1.1. Cụng dụng của hệ thống làm mỏt
Trong quỏ trỡnh làm việc mụi chất cụng tỏc bị đốt chỏy và giản nở sinh cụng trong xy
lanh động cơ, do đú quỏ trỡnh chỏy sẽ sinh ra một lượng nhiệt khỏ lớn, khoảng 25000c làm cho cỏc chi tiết tiếp xỳc với khớ chỏy như nắp xylanh, xộcmăng, piston …bị đốt núng, làm phỏ hỏng cỏc chi tiết mỏy,làm chỏy dầu nhờn, cản trở việc nạp khớ hỗn hợp
vào xylanh động cơ,lượng nhiệt truyền cho cỏc chi tiết này chiếm khoảng 25ữ30%
lượng nhiệt sinh ra.
Do đú để đảm bảo cho động cơ làm việc một cỏch hiệu quả với tuổi thọ và độ tin cậy
cao thỡ trờn động cơ ụtụ thỡ người ta phải trang bị hệ thống làm mỏt bằng giú hay bằng
nước. Hệ thống làm mỏt cho động cơ cú cụng dụng lấy bớt khoảng 30ữ35% nhiệt độ
do khớ chỏy hỗn hợp sinh ra, tuy nhiờn nếu làm mỏt quỏ mức sẽ làm cho động cơ mất cụng suất,làm cho dầu bụi trơn khú lưu thụng, ảnh hưởng đến chất lượng bụi trơn làm
tăng ma sỏt giữa cỏc chi tiết mỏy, mặt khỏc làm cho nhiờn liệu ngưng tụ khú bay hơi
dẫn đến giảm cụng xuất của động cơ. Khi động cơ làm việc,nhiệt độ của nước làm mỏt phải nằm trong khoảng 75ữ850c. Để động cơ hoạt động cú hiệu quả thỡ hệ thống làm
mỏt phải luụn giữ cho động cơ luụn đạt một khỏang nhiệt độ ổn định,nghĩa là giữ cho nhiệt độ của động cơ khụng quỏ cao cũng khụng quỏ thấp.
1.2. Nhiệt độ tối ưu của động cơ
Nhiệt độ của hệ thống làm mỏt khi động cơ hoạt động phải ổn định và nú phải luụn
đựợc kiểm tra thường xuyờn bởi đồng hồ kiểm tra nhiệt độ nước làm mỏt.
Nhiệt độ tối ưu của động cơ là từ 80ữ850c,đõy là vựng mà động cơ cú cụng suất tiờu
hao nhiờn liệu thấp nhất.khi nhiệt độ của nước làm mỏt tăng thỡ độ mũn của xylanh giảm.Thực nghiệm cho thấy tựy theo đặc điểm cấu tạo của từng loại động cơ,chất
lượng nhiờn liệu và dầu bụi trơn cựng một số yếu tố khỏc, khi tăng nhiệt độ nước làm
mỏt từ 50ữ900c cụng xuất của động cơ cú thể tăng lờn khoảng 2,5ữ8%,cũn xuất tiờu hao nhiờn liệu cú thể giảm từ 1,5ữ4 g/kw.
Đối với động cơ làm mỏt bằng nước,thỡ nhiệt độ tối ưu của nước làm mỏt từ động cơ ra
là 70ữ850c,nếu nhiệt độ nước làm mỏt lớn hơn,cú thể tạo ra cỏc bọt hơi trong hệ thống kiểu tuần hoàn khớ,làm giảm hiệu quả làm mỏt,tạo nờn những vựng cú nhiệt độ cao.
Hỡnh 6.1. Đồ thị quan hệ suất tiờu hao nhiờn liệu, độ mũn xylanh với nhiệt độ làm việc của động cơ
2. Phõn loại
2.1. Làm mỏt bằng khụng khớ
Hệ thống làm mỏt bằng khụng khớ thường được lắp đặt trờn vavs động cơ cỡ nhỏ hoặc trờn một số động cơ làm việc trong mụi trường thường xuyờn thiếu nước như sa mạc…
-
- Hỡnh 6.2. Sơ đồ làm mỏt - bằng khụng khớ.
Hệ thống làm mỏt bằng khụng khớ thường cú cỏc bộ phận sau như: quạt giú, hộp chắn
hướng lồng giú và cỏc cỏnh tản nhiệt ở bờn ngồi xylanh và nắp xylanh.Đối với loại
này thỡ xung quanh xylanh và nắp xylanh người ta đỳc cỏnh tản nhiệt để tăng diện tớch tiếp xỳc với khụng khớ đồng thời nhiệt từ buồng đốt ra ngồi động cơ nhanh hơn. Khoảng cỏch của cỏc cỏnh tản nhiệt từ 2ữ4 mm,chỳng nằm theo phương vuụng gúc với đường tõm của xylanh,những cỏnh tản nhiệt ở phần nắp mỏy và đầu xylanh phải cú diện tớch tiếp xỳc với khụng khớ lớn hơn cỏc cỏnh tản nhiệt ở phớa cuối xylanh.
Đối với động cơ nhiều xylanh,quạt giú được đặt ở đầu động cơ,trờn trục cú bulụng và được dẫn động bằng dõy đai từ trục khuỷu của động cơ,xung quanh quạt giú người ta bao kớn để hướng cho luồng giú do quạt thổi vào chạy theo chiều ngang của động cơ
2. 2. Hệ thống làm mỏt bằng nước( bằng nước).
2.2.1 Hệ thống Làm mỏt kiểu bốc hơi
Hỡnh 6.3. Hệ thống làm mỏt kiểu bốc hơi 1- Thõn mỏy; 2- piston; 3- thanh truyền; 4- hộp trục khuỷu; 5- bỡnh nhiờn liệu; 6- bỡnh bốc hơi; 7- nắp xylanh.
Đõy là kiểu làm mỏt đơn giản nhất bao gồm cỏc khoang chứa nước trong xylanh động cơ và bỡnh bốc hơi số 6, khi động cơ hoạt động nứớc tại cỏc khoang bao bọc buồng
chỏy sẽ sụi,nếu nhiệt độ nước càng cao thỡ tỉ trọng của nước càng giảm và nổi lờn mặt thồng của bỡnh và bốc hơi ra ngồi làm mỏt cho động cơ,sau khi nước được tản nhiệt thỡ tỉ trọng của nước lại tăng làm cho nước chỡm xuống tạo thành dũng đối lưu tự
nhiờn.
Chớnh vỡ vậy loại làm mỏt kiểu bốc hơi này chỉ thớch hợp cho cỏc động cơ cỡ nhỏ đặt nằm ngang,chủ yếu dựng trong cỏc mỏy trong nụng nghiệp,loại này khụng thớch hợp
cho động cơ ụtụ.
2.2.2. Hệ thống làm mỏt bằng nước, kiểu đối lưu tự nhiờn.
Trong hệ thống làm mỏt bằng phương phỏp đối lưu tự nhiờn, nước lưu động tuần hoàn nhờ độ chờnh lệch ỏp lực hai cột nước núng và nước lạnh.
Độ chờnh ỏp lực cũng cũn phụ thuộc vào hiệu độ chờnh chiều cao trung bỡnh của hai
cột nước. Do đú phải luụn đảm bảo mức nước của thựng chứa phải cao hơn của mức ra
ở động cơ. Muốn giảm chờnh lệch nhiệt độ nước vào và ra ở động cơ thỡ phải tăng kớch thước thựng chứa, nhưng làm như vậy, kết cấu sẽ cồng kềnh khụng thớch hợp cho động cơ ụtụ mỏy kộo. Vỡ vậy kiểu làm mỏt bằng tuần hồn đối lưu tự nhiờn thường gặp trong động cơ tĩnh tại (Hỡnh 6.4).
1-Đường nước ; 2-Xy lanh ; 3-đường dẫn nước vào kột làm mỏt ; 4-kột làm mỏt ; 5-
đường dẫn nước vào động cơ ; 6-quạt giú ; h-chiều cao cột ỏp tớnh toỏn ; l-chiều cao
của ỏo nước trong thõn mỏy.
2.2.3. Hệ thống làm mỏt bằng nước kiểu tuần hồn cưỡng bức
Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống tuần hồn đối lưu bộ. Vỡ vậy, để tăng tốc
độ lưu động của nước người ta thường dựng hệ thống tuần hồn cưỡng bức.
Trong hệ thống đú, nước lưu động được khụng phải do hiện tượng đối lưu mà do sức
đẩy của cột nước do bơm nước tạo ra.
Hỡnh 6.5 giới thiệu hệ thống làm mỏt tuần hồn cưỡng bức của động cơ ụtụ mỏy kộo một hàng xy lanh. Ơ đõy, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tõm 7, qua ống 8 phõn vào cỏc khoang chứa của cỏc xy lanh.
Nước làm mỏt từ thõn động cơ lờn nắp xy lanh qua cỏc ống 4 đến van điều nhiệt 2. Nước từ van điều nhiệt được chia ra hai dũng : một qua kột nước làm mỏt qua bơm ly tõm ; một tuần hoàn trở lại động cơ. Sự phõn chia lưu lượng cho cỏc dũng này phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mỏt và do van điều nhiệt tự động điều chỉnh, ống 4 dẫn
khụng khớ và hơi nước từ bơm ra khi động cơ bị núng.
Kiểu làm mỏt tuần hồn cưỡng bức dựng trờn động cơ ụtụ mỏy kộo phõn làm hai loại : hệ thống tuần hồn kớn, nước sau khi qua kột làm mỏt lại trở về động cơ, cũn trong hệ thống tuần hoàn hở thỡ ngược lại, nước làm mỏt sau khi đĩ làm mỏt động cơ thỡ thải ra ngồi. Hệ thống làm mỏt cú rất nhiều ưu điểm nờn được dựng rất rộng rĩi trong cỏc
động cơ đốt trong. Trong hệ thống kớn, nắp kột làm mỏt cú hai van : van xả hơi và van
hỳt khụng khớ. Van xả hơi nước làm việc khi ỏp suất trong hệ thống làm mỏt lớn hơn 0,15ữ0,125MN/m2 (1,15ữ1,25kG/cm2) cũn van hỳt khụng khớ sẽ mở khi trong hệ
2 2
Hỡnh 6.5. Sơ đồ hệ thống làm mỏt tuần hồn cưỡng bức.
1-kột làm mỏt ; 2-van hằng nhiệt ; 3-nhiệt kế ; 4-ống dẫn hơi nước ; 5-ống dẫn nước núng ; 6-ống dẫn nước khi động cơ nguội ; 7-bơm nước ; 8-ống phõn phối nước ; 9- van xả nước ; 10-bỡnh làm mỏt dầu nhờn ; 11-ống dẫn nước về bơm ; 12-quạt giú.
2.2.4 So sỏnh hệ thống làm mỏt bằng chất lỏng( bằng nước), hệ thống làm mỏt bằng khụng khớ mỏt bằng khụng khớ
Ưu điểm của làm mỏt bằng nước.
- Hiệu quả làm mỏt cao và ổn định hơn.
- Mức độ làm mỏt cho cỏc xylanh trong cựng động cơ đồng đều hơn. - Giảm được khả năng phỏt sinh kớch nổ trong động cơ xăng.
- Giảm được tiếng ồn khi động cơ làm việc. - Giảm được chiều dài động cơ.
- Tổn hao cụng suất cho hệ thống làm mỏt nhỏ hơn.khi làm mỏt bằng nước thỡ tiờu hao từ 3ữ9% ,cũn khi làm mỏt bằng khụng khớ tiờu hao từ 4ữ13% cụng suất động cơ.
- Kớch thước động cơ nhỏ gọn hơn do khụng phải bố trớ cỏc cỏnh tản nhiệt.
- Quạt giú cú cụng suất nhỏ hơn nờn khi làm việc ớt cú tiếng ồn hơn. - Chớnh vỡ những ưu điểm trờn nờn hệ thống làm mỏt bằng nước được dựng rất rộng rĩi trờn cỏc động cơ hiện nay,tuy nhiờn hệ thống làm mỏt bằng nước phức tạp hơn vỡ cú cỏc bộ phận như:kột nước,bơm … Đối với động cơ
làm việc ở sứ lạnh phải cú cỏc biện phỏp chống đụng cho nước.ngồi ra nước cú thể rũ rỉ xuống cacte dầu gõy mũn trúc cỏc chi tiết như piston,xylanh,trục và cỏc
- Động cơ làm mỏt bằng khụng khớ rừ ràng dễ sử dụng và tiện lợi trong điều kiện thiếu nước như ở samạc hay rừng sõu.do đú rất thớch hợp cho động cơ
cú cụng suất khụng lớn lắm,động cơ phục vụ trong lõm nghiệp hay trong qũn sự.