Hệ thống Làm mát ĐCĐT

Lý do lựa chọn đề tài: Tại sao động cơ ở ô tô cần phải có hệ thống làm mát? Vì trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong buồng đốt có một lượng nhiệt lớn bị tỏa ra bên ngoài và lượng nhiệt sinh ra do sự ma sát của các chi tiết bên trong động cơ. Vì vậy hệ thống làm mát ra đời nhằm giúp động cơ làm việc ổn định trong bất cứ điều kiện nào. Hệ thống làm mát giúp cho động cơ làm việc ổn định dưới một nhiệt độ cho phép. Nếu làm mát không đầy đủ, kịp thời thì động cơ và các chi tiết sẽ bị quá nhiệt gây ma sát lớn, dầu nhớt mất tác dụng bôi trơn, piston bị bó kẹt, gây hư hỏng các chi tiết bên trong động cơ.

KÍNH CHÀO QUÝ THẦY VÀ CÁC BẠN

BÀI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÀM

MÁT DÙNG CHO ĐỘNG CƠ Ô TÔ HIỆN ĐẠI

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu:

• Tên chuyên đề: Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát dùng

cho động cơ ô tô hiện đại.

• Khái niệm hệ thống làm mát của động cơ ô tô: hệ thống làm mát trên động cơ ô tô là một trong những hệ thống quan trọng trên các mẫu xe hơi hiện nay Nó giúp giải nhiệt động cơ

và giúp cho động cơ làm việc ở nhiệt độ nhất định.

• Lý do lựa chọn đề tài: Tại sao động cơ ở ô tô cần phải có hệ thống làm mát? Vì trong quá trình làm việc

của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong buồng đốt có một lượng nhiệt lớn bị tỏa ra bên ngoài và lượng nhiệt sinh ra do sự ma sát của các chi tiết bên trong động cơ Vì vậy hệ thống làm mát ra đời nhằm giúp động cơ làm việc ổn định trong bất cứ điều kiện nào Hệ thống làm mát giúp cho động cơ làm việc ổn định dưới một nhiệt độ cho phép Nếu làm mát không đầy đủ, kịp thời thì động cơ và các chi tiết sẽ bị quá nhiệt gây ma sát lớn, dầu nhớt mất tác dụng bôi trơn, piston bị bó kẹt, gây hư hỏng các chi tiết bên trong động cơ

1.2 Mục tiêu:

Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát dùng cho động cơ ô tô hiện đại

1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống làm mát động cơ đốt trong (ô tô hiện đại)

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Hệ thống làm mát trên động cơ xe Mazda CX – 5

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan tài liệu:

Bảng 1 Danh mục tài liệu

STT Tên tài liệu Tác giả/ Yếu tố xuất bản/ Năm

3 Động cơ xăng và Diezen Dương Văn Đức/ NXB Xây dựng/ Hà Nội – Năm 2005.

4

Sách kỹ thuật ô tô – tài liệu

động cơ Mazda CX – 5

http://www.mediafire.com/download/2vvft79pj94wut2/CX-5_01_E ngine_Vietnamese.pdf

5 Kết cấu ô tô

Nguyễn Khắc Trai – Nguyễn Trọng Hoan – Hồ Hữu Hải – Phạm Huy Hường – Nguyễn Văn Chưởng – Trịnh Minh Hòa/ NXB Bách

Khoa – Hà Nội (2010)

Mazda CX – 5 service &

repair manual: cooling

www.mcx5.org/cooling-1355.html

2.2 Nội dung, phương pháp nghiên cứu:

Bảng 2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu.

STT Mục tiêu cụ thể Nội dung nghiên cứu

1

Hiểu được chức năng nhiệm vụ, yêu cầu và

phân biệt các hình thức làm mát ở động cơ

Nắm rõ sơ đồ cấu tạo cũng như

nguyên lý hoạt động của từng bộ

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khái quát về hệ thống làm mát ở động cơ đốt trong:

3.1.1 Chức năng, nhiệm vụ:

a. Chức năng:

Hệ thống làm mát có chức năng tản nhiệt từ các chi tiết của động cơ như piston, xylanh, nắp xylanh, xupap … để chúng không bị quá tải nhiệt Ngoài ra, làm mát động cơ còn có tác dụng duy trì nhiệt độ dầu bôi trơn trong một phạm vi nhất định để có thể bôi trơn tốt nhất

b Nhiệm vụ:

Khi động cơ đốt trong làm việc, những bộ phận tiếp xúc với khí cháy sẽ nóng lên Nhiệt độ của chúng rất cao (400-500oC) như: nắp xylanh, đỉnh piston, xupap xả, đầu vòi phun,… Để đảm bảo độ bền nhiệt của vật liệu chế tạo ra các chi tiết máy đó, để đảm bảo độ nhớt của dầu bôi trơn ở giá trị có lợi nhất, để giữ tốt nhiệt độ cháy của nhiên liệu trong động cơ mà không xảy ra sự ngưng đọng của hơi nước trong xylanh… Người ta phải làm mát cho động cơ, tức là lấy bớt nhiệt của các bộ phận động cơ có nhiệt độ cao truyền ra bên ngoài

3.1.2 Yêu cầu:

- Nước làm mát phải sạch, không lẫn tạp chất và các chất ăn mòn kim loại

- Nhiệt độ nước vào làm mát cho động cơ không nên quá thấp hoặc quá cao Độ chênh lệch về nhiệt

độ giữa nước vào làm mát cho động cơ và nước ra không được lớn lắm

• Đối với động cơ cao tốc: T = Tra - Tvào = (5 – 10) oC

• Đối với động cơ thấp tốc: T = Tra - Tvào = (10 – 30) oC

- Các thiết bị như đường ống, nhiệt kế, phải hoạt động chính xác, an toàn và tin cậy.

- Đường đi của nước làm mát phải lưu thông được dễ dàng, không bị tắc, không có gác đọng

- Bình chứa nước phải có lỗ thoát hơi hoặc khí

3.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hình thức làm mát ở động cơ đốt trong và của hệ thống làm mát ở động cơ xe Mazda CX - 5

3.2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hình thức làm mát ở động cơ đốt trong

3.2.1.1 Hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên (không khí)

a. Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.1.1 Hệ thống làm mát bằng gió.

1- Quạt gió; 2- Cánh tản nhiệt; 3- Tấm hướng gió: 4- Vỏ bọc; 5- Đường thoát khí.

b Nguyên lý hoạt động:

c Ưu, nhược điểm của hệ thống:

- Ưu điểm:

• Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản, không cần có két nước hay bơm nước

• Giảm thời gian hâm nóng động cơ, truyền nhiệt ổn định, độ tin cậy của hệ thống cao do không có nước làm mát Nhiệt từ thành và nắp xylanh được dẫn trực tiếp theo không khí

• Xác suất quá lạnh nhỏ, lưu lượng không khí cung cấp nhiều để làm mát động cơ Sử dụng thuận lợi ở những vùng thiếu nước, ở các sa mạc hay rừng sâu

- Nhược điểm:

• Tăng kích thước động cơ, động cơ làm việc ồn Yêu cầu cao về dầu bôi trơn và nhiên liệu

• Chỉ sử dụng cho những động cơ có công suất nhỏ như xe máy và các máy công cụ khác Không thích hợp cho động cơ ô tô

• Phải có gân tản nhiệt để tăng diện tích làm mát

d Phạm vi ứng dụng:

• Ở Mỹ, hệ thống này ít sử dụng để trang bị cho xe ô tô; chỉ có ở châu Âu sử dụng cho động cơ 2

kỳ, 4 kỳ, xe gắn máy, xe 3 bánh nhỏ, máy bay,

3.2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi:

a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.1.2 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

1- Thân máy; 2- Piston; 3- Thanh truyền; 4- Hộp cacte trục khuỷu; 5- Thùng nhiên liệu; 6- Bình bốc

hơi; 7- Nắp xylanh

b Nguyên lý hoạt động:

c Ưu, nhược điểm của hệ thống:

- Ưu điểm:

không cần có bơm, quạt gió.

- Nhược điểm:

xylanh không đều.

d Phạm vi ứng dụng:

ngang dùng trong nông nghiệp.

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

a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên.

1-Thân máy; 2- Xylanh; 3- Nắp xylanh; 4- Đường nước ra két; 5- Nắp đổ rót nước; 6- Két nước; 7- Không khí làm

mát; 8- Quạt gió; 9- Đường nước làm mát vào động cơ.

b Nguyên lý hoạt động:

c Ưu, nhược điểm:

Làm mát bằng nước đối lưu, so với làm mát bằng nước bốc hơi, tuy cấu tạo phức tạp hơn, nhưng có

ưu điểm là tự động điều chỉnh được sự lưu thông của nước nên khả năng làm mát động cơ tốt hơn

d Phạm vi ứng dụng:

Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên không được sử dụng cho động cơ vận tải như ô tô, máy kéo

mà chỉ dùng ở động cơ tĩnh tại

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

a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.1.4 Hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn.

1-Két nước; 2- Nắp đậy; 3- Ống xả hơi; 4- Van nhiệt; 5- Áo nước; 6, 8- Ống dẫn; 7- Bơm; 9- Quạt; 10- Bulông xả

nước.

b Nguyên lý làm việc:

c Ưu, nhược điểm:

Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn kín, so với loại tuần hoàn hở, có nhiều ưu điểm hơn, cụ thể là:

• Nâng cao được nhiệt độ sôi của nước.

• Nước không bị chảy ra ngoài và không bị bốc hơi nhiều.

• Nước tiêu hao ít và sử dụng đơn giản.

• Động cơ làm việc ở vùng núi tốt hơn.

d Phạm vi ứng dụng:

Hệ thống này sử dụng thích hợp cho động cơ ô tô và máy kéo.

3.2.2 Sơ đồ cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống làm mát ở động cơ xe Mazda CX – 5

3.2.2.1 Giới thiệu về hệ thống làm mát ở động cơ xe Mazda CX – 5

http://www.mcx5.org/cooling_system-1363.html

3.2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống làm mát ở động cơ xe Mazda CX – 5:

a Bơm nước:

.

b Két nước (Bộ tản nhiệt):

c Van hằng nhiệt:

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ giảm, van điều tiết nhiệt đóng và nước làm mát động cơ lưu thông mà không đi qua bộ tản nhiệt.

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ là 80.5 – 83.5 oC, van điều tiết nhiệt bắt đầu mở và nước làm mát truyền qua bộ tản nhiệt chảy vào động cơ

d Nắp két nước:

Nắp két nước được lắp vào phần trên của bộ tản nhiệt

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ cao:

- Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ cao, áp suất trong đường dẫn nước làm mát động cơ tăng và van áp suất được nhấn

và mở

- Nước làm mát động cơ chảy vào bình chứa nước làm mát khi van áp suất mở.

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp:

- Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp, áp suất trong đường dẫn nước làm mát động cơ giảm và van chân không được

mở ra

- Nước làm mát động cơ trong bình chứa nước làm mát chảy vào đường dẫn nước làm động cơ khi van chân không mở.

e Quạt két nước (quạt làm mát):

3.3 Các giải pháp nâng cao hiệu quả làm mát:

Đối với hệ thống làm mát bằng không khí (gió): hoạt động của phương pháp làm mát bằng gió dựa vào nguyên tắc tản nhiệt Do đó có thể nâng cao hiệu quả làm mát bằng các biện pháp:

• Tăng diện tích tản nhiệt bằng cánh tản nhiệt

• Dùng kim loại dẫn nhiệt tốt như nhôm và hợp kim nhôm làm quy lát, xylanh

• Tạo điều kiện cho không khí lưu thông nhanh và tiếp xúc nhiều với mặt làm mát bằng cách đặt động cơ trên xe, có lá chắn hướng luồng gió khi chạy

Đối với hệ thống làm mát bằng chất lỏng (nước): để nâng cao hiệu quả làm mát thì:

- Diện tích truyền nhiệt được tăng thêm bằng cách gắn các cánh tản nhiệt lên ống tản nhiệt

- Sử dụng chất lỏng làm mát (nước) có khả năng trao đổi nhiệt tốt, không được tạo cặn hay ăn mòn các chi tiết trong hệ thống làm mát, không độc hại Do đó, người ta thường thêm vào nước các chất phụ gia, đặc biệt chất chống ăn mòn và chất chống đông Không dùng nước làm mát thông thường vì có khả năng tạo muối (CaCO3 và MgCO3 kết tủa)  giảm hiệu quả làm mát

- Các nước làm mát chuyên dụng được sử dụng nhiều trên ô tô hiện nay: nước xanh, nước đỏ, nước cam

- Thành phần cơ bản của các loại dung dịch làm mát động cơ ô tô thông dụng hiện nay gồm: chất chống đóng

băng glycol + chất chống tạo cặn, ăn mòn + chất tạo màu + nước cất.

- Ethylene glycol và propylene glycol là hai chất được sử dụng phổ biến nhất để chống hiện tượng đóng băng đối với dung dịch làm mát động cơ, ngoài ra còn có tác dụng làm tăng nhiệt độ sôi cũng như giảm sự bốc hơi cho dung dịch làm mát động cơ

- Chất tạo màu có khả năng phát quang dưới ánh sáng của đèn soi chuyên dụng.

- Đối với nước làm mát màu xanh: chất chống oxy hóa có nguồn gốc vô cơ như silicat, photphat hoặc borat tạo ra dung dịch kiềm ngăn chặn quá trình oxy hóa, bảo vệ hệ thống

- Đối với nước làm mát chuyên dụng có màu cam thì các chất chống oxy hóa là những axit hữu cơ bền Do đó tuổi thọ làm việc của loại nước này dài hơn loại màu xanh

- Không nên trộn hai loại nước màu xanh và cam với nhau vì axit hữu cơ sẽ nhanh chóng bị kết tủa trong môi trường silicat

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết luận:

Từ kết quả nghiên cứu ở chương III, nhóm chúng em đã rút ra được một số kết luận như sau:

• Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc

• Khả năng cung cấp nước làm mát của bơm cũng như không khí đối với quạt gió cho hệ thống là đảm bảo

4.2 Kiến nghị:

Quá trình nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát ở ô tô mới chỉ được thực hiện qua lý thuyết phi thực nghiệm nên còn hạn chế Cần thực hiện nhiều hơn qua thực tế trong các nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện đề tài hơn

Cảm ơn quý thầy và các bạn đã lắng nghe