Báo cáo BTL công nghệ ô tô: Hệ thống làm mát

MỤC LỤC PHẦN MỘT TỔNG KẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT………………………2 1.1 Mục đích,ý nghĩa và phân loại: 3 II) Hệ thống làm mát bằng nước: 4 2.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi: 4 2.2 Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên: 6 2.3 Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng bức: 8 2.4 Kết cấu các bộ phận của hệ thông làm mát bằng nước: 10 2.5 Bơm nước: 12 III) Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí: 13 3.1 Hình dáng và kích thước gân tản nhiệt: 13 3.2 Bản hướng gió: 15 3.3 Quạt gió 15 IV) So sánh ưu nhược điểm của động cơ làm mát bằng nước và bằng không khí. 16 V) Vấn đề nâng cao hiệu quả làm mát động cơ 18 5.1 động cơ làm mát bằng nước: 18 5.2 Đối với động cơ làm mát bằng gió. 20 VI) Điều chỉnh áp suất trong két nước: 20 VII) Chất lượng nước làm mát: 22 VIII) Bố trí thùng giãn nở của nước: 22 IX) Nâng cao nhiệt độ nước làm mát (hệ thống làm mát nhiệt độ cao): 23 PHẦN II: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT. 24 II) Hệ thống làm mát bằng nước 25 2.1 Van hằng nhiệt ở phía đầu vào của bơm nước. 25 2.2 Van hằng nhiệt ở phía đầu ra của bơm nước . 27 III) Van hằng nhiệt. 28 Van hằng nhiệt có van chuyển dòng. 29 IV) Máy bơm nước . 30 V) Két làm mát . 31 VI) Quạt làm mát . 32 6.1 Khái quát. 32 6.2 Hoạt động . 33 6.2.1 Nhiệt độ nước làm mát còn thấp . 33 6.2.2 .Nhiệt độ nước làm mát cao . 34 PHẦN III : NHỮNG HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HỆ THỐNG LÀM MÁT 35 I) Những hư hỏng chính của hệ thống làm mát . 35 1.1 hệ thống làm mát bị rò rỉ . 35 1.2 Động cơ làm mát không tốt 36 1.3 Nước trào ra khỏi lỗ đổ nước của két nước : 38 II)Phương pháp kiểm tra hệ thống làm mát: 39 2.1 Kiểm tra ống dẫn và khớp nối: 39 2.2 Kiểm tra khí xả và hệ thống làm nguội: 39 2.3 kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống làm mát: 40 2.4 Kiểm tra đai truyền động : 40 2.5 Kiểm tra bộ điều nhiệt: 41 PHẦN IV: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT 41 2.1 Những chất lắng cặn ở hệ thống làm mát : 43 2.2 Làm sạch : 44 2.2.1.Làm sạch bằng hoá chất: 44 2.2.2 Xúc rửa két nước: 44 2.2.3 Xúc rửa thân máy : Xúc rửa thân máy bằng khí nén có thể gây hại đến độ kín khít của bơm nước. Một số động cơ yêu cầu xúc rửa thân máy bằng dòng khí nén , số khác bằng phương pháp xúc rửa .Việc thực hiện cần theo quy định của nhà chế tạo và luôn tháo van hằng nhiệt dể tránh hư hỏng khi xúc rửa . 44 2.2.4 Súc rửa thân máy theo hướng dòng khí thổi: 45 2.3 Bơm nước: 45 2.3.1 Tháo trước hết tháo quàt và puli khỏi cụm bơm , tháo quạt trục gió bằng vam hoặc bằng giá đỡ trục trên máy ép .ép bánh công tác, trục và ổ bi khỏi thân bơm, lưu ý ép vào vành ngoài ổ .Nếu trục và ổ quá mòn không càn phải tháo rời.Tháo các đệm phớt nhăn nước ra khỏi bơm . 45 2.3.2 Kiểm tra: 46 2.3.3 Lắp : 46 2.4 Van hằng nhiệt: 46 2.5 Két nước : 47 2.6 Thử nghiệm hệ thống làm mát bằng áp lực : 47 2.7 48 Thử nghiệm nắp két nước chịu áp lực: 48

MỤC LỤC

PHầN MộT TổNG KếT Về Hệ THốNG LàM MÁT………2

1.1 Mục đích,ý nghĩa và phân loại: 3

II) Hệ thống làm mát bằng nớc: 4

2.1 Hệ thống làm mát bằng nớc kiểu bốc hơi: 4

2.2 Hệ thống làm mát bằng nớc đối lu tự nhiên: 6

2.3 Hệ thống làm mát nớc tuần hoàn cỡng bức: 8

2.4 Kết cấu các bộ phận của hệ thông làm mát bằng nớc: 10

2.5 Bơm nớc: 12

III) Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí: 13

3.1 Hình dáng và kích thớc gân tản nhiệt: 13

3.2 Bản hớng gió: 15

3.3 Quạt gió 15

IV) So sánh u nhợc điểm của động cơ làm mát bằng nớc và bằng không khí 16

V) Vấn đề nâng cao hiệu quả làm mát động cơ 18

5.1 động cơ làm mát bằng nớc: 18

5.2 Đối với động cơ làm mát bằng gió 20

VI) Điều chỉnh áp suất trong két nớc: 20

VII) Chất lợng nớc làm mát: 22

VIII) Bố trí thùng giãn nở của nớc: 22

IX) Nâng cao nhiệt độ nớc làm mát (hệ thống làm mát nhiệt độ cao): 23

Phần II: cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát 24

II) Hệ thống làm mát bằng nớc 25

2.1 Van hằng nhiệt ở phía đầu vào của bơm nớc 25

2.2 Van hằng nhiệt ở phía đầu ra của bơm nớc 27

III) Van hằng nhiệt 28

Van hằng nhiệt có van chuyển dòng 29

IV) Máy bơm nớc 30

V) Két làm mát 31

VI) Quạt làm mát 32

6.1 Khái quát 32

6.2 Hoạt động 33

6.2.1 Nhiệt độ nớc làm mát còn thấp 33

6.2.2 Nhiệt độ nớc làm mát cao 34

Phần III : những h hỏng và phơng pháp kiểm tra hệ thống

I) Những h hỏng chính của hệ thống làm mát 35

1.1 hệ thống làm mát bị rò rỉ 35

1.2 Động cơ làm mát không tốt 36

1.3 Nớc trào ra khỏi lỗ đổ nớc của két nớc : 38

II)Phơng pháp kiểm tra hệ thống làm mát: 39

2.1 Kiểm tra ống dẫn và khớp nối: 39

2.2 Kiểm tra khí xả và hệ thống làm nguội: 39

2.3 kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống làm mát: 40

2.4 Kiểm tra đai truyền động : 40

2.5 Kiểm tra bộ điều nhiệt: 41

Phần IV: Bảo dỡng sửa chữa hệ thống làm mát 41

2.1 Những chất lắng cặn ở hệ thống làm mát : 43

2.2 Làm sạch : 44

2.2.1.Làm sạch bằng hoá chất: 44

2.2.2 Xúc rửa két nớc: 44

2.2.3 Xúc rửa thân máy : Xúc rửa thân máy bằng khí nén có thể gây hại đến độ kín khít của bơm nớc Một số động cơ yêu cầu xúc rửa thân máy bằng dòng khí nén , số khác bằng phơng pháp xúc rửa Việc thực hiện cần theo quy định của nhà chế tạo và luôn tháo van hằng nhiệt dể tránh h hỏng khi xúc rửa 44

2.2.4 Súc rửa thân máy theo hớng dòng khí thổi: 45

2.3 Bơm nớc: 45

2.3.1 Tháo trớc hết tháo quàt và puli khỏi cụm bơm , tháo quạt trục gió bằng vam hoặc bằng giá đỡ trục trên máy ép ép bánh công tác, trục và ổ bi khỏi thân bơm, lu ý ép vào vành ngoài ổ Nếu trục và ổ quá mòn không càn phải tháo rời.Tháo các đệm phớt nhăn nớc ra khỏi bơm 45

2.3.2 Kiểm tra: 46

2.3.3 Lắp : 46

2.4 Van hằng nhiệt: 46

2.5 Két nớc : 47

2.6 Thử nghiệm hệ thống làm mát bằng áp lực : 47

2.7 48

Thử nghiệm nắp két nớc chịu áp lực: 48

PHẦN MỘT TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT

1.1 Mục đích,ý nghĩa và phân loại:

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt lợngtruyền

cho các chi tiết tiếp xúc với các khí cháy chiếm khoảng 25 ữ35% nhiệt lợng do nhiên liệu cháy toả ra Vì vậy, các chi tiết đó bịnung nóng mãnh liệt Nhiệt độ các chi tiết cao sẽ dẫn đến các tác hạisau đây:

- Làm giảm sức bền, giảm độ cứng vững và tuổi thọ của độngcơ

- Làm giảm độ nhớt của dầu nhờ gây ra tăng tổn thất ma sat

- Có thể gây kẹt bó pittông

- Giảm lợng khí nạp, nạp vào xi lanh

- Đối với động cơ xăng dễ gây ra hiện tợng cháy kích nổ

Để khắc phục hậu quả trên đây, trên động cơ đốt trong cần thiếtphải có hệ thống làm mát Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụthực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy

đến môi chất làm mát đảm bảo cho các chi tiết không nóng quá nhngcũng không nguội quá Quá nóng sẽ gây ra các tác hại nh đã nói trên

đây Còn nguội quá cũng mang đến những hậu quả xấu nh sau:

- Hiệu suất nhiệt của động cơ giảm do nhiệt lợng tổn thất cho hệthống làm mát nhiều làm giảm nhiệt lợng dùng để sinh công của độngcơ

- Khi nhiệt độ quá thấp, độ nhớt của dầu nhờn cao dầu khó lu

động cũng làm tăng tổn thất cơ giới

- Nếu nhiệt độ thành xi lanh quá thấp, nhiên liệu và hơi nớc

ng-ng tụ trên thành sẽ tẩy rửa mất màng-ng dầu bôi trơn, và nếu trong-ng nhiênliệu có thành phần lu huỳnh thì có thể tạo ra các axit do sự kết hợpcủa nhiên liệu và hơi nớc ngng đọng trên bề mặt thành Các axit đógây ra ăn mòn hoá học kim loại

Tóm lại, mức độ làm mát động cơ có ảnh hởng lớn đến các chỉtiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ.

Căn cứ vào môi chất làm mát, ngời ta chia hệ thống làm mát ralàm hai loại:

Nguyên lý làm việc của nó là: khi động cơ làm việc, nớc nhậnnhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nớc, nổi lên mặtthoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nớc nguội trongthùng chứa có tỷ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nớc nóng đã nổilên Cứ nh thế tạo thành đối lu tự nhiên

Hình 1: Hệ thống làm mát bốc hơi.

1 Thân máy; 2 Piston; 3 Thanh truyền; 4 Hộp các te trụckhuỷu;

5 Thùng nhiên liệu; 6 Bình bốc hơi; 7 Nắp xi lanh

Do bốc hơi nớc, mức nớc trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cầnphải bổ xung nớc thờng xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát nàykhông thích hợp cho các động cơ dùng trên các phơng tiện vận tải mà

thờng dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xi lanh nằm ngang trêncác máy nông nghiệp, tĩnh tại cỡ nhỏ.

Nhợc điểm cơ bản của loại này là tiêu hao nớc nhiều, phải bổxung thờng xuyên và hao mòn thành xi lanh không đều

2.2 Hệ thống làm mát bằng nớc đối lu tự nhiên:

Trong hệ thống làm mát đối lu tự nhiên, nớc tuần hoàn nhờ độchênh áp lực của hai cột nớc nóng và nớc nguội, mà không cần bơmnớc Cột nớc nóng trong động cơ và cột nớc nguội trong thùng chứahoặc trong két nớc

Độ chênh áp lực đợc tính theo công thức sau:

∆p = pgh∆t ; N/m2 (Đẳng thức 1)Trong đó:

p: khối lợng riêng của nớc (kg/m3)g: gia tốc trọng trờng (m/s2)

h: hiệu chiều cao trung bình của hai cột nớc nóng và nguội(m)

∆t: độ chênh nhiệt độ của hai cột nớc nóng và nguội

Hình 2: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lu tự nhiên.

1

Đờng nớc; 2 Xi lanh; 3 ống góp nớc nóng; 4 Két làm mát; 5 Nớcnóng vào động cơ; 6 Quạt gió; h- chiều cao cột áp tính toán; l- chiều

cao áo nớc trong thân máy; l’- chiều cao thành chứa nớc

Từ đẳng thức 1 ta thấy rằng để có hiệu quả làm mát thì vận tốccủa nớc phải đủ lớn, nhng vận tốc nớc lại phụ thuộc vào ∆p mà ∆p lại

tỷ lệ bậc nhất với độ cao h

Trên thực tế, ∆p có giá trị bé vì chiều cao h bị hạn chế bởi kíchthớc bố trí chung Do đó nhợc điểm của hệ thống làm mát kiểu này làvận tốc nớc bé điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém Do tốc độ nớc

bé mà muốn đảm bảo lu lợng nớc làm mát thì phải tăng tiết diện luthông của nớc trong động cơ, tăng kích thớc thùng chứa làm cho kếtcấu động cơ và hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, nócũng không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thờng dùng trên

đông cơ tĩnh tại

Ưu điểm của loại làm mát đối lu tự nhiên là chế độ làm mát phùhợp với chế độ tải của động cơ: Khi động cơ mới khởi động do ∆t bé

đờng nớc của hệ thống làm mát Do vậy, nớc tuần hoàn đợc là do cột

áp của bơm tạo ra Vì vậy gọi là tuần hoàn cỡng bức

1

14 13

12 11 10

9

8 7

2

Hình 3: Hệ thống làm mát cỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1 Thân máy; 2 Nắp xi lanh; 3 Đờng nớc ra khỏi động cơ; 4.ống dẫn bọt nớc; 5 Van hằng nhiệt; 6 Nắp rót nớc; 7 Két làm mát;

8 Quạt gió; 9 Puli; 10 ống nớc nối tắt về bơm; 11 Đờng nớc vào

động cơ; 12 Bơm nớc; 13 Két làm mát dầu; 14 ống phân phối nớc

Hình 4: Hệ thống làm mát cỡng bức tuần hoàn hai vòng.

1 Thân máy; 2 Nắp xi lanh; 3 Van hằng nhiệt; 4 Két làm mát;

5 Đờng nớc ra vòng hở; 6 Bơm vòng hở; 7 Đờng nớc vào vòng hở;

8 Bơm nớc vòng kín

Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cớng bức, nớc đợc bơm đầyvào làm mát thân động cơ, nắp xi lanh rồi về ống góp nớc đến van

điều chỉnh nhiệt độ nớc làm mát động cơ

Nớc từ van điều nhiệt đợc phân thành hai nhánh Lu lợng nớctrong hai nhánh đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ nớc làm mát Một nhánhdẫn nớc về két làm mát và một nhánh nớc trở lại động cơ mà khôngqua két làm mát ống 4 dẫn không khí và hơi nớc từ bơm ra khi độngcơ nóng

Hệ thống làm mát cỡng bức đợc sử dụng rộng rãi trên các độngcơ nh động cơ ô tô máy kéo, tầu thuỷ, tầu hoả, tĩnh tại

2.4 Kết cấu các bộ phận của hệ thông làm mát bằng nớc:

a Két làm mát: Có hai loại Két làm mát, két làm mát (nớc-nớc)dùng trên động cơ có hai vòng tuần hoàn nớc làm mát đã nói ở trên ,trong đó nớc ngọt đi trong ống Cấu tạo của loại két này cũng tong tự

nh két làm mát dầu nhờn bằng nớc

Két làm mát kiểu (nớc-không khí) thờng dùng trên động cơ ôtômáy kéo Nó gồm ba phần : ngăn trên chứa nớc nóng từ động cơ ra,ngăn dới chứa nớc nguội để làm mát động cơ , nối giữa hai ngăn đólan giàn ống truyền nhiệt Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quantrọng của két làm mát

Kích thớc bên ngoài và hình dáng của két kàm mát phụ thuộcvào bố chí chung , chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe , kếtcấu của bộ tản nhiệt Nhng tốt nhất là bề mặt đón gió của két làm mátnên có dang hình vuông để cho tỉ lệ giữa diện tích chiếm gió của quạthút gió đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiên gần đếnmột Trên thực tế , tỷ lệ đó chỉ chiếm 70ữ 80%

Đánh giá chất lợng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức

là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công xuất tiêu tốn ít

để dẫn động bơm nớc, quạt gió Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào

ba yếu tố sau đây:

-khả năng dẫn nhiệtcủa vật liệu làm két tản nhiệt

-khả năng truyền nhiệt đối lu của két -kết cấu của két

Để giải quyết vấn đề thứ nhất, ngời ta dùng vật liệu chế tạo ông

và lá tản nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao nh đồng, nhôm

Vấn đề thứ hai đợcthực hiện bằng cách tăng tốc độ lu thông củamôi chất tải nhiệt(nớc) và môi chất thu nhiệt (không khí) để tăng hệ

số truyền nhiệt đối lu của chúng Tuy nhiên , tăng tốc độ lu thông đòihỏi phải tăng công xuất tiêu hao cho dẫn động bơm nơc và quạt gió

Vi vậy, tốc độ lu động của nớc trong két chỉ đạt đến 0,7ữ0,9m/s vàtốc độ gió do quạt tạo ra khi đi qua két thay đổi trong phạm vi7ữ12m/s

Vấn đề thứ ba bao gồm viêc chọ hình dáng và kích thớc của ống

và lá tản nhiệt và cách bố trí ống trên két

Thông thờng két làm mát đợc làm bằng các ống dẹt ,cắm trongcác lá tản nhiệt bằng đồng thau các ống đợc bố trí có thể theo kiểusong song hoặc theo kiểu so le Trên một số ít động cơ máy kéo ngời

ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống không khí hình tròn hoặc hình lụclăng mang tên két nớc hình tổ ong

Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phảigiảm bớc của lá tản nhiệt bớc của ống cả theo chiều ngang và cả theochiều sâu cũng nh tăng chiều sâu của két nớc.Nhng tăng chiều sâunhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền nhiệt củadãy ống đã ổn định thì nêú tăng chiều sâu lên 50% , khả năng tảnnhiệt của két tăng 15%còn nếu tăng chiều sâu lên 100%thì khả năngtản nhiệt của két cũng chỉ tăng lên 20%

2.5 Bơm nớc:

nhiệm vụ của bơm nớc là tạo ra sự tuần hoàn của nớc trong hệthống làm mát bằng nớc với liều lợng cần thiết cho chế độ làm mát vàvới tần số tuần hoàn khoảng 7 12 lần/ phút Các loại bơm thờngtrong động cơ đốt trong là bơm li tâm bơm pítton , bơm cánh gạt bơmbánh răng , bơm guồng v v

-Bơm li tâm :Bơm li tâm đợc dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại

động cơ nguyên lý làm việc của nó là lợi dụng lực li tâm của nớc nằmgiữa các cánh để dồn nớc từ trong ra ngoài để đi làm mát

-Bơm pittong:

Đợc dùng trên động cơ tàu thuỷ tốc độ chậm -Bơm bánh răng :Trên tàu thuỷ cũng thờng dùng loại bơm bánhrăng để bơm nớc cho hệ thống làm mát động cơ Nó có u điểm gọnnhẹ song khi làm việc với nớc hở thì do nớc bẩn nên bánh răng rấtchóng mòn

-Bơm cánh gạt : thờng đợc dùng cho mạch ngoài của hệ thốnglàm mát động cơ tàu thuỷ

Nguyên lý làm việc: khi cánh quay thoe trục thì nớc nằm giữacác cánh cũng quay theo Lúc đầu do chiều sâu các rãnh tăng lên tạo

ra trong bơm độ chân không Nhờ độ chân không đó , nớc đợc hút vàotrong khoang của bơm Về sau chiều sâu các rãnh lại giảm nớc bi nén

và dồn qua khoang ra cổ xả đi làm mát

-Bơm guồng: Bơm guồng cũng dùng cho hệ thống làm mát tuầnhoàn hở Nguyên lý làm việc của bơm guồng là theo nguyên lý guồngnớc từ cửa hút sang cửa xả nhờ bánh công tác có cánh guồng nớcquay theo trục bơm

c Quạt gió : trong hệ thống làm mát bằng nớc , dùng két làmmát bằng không khí , quạt gió dùng để tăng tốc độ của không khí quakét nhằm nâng cao hiệu quả làm mát quạt gió thờng dùng là quạtchiều trục

III) Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí:

Kết cấu hệ thống làm mát bằng không khí có ba bộ phận chủyếu:

- Gân tản nhiệt của xi lanh và nắp xi lanh

- Quạt gió

- Bản hớng dòng gió

3.1 Hình dáng và kích thớc gân tản nhiệt:

Khi thiết kế hình dáng và kích thớc gân cần phải giải quyết haivấn đề mâu thuẫn với nhau: Tản nhiệt tốt nhng tổn thất khí động bé.Vấn đề thứ nhất đòi hỏi phải có bề mặt gân chiều dầy gân và số lợnggân lớn nhng vấn đề thứ hai thì lại đòi hỏi ngợc lại

Bề mặt gân trên lý thuyết truyền nhiệt có thể có các dạng: Dạng

bề mặt pharabol lõm, dạng tam giác, dạng hình thang, dạng hình chữnhật Về mặt truyền nhiệt mà nói hiệu quả truyền nhiệt của gânpharabol là tốt nhất, vì nó có gradien nhiệt độ theo chiều cao h làkhông đổi Hiệu quả đó sẽ giảm dần theo thứ tự các bề mặt: Tamgiác, hình thang và hình chữ nhật

Trên thực tế chế tạo thì ngời ta thay thế bề mặt chế tạo pharabol

đó bằng bề mặt tạo ra bởi các cung tròn, còn dạng hình thang là biếntớng của dạng tam giác Các dạng gân thực tế thờng có dạng nh sau:

Số lợng gân trên một xi lanh quyết định bởi bớc gân S và chiềudày gân  Bớc gân có thể làm bằng nhau, cũng có thể giảm bớc gân

ở vùng nóng nhất của động cơ Bớc gân có liên quan mật thiết vớichiều dầy  của gân và ảnh hởng lớn đến sức cản khí động của gióqua khe hẹp giữa các gân Ngày nay, bớc gân của loại gân đúc thờngnằm trong khoảng 5,7 ữ 11 mm và có loại gân gia công cơ khí từ 4

ữ 5,4 mm chiều dầy gân chỗ tiếp giáp với thành ngoài của xi lanhkhông nhỏ hơn 2,5 mm

Nói chung  = 2,5 ữ 5 mm phụ thuộc vào phơng pháp chế tạo

và vật liệu sử dụng Chiều cao gân xác định theo truyền nhiệt và phụthuộc vào số lợng gân trên một xi lanh

Hình 5: Các dạng bề mặt gân tản nhiệt của động cơ làm mátbằng không khí.

3.2 Bản hớng gió:

Bản hớng gió có nhiệm vụ đảm bảo phân bố lợng gió hợp lý vàhớng dòng gió đó đi sát các bề mặt tản nhiệt Đánh giá chất lợng bảnhớng gió bằng hai chỉ tiêu sau đây:

- Mức độ đồng đều của nhiệt độ của các vị trí khác nhau trênthân máy và nắp xilanh

- Sức cản khí động của dòng khí lu thông theo bản hớng gió(tức là tổn thất công suất cho quạt gió)

Hình 5: Hệ thống làm mát bằng không khí

1:Quạt gió; 2: Cánh tản nhiệt; 3:Tấm hớng gió; 4:Vỏ bọc; ờng thoát không khí

5:đ-3.3 Quạt gió

Quạt gió dùng trên dộng cơ làm mát bằng không khí có thể làquạt ly tâm

hoặc quạt chiều trục,nhng thông dụng nhất là quạt gió chiềutrục và là quạt thổi ,còn quạt hút gió chỉ dùng trong trờng hợp độngcơ đặt ở phía đuôi của ô tô Sở dĩ dùng quạt thổi vì nó có các u điểmsau đây: Tổn thất khí động bé hơn quạt hút 10 ữ23% công suất tiêutốn cho làm mát giảm 15 ữ 32% Dẫn động quạt có thể bằng bánhrăng, bằng xích, bằng dây đai hoặc bằng truyền động trực tiếp củatrục khuỷu

IV) So sánh u nhợc điểm của động cơ làm mát bằng nớc và bằng không khí.

Khi chọn phơng án làm mát và thiết kế hệ thống làm mát độngcơ, cần chú ý các yêu cầu sau:

1 Bảo đảm chế độ nhiệt của động cơ ở mọi chế độ làm việccủa nó

2 Tiêu hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ

3 Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bảo dỡng, sửa chữa, sử dụngtin cậy

4 Rẻ tiền, có thể lợi dụng đợc năng lợng nhiệt của hệ thốnglàm mát

5 Tuổi thọ của động cơ cao, động cơ làm việc ít ồn

Từ những yêu cầu đó, khi so sánh động cơ làm mát bằng nớcvới động cơ làm mát bằng không khí ta rút ra những kết luận sau:

- Động cơ làm mát bằng nớc có thể ổn định đợc chế độnhiệt của động cơ tốt hơn, hiệu quả làm mát cao hơn do tính dẫn nhiệtcủa nớc rất cao so với không khí (lớn hơn 20 ữ 25 lần) và tỷ nhiệt củanớc lớn hơn tỷ nhiệt của không khí khoảng hơn 4 lần

- Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nớc có tiếng ồn nhỏhơn vì nó có áo nớc cách âm cho động cơ và có quạt gió nhỏ hơnnhiều so với động cơ làm mát bằng không khí

- Tổn thất công suất cho hệ thống làm mát bằng nớc nhỏhơn so với làm mát bằng không khí.

- Độ tin cậy khi khởi động động cơ ở những vùng có nhiệt

độ thấp cao hơn (và nếu cần thì dễ dàng đổ nớc nóng vào két nớc)

- Động cơ làm việc tốt ở những vùng có nhiệt độ khí trờicao do hiệu quả làm mát bằng nớc tốt nên không gây ra nguy hiểmcho các chi tiết có nhiệt độ cao

Tuy vậy hệ thống làm mát bằng nớc cũng tồn tại các khuyết

điểm sau:

- Phải dùng nhiều biện pháp bao kín ở nhiều vị trí: ống dẫnnớc, két nớc, nắp máy, thân xilanh, đặc biệt việc bao kín áo nớc phảicẩn thận để nớc không lọt xuống cácte dầu nhờn

- Phải dùng nhiều vật liệu đắt tiền để chế tạo két nớc

- Tốn nhiều công sức cho việc bảo dỡng, sửa chữa hệ thốnglàm mát (phải xúc rửa két nớc thờng xuyên)

- Mài mòn và ăn mòn thành xilanh lớn, nhất là với động cơdùng trên ô tô, máy kéo do làm việc ở chế độ tải thấp nhiều, nhiệt độthành xilanh thấp

- Dễ gây hiện tợng đóng băng trong két nớc khi trời lạnh,nhiệt độ quá thấp

- Chiều dầy (kích thớc bao) của động cơ lớn vì phải bố tríkét nớc, quạt gió, bơm nớc phía trớc của thân máy Do vậy, trọng lợng

động cơ làm mát bằng nớc lớn hơn so với động cơ làm mát bằngkhông khí

- Không thuận tiện khi sử dụng động cơ ở những vùng hiếmnớc

V) Vấn đề nâng cao hiệu quả làm mát động cơ

Khi thiết kế hệ thống làm mát thờng chọn chế độ toàn tải, xongtrong thực tế sử dụng, động cơ làm việc nhiều ở các chế độ tải trongcục bộ, không tải và chế độ khởi động ở các chế độ này, nhiệt độthành xilanh sẽ thấp, hiệu suất nhiệt của động cơ giảm mạnh và thànhxilanh mau mòn Do vậy, vấn đề ổn định chế độ nhiệt của động cơ khi

làm việc và làm tăng nhanh nhiệt độ thành động cơ đạt đến độ ổn

định khi khởi động là một vấn đề quan trọng

- Thay đổi số vòng quay của quạt gió bằng cách dùng truyền

động quạt gió qua các khớp biến mô nh khớp ma sát, khớp nối thuỷlực, khớp điện từ Hai loại khớp nối thuỷ lực và điện từ có thể điềukhiển số vòng quay của quạt từ 0 đến nmax tuỳ thuộc vào chế độ tảicủa động cơ (khởi động, tải cục bộ, toàn tải)

- Thay đổi góc nghiêng của quạt bằng cách dùng các cánh quạt

độc lập có thể xoay đợc trên mayơ của quạt do điều khiển bằng cơ khíhoặc theo chế độ tải của động cơ

Việc thay đổi số vòng quay của quạt hay góc nghiêng của quạt

đòi hỏi phải có những kết cấu và hệ thống điều khiển rất phức tạp nênchỉ có thể dùng trên các động cơ cỡ lớn

b) Thay đổi lu lợng nớc qua két bằng van hằng nhiệt:

Việc ứng dụng rộng rãi van bằng nhiệt trên các loại động cơ đểkhống chế lu lợng nớc qua két tuỳ thuộc chế độ tải của động cơ là dokết cấu của nó rất đơn giản Có ba kiểu kết cấu van hằng nhiệt:

- Van hằng nhiệt dùng chất lỏng dễ bay hơi Loại này dùngkhá phổ biến Chất lỏng bay hơi thờng dùng là dung dịch gồm 1/3 thểtích là rợu êtylic và 2/3 là nớc cất đợc chứa trong bình xếp Tuỳ theonhiệt độ nớc ra động cơ mà van mở to hay mở nhỏ do chất lỏng bayhơi nhiều hay ít phần nớc còn lại sẽ qua cửa 4 trở lại bơm mà khôngqua két làm mát

- Van hằng nhiệt dùng lò xo lỡng kim: Lò xo làm bằng haidải kim loại có hệ số giãn nở khác nhau: Dải hợp kim niken có hệ số

giãn nở 1,5 10-6 và dải đồng có hệ số giãn nở là 20 10-6 Tuỳ theonhiệt độ nớc ra khỏi động cơ (phụ thuộc vào chế độ tải) mà lò xo giãn

nở khác nhau của hai loại vật liệu sẽ có độ xoắn khác nhau Vì vậy,van 2 sẽ mở ở các vị trí khác nhau để khống chế lợng nớc trở về kétlàm mát

- Van hằng nhiệt dùng chất rắn (bột) làm chất giãn nở để

điều kiển đóng mở van nớc thông với két làm mát

5.2 Đối với động cơ làm mát bằng gió

Có hai biện pháp ổn định chế độ nhiệt động cơ:

- Điều chỉnh lu lợng không khí làm mát đi qua các gân tảnnhiệt trên thân và nắp xilanh động cơ bằng cách thay đổi tiết diện luthông của gió ở cửa hút vào quạt nh dùng nắp xoay, dùng cánh chớphoặc dùng cổ hút di động dọc trục Phơng án dùng nắp xoay cókhuyết điểm lớn là sức cản lớn ngay cả khi mở thông an toàn

- Biện pháp thay đổi tiết diện lu thông là biện pháp đơngiản, nhng tổn thất khí động lớn, công suất tiêu hao cho hệ thống làmmát lớn để khắc phục nhợc điểm đó, ngời ta dùng cách thay đổi sốvòng quay của quạt nhờ khớp nối thuỷ lực Số vòng quay quạt gióphục thuộc vào số lợng dầu nhờn thuỷ lực mà lợng dầu nhờn này đợckhống chế bởi van hằng nhiệt đặt trên đờng ống dẫn từ động cơ đếnkhớp nối, hoặc dùng biện pháp thay đổi góc nghiêng của cánh bằngcách xoay cánh trên mayơ của quạt nh đã nêu ở trên

- Tái tuân hoàn không khí nóng trở về quạt nhờ một vanhằng nhiệt đặt trên đờng gió làm mát ra khỏi động cơ

VI) Điều chỉnh áp suất trong két nớc:

Trong hệ thống làm mát bằng nớc tuần hoàn kín cỡng bức, nắpkét nớc đợc trang bị hai van: Van xả hơi và van hút không khí nhằmmục đích nâng cao hiệu quả làm mát và tránh hu hỏng két nớc Dothành ống mỏng, khi áp suất trong két nớc tăng (trong quá trình làmviệc), hoặc khi hình thành độ chân không trong két nớc (máy ngừnglàm việc, hơi nớc ngng tụ lại), các ống nớc dễ bị phá hỏng hoặc méo

Hình 6: Nắp két nớc.

1 Van xả hơi; 2 Van bổ xung không khí;

a Khi xả hơi

b Khi bổ sung không khí vào két

Van xả hơi nớc đợc mở khi áp suất hơi trong két lớn hơn 0,12 ữ0,13 MN/m2, van hút không khí sẽ mở khi áp suất trong két nhỏhơn 0,09 ữ 0,096MN/m2

Nh vậy, trong quá trình làm việc của động cơ, áp suất trong kétluôn giữ ở giá trị khoảng 0,12 ữ 0,13 MN/m2

cao hơn áp suất khítrời (0,1 MN/m2), mà ta biết rằng cứ nâng áp suất lên 0,01MN/m2 thìnhiệt độ sôi của nớc tăng lên 2,1oc Điều đó sẽ làm giảm lợng nớc bốchơi (ở chế độ toàn tải lợng nớc bốc hơi giảm từ 6 đến 8 lần so với loạikhông nắp), mặt khác còn làm tăng hiệu quả truyền nhiệt do tăng độchênh nhiệt độ trung bình của nớc và không khí

VII) Chất lợng nớc làm mát:

Nớc đợc coi là chất lỏng làm mát động cơ tốt nhất vì nó cónhiều u điểm: Tỷ nhiệt cao, dẫn nhiệt tốt, độ nhớt thích hợp, dễ lu

động, an toàn, không độc hại Tuy nhiên, một nhợc điểm lớn của nớc

là kết cấu trên các thành của hệ thống làm mát (áo nớc, két nớc, đờngống )

Ta biết rằng các loại nớc thiên nhiên đều chứa các muối hoà tan(CaCl2, MgCl2, NaCl,CaSO4,Ca(HCO3)2 ) dới dạng các ion dơng vàion âm

Hàm lợng hoà tan của các muối trong nớc giếng, nớc sông, ao

hồ từ 200 đến 1500 mg/l; nớc biển khoảng 3500 mg/l Nếu dùng trựctiếp các loại nớc đó trong hệ thống làm mát thì khi nhiệt độ cao chúng

sẽ kết tủa gây thành các cạn cứng trên bề mặt thành, đặc biệt cáu cặncủa muối Caxi và muối Magie Nớc có các muối hoà tan đó gọi là nớccứng và đợc đánh giá bằng độ cứng của nớc Nớc dùng cho động cơlàm mát bằng nớc yêu cầu độ cứng của nó tốt nhất từ 1,5 đến 4 àg tđ/

l Nếu nớc có độ cứng từ 4 đến 8 àg tđ/l thì mỗi năm phải tẩy cáu cặnhai lần để đảm bảo khả năng truyền nhiệt của thành

VIII) Bố trí thùng giãn nở của nớc:

Hiện nay, không nhng trên tàu thuỷ mà trên các động cơ ô tô,máy kéo công suất lớn ngời ta đặt ở vị trí cao nhất một thùng giãn nởcủa nớc Thùng có tác dụng tách hơi và tạo cột áp của nớc và bơmcao, đảm bảo cung cấp nớc cho hệ thống làm mát đợc liên tục vàgiảm hiện tợng xâm thực trong bơm nớc

IX) Nâng cao nhiệt độ nớc làm mát (hệ thống làm mát nhiệt độ cao):

Những năm gân đây nhiệt độ nớc làm mát đợc nâng cao dần, và

đã có loại hệ thống làm mát có nhiệt độ nớc từ 115 đến 120oc

Việc nâng cao nhiệt độ nớc tuy có làm kết cấu hệ thống phứctạp (phải có thêm các bộ phân tách hơi, thùng ngng tụ, các van tiếp l-u ) nhng nó có u điểm nổi bật là:

- Nâng cao hiệu suất nhiệt độ của động cơ, do đó nâng cao hiệusuất có ích của động cơ lên 6 đến 7%.

- Giảm lu lợng nớc, không khí nên kích thớc két làm mát nhỏhơn

- Đốt cháy đợc thành phần lu huỳnh trong nhiên liệu nặng

- Giảm mài mòn thành xilanh và xecmăng

Điều cân lu ý trong hệ thống làm mát nhiệt độ cao là việc lựachọn khe hở nhiệt phụ hợp, chất lợng dầu nhờn, vấn đề cháy kích nổtrong động cơ xăng, và độ bền các ống tản nhiệt, các mối nối, mốihàn trên két làm mát

Phần II: cấu tạo và nguyên lý làm việc của

Bằng cách đó, hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độcủa động cơ thích hợp Có các kiểu làm mát bằng không khí va làm