Khảo sát hệ thống làm mát trên xe Lexus RX300

kèm theo bản vẽ máy bơm nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-o0o -ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ

Đề tài: Khảo sát hệ thống làm mát trên xe

Lexus RX-300

Giáo viên hướng dẫn : TS Phạm Minh Hiếu

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tuân

Mã sinh viên : 1141030241

Lớp : Ô Tô 4 - k11

Hà Nội, / /2019

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 9

Hình 1.2: Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên 10

Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng 13

Hình 1.5: Hệ thống làm mát một vòng hở 14

Hình 1.6: Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ kiểu bốc hơi bên ngoài 15

Hình 1.7: Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt khí thải 15

Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng không khí 17

Hình 1.9: Két nước làm mát 18

Hình 1.10: Kết cấu một số ống nước 19

Hình 1.11: Kết cấu bơm nước ly tâm 21

Hình 1.12: Kết cấu bơm nước kiểu piston 22

Hình 1.13: Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng 23

Hình 1.14: Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút 24

Hình 1.15: Sơ đồ kết cấu bơm guồng 25

Hình 1.16: Quạt gió 26

Hình 1.17: Kết cấu van hằng nhiệt 28

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống làm mát 30

Hình 2.2: Hệ thống làm mát trên xe Lexus RX-300 31

Hình 2.3: Kết cấu két nước làm mát 32

Hình 2.4: Nắp két nước 33

Hình 2.5: Cấu tạo bơm nước 35

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động quạt gió điều khiển bằng điện 36

Hình 2.7: Kết cấu của van hằng nhiệt 37

Hình 2.8: Kết cấu khớp chất lỏng 39

Hình 2.9: Cấu tạo cảm biết nhiệt độ nước làm mát 40

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 41

Hình 2.11: Đường đặc tuyến tính của cảm biến nhiệt độ nước 41

Hình 3.1: Kiểm tra nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt 43

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019

Giáo viên phản biện

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, ô tô là phương tiện được phát triển rộng rãi và mạnh mẽ.Trong ngành ô tô nói chung và động cơ đốt trong nói riêng, có rất nhiều hệthống đang được nghiên cứu và ngày càng cải thiện hơn về chất lượng và tuổithọ

Sau quá trình học tập và nghiên cứu kiến thức về kết cấu động cơ đốttrong và đặc biệt hoàn thành môn Đồ án chuyên ngành ô tô, Em đã thực hiện

đề tài “ Khảo sát hệ thống làm mát trên xe ô tô Lexus RX-300 2018”

Trong phạm vi của đề tài này, Em tìm hiểu tổng quan về hệ thống làmmát bao gồm sơ đồ nguyên lý của các phương pháp làm mát động cơ sau đó

đi đến chi tiết các bộ phận của hệ thống Kết cấu các chương của đồ án:Chương 1: Tổng quan về hệ thống làm mát trên ô tô; Chương 2: Cấu tạo vànguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát trên xe Lexus RX-300; Chương 3 :Các hư hỏng, cách khắc phục và bảo dưỡng sửa chữa

Trong thời gian làm đồ án chuyên nghành ô tô mặc dù em đã rất cốgắng nhưng do trình độ và khả năng còn hạn chế Bản thân không tránh khỏinhững thiếu sót nhất định Kính mong Thầy góp ý để Em hoàn thiện hơn bài

đồ án chuyên ngành ô tô

Em xin trân thành cảm ơn thầy Phạm Minh Hiếu đã hướng dẫn và tận

tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án chuyên nghành ô tô.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tuân

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT

TRÊN Ô TÔ1.1 Giới thiệu chung về mục đích, yêu cầu của hệ thống làm mát

1.1.1 Mục đích

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếpxúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếmkhoảng 25-35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra Vì vậy các chi tiết đóthường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông có thể lên tới 600oC,cònnhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC Nhiệt độ của các chi tiết máy caogây ra những hậu quả xấu như:

- Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ các chi tiết;

- Bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như piston – xilanh, trụckhuỷu – bạc lót do hiện tượng dãn nở nhiệt;

- Nhớt của dầu bôi trơn bị phá hủy nên làm tăng tổn thất ma sát;

- Giảm hệ số nạp nên giảm công suất động cơ;

- Với động cơ xăng có thể dễ gây hiện tượng kích nổ;

Để khắc phục được hậu quả trên, vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ

Hệ thống làm mát động cơ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháyqua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ củacác chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Động cơ quá nóng

sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói trên Động cơ quá nguội tức là được làmmát lớn quá, nhiệt độ các chi tiết thấp dẫn đến hiện tượng hơi nhiên liệungưng tụ và đọng bám trên các bề mặt chi tiết, rửa trôi dầu bôi trơn nên cácchi tiết bị mài mòn dữ dội Đồng thời, độ nhớt của dầu bôi trơn thấp nên masát giữa các chi tiết chuyển động tăng Ngoài ra, công suất tiêu hao của các bộphận của hệ thống làm mát như bơm, quạt cũng tăng Kết quả là làm tăng tổnthất cơ giới của động cơ

1.1.2 Yêu cầu

Dựa vào những nhiệm vụ, hệ thống làm mát cần đảm bảo các yêu cầusau:

- Đảm bảo nhiệt độ của các chi tiết cần làm mát ổn định;

- Làm việc ổn định, các chi tiết trong hệ thống đảm bảo độ bền lâu;

- Công suất tiêu hao cho hệ thống làm mát bé;

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

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ởkhoảng 83950C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng95÷1150C

Ngoài ra đối với một số động cơ làm mát bằng nước để tránh hiệntượng nước đóng băng cần pha thêm một số chất phụ gia để chống nước đóngbăng

1.2 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

1.2.1 Làm mát động cơ và máy nén khí

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảmđộng cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc Ngoài ra, hệ thốngcũng có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy

ấm máy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc Bên cạnh đó hệthống làm mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máynén khí Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chínhlàm mát động cơ

1.2.2 Làm mát dầu bôi trơn

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tănglên không 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 thayđổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn.Đường dầu bôi trơn 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 hạnhiệt độ cho dầu bôi trơn.

a) Làm mát kiểu bốc hơi

Đây là kiểu làm mát đơn giản nhất, hệ thống không cần bơm và quạt:

Hình 1.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

Bộ phận chứa nước bao gồm các khoang chứa nước làm mát của thânmáy , nắp xilanh và bình nước bốc hơi lắp với thân máy Khi động cơ làmviệc, tại những vùng khoang nước bao bọc quanh buồng cháy, nước sẽ sôi.Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi trên mặt thoáng của bình và bốc hơimang theo nhiệt ra ngoài khí quyển Nước nguội trong thùng có tỉ trọng lớn sẽchìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưu độngđối tự nhiên

Do làm mát bằng bốc hơi, nếu không có nguồn nước bổ sung, tốc độtiêu hao nước rất lớn Do đó, lượng nước trong thùng sẽ tiêu hao nhanh và cần

phải được bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, hệ thống nàykhông thích hợp cho động cơ ôtô Mặt khác, do tốc độ lưu động của nước khiđối lưu tự nhiên rất nhỏ nên làm mát không đồng đều dẫn đến hiện tượngchênh lệch lớn về nhiệt độ giữa các phần được làm mát Hệ thống này thườngđược đùng cho động cơ cơ nhỏ đặt nằm ngang trong nông nghiệp.

b) Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhỏ

độ chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh

Hình 1.2: Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên 1-đường nước làm mát động cơ; 2- không khí làm mát; 3- két nước; 4- nắp đổ rót nước; 5- đường nước ra két; 6- quạt gió; 7- nắp xilanh;

8-xilanh; 9-thân máy

Nước làm mát nhận nhiệt của xilanh trong thân máy 9, khối lượng riênggiảm nên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xi lanh 7, nước tiếp tụcnhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng vàkhối lượng riêng tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn rakhoang phía trên của két làm mát 3 Quạt gió 6 được dẫn động bằng puli từtrục khuỷu của động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két đượclàm mát, khối lượng riêng giảm nên nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két

và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn

Cũng như phương pháp bốc hơi đã xét ở trên, nhược điểm của phươngnày là tốc độ lưu động nước nhỏ chỉ vào khoảng 0.12-0.19 m/s Điều đó dẫnđến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy làm mát không đồngđều.

Muốn giảm độ chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra khỏi động cơthì phải tăng kích thước thùng chứa – két nước và tăng chiều cao lắp đặt kétnhưng lại làm cho động cơ cồng kềnh Vì vậy phương pháp này không thể sửdụng cho động cơ vận tải mà chỉ dùng cho động cơ tĩnh tại

c) Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Không giống các hệ thống làm mát ở trên, hệ thống làm mát tuần hoàncưỡng bức đã khắc phục được nhược điểm làm mát không đồng đều vớinguyên lý nước làm mát được đẩy đi cưỡng bức do sức đẩy của bơm nước tạo

ra Dựa theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn người ta phân ra các kiểulàm mát tuần hoàn cưỡng bức: một vòng kín; cưỡng bức một vòng hở; cưỡngbức hai vòng tuần hoàn, Mỗi loại có nguyên lý làm việc, ưu, nhược điểm,phạm vi sử dụng khác nhau

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

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng tuần hoàn rất phổbiến trên động cơ ôtô, máy kéo và động cơ tĩnh tại Nước là mát tuần hoànnhờ bơm ly tâm (3) qua ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của cácxilanh Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khibơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy Saukhi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏiđộng 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 củakét nước

1 11

10 8

7

Hình1.3: 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.

Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắncánh tản nhiệt Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két doquạt (8) tạo ra Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu củađộng cơ Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơmnước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín lànước sau khi đi qua két nước làm mát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổsung nước, tận dụng việc trở lại nước để tiếp tục làm mát động cơ Vì vậy hệthống này phù hợp với loại hình xe đi đường dài, nhất là vùng thiếu nguồnnước

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

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước tại két nước khôngphải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độthấp hơn, như nước sông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệthống 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 mátnước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làmmát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy

1 2 3

4 5

6

7 8

9 10

Hình 1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

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 chutrình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến kétlàm mát nước ngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nướcngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mátdầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ rangoài môi trường

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuầnhoàn kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mátnước ngọt Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từbơm (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 độthấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đivào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ

về bơm; 8- Bơm nước.

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hútvào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển Hệ thốngnày có ưu điểm là đơn giản Tuy nhiên ứng suất nhiệt của các chi tiết đượclàm mát khá lớn vì chênh lệch nhiệt độ lớn

) Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi

có áp suất p1 < p2

-Hình 1.6: Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ 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.

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

và nhiệt của khí thải:

10 11 12

13 14

15 16

Hình 1.7: Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi

nước và nhiệt 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 độngnhư sau:

- Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộtăng 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 (11) bơm lấynước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2 Từ động cơnước lưu động ra với áp suất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đâynhiệt độ nâng lên t’ra > tra

Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2>t’ra> tra nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở

bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 vớinhiệt 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 tụtrong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi quabơm (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 làmmát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệthống 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 suấtlàm việc của động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và khôngkhí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy đượcnhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu này

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản lànhiệt độ của các chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác củacác 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 Khităng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảmbảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệtphải chắc chắn hơn

1.4 Hệ thống làm mát bằng không khí gió

Hệ thống làm mát bằng không khí hay còn gọi là hệ thống làm mátbằng gió, có cấu tạo rất đơn giản.

Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng không khí quạt gió; 2- cánh tản nhiệt; 3- tấm dẫn hướng; 4- vỏ bọc; 5- đường

thoát khí.

Quạt gió 1 được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp không khí với lưulượng lớn làm mát động cơ Để rút ngắn quá trình quá độ từ trạng thái nguộikhi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió được trang bị ly hợp điện

từ hoặc thủy lực Bản hướng gió 3 có tác dụng phân phối khí cho từng xilanh.Các cần làm mát như xilanh, nắp xilanh, phải có các gân làm tản nhiệt đểtăng diện tích làm mát

1.5 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát

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

1.5.1 Kết cấu két làm mát

Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra khôngkhí để hạ nhiệt độ của nước và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làmviệc Vì vậy yêu cầu két nước phải hấp thụ và toả nhiệt nhanh Ðể đảm bảoyêu cầu đó thì bộ phận tản nhiệt của két nước thường được làm bằng đồngthau vì vật liệu này có hệ số tỏa nhiệt cao

Kích thước bên ngoài và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bốtrí chung, 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 hìnhvuông để cho tỷ lệ giữa diện tích chắn gió của quạt đặt sau két làm mát vàdiện tích đón gió của két tiến gần đến một Trên thực tế tỷ lệ đó chỉ chiếm 75

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

Ðánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức hệ sốtruyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơmnước, quạt gió 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)

Hình 1.9: Két nước làm mát

Ðể giải quyết vấn đề thứ nhất, người ta dùng vật liệu chế tạo ống và látản nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao như: đồng, nhôm

Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng tốc độ lưu động của môichất thải nhiệt (nước) và môi chất thu nhiệt (không khí) nhằm tăng hệ sốtruyền nhiệt đối lưu của chúng.

Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động đòi hỏi phải tăng công suất tiêu haocho dẫn động bơm nước và quạt gió

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

Hình 1.10: Kết cấu một số ống nước

Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sâu trongcác lá tản nhiệt bằng đồng thau (hình 1.10a) Ống nước dẹt làm bằng đồng cóchiều dày thành ống là (0,13 - 0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống

là (13÷20) x (2÷4)mm Còn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷0,12)mm

Các ống được bố trí theo kiểu song song (hình 1.10a) hoặc theo kiểu so

le (hình 1.10d) Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó

tốt hơn loại song song Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyềnnhiệt (tăng không đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó (hình1.10c).

Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt,người ta còn dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 1.10b), trên ládập rãnh thủng, hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 1.10e)

và trên phần sóng của lá đó được dập lõm (chỗ có số 1) Hai loại này có hệ sốtruyền nhiệt khá cao, nên cũng được ứng dụng rộng rãi trên động cơ ô tô Trênmột số máy kéo và tải nặng người ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hìnhxoắn ốc Loại này có ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từng ống rất đơngiản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểuống dẹt mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chịu nhiệt

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

Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệtống không khí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong”(hình 1.10i) Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém

Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảmbước của lá tản nhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cảchiều sâu (chiều gió) cũng như tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ốngtheo chiều sâu) Nhưng tăng chiều sâu nhiều cũng không có hiệu quả lớn vìrằng khi hệ số truyền nhiệt của dãy ống đã ổn định thì nếu tăng chiều sâu lên50%, khả năng tản nhiệt của két tăng15% , còn nếu tăng chiều sâu lên 100%thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăng thêm 20% Cần chú ý rằng các biện phápnâng 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 cản khí động của không khí quakét không vượt quá 300 (N/m2)

1.5.2 Kết bơm nước

Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông củanước làm mát Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưulượng và áp suất nhất định Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loạiđộng cơ thay đổi trong phạm vi (68÷245) l/Kwh và với tần số tuần hoànkhoảng (7 ÷ 12) lần /phút Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơbao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng

a) Bơm ly tâm

15

1614

12

1011

9

13

123

457

Hình 1.11: Kết cấu bơm nước ly tâm Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vòng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vòng chặn lớn, 7- Lò xo, 8- Bánh công tác, 9- Mặt bích, 10- Trục bơm, 11- Đai ốc, 12- Đường nối với van hằng nhiệt, 13- Ổ bi, 14- Puly dẫn động, 15- Đệm điều

chỉnh, 16- Then bán nguyệt.

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại độngcơ

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 : giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tôlắp ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờpuly (14), lắp chặt trên trục bơm nhờ then bán nguyệt (16) Rãnh lắp đaitruyền 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) thườngđược chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo Ðể giảm kích thước, bơm tỷ số truyềngiữa 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 ápsuất (0,02 ÷ 0,04) Mpa và tốc độ 1,0 m/s Cột áp do bơm tạo ra khoảng (0,05

÷ 0,15) Mpa và tốc độ 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 được đặt trênhai ổ bi (13), để bao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng các phớt (1) và bao kínbằng vòng chặn (6)

Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượngnhỏ, không ồn và hiệu suất cao Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm làkhông tạo ra được 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 đầynước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả không khí hết ra khỏi bơm b) Bơm piston

Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mátcủa động cơ tàu thủy tốc độ thấp Ở động cơ tốc độ cao vì để tránh lực quántính rất lớn của các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng

va đập thủy lực do chu trình cấp nước không liên tục của bơm nên người ta ítdùng loại này

8 10

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) bằngđồng chuyển động trong xilanh dẫn hướng (2,4) của vỏ bơm (1) Piston nốivới thanh truyền (5) và chuyển động nhờ trục khuỷu (6) Khi piston (3) đixuống, nước sẽ đi qua van (8) vào khoang chứa bên trên piston (3) Khi piston

đi lên, nước trong khoang bị đẩy qua van (9) đi vào hệ thống làm mát

c) Bơm bánh răng

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 vớinước hở (nếu dùng cho nước sông hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánhrăng chóng mòn Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánhrăng truyền lực ở vỏ ngoài của bơm, khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ khôngchịu lực truyền, và để giảm mài mòn bánh răng bơm, người ta còn chế tạomột trong hai bánh răng bơm bằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su lưuhóa

D-D

13

14 10

6 9

D D

Hình 1.13: Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng Trục bơm; 2-Bánh răng dẫn động; 3- Ổ bi; 4- Vành chặn dầu; 5- Bạc lót, 6-Vành chặn nước; 7- Đệm lót, 8- Vòng cao su, 9- Lò xo, 10- Bánh răng

bị động, 11- Cửa hút nước vào; 12- Bánh răng chủ động; 13- Vỏ bơm;

14-Cửa thoát nước ra.

Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàuthuỷ Bơm quay nhờ bánh răng (2) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền