không khí
Xuất phât từ những yíu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ lăm mât bằng nước so với động cơ lăm bằng không khí có những ưu điểm sau:
- Hiệu quả lăm mât của hệ thống lăm mât bằng nước cao hơn do đó trạng thâi nhiệt của câc chi tiết của động cơ lăm mât bằng nước thấp. Vì vậy, nếu câc điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nĩn để trânh hiện tượng kích nổ.
- Độ dăi thđn động cơ lăm mât bằng nước ngắn hơn khoảng (1015), trọng lượng nhỏ hơn (810) so với động cơ lăm mât bằng không khí. Được như vậy lă ta có thể đúc câc xilanh liền một khối nín khoảng câch giữa câc xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu.
- Do giảm được độ dăi của thđn động cơ nín có thể tăng độ cứng vững của thđn động cơ, trục khuỷu vă trục cam.
- Khi lăm việc động cơ lăm mât bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.
- Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ lăm mât bằng nước nhỏ hơn động cơ lăm mât bằng gió.
Tuy vậy, hệ thống lăm mât bằng nước cũng có những nhược điểm sau đđy: - Kết cấu thđn mây vă nắp xilanh rất phức tạp vă rất khó chế tạo.
- Phải dùng kĩt nước có cânh tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của kĩt nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo vă dùng vật liệu quý như đồng, thiết...
- Dễ bị rò rỉ nước xuống câcte nín có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới câcte.
- Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong âo nước vă kĩt nước có thể lăm vỡ hệ thống lăm mât. Vì vậy khi động cơ lăm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxírin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước lăm mât.
- Phải thường xuyín súc rửa hệ thống lăm mât vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn lăm giảm khả năng truyền nhiệt.
- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước. 6. Khảo sât hệ thống lăm mât động cơ 1GR-FE
quanh để lăm mât động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống lăm mât giúp động cơ dể nóng lín.
Bằng câch đó, Hệ thống lăm mât giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ 1GR-FE hệ thống lăm mât bằng nước tuần hoăn cưỡng bức được sử dụng.
Khi mới khởi động, nước lăm mât của động có sẵn trong kĩt được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy văo khoang nước trong thđn mây của động cơ thông qua câc đường lỗ khoan sẵn trong thđn mây. Nước được phđn chia để lăm mât đều cả sâu xilanh, lăm mât dầu bôi trơn sau đó lín lăm mât thđn mây, rồi từ thđn mây nước chia lăm 2 đường: đường thứ nhất lă nước lăm mât tới van hằng nhiệt vă đường thứ 2 lă nước đê lăm mât xilanh bị nóng lín được đi tới giăn sưởi ấm sau đó nước được tiếp tục lăm mât xilanh, nắp mây nhờ bơm ly tđm.
Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu văo của bơm nước .Van hằng nhiệt năy được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước lăm mât mă van năy đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước lăm mât đi qua mạch chính vă qua mạch đi tắt.(1) khi nước lăm mât còn thấp (dưới 80°C), van hằng nhiệt sẽ đóng vă van đi tắt mở.Khi đó nước lăm mât sẽ tuần hoăn qua mạch rẽ mă không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lín vă động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước lăm lín cao ( 80 tới 84°C ), Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toăn bộ nước lăm mât sẽ chảy qua kĩt nước, Ở đđy nó được lăm mât nhờ câc cânh tản nhiệt vă quạt lăm mât, sau đó nó đi qua van
hằng nhiệt vă trở về bơm nước.Bằng câch năy nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống lăm mât bằng nước tuần hoăn cưỡng bức, dung tích bình chứa 9,6 lít. Quạt của hệ thống lăm mât được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn.
Hình 6-2 Hệ thống lăm mât động cơ 1GR-FE
6.2. Câc cụm chi tiết của hệ thống lăm mât bằng nước động cơ 1GR-FE6.2.1. Kĩt lăm mât 6.2.1. Kĩt lăm mât
6.2.1.1. Công dụng vă yíu cầu
Công dụng của kĩt kăm mât dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng câch tản nhiệt ra ngoăi không khí qua thănh ống nước vă cânh tản nhiệt, rồi lại đưa trở văo lăm mât động cơ.
Yíu cầu kĩt nước phải hấp thụ vă tỏa nhiệt nhanh tức lă hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn.
6.2.1.2. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc
Kết cấu của kĩt lăm mât động cơ 1GR-FE gồm có bình chứa 2 bín hông của kĩt nước thông nhau qua câc ống mỏng bằng nhôm, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hăng, trong hăng có câc cột nằm ngang vă thẳng hăng với nhau. Câc ống năy có cânh tản nhiệt ở bín ngoăi để tăng khả năng tản nhiệt. Loại ống năy có ưu điểm lă có sức cản không khí ít hơn vă diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn . Tuy nhiín loại ống năy không bền bằng ống tròn vă khó sửa chữa. Đường ống từ bơm nước đi văo nằm ở bình chứa nước phía trín có đường kính lă Ф= 34 mm, đường ống ở khoang phía dưới đi văo động cơ lă Ф= 34mm.
1 2 3 4 7 8 58 0 660 5 Hình 6-3 Kết cấu kĩt nước
1- Ống nước nguội đi văo lăm mât động cơ , 2- Ngăn chứa nước đê lăm mât
3- Nước nguội , 4- Ống tản nhiệt, 5- Nước nóng từ động cơ ra kĩt nước để tản nhiệt , 6- Nắp kĩt, 7- khoang chứa nước nóng, 8- Cânh tản nhiệt.
Nguyín lý lăm việc của kĩt:
Khi động cơ lăm việc, nhiệt độ sinh ra do quâ trình chây truyền ra môi trường xung quanh, lăm cho nước lăm mât trong động cơ nóng dần lín. Dưới âp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy văo bình chứa nước ở phía hông trâi của kĩt nước. Nước nóng chảy trong câc ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thănh ống, nhiệt từ thănh ống truyền ra cho câc cânh tản nhiệt vă truyền ra môi trường không khí, cânh tản nhiệt có tâc dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của kĩt xuống bình chứa ở phía hông phải kĩt lăm mât, đi theo đường ống thoât đi văo lăm mât động cơ vă câc bộ phận khâc.
6.2.1.3. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa + Câc hư hỏng:
- Kĩt nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của câc chất khoâng trín thănh ống.
- Câc ống nước tản nhiệt bị bẹp lăm cản trở nước lưu thông qua kĩt vă giảm sự truyền nhiệt của thănh ống hoặc ống nước bị thủng lăm rò rỉ nước.
- Cânh tản nhiệt của giăn ống bị dập do va đập lăm cản trở khí thổi qua kĩt để lăm mât kĩt.
- Câc ống nối dẫn nước văo kĩt hoặc ra từ kĩt bị bẹp lăm cản trở lưu thông tuần hoăn của nước qua kĩt.
+ Câch khắc phục, sửa chữa:
- Thông rửa kĩt nước, tẩy sạch câc chất bâm trín thănh ống thông qua phương phâp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống lăm mât. Chú ý, khi thông rửa phải thâo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống lăm mât. Có thể thâo cả hai ống nối giữa kĩt vă động cơ rồi rửa riíng cho từng cụm kĩt vă động cơ. Phương phâp năy tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương phâp rửa chung cho toăn hệ thống.
- Gò, hăn lại ống nước tản nhiệt. Số lượng hăn lấp không quâ 10% tổng số ống.
- Nắn thẳng lại câc cânh tản nhiệt.
- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua kĩt lăm mât, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế kĩt mới.
Phải thay kĩt mới nếu:
- Số ống nước móp mĩo lớn hơn 20%. - Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%. - Số cânh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%.
Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít câc bộ phận. 6.2.2. Nắp kĩt
6.2.2.1. Công dụng vă yíu cầu
Công dụng của nắp kĩt lă duy trì âp suất trong hệ thống lăm mât cao hơn âp suất không khí, nhằm nđng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường. Cho phĩp động cơ lăm việc với nhiệt cao hơn mă không bị sôi trăo gđy hao hụt nước lăm mât. Ngoăi ra nắp kĩt còn lăm để bịt kín miệng đổ nước của kĩt lăm mât
6.2.2.2. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc.
(a)-Mở van xả (b)- Mở van nạp
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hình 6-4 Kết cấu nắp kĩt nước
1- Nắp; 2- Vòng đăn hồi; 3- Lò xo van xả hơi nước; 4- Thđn của van xả hơi nước; 5- Lỗ thoât 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- Thđn van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí; 12- Thđn nắp kĩt.
Nắp kĩt nước có cấu tạo như sau: Trín nắp kĩt nước có một van xả hơi nước (van âp suất) vă một van hút không khí (van chđn không). Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ĩp chặt đĩa cao su của van xả (6) vă đệm cao su (7) xuống, thđn 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) lín phía trín, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thđn van hút không khí (10).
Van xả hơi nước duy trì âp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc văo nhiệt độ lăm mât tối đa quy định của động cơ khi lăm việc, còn van hút không khí đảm bảo âp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với âp suất bín ngoăi khi động cơ nguội. Khi âp suất trong kĩt nằm ngoăi giới hạn cho phĩp thì một trong hai van được mở để thoât bớt hơi nước ra ngoăi hoặc hút khí văo. Nếu âp suất trong hệ thống lăm mât cao quâ 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng âp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoât hơi ra ngoăi môi trường. Nếu âp suất trong hệ thống lăm mât nhỏ hơn âp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2, do đó âp suất chđn không phía dưới van hút không khí có xu hướng lăm mở van hút, âp suất chđn không năy phải thắng được âp lực do lò xo (11) gđy ra thì mới lăm mở van hút năy, để hút không khí văo.
Do đó, hai van năy cũng có tâc dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống lăm mât nhằm giảm sự hao hụt nước lăm mât. Vì vậy, kiểu lăm mât cưỡng bức tuần hoăn kín một vòng được dùng rộng rêi trong câc loại động cơ đốt trong
nhất lă đối với ô tô mây kĩo chạy trín đường dăi nhất lă những vùng hiếm nguồn nước.
6.2.2.3. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa + Hư hỏng:
- Vòng đệm cao su lăm kín bị hỏng.
- Lò xo của âp suất vă van chđn không bị giảm đăn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch âp suất điều chỉnh.
+ Câch khắc phục, sửa chữa:
- Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của kĩt. - Thay thế nắp kĩt mới cùng chủng loại.
6.2.3. Bơm nước
6.2.3.1. Công dụng vă yíu cầu
Công dụng của bơm nước lă hút nước nguội từ thùng dưới của kĩt giải nhiệt vă đẩy nước tới câc mạch văo bọng nước trong động cơ để lăm mât động cơ .Trong động cơ 1GR-FE, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoăn cho hệ thống lăm mât với lưu lượng vă âp suất nhất định.
Yíu cầu của bơm nước phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoăn . Ngoăi ra bơm nước phải lăm việc một câch ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với từng loại động cơ.
6.2.3.2. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc
Mây bơm nước được dẫn động bằng đai chữ V(đai thang có răng), để tạo dòng tuần hoăn nước lăm mât trong hệ thống lăm mât vă bộ sưởi ấm. Rôto vă thđn của mây bơm nước có câc vòng bít (phớt lăm kín) để chống rò rỉ.
1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 10 16 17 18 26 15 17 7 A A 16
Hình 6-5 Kết cấu bơm nước
1-Puli bơm nước; 2-Lổ ren; 3- đai ốc; 4-miếng đệm; 5-then bân nguyệt; 6-vú mở; 7-bânh công tâc; 8-bulong; 9-buồng đẩy; 10-buồng hút; 11-trục bơm; 12-vòng
phớt; 13-ổ bi; 14-vòng chặn; 15-thđn bơm; 16-phớt lăm kín; 17- lò xo.
Nguyín lý hoạt động của bơm nước:
- Bânh công tâc được gắn trín trục bơm, khi động cơ lăm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay. Trục bơm quay nín bânh công tâc quay vă ngđm trong nước thì lượng nước nằm trong câc rênh giữa của cânh dưới tâc dụng của lực ly tđm bị đẩy ra không gian nằm bín ngoăi đường kính của bânh công tâc (7). Không gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở của hình xoắn ốc cùng chiều với chiều quay của bơm. Khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần lăm cho âp suất dòng chảy tăng dần. Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phđn phối nước văo thđn mây có âp suất lớn nhất. Khi nước trong rênh bị văng ra xa tđm quay thì phần gần tđm quay, tại khu vực năy tạo ra chđn không (âp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của kĩt nước vă với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt.
6.2.3.3. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa
Trong quâ trình lăm việc, câc chi tiết của bơm nước chịu nhiều tâc dụng lý hóa gđy hư hỏng.
+ Hư hỏng:
- Vòng bít bi hư hỏng. Nếu vòng bít bị hư hỏng nước lăm mât bị rò ra ngoăi thì lượng rò rỉ được thoât ra ngoăi qua lỗ xả trín thđn mây bơm, để nước lăm mât không thđm nhập văo câc vòng bi. Vì vậy khi có hiện tượng rò rỉ hoặc có nước lăm mât thoât ra ngoăi qua lổ xả thì nguyín nhđn có thể lă do vòng bít hoặc vòng bi bị hỏng.
- Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thđn bơm vă bề mặt lắp ghĩp thđn bơm với thđn mây.
- Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng.
- Bânh công tâc của bơm bị ăn mòn lớn, gêy vỡ. + Câch khắc phục, sửa chữa.
Thông thường mây bơm không thể sửa chữa bằng câch thâo rời nó ra, mă thường phải thay cả bộ. Tuy nhiín, cũng có một số kiểu mây bơm nước thâo ra để sửa chữa.
- Kiểm tra bộ phận phớt bao kín nếu hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trín thđn bơm nếu bị mòn rỗ có thể doa vă măi bóng lại hoặc doa rộng rồi đóng ống lót vă măi bóng bề mặt tiếp xúc. Cần thay câc roan đệm mới giữa mặt lắp ghĩp thđn bơm với thđn mây để đảm bảo không rò rỉ nước.
- Thay ổ bi mới cùng tiíu chuẩn.
- Thay thế bânh công tâc mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới. Cho phĩp sửa chữa bânh công tâc nhưng phải đảm bảo độ cứng vững.
6.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai6.2.4.1. Công dụng vă yíu cầu 6.2.4.1. Công dụng vă yíu cầu
Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giăn ống vă cânh tản nhiệt của kĩt lăm mât để tăng khả năng tản nhiệt cho kĩt. Quạt gió lăm tăng tốc độ lưu động của