5.4.6.1. Bảo dưỡng hằng ngày:
Kiểm tra mức dầu bằng thước đo dầu trước khi khởi động động cơ và trên đường đi khi chạy đường dài nếu cần thì kiểm tra xem dầu cĩ bị rị chảy khơng. 5.4.6.2. Bảo dưỡng cấp 1:
Kiểm tra sự kín khít của hệ thống bơi trơn xả cặn bẩn ra khỏi bình lọc dầu lau chùi bụi bẩn ở bình lọc dầu, kiểm tra mức dầu ở catte nếu cần thi châm thêm dầu ở catte và thay lưới lọc ở phần lọc.
5.4.6.3. Bảo dưỡng cấp 2:
Kiểm tra độ kín khít các chỗ nối của hệ thống và sự bắt chặt các bộ phận nếu cần khắc phục những hư hỏng, xả cặn bẩn ra khỏi bình lọc dầu, thay dầu ở catte (2000
–3000Km) đồng thời thay các phần tử lọc sau khi khử cáu bẩn và thay dầu khơng cho
động cơ hoạt động ngay với số vịng quay lớn.
CÂU HỎI ƠN TẬP
Câu 1.Nhiệm vụ của hệ thống bơi trơn động cơ.
Câu 2.Phân tích các dạng mài mịn.
Câu 3.Kể tên các chất phụ gia trong dầu bơi trơn.
Câu 4.Trình bày nguyên lý hệ thống bơi trơn bằng muỗng tát dầu nhờn.
Câu 5.Trình bày nguyên lý hệ thống hệ thống bơi trơn cacte ướt.
Câu 6.Trình bày nguyên lý hệ thống hệ thống bơi trơn cacte khơ.
Câu 7.Trình bày nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp trong, ngồi.
Câu 8.Trình bày cấu tạo bầu lọc thơ, tinh.
Câu 9.Trình bày kết cấu bầu lọc ly tâm
61
Chương 6: HỆ THỐNG LÀM MÁT
6.1. Nhiệm vụ - Nhiệt độ tối ưu của nước làm mát
6.1.1. Nhiệm vụ
Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh của động
cơ cĩ một nhiệt lượng lớn tỏa ra, một phần chuyển thành cơng, phần cịn lại tỏa ra ngồi khơng khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy nhận (xilanh, piston, nắp xilanh, supáp thải, vịi phun ống xả…) mặt khác nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết trong động cơ. Như vậy nếu khơng làm mát hay làm mát khơng đủ
các chi tiết đĩ sẽ nĩng lên quá nhiệt độ cho phép gây ra các tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến phá hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn, do
đĩ độ nhớt bị phá hủy dẫn đến mất tác dụng bơi trơn. Ở nhiệt độ cao (200 ÷ 3000C) dầu nhớt sẽ bốc cháy, nhĩm piston cĩ thể bị bĩ kẹt trong xilanh vì giản nở, hệ số nạp ηv sẽ
giảm, ởđộng cơ xăng dễ cháy kích nổ.
Đểđảm bảo cho động cơ làm việc một cách hiệu quả với tuổi thọvà độ tin cậy cao,
trên động cơ phải trang bị hệ thống làm mát để giải nhiệt cho các chi tiết giữcho động
cơ luơn làm việc trong khoảng nhiệt độổn định, nghĩa là giữ cho nhiệt độ làm việc của
động cơ khơng cao quá và cũng khơng quá thấp.
Quá nĩng sẽ gây tác hại như trên, cịn quá nguội cũng khơng tốt vì:
- Động cơ làm mát nhiều do đĩ tổn thất nhiệt nhiều, vì vậy nhiệt lượng dùng để sinh cơng ít cho nên hiệu suất nhiệt động cơ nhỏ.
- Nhiệt độđộng cơ thấp, độ nhớt của dầu nhớt tăng do đĩ dầu nhớt khĩ lưu động đến các chi tiết làm tăng tổn thất cơ giới và ma sát.
- Nhiệt độ thành xilanh thấp, nhiên liệu sẽngưng tụ lại do đĩ màng dầu bơi trơn bị
nhiên liệu rửa sạch, nếu trong nhiên liệu cĩ lưu huỳnh tạo ra các axít làm ăn mịn kim
loại. Như vậy ta thấy mức độ làm mát của động cơ cĩ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế và cơng suất của động cơ.
Nếu làm mát tốt sẽ cĩ lợi như sau:
- Tăng hệ số nạp ηv.
- Tăng tỉ sốnén ε mà khơng sợ bị kích nổ. 6.1.2. Nhiệt độ tối ưu của nước làm mát
Hình 6.1. Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu, độ mịn xilanh với nhiệt độ làm việc của động
cơ.
Từđồ thị (hình 6.1) ta cĩ nhận xét:
62 Nhiệt độ của nước làm mát tăng thì độ mịn xylanh giảm.
Thực nghiệm cho thấy, tùy theo đặc điểm cấu tạo của từng loại động cơ cụ thể, chất lượng nhiên liệu và dầu bơi trơn, cùng một số các yếu tốkhác. Khi tăng nhiệt độ nước làm mát từ 50oC ÷ 90oC, cơng suất của động cơ cĩ thểtăng lên khoảng 2,5 ÷ 8% cịn suất tiêu hao nhiên liệu cĩ thể giảm từ 1,5 ÷ 4 g/kW.
Đối với động cơ làm mát bằng nước, thì nhiệt độ tối ưu của nước từđộng cơ ra là
75 ÷ 85oC.
Nếu nhiệt độnước làm mát lớn hơn, cĩ thể tạo ra các bọc hơi trong hệ thống kiểu tuần hồn kín, làm giảm hiệu quả làm mát và tạo nên những vùng cĩ nhiệt độ quá cao.
Trong các động cơ làm mát bằng nước kiểu một vịng hở, để tránh hiện tượng kết cặn trên bề mặt phía ngồi của lĩt xylanh, yêu cầu nhiệt độnước ra khỏi động cơ khơng nên vượt quá 50 ÷ 55oC. Điều đĩ tuy khơng phải là chế độ nhiệt tối ưu đối với động cơ, nhưng đĩ là địi hỏi của điều kiện vận hành động cơ.
6.2.Phân loại hệ thống làm mát
Chia làm 2 loại: hệ thống làm mát bằng giĩ, và hệ thống làm mát bằng nước. 6.2.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí
Là tạo ra xung quanh xilanh một luồng khơng khí để thu nhiệt của động cơ. Muốn tản nhiệt tốt mặt ngồi của động cơ làm các phiến tản nhiệt để tăng bề mặt tiếp xúc truyền nhiệt và các bản hướng giĩ, quạt giĩ. Đối với động cơ nhỏ (xe gắn máy) thì lợi dụng tốc độ chuyển động của xe thay cho quạt giĩ. Đây là kiểu làm mát đơn giản được sử dụng nhiều ở các động cơ nhỏ như xe gắn máy. Trong ơtơ máy kéo cũng cĩ dùng nhưng ít (động cơ máy kéo D30, D35).
- Khảnăng làm mát phụ thuộc vào: Phụ thuộc tốc độdịng khí ωk. Kích thước cánh tản nhiệt.
- Muốn tăng khảnăng tản nhiệt thơng thường tăng số bản tản nhiệt giảm chiều cao. - Phạm vi sử dụng: động cơ máy bay, ơtơ cĩ cơng suất nhỏ.
Hình 6.2. Sơ đồ làm mát bằng khơng khí.
6.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước
Hệ thống làm mát bằng nước trong động cơ cĩ đặc điểm là hiệu quả làm mát cao
63 làm mơi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết. Tùy thuộc vào tính chất lưu động của
nước trong hệ thống làm mát, ta cĩ các phương án làm mát như sau:
6.2.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Là loại đơn giản nhất, hệ thống này khơng cần bơm, quạt. Bộ phận chứa nước gồm hai phần: khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bốc hơi ở phía trên.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sơi tạo thành bọt nước, nổi lên mặt thống của thùng chứa để bốc hơi ra ngồi khí trời. Nước nguội trong thùng chứa cĩ tỷ trọng lớn chìm xuống điền chỗcho nước nĩng đã nổi lên, do đĩ
tạo thành lưu động đối lưu tựnhiên. Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ để thiết kế hệ
thống kiểu bốc hơi. Do làm mát bằng cách bốc hơi nước, mức nước trong thùng chứa sẽ
giảm nhanh, cần phải bổsung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy kiểu làm mát này khơng thích hợp cho các động cơ dùng trên phương tiện vận tải mà thường cho các động
cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy nơng nghiệp cỡ nhỏ.
Hình 6.3. Hệ thống làm mát bằng nước 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 xilanh.
6.2.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên.
Trong hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tựnhiên, nước lưu động tuần hồn nhờ
chênh lệch áp lực của hai cột nước nĩng và nước nguội, mà khơng cần bơm. Cột nước
nĩng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước. Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy 1, khối lượng riêng ρ giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và ρ tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6. Quạt giĩ 8 được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu động cơ hút khơng khí qua két. Do đĩ, nước trong két được làm mát ρ giảm nên nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từđây đi vào thân máy, thực hiện một vịng tuần hồn.
Hình 6.4. Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên.
1. thân máy; 2. xilanh; 3. nắp
xilanh; 4. Đường nước ra két; 5.
Nắp đổ rĩt nước;
6. Két nước; 7. Khơng khí làm
mát; 8. Quạt giĩ; 9. Đường nước
làm mát vào động cơ;
Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước
64 nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên khơng thích hợp cho động cơ ơtơ máy kéo, mà dùng cho động cơ tĩnh tại.
6.2.2.3. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức
Trong hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức, khắc phục được nhược điểm vận tốc lưu động của dịng nước thấp, làm tăng hiệu quả làm mát. Vận tốc lưu động của dịng
nước được tăng bởi một bơm nước lắp trong hệ thống được dẫn động từ trục khuỷu động
cơ. Hệ thống này thích hợp cho các động cơ cĩ cơng suất cao và các động cơ trên ơtơ.
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức cĩ ba loại sau:
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức hai vịng. Hệ thống làm mát một vịng hở.
6.2.3. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín
Hình vẽ giới thiệu hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức của động cơ ơtơ máy
kéo một hàng xilanh ởđây nước tuần hồn nhờbơm li tâm 10, qua ống phân phối nước 12 phân phối vào các khoang chứa của các xilanh. Nước làm mát cĩ nhiệt độ thấp được
bơm 10 hút từ bình chứa phía dưới của két 5 qua đường ống 6 rồi qua két 11 để làm mát dầu sau đĩ vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xilanh, nước sau khi
bơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối 12 đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm
mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt
độcao đến van hằng nhiệt 4. Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước. Tiếp theo nước từbình phía trên đi qua các ống mỏng cĩ gắn các cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dịng khơng khí qua két do quạt 7 tạo ra. Quạt
được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu của động cơ. Tại bình chứa phía dưới của két
làm mát, nước cĩ nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hồn.
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín, nước sau khi qua két làm mát lại trở vềđộng cơ do đĩ đỡ phải bổsung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước để
làm mát tiếp động cơ.
1. Thân máy;2. Nắp mảy ;3. Đường nước nĩng ra khỏi động cơ;4. Van hằng nhiệt; 5.
Két nước ;6. Giàn ống của két nước ;7. Quạt giĩ ;8. Ơng nước nối tắt vềbơm ; 9. Puli
và đai truyền ;10. Bơm nước ;11. Két làm mát dẩu ;12. ơng phân phối nước lạnh.
Hình 6.5. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín.
Ưu điểm này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng hiếm nguồn nước. Ngày nay hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín được dùng rất phổ biến trên động cơ ơtơ máy kéo và động cơ tĩnh tại như động cơ Kamaz-
65
Trong động cơ tàu thủy, cĩ thể dùng hai kiểu tuần hồn làm mát: hệ thống làm mát kiểu một vịng tuần hồn hở và hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vịng.
6.2.4. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức hai vịng
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước 4 khơng phải bằng dịng khơng khí do quạt giĩ tạo ra mà bằng nước cĩ nhiệt độ thấp hơn, như nước sơng, biển. Vịng thứ nhất làm mát động cơ như đã xét ở hệ thống cưỡng bức một vịng cịn gọi là
nước vịng kín. Vịng thứ hai với nước sơng hay nước biển được bơm 6 chuyển đến két
làm mát đểlàm mát nước vịng kín, sau đĩ lại thải ra sơng, ra biển nên gọi là vịng hở. Hệ thống làm mát hai vịng được dùng phổ biến cho động cơ tàu thủy.
Hệ thống này làm việc như sau: nước ngọt làm máy động cơ đi theo chu trình
kín, bơm nước 8 đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt 4. Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngồi tàu bơm vào do bơm 6 qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát 4 làm mát nước ngọt rồi theo
đường ống 5 đổ ra ngồi tàu. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ
thống tuần hồn kín cịn thấp, van hằng nhiệt 3 đĩng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì vậy, nước làm mát ở vịng làm
mát ngồi, nước được hút từbơm (6) qua két
làm mát 4 theo đường ống 5 rơi ra ngồi. Van
hằng nhiệt 3 cĩ thểđặt trên mạch nước ngọt
để khi nhiệt độnước ngọt làm mát thấp, nĩ sẽ đĩng đường nước đi vào két làm mát 4. Lúc này nước ngọt cĩ nhiệt độ thấp sau khi làm
mát động cơ qua van hằng nhiệt 3 rồi theo
đường ống đi vào bơm nước ngọt 8 để bơm
trở lại động cơ.
Hình 6.6. Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức hai vịng.
1. Thân máy; 2. Nắp xilanh; 3. Van hằng nhiệt; 4. Két làm mát; 5. Đường nước ra
vịng hở; 6. Bơm vịng hở; 7. Đường nước vào vịng hở; 8. Bơm nước vịng kín.
6.2.5. Hệ thống làm mát một vịng hở
Hệ thống làm mát kiểu một vịng hở bản chất khơng khác nhiều so với hệ thống
làm mát cưỡng bức vịng kín. Trong hệ thống này
(hình 6.7) nước làm mát là nước sơng, nước biển,
được bơm 6 hút vào làm mát động cơ sau đĩ theo đường nước 4 đổ ra sơng, biển. Ưu điểm cơ bản của hệ thống này là đơn giản
Hình 6.7. Hệ thống làm mát một vịng hở.
1. Thân máy; 2. Nắp máy; 3. Van hằng nhiệt;
4. Đường nước; 5. Lọc lưới; 6. Bơm nước.
6.2.6. So sánh hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng khơng khí So sánh giữa phương pháp làm mát bằng nước với phương pháp làm mát bằng khơng khí thấy phương pháp làm mát bằng nước cĩ ưu điểm sau:
- Hiệu quả làm mát cao và ổn định hơn.
- Mức độlàm mát cho các xilanh trong cùng động cơ đồng đều hơn.
- Giảm được khảnăng phát sinh kích nổtrong động cơ xăng.
- Giảm tiếng ồn khi động cơ làm việc. - Giảm được chiều dài động cơ.
66 - Tổn hao cơng suất cho hệ thống làm mát nhỏhơn. Khi làm mát bằng nước tiêu hao 3 ÷ 9 % cịn khi làm mát bằng khơng khí tiêu hao 4 ÷ 13 % cơng suất động cơ (cơng
suất tiêu hao cho dẫn động quạt giĩ).
- Kích thước của động cơ nhỏ gọn hơn do khơng phải bố trí các cánh tản nhiệt