Khảo sát hệ thống làm mát và tính kiểm nghiệm nhiệt két nƣớc 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 k

1.GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DE12TIS

1.1 Mục đích và ý nghĩa đề tài

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

Mục đích của đề tài là:

- Nắm vững các kiến thức về hệ thống làm mát động cơ đốt trong

- Khảo sát hệ thống làm mát động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống làm mát

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

Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa rất lớn đối với sinh viên ngành động lực chúng ta

Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên chúng em củng cố lại các kiến thức đã được học và thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cách nghiên cứu, làm việc một cách độc lập Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai

1.2 Giới thiệu chung

- Động cơ DE12TIS là một trong những động cơ Diesel bốn kỳ, sáu xilanh thẳng hàng hiện đại và được sử dụng rộng rải hiện nay Động cơ được lắp trên xe bus DAEWOO 47 chỗ

- Xe Bus DAEWOO loại xe dùng chở khách, chủ yếu chạy trong đường thành thị

Xe có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghi cho người sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu, hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuật tương đối cao Được nhập và sử dụng phổ biến ở Việt Nam trong những năm gần đây

- Với trình độ kỹ thuật sản xuất tiên tiến của hãng DAEWOO đã cho ra đời loại động cơ DE12TIS Hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn đều được trang bị đầy đủ

và tối ưu Với hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín và

+ Kỳ cháy giãn nở sinh công:

Kỳ này xảy ra khi piston đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) khi cả hai xupáp xả và nạp đều đóng kín, gồm quá trình cháy và quá trình giãn nở Không khí trong xilanh được nén vào trong buồng cháy Ở cuối kỳ nén, vòi phun sẽ phun nhiên liệu ở dạng sương mù vào trong buồng cháy và hỗn hợp không khí, nhiên liệu sẽ bắt cháy do nhiệt độ tạo ra khi nén Cả áp suất và nhiệt độ tăng lên đột ngột và phần nhiên liệu còn lại trong buồng cháy xoáy lốc sẽ được phun ngược trở lại vào buồng cháy chính nằm ở trên piston Điều đó sẽ làm tơi nhiên liệu thành các hạt nhỏ hơn và làm cho nó hoà trộn với không khí bên trong buồng cháy chính

để bốc cháy được nhanh hơn Năng lượng của sự cháy nhanh chóng giãn nở đẩy piston đi xuống Lực đẩy piston thông qua thanh truyền và trục khuỷu được chuyển hoá thành chuyển động quay

+ Kỳ xả:

Khi piston được ấn xuống đến điểm chết dưới (ĐCD), xupáp xả mở ra và khí cháy sẽ theo đó thoát ra ngoài khi piston đi lên Khí cháy sẽ thoát ra hoàn toàn khi

piston đi lên đến điểm chết trên và chu kỳ lại bắt đầu Khi động cơ hoàn thành 4 kỳ trục khuỷu quay 2 vòng và tạo ra công suất

Hình 1 – 1 Mặt cắt ngang động cơ DE12TIS

1 - Lọc dầu; 2 - Khối xilanh; 3 - Máy phát điện; 4 - Bơm nhiên liệu; 5 - Két làm mát dầu; 6 - Lọc nhiên liệu; 7 - Kim phun; 8 - Móng ngựa; 9 - Cò mỗ; 10 - Nắp đậy; 11

- Đũa đẩy; 12 - Turbo; 13 - Xec măng; 14 - Ống dẫn khí; 15 - Bơm nước

1 - Quạt gió; 2 - Supap; 3 - Lò xo suppap; 4 - Nắp cò mổ; 5 - Con đội; 6 - Đũa đẩy;

7 - Chốt piston; 8 - Piston; 9 - Buồng đốt; 10 - Buly dẫn động; 11 - Cao su chân máy; 12 - Bơm dầu; 13 - Trục khuỷu; 14 - Lưới lọc dầu; 15 - Thanh truyền; 16 - Trục cam; 17 - Dầu bôi trơn; 18 - Bánh đà

1.4 Các thông số kỹ thuật của động cơ DE12TIS

1.5 Hệ thống nhiên liệu động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO

Hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel trong động cơ đốt trong có nhiệm vụ như sau: Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích buồng cháy

Hệ thống nhiên liệu của động cơ DE12TIS chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc qui định của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc của động cơ và cung cấp vào các xilanh động 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 trọng hơn

đó là bơm cao áp thẳng hàng

7 5 6

4

1

8

Hình 1 – 3 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ DE12TIS

1 - Bơm nhiên liệu; 2 - Lọc nhiên liệu; 3 - Nhiên liệu đến bơm; 4 - Bơm cao áp; 5 - Đường ống cao áp; 6 - Vòi phun ; 7 - Đường ống nhiên liệu hồi; 8 - Thùng nhiên liệu

- Hệ thống nhiên liệu trong động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO hoạt động theo sơ đồ như trên hình, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ

- Bơm chuyển nhiên liệu (1) hút nhiên liệu từ thùng chứa (8) vào bơm chuyển nhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (2) theo đường ống nhiên liệu (3) tới bơm cao áp (4) Bầu lọc tinh lọc sạch nước và các chất bẩn cơ học trong nhiên liệu Bơm cao áp đẩy nhiên liệu đi đến đường ống cao áp (5), tới vòi phun (6) để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ Nhiên liệu dư thừa theo đường ống (7) trở về thùng chứa (8) và một

phần trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu (1)

1.6 Hệ thống bôi trơn động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO

1

2 3

10 11

12

13 14

15 16 17 18

19

Hình 1 – 4 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ DE12TIS

1 - Bơm dầu; 2,3,5,7- Van an toàn; 6 - Lọc dầu; 8 - Làm mát dầu; 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 - Bơm cao áp; 19 - Đường dầu

về

- Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ DE12TIS Hệ thống này sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức kết hợp 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 DE12TIS còn có nhiệm vụ làm mát dầu bôi trơn đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo bôi trơn có hiệu quả

- Dầu được đưa từ cácte đến đường dầu chính (8) nhờ bơm dầu (1) Trên đoạn

đường này có các van an toàn nhằm ổn định áp suất dầu trước khi đi bôi trơn và qua két lọc 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 đi

đến bôi trơn: máy nén khí (15), bơm nước (16), turbo tăng áp (17), bơm cao áp (18)

2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

2.1 Mục đích yêu cầu và nhiệm vụ của hệ thống làm mát

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

2.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát

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

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

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ

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

2.1.3 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

- Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng, cũng không quá nguội Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng xấu, quá nguội cũng không tốt, vì quá nguội thì động cơ được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ

- Nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt của dầu nhờn tăng, khiến cho dầu nhờn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, khi nhiệt độ thành xilanh thấp quá nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt thành xilanh làm cho màn dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rửa sạch

- Hệ thống làm mát của động cơ DE12TIS có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén khí và làm mát dầu bôi trơn, làm mát các chi tiết có ma sát làm tăng tuổi thọ của động cơ

2.2 Hệ thống làm mát động cơ bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và làm 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 2 – 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; 11 - Cácte chứa dầu; 12 - Van xả nước; 13 - Nắp két

- Bộ phận chứa nước có hai phần: khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước 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 chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết

kế hệ thống kiểu bốc hơi này

- Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát này 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 lưu động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểu 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 mòn xilanh không đều

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

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

1 - Đường nước vào; 2 - Gió làm mát; 3 - Két nước; 4 - Nắp két; 5 - Đường nước ra két; 6 - Quạt gió; 7 - Nước làm mát động cơ; 8 – Xilanh

- 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 nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy: nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo

đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5) Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát, làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két 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 lực giữa hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ nóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu 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 máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại

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

- Trên hình (2-3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước (1) đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào ống phân phối (1) đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6) Khi van hằng 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 trên của két nước Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản 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 ngăn

chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn

1

10 8

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

1 - Ống phân phối; 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

- Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

2.2.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng tuần hoàn

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông,

biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy

1 2 3

4 5

6

7

8

10 9

Hình 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 két 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 nước ngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm 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 kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5) Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van

hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động

cơ

2.2.5 Hệ thống làm mát một vòng hở

1

2 3

ra sông, biển Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản Tuy nhiên, ở một số kiểu động

cơ nước làm mát đạt được ở 1000C hoặc cao hơn Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài) Do

đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ

- So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng 500

÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh,

nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết

sẽ tăng lên Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xilanh vào nước làm mát cũng kém Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn Điều này không có lợi cho chế độ làm mát

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

Hình 2 – 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 - Bơm nước

- Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùng thứ nhất có

áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (6) Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5) Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1

truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2) Nước trong vùng có

áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ) Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2

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

14 15 16

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 khi vào bộ tách hơi; 7,9 - Van tiết lưu; 8 - Bộ tách hơi nước; 10 - Tuabin hơi; 11 - Bộ ngưng tụ; 13 - Thùng chứa nước

; 12,14,15,16 - Bơm nước

- 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 tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (14) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2 Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p2

và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra Nhưng do

áp suất p2 của nước tương ứng 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 sau khi qua van tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1

- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10), rồi

vào bộ ngưng tụ (11) Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi Nước làm mát của vòng tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng

tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm mát nước trong mạch kín

Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó

ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu 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 tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ Khi tăng áp suất để nâng nhiệt

độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn

2.3 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí

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

2.3.1 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 bố trí trên nắp xilanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đường tâm xilanh Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này

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

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

2.3.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hình 2 – 8 Hệ thống làm mát bằng không khí

(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; 6 - Bánh đai truyền

- Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ Tuy nhiên,

hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh

- 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 Nhưng quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng lớn

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

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

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

2.4 So sánh ưu khuyết điểm 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 mát bằng 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 thái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp Vì vậy, nếu các điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén để tránh hiện tượng kích

nổ

- Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng (1015), trọng lượng nhỏ hơn (810) so với động cơ làm mát bằng không khí Được như vậy là ta có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu

- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của thân 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 nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió

+ 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 có cánh tản nhiệt bằng đồng Kết cấu của két nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiết

- Dễ bị rò rỉ nước xuống cácte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới cácte

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

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

- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước

3 KẾT CẤU CÁC LOẠI BƠM NƯỚC TRONG HỆ THỐNG LÀM MÁT

3.1 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 để dồn nước từ trong

ra ngoài rồi đi làm mát

- Trên hình (3 - 1), 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 đổi kích thước nhờ sự thay đổi số lượng vòng đệm (15) Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường được chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo Ðể giảm kích thước bơm thì tỷ số truyền giữa trục bơm nước (10) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1 (đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (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) mm và tốc độ nước 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

đƣợc 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)

1 2 3 4 5 6

7 8 9

10 11

ra khỏi bơm

Hình 3 – 2 Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng

1 - Đai ốc; 2 - Then bán nguyệt ; 3 - Bánh răng bị động; 4 - Cửa nước ra; 5 - Bánh răng chủ động; 6 - Vỏ bơm

- Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệ thống 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 chóng mòn 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 bơm bằng vật liệu

tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su lưu hóa

Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ 413/18 Bơm quay nhờ bánh răng bên ngoài ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trục khuỷu Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động bánh răng chủ động (5) quay, làm cho bánh răng bị động (3) quay theo dẫn nước từ cửa vào đến cửa ra để vào động cơ thực hiện việc làm mát Bánh răng bị động (3) được làm bằng tec-tô-lit

3.3 Bơm cánh hút

Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài của hệ thống làm mát động

cơ tàu thủy Nó hút nước từ bên ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nước biển) 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 3 – 3 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút

1 - Cửa 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 dẫn động 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 về hai phía đầu mút của rãnh

+ 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) Khi cánh quay thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo vị trí (II) Do chiều sâu của rãnh (2) 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 hút vào qua cửa (1), cánh tiếp tục quay được nửa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu giảm 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 với bơm li tâm thì 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

3.4 Bơm guồng

B - B B

Hình 3 – 4 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

- Cũng như loại bơm cánh hút, bơm guồng dùng để cấp nước trong hệ thống làm mát tuần hoàn hở Nhưng loại bơm guồng có áp suất cột nước khá cao Trên hình giới thiệu sơ đồ kết cấu bơm guồng dùng trong động cơ diezel 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 rãnh xoắn (1) thông với cửa hút (6)

và cửa thoát Khi bánh công tác quay, nước vào các rãnh và dưới tác dụng của lực li tâm, các phần tử nước chuyển động từ trong ra ngoài và quay theo các cánh (5) rồi theo rãnh xoắn ốc (1) trên vỏ bơm đi qua cửa đẩy vào hệ thống làm mát của động

cơ

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

4 KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DE12TIS

4.1 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ DE12TIS

5 6

7 8

4 3

2 1

Hình 4 – 1 Sơ đồ làm mát của động cơ DE12TIS

1 - Bình bù; 2 - Két nước; 3 - Quạt gió ; 4 - Khối động cơ; 5 - Bánh đà; 6 - Nắp máy

7 - Van hằng nhiệt; 8 - Bơm nước

- Dung dịch nước làm mát từ thân động cơ lên nắp xilanh qua các ống dẫn đến van hằng nhiệt Nước từ van hằng nhiệt được chia ra thành hai dòng: một dòng qua két làm mát rồi về bơm và một dòng quay trở về bơm Nước sau khi qua két làm mát thì được bơm nước đưa vào lại thân máy đi làm mát dầu bôi trơn, sau đó đi làm mát tiếp động cơ Quá trình cứ lặp đi lặp lại tạo thành một vòng làm mát tuần hoàn khép kín Ở đây nếu nhiệt độ nước làm mát thấp hơn so với nhiệt độ mở của van hằng nhiệt thì van hằng nhiệt đóng, không cho nước qua két làm mát, nước được luân chuyển tuần hoàn trở về bơm, và nếu nhiệt độ nước làm mát cao hơn so với nhiệt độ mở của van điều nhiệt thì van điều nhiệt mở, nước sẽ đi qua két nước làm mát

- Van hằng nhiệt cải thiện hiệu suất nhiệt của động cơ bằng cách giảm sự tổn hao do mất nhiệt Nguyên lý hoạt động của van hằng nhiệt: khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, nhỏ hơn nhiệt độ mở của van (lúc động cơ mới khởi động) thì van đóng và không cho nước qua két làm mát mà đi tắt trở về bơm Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao đến nhiệt độ bắt đầu làm việc của van thì van bắt đầu mở cho nước đi qua két làm mát và khi nhiệt độ nước làm mát càng tăng cao thì van mở càng rộng Van hằng nhiệt bắt đầu làm việc khi nhiệt độ ở 71oC và bắt đầu mở rộng hơn và mở hoàn toàn ở nhiệt độ 850

C

4.2 Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát động cơ DE12TIS

4.2.1 Két làm mát

4.2.1.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc

Két làm mát dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng cách tản nhiệt

ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, để đưa nước trở vào làm mát động cơ Vì vậy, yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh, tức là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn

Về mặt kết cấu, két làm mát của động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng đồng thau, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí sáu hàng song song nhau, các hàng có các cột thẳng hàng với nhau Các ống này có cánh tản nhiệt

ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt Loại ống này có ưu điểm là có sức cản

không khí ít và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn Tuy nhiên loại ống này không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa

4 5

7 6

- Chiều cao làm việc của ống h = 1000 mm

- Khoảng cách giữa hai ống 8 mm

- Độ dày của thành ống δ = 0,2 mm

- Số hàng ống: 6 hàng

- Số lƣợng ống trong một hàng: 40 ống

- Số ống trên toàn bộ két làm mát n = 6.40 = 240

- Số cánh tản nhiệt k = 46, một cánh gồm 330 lớp Một lớp có các thông số sau:

4.2.1.2 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

+ Các hư hỏng:

- Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống

- Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két và giảm sự truyền nhiệt của thành ống hoặc ống nước bị thủng làm rò rỉ nước

- Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két

- Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két

+ Cách khắc phục, sửa chữa:

- Thông rửa két nước, tẩy sạch các chất bám trên thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát Chú ý, khi thông rửa phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát Có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ rồi rửa riêng cho từng cụm két

và động cơ Phương pháp này tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương pháp rửa chung cho toàn hệ thống

- Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống

- Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt

- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15%

so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới

+ Phải thay két mới nếu:

Hình 4 – 3 Kết cấu nắp két nước (a): Mở van xả không khí; (b): Mở van nạp không khí; 1 - Nắp; 2 - Vòng đàn hồi; 3

- Lò xo van xả hơi nước; 4 - Thân của van xả hơi nước; 5 - Lỗ thoát hơi; 6 - Đĩa cao su của van xả; 7 - Đệm cao su của van xả; 8 - Mũ van không khí; 9 - Đệm van không khí; 10 - Thân van hút không khí; 11 - Lò xo van hút không khí; 12 - Thân nắp két

Ngoài công dụng và yêu cầu là bịt kín miệng đổ nước của két làm mát, nắp két nước còn có nhiệm vụ hết sức quan trọng là ổn định áp suất trong hệ thống làm mát

- Nắp két nước có cấu tạo gồm: trên nắp két nước có một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không) Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân

của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3) Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lên phía trên, lò xo hút không khí (11) được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10)

- Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào

Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá (0,15 ÷ 0,125) MN/m2

thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng (0,095 ÷ 0,09) MN/m2

,

do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút,

áp suất chân không này phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào

Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước

4.2.2.2 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

- Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két

- Thay thế nắp két mới cùng chủng loại

4.2.3 Bơm nước

4.2.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc

+ Các thông số của bơm nước:

- Lưu lượng định mức Q = 320 (lít/phút)

- Cột áp H = 14 m cột nước

- Bán kính ngoài của bánh công tác r2 = 48 mm

- Bán kính trong của bánh công tác r1 = 21 mm

- Số cánh bánh công tác Z = 6

2 A

A - A

A

3

4 5 6

Hình 4 – 4 Kết cấu bơm nước động cơ DE12TIS

1 - Nước từ động cơ vào; 2 - Vùng tạo áp suất; 3 - Bánh công tác; 4 - Phốt chắn dầu; 5 - Ống lót hai ổ bi; 6 - Ổ bi đỡ; 7 - Bánh răng dẫn động bơm; 8 - Trục bơm

9 - Đường dầu bôi trơn; 10 - Nước từ két vào

Bơm nước trong hệ thống làm mát động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định Bơm nước này phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn và đảm bảo tạo được áp suất cột nước

Loại bơm được sử dụng trong hệ thống làm mát là kiểu bơm li tâm, lưu lượng nước qua bơm là 320 lít/phút Bơm nước được lắp phía trước động cơ và được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua bánh răng dẫn động bơm

Trong thân bơm chứa trục bơm (8), trục này tỳ và quay trên hai ổ bi (6) Một đầu trục được bắt chặt với bánh bơm (3) Một đầu kia của trục bơm (8) lắp bánh bánh răng dẫn động (7) Hai ổ bi (6) được bôi trơn thông qua đường dầu bôi trơn (9) Phốt chắn dầu (4) làm bằng cao su lắp khít vào trục ngăn không cho dầu rò rỉ

ra bên ngoài

- Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động bánh răng (7) làm trục bơm (8) quay, nước từ két được hút từ két nước qua ống (10) lượng nước nằm trong các rãnh giữa của cánh dưới tác dụng của lực ly tâm nước bị đẩy ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác Khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp suất dòng chảy tăng dần Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phân phối nước vào thân máy có

áp suất lớn nhất Khi nước trong rãnh bị văng ra xa tâm quay thì phần gần tâm quay, tại khu vực này tạo ra chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của két nước và với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt

4.2.3.2 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

+ Hư hỏng:

- Rò rỉ nước qua lỗ ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy

- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng

- Ống bao kín có tác dụng ngăn dầu bơm trong các ổ bi với nước làm mát, khi trục bơm quay sẽ làm mài mòn các phớt, ống bao kín làm cho khe hở giữa trục và mặt trong của phớt tăng lên gây rò rỉ dầu vào nước làm mát gây biến chất nước làm mát

- Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ

+ Cách khắc phục, sửa chữa:

- Kiểm tra bộ phận phớt bao kín nếu hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm nếu bị mòn rỗ có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng rồi đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc Cần thay các đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước

- Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn

- Thay thế bánh công tác mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới Cho phép sửa chữa bánh công tác nhưng phải đảm bảo độ cứng vững

4.2.4 Quạt gió

4.2.4.1.Kết cấu và nguyên lý làm việc

+ Các thông số của quạt:

- Bán kính ngoài của quạt R = 620 mm

- Bán kính trong của quạt r = 310 mm

8

5 6 7

B

Hình 4 – 5 Kết cấu quạt gió động cơ DE12TIS

1 - Cánh quạt; 2 - Xương bầu quạt; 3 - Mayơ; 4 - Then bán nguyệt; 5 - Trục quạt;

6 - Bulông bắt mayơ; 7 - Bulông bắt quạt; 8 - Đĩa bắt chặt quạt

- Trong hệ thống làm mát bằng nước, dùng két làm mát bằng không khí, quạt gió dùng để tăng tốc độ của dòng không khí qua két nhằm nâng cao hiệu quả làm mát Quạt gió thường là quạt hướng trục Quạt gió của động cơ có thể chạy bằng không khí hoặc điện Những động cơ đặt dọc ở thân xe có trục sau là trục chủ động thường

sử dụng là quạt cơ khí được lắp cùng trục với bơm nước

Có hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của quạt: đó là năng suất (lưu lượng gió) của quạt và công suất tiêu tốn cho dẫn động quạt Ðối với một két nước cụ thể, năng suất thể hiện bằng tốc độ gió qua két làm mát Hai chỉ tiêu trên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: số vòng quay của quạt, kích thước cánh, góc nghiêng của 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 công suất 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 quạt có làm cho lưu lượng tăng nhưng công suất dẫn động quạt tăng mãnh liệt, vì vậy đối với động cơ ô tô máy kéo đường kính quạt không vượt quá 0,65m và chiều rộng không vượt quá 70 mm

Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát của động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO

là loại quạt hướng trục Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay của quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng của quạt) và khoảng cách từ quạt đến két nước được thể hiện như sau:

- Quạt gió được sử dụng trong động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO có kết cấu đơn giản Quạt gió có 8 cánh, các cánh của quạt được làm bằng nhựa và được đúc liền với bầu quạt Bầu quạt được tán liền với xương bầu quạt nhằm tăng độ cứng vững cho quạt Quạt gió được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt Tốc độ của quạt phụ thuộc vào tốc độ trục khuỷu động cơ

4.2.4.2 Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa

Thông thường nếu cánh quạt gió có bị hư hỏng điều gì đều được thay mới vì giá thành của cánh quạt rẻ, dễ thay thế

4.2.5 Van hằng nhiệt

4.2.5.1 Kết cấu và nguyên lý hoạt động

4 5

3 2 1

6

7 8

Hình 4 – 6 Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt

(a) Van ở trang thái đóng ; (b) Van ở trạng thái mở; 1 - Vỏ lắp cụm van hằng nhiệt;

2 -Van đang đóng; 3 - Chốt có đầu côn; 4 - Ống cao su; 5 - Lò xo van; 6 - Hộp đựng chất có độ giãn; 7 - Nước từ động cơ ra; 8 - Đường nối tắt về bơm; 9 -Đường nước về két làm mát; 10 - Van đang ở trạng thái mở

- Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới nhiệt độ quy định Mặt khác, van hằng nhiệt còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy Van hằng nhiệt phải đảm bảo cho nhiệt độ nước trên đường đi vào két làm mát tnước > 830C, nếu nhiệt độ nước thấp hơn tnước < 830C van sẽ đóng và đưa nước về lại trước cửa hút của bơm Van mở hoàn toàn ở nhiệt độ 850C

- Về mặt cấu tạo, đa số các chi tiết đều làm bằng đồng Van hằng nhiệt được lắp giữa đường nước ra của nắp máy và đường nước vào két làm mát Trên động cơ

DE12TIS lắp trên xe DAEWOO có đường nước nối tắt từ đường nước ra trên thân máy về bơm nước luôn thông, đường này nhỏ hơn nhiều so với đường ống chính về két làm mát và van hằng nhiệt chỉ đóng mở đường nước về két để điều chỉnh nước làm mát

- Nguyên lý làm việc của van hằng nhiệt này là lợi dụng sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát để điều chỉnh lượng nước đi qua két làm mát Van này lợi dụng hiện tượng giãn nở do nhiệt của chất wax (chất giống như sáp đèn cầy) được đặt trong thân van để điều khiển đóng mở nắp van, nhằm khống chế lưu lượng nước đi qua két làm mát Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nước làm mát vẫn còn thấp

tnước < 83oC dưới tác dụng của lò xo van (5), van bị đóng chặt ngăn nước đi về két làm mát (10), nước từ động cơ (7) đi ra khỏi động cơ khi van hằng nhiệt không mở nước theo đường ống tắt (8) về bơm do đó nhiệt độ nước tăng lên nhanh chóng Khi nhiệt độ nước từ động cơ (7) đi ra tăng lên đến tnước > 83oC, hợp chất wax trong hộp (6) do có độ giãn nở nhiệt cao nên dãn ra, ép ống cao su (4) lại làm thân hộp di chuyển theo hướng ra khỏi chốt có đầu côn (3) để tăng thể tích bên trong, làm van

mở cho nước theo đường về két làm mát (10) Van mở hoàn toàn ở 850

+ Cách khắc phục, sửa chữa:

- Tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yêu cầu cần phải thay thế

4.2.6 Dung môi làm mát

- Động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO là động cơ được lắp trên xe Bus không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều nước khác trên thế giới, chẳng hạn nơi sản xuất ra nó là Hàn Quốc Vào mùa đông ở nhiều nước, nhiệt độ có thể âm xuống

mấy chục độ ( C) do đó nước trong hệ thống làm mát sẽ bị đông cứng dẫn đến chi tiết của hệ thống này sẽ bị hư hỏng, có thể phá vỡ khối động cơ Vì vậy, người ta đưa ra phương án chống đóng băng nước làm mát động cơ

Trong động cơ DE12TIS lắp trên xe DAEWOO sử dụng hợp chất Glycol và nước để làm mát còn gọi là dung dịch chống đóng băng Glycol là chất lỏng trong suốt có nhiệt độ sôi là 197oC và điểm đóng băng là - 210C Khi ta hòa trộn Glycol vào với nước, hỗn hợp này sẽ có nhiệt độ sôi tăng lên và nhiệt độ đóng băng giảm xuống

Tùy theo nồng độ của Glycol trong nước mà ta có được điểm đóng băng của môi chất làm mát khác nhau Động cơ này khi hoạt động ở nước ta thì không cần pha Glycol vào trong nước làm mát Bên cạnh đó, trong nước làm mát còn có thêm hóa chất để tránh tạo bọt khí khi môi chất tuần hoàn trong hệ thống và chống ăn mòn kim loại (đặc biệt là hợp kim nhôm), môi chất còn pha thêm màu xanh da trời

để dễ phát hiện chỗ rò rỉ nếu có

5 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ

5.1 Thông số cho trước của động cơ