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phốiđúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theođường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6) Khi vanhằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy qua đường ống (4) về đường ống hút của

bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (6) vào ngăn chứa phía trêncủa két nước.

Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánhtản nhiệt Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo

ra Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ Tại ngănchứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơthực hiện một chu 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 ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lạinguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối vớicác loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

3.3.3.2 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

Hình 3.4 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 (5) 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

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.

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút vàolàm 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

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 mátphải 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 ở

ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn Điều nàykhông có lợi cho chế độ làm mát.

3.3.4 Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao.

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 làmmát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải

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

7 1

p2 , tra

6

p2 , tvaìo

Hình 3.6: 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- Quạt gió; 5- Bộ ngưng tụ nước;

6- Không khí làm mat; 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

3.3.4.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước

và nhiệt của khí thải:

10 11 12

13 14

15 16

Hình 3.7: 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) vào động cơ (1), bộ tăng

nhiệt trước cho nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8) Nước tuầnhoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (11) 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 hơisau 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 bộtăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi Nước làm mátcủa vòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làmmát 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 ta 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 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 tiếtcũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối vớiđộng 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, cáckhe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn

3.4 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 vàkiểu làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió) Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loạiđộng cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý

3.4.1 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 nhiệt 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

3.4.2 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

1 2

Hình 3.8 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 trục.

1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;

5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.

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 lưu lượnglớn làm mát động cơ Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi 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 bốnxilanh dung quạt gió hướng trục Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió, quaquạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của cácxilanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho cácxilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh 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

4 KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG

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 ở két làm mát được nhanh chóng

4.1 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 tỏanhiệt 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 kiểu “nước- nước” và két làmmát kiểu “nước - không khí”

Két làm mát kiểu “nước-nước” được dùng trên động cơ có hai vòng tuầnhoàn, nước làm mát như đã nói trên trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạo của kétnước này cũng tương tự két làm mát dầu nhờn bằng nước

Két làm mát kiểu “nước- không khí”, thường dùng trên các loại ô tô máy kéobao gồm ba phần, ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dưới chứa nướcnguội để vào làm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giàn ống truyềnnhiệt 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 4.2 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 4.2a) 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

i)

g)

Các ống được bố trí theo kiểu song song (hình 4.2a) hoặc theo kiểu so le(hình 4.2.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 4.2c).

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 4.2b), trên lá dập rãnh thủng,hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 4.2e) 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 nặngngười ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 4.2g) 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” (hình4.2,i) Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém

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:

k

độ không khí (ωkk.ρkk) của các loại két làm mát khi tốc độ nước là 0,4 m/s

1 Các ống dẫn nước bố trí chếch với hướng gió một góc 450

2 Các ống dẫn nước so le

3 Các ống dẫn nước bố trí song song

4 Loại két nước tổ ong

Giá trị của η và φ nằm trong khoảng sau:

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 đốivới ô tô tải

Flm: Diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m2)

Ne: Công suất có ích, danh nghĩa của động cơ (W)

Vk: Thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m3)

0 20 40 60 80 100

4 8 12 kk.kk

1 2

3

4

w/m2

4.2 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÷245) l/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

4.2.1 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

151614

12

1011

9

13

123457

van hằng nhiệt, 13- Ổ bi, 14- Puly dẫn động, 15- Đệm điều chỉnh, 16- Then bán

nguyệt.

Trên hình 4.4, giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp

ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puly (14),lắp chặt trên trục bơm nhờ then bán nguyệt (16) Rãnh lắp đai truyền có thể thay đổikích thước nhờ sự thay đổi số lượng vòng đệm (15)

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 độnước trên đường ống dẫn vào bơm không vượt quá (2,5 ÷ 3) m/s Công suất tiêu hao

để dẫn động bơm chiếm khoảng (0,5-1,0) % công suất có ích của động cơ tức là(0,005 ÷ 0,01)Ne Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (13), để bao kín dầu mỡ bôi trơn

ổ bi dùng các phớt (1) và bao kín bằng vòng chặn (6)

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

4.2.2 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

4 5 6

8 10

1

A - A

A A

2

9

3

7

Hình 4.5 Kết cấu bơm nước kiểu piston

1- Vỏ bơm; 2,4- Xilanh dẫn hướng; 3- Piston; 5- Thanh truyền; 6 Trục khuỷu của bơm piston; 7- Đường nước vào; 8,9- Van nước; 10- Lò xo van nước.

Bơm nước piston có quá trình hoạt động như sau: Piston bơm (3) bằng đồngchuyển động trong xilanh dẫn hướng (2,4) của vỏ bơm (1) Piston nối với thanhtruyền (5) và chuyển động nhờ trục khuỷu (6) Khi piston (3) đi xuống, nước sẽ điqua van (8) vào khoang chứa bên trên piston (3) Khi piston đi lên, nước trongkhoang bị đẩy qua van (9) đi vào hệ thống làm mát

4.2.3 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 đểgiảm 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

1 2

4 5 3

6

A A

7 A

Hình 4.6 Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng

1- Trục bơm; 2- Đai ốc; 3- Bánh răng bị động; 4- Cửa nước ra;

5- Bánh răng chủ động; 6- Vỏ bơm; 7- Cửa nước vào bơm.

Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ413/18 Bơm quay nhờ bánh răng bên ngoài ăn khớp với hệ thống bánh răng truyềnđộng từ trục khuỷu Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động bánh răng chủđộng (5) quay, làm cho bánh răng bị động (3) quay theo dẫn nước từ cửa vào đếncửa ra để vào động cơ thực hiện việc làm mát Bánh răng bị động (3) được làm bằngtec-tô-lit

4.2.4.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:

3-3

2-2

1-1

6 5 4

1-1IV

2-2III

1

III

3-3

Hình 4.7 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút

1- C ửa nước vào bơm; 2- Rảnh chứa nước, 3- Cửa nước ra;

4- Bánh răng dẫn động; 5-Ổ trục bơm, 6- Hai nữa thân bơm.

Kết cấu của bơm gồm: hai nửa thân bơm (6) (nửa trước và nửa sau) Các nửa

vỏ bơm lắp với hai nắp ở trục bơm Bánh công tác cố định trên trục và được dẫnđộng bằng bánh răng côn (4) Nửa vỏ sau có cửa vào (1) và nửa vỏ trước có cửa ra(3) Bên trong mỗi nửa vỏ có một rãnh vòng cung (2 ) Chiều sâu của các rãnh đó

thay đổi, ở giữa rãnh có chiều sâu lớn nhất và chiều sâu giảm dần đến không về haiphía đầu mút của rãnh (hình 4.7b).

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 (2) tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên Do tăng dung tíchnên trong bơm hình thành độ chân không Nhờ có độ chân không nước được hútvào qua cửa (1), cánh quay tiếp tục được nửa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầugiảm dần nước bị nén theo cửa (3) đi vào hệ thống làm mát

Nhược điểm cơ bản của loại bơm cánh hút là hiệu suất bơm rất thấp So vớibơm li tâm thì thua kém 3÷4 lần và khi bơm phải mồi nước Vì vậy, người ta chỉdùng loại bơm này để bơm nước ngoài tàu vào Chiều cao cột nước của bơm khôngdưới 1,5m với lưu lượng 8000 l/ph

4.2.5.Bơm guồng

Cũng như loại bơm cánh hút, bơm guồng dùng để cấp nước trong hệ thốnglàm mát tuần hoàn hở Nhưng loại bơm guồng có áp suất cột nước khá cao

B B

B

B

4 5

3

6

Hình 4.8 Kết cấu bơm guồng

1- Rảnh xoắn ốc; 2- Bánh công tác; 3- Rảnh xoắn ốc;

4- Rãnh guồng; 5- Cánh guồng; 6- Cửa hút.

Trên (hình 4.8) giới thiệu sơ đồ kết cấu bơm guồng dùng trong động cơdiezel Bơm gồm có: bánh công tác (2), bánh guồng quay trong vỏ bơm và nắp.Trên bánh công tác người ta phay các rãnh hướng kính (4) Vỏ và nắp có làm rãnhxoắn (1) thông với cửa hút (6) và cửa thoát 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 (5) rồi theo rãnh xoắn ốc (1) trên vỏ bơm đi qua cửađẩy vào hệ thống làm mát của động cơ

Loại bơm guồng của động cơ diesel 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

4.3 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 dòng không khí qua két nhằm nâng cao hiệu quả làmmát Quạt gió thường là quạt chiều trục

Quạt gió của động cơ có thể chạy bằng không khí hoặc điện Những động cơđặt dọc ở thân xe có trục sau là trục chủ động thường sử dụng là quạt cơ khí đượclắp cùng trục với 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 cánh 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 cánh