4. KHẢO SÂT HỆ THỐNG LĂM MÂT ĐỘNG CƠ DE12TIS
4.2.2.1. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc:
11 10 9 8 7 6 5 1 2 3 4 12 (b) (a) Hình 4 – 3 Kết cấu nắp kĩt nước
(a): Mở van xả không khí; (b): Mở van nạp không khí; 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.
Ngoăi công dụng vă yíu cầu lă bịt kín miệng đổ nƣớc của kĩt lăm mât, nắp kĩt nƣớc còn có nhiệm vụ hết sức quan trọng lă ổn định âp suất trong hệ thống lăm mât. - Nắp kĩt nƣớc có cấu tạo gồm: trín nắp kĩt nƣớc có một van xả hơi nƣớc (van âp suất) vă một van hút không khí (van chđn không). Van xả hơi nƣớc gồm có lò xo van (3) có xu hƣớng ĩp chặt đĩa cao su của van xả (6) vă đệm cao su (7) xuống, thđn
31 của van xả có nhiệm vụ định hƣớng cho lò xo (3). Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hƣớng đẩy chặt vòng đệm (9) lín phía trín, lò xo hút không khí (11) đƣợc dẫn hƣớng bởi thđn van hút không khí (10).
- Van xả hơi nƣớc 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 đƣợc mở để thoât bớt hơi nƣớc 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 trƣờng. 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 dƣới van hút không khí có xu hƣớng lăm mở van hút, âp suất chđn không năy phải thắng đƣợc 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 nƣớc trong hệ thống lăm mât nhằm giảm sự hao hụt nƣớc lăm mât. Vì vậy, kiểu lăm mât cƣỡng bức tuần hoăn kín một vòng đƣợc dùng rộng rêi trong câc loại động cơ đốt trong nhất lă đối với ô tô mây kĩo chạy trín đƣờng dăi nhất lă những vùng hiếm nguồn nƣớc.
4.2.2.2. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa.
+ Hƣ 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.
4.2.3. Bơm nước.
4.2.3.1. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc.
+ Câc thông số của bơm nƣớc:
32 - Cột âp H = 14 m cột nƣớc
- Bân kính ngoăi của bânh công tâc r2 = 48 mm - Bân kính trong của bânh công tâc r1 = 21 mm - Số cânh bânh công tâc Z = 6.
2 A A - A A 3 4 5 6 7 9 1 8 10
Hình 4 – 4 Kết cấu bơm nước động cơ DE12TIS.
1 - Nước từ động cơ văo; 2 - Vùng tạo âp suất; 3 - Bânh công tâc; 4 - Phốt chắn dầu; 5 - Ống lót hai ổ bi; 6 - Ổ bi đỡ; 7 - Bânh răng dẫn động bơm; 8 - Trục bơm 9 - Đường dầu bôi trơn; 10 - Nước từ kĩt văo.
Bơm nƣớc trong hệ thống lăm mât động cơ DE12TIS lắp trín xe DAEWOO có nhiệm vụ cung cấp nƣớc tuần hoăn cho hệ thống lăm mât với lƣu lƣợng vă âp suất nhất định. Bơm nƣớc năy phải cung cấp đủ lƣu lƣợng cho vòng tuần hoăn vă đảm bảo tạo đƣợc âp suất cột nƣớc.
Loại bơm đƣợc sử dụng trong hệ thống lăm mât lă kiểu bơm li tđm, lƣu lƣợng nƣớc qua bơm lă 320 lít/phút. Bơm nƣớc đƣợc lắp phía trƣớc động cơ vă đƣợc dẫn động bởi trục khuỷu thông qua bânh răng dẫn động bơm.
33 Trong thđn bơm chứa trục bơm (8), trục năy tỳ vă quay trín hai ổ bi (6). Một đầu trục đƣợc bắt chặt với bânh bơm (3). Một đầu kia của trục bơm (8) lắp bânh bânh răng dẫn động (7). Hai ổ bi (6) đƣợc bôi trơn thông qua đƣờng dầu bôi trơn (9). Phốt chắn dầu (4) lăm bằng cao su lắp khít văo trục ngăn không cho dầu rò rỉ ra bín ngoăi.
- Bânh công tâc đƣợc gắn trín trục bơm, khi động cơ lăm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động bânh răng (7) lăm trục bơm (8) quay, nƣớc từ kĩt đƣợc hút từ kĩt nƣớc qua ống (10) lƣợng nƣớc nằm trong câc rênh giữa của cânh dƣới tâc dụng của lực ly tđm nƣớc bị đẩy ra không gian nằm bín ngoăi đƣờng kính của bânh công tâc. Khi nƣớc ra tới không gian xả tốc độ dòng nƣớc giảm dần lăm cho âp suất dòng chảy tăng dần. Khu vực tại miệng đẩy nối với cửa phđn phối nƣớc văo thđn mây có âp suất lớn nhất. Khi nƣớc 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 nƣớc từ miệng hút, nối thông với khoang dƣới của kĩt nƣớc vă với không gian đƣờng ống nối tắt của van hằng nhiệt.
4.2.3.2. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa.
+ Hƣ hỏng:
- Rò rỉ nƣớc qua lỗ ở thđn bơm vă bề mặt lắp ghĩp thđn bơm với thđn mây. - Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng.
- Ống bao kín có tâc dụng ngăn dầu bơm trong câc ổ bi với nƣớc lăm mât, khi trục bơm quay sẽ lăm măi mòn câc phớt, ống bao kín lăm cho khe hở giữa trục vă mặt trong của phớt tăng lín gđy rò rỉ dầu văo nƣớc lăm mât gđy biến chất nƣớc lăm mât. - Bânh công tâc của bơm bị ăn mòn lớn, gêy vỡ.
+ Câch 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 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 đệm mới giữa mặt lắp ghĩp thđn bơm với thđn mây để đảm bảo không rò rỉ nƣớc.
34 - Thay thế bânh công tâc mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới. Cho phĩp sửa chữa bânh công tâc nhƣng phải đảm bảo độ cứng vững.
4.2.4. Quạt gió.
4.2.4.1.Kết cấu vă nguyín lý lăm việc.
+ Câc thông số của quạt:
- Bân kính ngoăi của quạt R = 620 mm - Bân kính trong của quạt r = 310 mm - Góc nghiíng đặt cânh α = 400 - Số cânh Z = 8 - Bề rộng lớn nhất của cânh b = 100 mm B B - B 100 310 620 1 2 3 4 8 5 6 7 B
Hình 4 – 5 Kết cấu quạt gió động cơ DE12TIS.
1 - Cânh quạt; 2 - Xương bầu quạt; 3 - Mayơ; 4 - Then bân nguyệt; 5 - Trục quạt; 6 - Bulông bắt mayơ; 7 - Bulông bắt quạt; 8 - Đĩa bắt chặt quạt.
- Trong hệ thống lăm mât bằng nƣớc, dùng kĩt lăm mât bằng không khí, quạt gió dùng để tăng tốc độ của dòng không khí qua kĩt nhằm nđng cao hiệu quả lăm mât. Quạt gió thƣờng lă quạt hƣớng trục. Quạt gió của động cơ có thể chạy bằng không khí hoặc điện. Những động cơ đặt dọc ở thđn xe có trục sau lă trục chủ động thƣờng sử dụng lă quạt cơ khí đƣợc lắp cùng trục với bơm nƣớc
35 Có hai chỉ tiíu để đânh giâ chất lƣợng của quạt: đó lă năng suất (lƣu lƣợng gió) của quạt vă công suất tiíu tốn cho dẫn động quạt. Ðối với một kĩt nƣớc cụ thể, năng suất thể hiện bằng tốc độ gió qua kĩt lăm mât. Hai chỉ tiíu trín phụ thuộc văo nhiều yếu tố khâc nhau: số vòng quay của quạt, kích thƣớc cânh, góc nghiíng của cânh vă vị trí tƣơng quan giữa quạt vă kĩt nƣớc.
- Tăng góc nghiíng của cânh vă tăng số vòng quay của quạt đều lăm cho công suất dẫn động quạt tăng lín. Thông thƣờng góc nghiíng tốt nhất đối với quạt phẳng lă 40 ÷ 450 vă với quạt cânh lồi lă 380. Tăng góc nghiíng vă tăng chiều rộng cânh quạt có lăm cho lƣu lƣợng tăng nhƣng công suất dẫn động quạt tăng mênh liệt, vì vậy đối với động cơ ô tô mây kĩo đƣờng kính quạt không vƣợt quâ 0,65m vă chiều rộng không vƣợt quâ 70 mm.
Quạt gió dùng trong hệ thống lăm mât của động cơ DE12TIS lắp trín xe DAEWOO lă loại quạt hƣớng trục. Hiệu suất lăm việc của quạt phụ thuộc văo số vòng quay của quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cânh, chiều dăi, chiều rộng, góc nghiíng của quạt) vă khoảng câch từ quạt đến kĩt nƣớc đƣợc thể hiện nhƣ sau:
- Quạt gió đƣợc sử dụng trong động cơ DE12TIS lắp trín xe DAEWOO có kết cấu đơn giản. Quạt gió có 8 cânh, câc cânh của quạt đƣợc lăm bằng nhựa vă đƣợc đúc liền với bầu quạt. Bầu quạt đƣợc tân liền với xƣơng bầu quạt nhằm tăng độ cứng vững cho quạt. Quạt gió đƣợc dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ vă đƣợc lắp cứng với trục của nó. Trín trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trín puly có rênh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt. Tốc độ của quạt phụ thuộc văo tốc độ trục khuỷu động cơ.
4.2.4.2. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa.
+ Hƣ hỏng:
- Cânh quạt gió nứt, gêy,cong vính. + Câch khắc phục, sửa chữa:
- Nếu bị nứt, gêy phải thay mới cùng thông số kỹ thuật, có thể hăn câc vết nứt dọc cânh quạt hoặc câc vết nứt ngang cânh ở phía rìa cânh quạt (ít nhất 65mm tính từ tđm quạt ra phía đuôi cânh quạt mỗi bín) theo công nghệ hăn quy định.
36 Thông thƣờng nếu cânh quạt gió có bị hƣ hỏng điều gì đều đƣợc thay mới vì giâ thănh của cânh quạt rẻ, dễ thay thế.
4.2.5. Van hằng nhiệt.
4.2.5.1. Kết cấu vă nguyín lý hoạt động.
4 5 3 2 1 (a) (b) 6 7 8 9 10
Hình 4 – 6 Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt.
(a) Van ở trang thâi đóng ; (b) Van ở trạng thâi 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 giên; 7 - Nước từ động cơ ra; 8 - Đường nối tắt về bơm; 9 -Đường nước về kĩt lăm mât; 10 - Van đang ở trạng thâi mở.
- Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lƣu lƣợng nƣớc lăm mât qua kĩt nƣớc khi nhiệt độ của động cơ chƣa đạt tới nhiệt độ quy định. Mặt khâc, van hằng nhiệt còn lăm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm mây. Van hằng nhiệt phải đảm bảo cho nhiệt độ nƣớc trín đƣờng đi văo kĩt lăm mât tnƣớc > 830C, nếu nhiệt độ nƣớc thấp hơn tnƣớc < 830C van sẽ đóng vă đƣa nƣớc về lại trƣớc cửa hút của bơm. Van mở hoăn toăn ở nhiệt độ 850C.
- Về mặt cấu tạo, đa số câc chi tiết đều lăm bằng đồng. Van hằng nhiệt đƣợc lắp giữa đƣờng nƣớc ra của nắp mây vă đƣờng nƣớc văo kĩt lăm mât. Trín động cơ
37 DE12TIS lắp trín xe DAEWOO có đƣờng nƣớc nối tắt từ đƣờng nƣớc ra trín thđn mây về bơm nƣớc luôn thông, đƣờng năy nhỏ hơn nhiều so với đƣờng ống chính về kĩt lăm mât vă van hằng nhiệt chỉ đóng mở đƣờng nƣớc về kĩt để điều chỉnh nƣớc lăm mât.
- Nguyín lý lăm việc của van hằng nhiệt năy lă lợi dụng sự thay đổi nhiệt độ của nƣớc lăm mât để điều chỉnh lƣợng nƣớc đi qua kĩt lăm mât. Van năy lợi dụng hiện tƣợng giên nở do nhiệt của chất wax (chất giống nhƣ sâp đỉn cầy) đƣợc đặt trong thđn van để điều khiển đóng mở nắp van, nhằm khống chế lƣu lƣợng nƣớc đi qua kĩt lăm mât. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nƣớc lăm mât vẫn còn thấp tnƣớc < 83oC dƣới tâc dụng của lò xo van (5), van bị đóng chặt ngăn nƣớc đi về kĩt lăm mât (10), nƣớc từ động cơ (7) đi ra khỏi động cơ khi van hằng nhiệt không mở nƣớc theo đƣờng ống tắt (8) về bơm do đó nhiệt độ nƣớc tăng lín nhanh chóng. Khi nhiệt độ nƣớc từ động cơ (7) đi ra tăng lín đến tnƣớc > 83oC, hợp chất wax trong hộp (6) do có độ giên nở nhiệt cao nín dên ra, ĩp ống cao su (4) lại lăm thđn hộp di chuyển theo hƣớng ra khỏi chốt có đầu côn (3) để tăng thể tích bín trong, lăm van mở cho nƣớc theo đƣờng về kĩt lăm mât (10). Van mở hoăn toăn ở 850
C.
4.2.5.2. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa.
+ Hƣ hỏng:
- Van hằng nhiệt bị liệt hay kẹt luôn ở vị trí đóng hoặc không mở to đƣờng nƣớc qua kĩt, lăm cho nƣớc không đƣợc lăm nguội, động cơ quâ nóng. Nếu van bị liệt hay kẹt ở vị trí mở to thì dẫn đến thời gian chạy ấm mây lđu, hiện tƣợng năy kĩo dăi gđy mòn nhanh động cơ, tốn nhiín liệu vă tăng ô nhiễm môi trƣờng.
+ Câch khắc phục, sửa chữa:
- Thâo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa vă lăm sạch câc câu bẩn bâm trín van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yíu cầu cần phải thay thế.
4.2.6. Dung môi lăm mât.
- Động cơ DE12TIS lắp trín xe DAEWOO lă động cơ đƣợc lắp trín xe Bus không chỉ ở Việt Nam mă còn ở nhiều nƣớc khâc trín thế giới, chẳng hạn nơi sản xuất ra nó lă Hăn Quốc. Văo mùa đông ở nhiều nƣớc, nhiệt độ có thể đm xuống
38 mấy chục độ (o
C) do đó nƣớc trong hệ thống lăm mât sẽ bị đông cứng dẫn đến chi tiết của hệ thống năy sẽ bị hƣ hỏng, có thể phâ vỡ khối động cơ. Vì vậy, ngƣời ta đƣa ra phƣơng ân chống đóng băng nƣớc lăm mât động cơ.
Trong động cơ DE12TIS lắp trín xe DAEWOO sử dụng hợp chất Glycol vă nƣớc để lăm mât còn gọi lă dung dịch chống đóng băng. Glycol lă chất lỏng trong suốt có nhiệt độ sôi lă 197oC vă điểm đóng băng lă - 210C. Khi ta hòa trộn Glycol văo với nƣớc, hỗn hợp năy sẽ có nhiệt độ sôi tăng lín vă nhiệt độ đóng băng giảm xuống.
Tùy theo nồng độ của Glycol trong nƣớc mă ta có đƣợc điểm đóng băng của môi chất lăm mât khâc nhau. Động cơ năy khi hoạt động ở nƣớc ta thì không cần pha Glycol văo trong nƣớc lăm mât. Bín cạnh đó, trong nƣớc lăm mât còn có thím hóa chất để trânh tạo bọt khí khi môi chất tuần hoăn trong hệ thống vă chống ăn mòn kim loại (đặc biệt lă hợp kim nhôm), môi chất còn pha thím mău xanh da trời để dễ phât hiện chỗ rò rỉ nếu có.
5. TÍNH TOÂN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ.
5.1. Thông số cho trước của động cơ.
Bảng 5 – 1 Câc thông số động cơ.
Tín thông số Ký hiệu Giâ trị Đơn vị
Tỷ số nĩn động cơ 17
Công suất cực đại Ne 250 kw
Số vòng quay động cơ n 2100 vòng/phút
Đƣờng kính xi lanh động cơ D 123 mm
Hănh trình piston động cơ S 155 mm
Số xilanh động cơ i 6
Số kỳ động cơ 4
Góc mở sớm xupap nạp φ1 18,2 0c
Góc đóng muộn xupap nạp φ2 32,2 0c
Góc mở sớm xupap thải φ3 69,8 0c
39
5.2. Thông số chọn của động cơ.
Theo [1] ta chọn đƣợc câc thông số của động cơ.
Bảng 5 – 2 Câc thông số chọn.
Tín thông số Ký hiệu Giâ trị Đơn vị
Âp suất khí nạp pk 0,17 MN/m2
Nhiệt độ khí nạp Tk 300 0K
Hệ số dƣ lƣợng không khí 1,5
Âp suất cuối kì nạp pa 0,1581 MN/m2
Âp suất khí sót pr 0,11 MN/m2
Nhiệt độ khí sót Tr 800 0K
Độ sấy nóng khí nạp mới T 20