Nhiệm vụ và phân loại
Hệ thống làm mát có nhiệm vụ dẫn nhiệt từ các chi tiết máy bị nung nóng của động cơ ra ngoài, nhằm đam bảo trạng thái nhiệt bình thường của động cơ.
Khi động cơ làm việc, liên tiếp có sự đốt cháy hỗn hợp đốt trong xy lanh và tỏa ra nhiều nhiệt lượng, đốt nóng các chi tiết của động cơ, đặc biệt là pít tông, xy lanh, xu páp, nắp xy lanh... Vì vậy cần có hệ thống làm mát để giúp cho động cơ
làm việc ở một chế độ nhiệt nhất định.
Căn cứ theo cách dẫn nhiệt trực tiếp hay gián tiếp ra không khí để làm mát mà
người ta chia hệ thống làm mát ra hai loại: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước.
Hệ thống làm mát bằng không khí tức là nhiệt lượng từ các chi tiết bị đốt
nóng sẽ được truyền trực tiếp ra không khí bao quanh nó. Ở nắp xy lanh và mặt
ngoài xy lanh của các động cơ làm mát bằng không khí (động cơ mô tô, xe máy và
một số động cơ công suất nhỏ khác) có những cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp
xúc với không khí. Khi động cơ làm việc, không khí được lùa qua các cánh tản
nhiệt.
Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo rất đơn giản, nhưng hiệu quả làm mát hạn chế.
Hệ thống làm mát bằng nước tức là nhiệt lượng từ các chi tiết máy sẽ được
truyền qua nước làm nguội, sau đó mới được truyền ra ngoài không khí. Hiện nay đa số các động cơ tĩnh tại và động cơ lắp trên ôtô, máy kéo sử dụng hệ thống làm mát bằng nước, bởi vì nó có ưu điểm là mức độ làm mát ở các xy lanh được đều hơn.
Người ta chia hệ thống làm mát bằng nước thành hai loại: làm mát kiểu bốc hơi và làm mát kiểu đối lưu
Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi là hệ thống lợi dụng hiện tượng vật lí: sự bốc hơi của nước bao giờ cũng kèm theo sự thu nhiệt (hình 2.13).
Do làm mát theo kiểu bốc hơi nên tốc độ tiêu hao nước rất lớn, cần phải thường xuyên bổ sung nước làm mát. Mặt khác, do tốc độ lưu thông của nước khi đối lưu tự nhiên rất nhỏ nên làm mát không đồng đều, có hiện tượng chênh lệch lớn
về nhiệt độ giữa các phần được làm mát. Do vậy hệ thống này thường được dùng cho một số động cơ đốt trong cỡ nhỏ.
Hình 2-14. Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu
1- Thân động cơ, 2 - Nắp xi lanh, 3- Bơm nước, 4 - Van nhiệt, 5 - Két nước 6 - Quạt gió, 7 - Ống nước nối tắt về bơm, 8 - Bộ đai truyền động
Hệ thống làm mát kiểu đối lưu là hệ thống trong đó nước được lưu thông nhờ
một bơm nước chuyên dùng (hình 2.14). Trong hệ thống này, tốc độ lưu thông của
dòng nước làm mát phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Vì thế khi nhiệt độ
bên ngoài thấp và tải trọng giảm thì động cơ sẽ bị quá lạnh. Để giữ được trạng thái
nhiệt bình thường của động cơ ở mọi chế độ làm việc khác nhau, đặc biệt là khi khởi động động cơ thì người ta trang bị thêm cho hệ thống này một cái van nhiệt.
Khi nhiệt độ nước còn thấp hơn nhiệt độ quy định thì van nhiệt sẽ điều khiển cho nước đi thẳng từ áo nước vào bơm, không qua két nước làm mát. Khi nhiệt độ nước tăng lên, van nhiệt sẽ mở cho một phần hoặc toàn bộ nước từ áo nước chảy tới két nước làm mát. Để thường xuyên kiểm tra được nhiệt độ của nước làm mát ở áo
Hình 2-13 Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 1- Xi lanh động cơ 2- Bình nước bốc hơi 3- Hộp các te trục khuỷu 4- Thùng nhiên liệu 3 4 5 1 2 6 7 8
nước động cơ, người ta trang bị thêm một nhiệt kế (đồng hồ nhiệt độ). Hệ thống làm mát kiểu đối lưu được dùng phổ biến trên các loại ô tô, máy kéo và động cơ tĩnh tại.
Các bộ phận chính của hệ thống làm mát kiểu đối lưu
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu gồm có các bộ phận chính: két nước, bơm nước, quạt gió, van nhiệt, nhiệt kế và các ống dẫn nước.
Két nước (còn gọi là bộ phận tản nhiệt) dùng để chứa nước và làm mát nước. Két nước thường đặt phía trước động cơ.
Bơm nước dùng để tạo nên sự lưu thông cưỡng bức của nước trong hệ thống làm mát. Bơm nước dùng trong hệ thống làm mát động cơ có nhiều loại: Bơm li tâm, bơm pit tông, bơm cánh hút, bơm guồng, bơm bánh răng. Nhưng đa số các bơm nước lắp trên động cơ hiện nay là bơm li tâm vì nó có năng suất cao, kích thước nhỏ gọn và làm việc chắc chắn.
Quạt gió dùng để lùa không khí qua phần giữa của két nước nhằm giúp quá
trình làm mát được nhanh chóng. Quạt gió thường được lắp chung trục với bơm nước và nhận chuyển động quay từ trục khuỷu.
Van nhiệt dùng để điều chỉnh nhiệt độ của nước làm mát bằng cách khống chế lượng nước đi qua két nước. Van nhiệt có nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là loại
hộp xếp dùng chất dễ bay hơi, có thể là ête hoặc hỗn hợp 1/3 rượu êtylic với 2/3 là
nước cất.