3.2.1. Hệ thống làm mát bằng nước.
Ở hệ thống làm mát bằng nước, nước được dùng làm môi chất trung gian tản nhiệt cho các chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính lưu động của nước trong hệ thống làm mát, phân thành 3 loại:
- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi.
- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên. - Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.
3.2.1.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Hình 3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
1: Thân máy 5: Thùng nhiên liệu.
2: Piston 6: Bình bốc hơi.
3: Thanh truyền. 7: Nắp xylanh
4 : Hộp cácte trục khuỷu.
Đây là hệ thống đơn giản nhất. Bộ phận chứa nước bao gồm: Các khoang chứa nước làm mát của thân máy 1, nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6, lắp với thân máy 1. Khi động cơ làm việc, tại những khoang chứa nước bao bọc quanh cùng cháy, nước sẽ sôi. Nước sôi nên tỷ trọng giảm, sẽ nổi lên mặt thoáng của bình 6 và bốc hơi mang theo nhiệt ra ngoài khí quyển. Nước sau khi mất nhiệt, và nước có tỷ trọng cao nên chìm xuống tạo thành dòng lưu động đối lưu tự nhiên.
3.2.1.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên nước lưu động tuần hoàn nhờ độ chênh lệch khối lượng riêng (f) ở nhiệt độ khác nhau. Nước làm mát nhận nhiệt của xylanh trong thân máy 1, (f) giảm lên nước nổi lên trên trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ nước tiếp tục tăng và khối lượng riêng tiếp tục giảm nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6. Quạt gió 8 được dẫn động từ puly từ trục khuỷu động cơ hút Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
không khí qua két. Do đó nước trong két được làm mát, tỷ trọng của nước tăng lên, nước chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.
Hình 3.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
1: Thân máy. 6: Két nước.
2: Xylanh. 7: Không khí làm mát.
3: Nắp xylanh. 8: Quạt gió.
4: Đường nước ra két nước 9: Đường nước vào động cơ 5: Nắp để rót nước
3.2.1.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức
Để tăng tốc độ lưu động của nước làm mát động cơ, người ta dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức. Trong hệ thống này tốc độ lưu động của nước chủ yếu do bơm nước quyết định
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức gồm có các loại sau đây: - Hệ thống làm mát một vòng hở
- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng. - Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng.
- Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín.
a). Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
Hình 3.3. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
1: Thân máy. 8: Quạt gió
2: Nắp xylanh. 9: Puly
3: Đường nước ra khỏi động cơ. 10: Ống nước nối tắt về bơm. 4: Ống dẫn bọt nước. 11: Đường nước vào động cơ
5: Van hằng nhiệt. 12: Bơm nước
6: Nắp két nước. 13: Két làm mát dầu
7: Két làm mát 14: Ống phân phối nước
Ở hệ thống này thường dùng cho động cơ ô tô, máy kéo một hàng xylanh. Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két làm mát dầu 13 dể làm mát dầu, sau đó được đưa vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh và làm mát đều cho mỗi xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 qua ống phân phối 14 được đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy, rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao, đến van hằng nhiệt 5. Khi van hằng nhiệt mở nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước. Tiếp theo nước từ bình phía trên đi qua các ống mỏng có gắn các cánh tản nhiệt, tại đây nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt 8 tạo ra. Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ. Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn.
b). Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín
*). Sơ đồ nguyên lý.
Hình 3.4. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín. 1: Thân máy. 7: Két làm mát.
2: Nắp xylanh. 8: Quạt gió.
3: Đường nước ra khỏi động cơ. 9: Puly.
4: Đường nước nối tắt về bơm. 10: Đường nước vào động cơ
5: Van hằng nhiệt. 11: Bơm nước.
6: Nắp két nước 12: Ống phân phối nước
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
*) Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín
Khi động cơ làm việc bơm nước dẫn động bằng puly dẫn động từ trục khuỷu của động cơ làm việc hút nước từ phía dưới của két làm mát 7. Nước được hút qua ống mềm 4 tới bơm vào thân máy đi tới áo nước làm mát trong thân máy và nắp máy. Lúc này nhiệt độ động cơ còn thấp dưới 600C thì van hằng nhiệt 5 đóng để nước trong khoang nước không trở về két nước mà về trực tiếp bơm nước, để tiếp tục đi làm mát động cơ (tồn tại vòng tuần hoàn nhỏ).
Khi nhiệt độ của nước đạt 60 - 700C do tính chất của van hằng nhiệt. Van chính bắt đầu mở ra, van phụ dần đóng lại (khi bắt đầu mở khe hở giữa đế van và van là 0,2- 0,3mm). Lúc này trong hệ thống hình thành 2 vòng tuần hoàn. Nước đi qua van 5 ra két làm mát 7 và qua két nước làm mát tới bơm nước, xong vòng tuần hoàn chính. Vòng tuần hoàn phụ nước qua van 5 dẫn trực tiếp tới bơm và đưa nước vào thân động cơ.
Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ nên tới 80 - 900C làm van xoay đi một góc 450 van chính mở hoàn toàn, do kết cấu của van nên van phụ được đóng kín khi đó trong hệ chỉ tồn tại một vòng tuần hoàn chính (khi van mở khe hở giữa đế van và van không nhỏ hơn 8 - 9mm). Do đó toàn bộ nước sẽ qua két làm mát và dẫn tới bơm nước được bơm nước đưa ngược trở lại động cơ.
3.2.2. Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát
3.2.2.1. Két nước
Két nước được lắp ở phía trước động cơ, két nước gồm 3 phần chính: Bình phía trên, bình phía dưới, ruột két nước (thân két nước)
Hình 3.5. Két nước
1: Đường nước về 5: Ruột két nước 2: Nắp két nước 6: Bộ lọc
3: Cánh tản nhiệt 7: Ống nước đi làm mát 4: Chiều nước làm mát
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
*). Bình nước trên: Gồm nước từ thân động cơ, phía trên khoảng rỗng có nắp két nước. Vật liệu là đồng tấm dày 0,5mm (hoặc nhựa tổng hợp). Ở miệng đổ nước có nắp đầu nối cảm biến của bóng đèn kiểm tra nhiệt độ giới hạn của nước và ống nối. Ống thoát hơi hàn ở miệng đổ nước vào két.
* Bình nước dưới: Gồm nước từ thân nước sau khi đã làm mát, dập từ đồng lá mỏng (nhựa tổng hợp) có đường dẫn nước tới bơm nước và ở bình có van xả nước được điều khiển khóa vặn.
* Ruột két nước (thân két nước): Làm mát nước gồm khoảng 200 - 300 ống dẫn nước bằng đồng hoặc nhôm. Sắp xếp theo các hàng 2 đầu hàn với bình nước trên và bình nước dưới. Hình dạng các ống có thể là tiết diện tròn ô van hay dẹt ... Được chế tạo bằng đồng hay đồng thau với bề dày 0,15mm.
3.2.2.2. Bơm nước
Bơm nước thường dùng là bơm ly tâm: Thân bơm được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm. Trên thân có các đường nước vào, đường nước ra, guồng quạt nước được đúc bằng gang hoặc kim đồng. Guồng quạt được lắp cố định trên trục bơm, quay trượt trên thân bơm bằng các ổ bi. Để không cho nước dò rỉ theo trục bơm có nắp vòng chắn nước gồm: Các đệm cao su, lò xo để chắn không cho nước dò rỉ ra bên ngoài.
Hình 3.6. Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ly tâm 1: Đường nước vào 4: Trục bơm
2: Vỏ bơm 5: Guồng quạt nước 3: Đường nước ra
*). Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ làm việc thông qua bộ truyền đai, trục bơm quay làm guồng quạt nước quay ở trong vỏ bơm. Do tác dụng của lực li tâm của cánh guồng mà quạt nước vào thành trong vỏ bơm sinh ra một áp lực đẩy nước vào các đường nước làm mát vì guồng quạt quay trong nước tạo ra khoảng chân không xung quanh tâm guồng nước ở trong két nước không ngừng được bổ sung vào bơm nước lưu lượng bơm từ 68 – 320 Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
lít/ kw.h (số vòng quay từ 1800 - 3500 vòng/ phút) số vòng tuần hoàn từ 7 - 12 lần/ phút. Cột áp suất do bơm tạo nên là 0,5 -1,5kG/cm2 công dẫn động bơm chiếm khoảng 0.005 đến 0,01Ne.
3.2.2.3. Van hằng nhiệt *) Van đơn
a b
Hình 3.7. Kết cấu và các chế độ làm việc của van hằng nhiệt loại đơn a: Van hằng nhiệt đóng b: Van hằng nhiệt mở
1: Nước từ động cơ tới
2: Nước quay về động cơ
3: Nước ra két làm mát
Khi động cơ mới làm việc, nhiệt độ còn thấp. Van của bộ điều chỉnh nhiệt chưa được nâng lên, lúc này cửa 1 (đường nước từ động cơ tới) và cửa 2 (đường nước quay về động cơ) được thông nhau. Nước được bơm chuyển từ két qua bộ điều chỉnh nhiệt rồi qua bơm nước, mà hoàn toàn không đi qua két làm mát.
Khi động cơ làm việc ổn định, nhiệt độ động cơ đã nóng lên. Nước được bơm đẩy đi làm mát các chi tiết, cũng như các cơ cấu trong động cơ. Lúc này van của bộ điều chỉnh nhiệt được nâng lên, làm cho cửa 1(đường nước từ động cơ tới) và cửa 3 (đường nước tới két làm mát) được nối thông với nhau. Cửa 2 bị đóng kín.
*) Van kép
Hình 3.8. Cấu tạo van hằng nhiệt loại kép
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
Cấu tạo: Gồm 2 cánh ván gắn trên 2 trụ van. Hộp xếp bên trong có chứa chất bay hơi (gồm 1/ 3 là thể tích rượu êtilic và 2/ 3 là nước cất lượng chất lỏng này có tổng thể tích khoảng 5 - 8cm3) hộp xếp có thể bằng kim loại có hệ số giãn nở lớn . Trên hộp xếp có gắn liền với trụ van, có đường nước về bơm, đường ra két 5 và đường nước đến từ động cơ 6.
Nguyên lý làm việc :
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý van hằng nhiệt kép 1: Hộp xếp.
2: Đường nước về bơm. 3: Van về bơm.
4: Van ra két nước. 5: Đường ra két nước.
6: Đường nước nóng từ động cơ. 7: Thân van
Khi nhiệt độ động cơ còn thấp các chất trong hộp xếp chưa bị giãn nở cánh van 4 đóng kín đường nước ra két làm mát. Cánh van 3 mở cho nước từ động cơ vào bơm, nước từ động cơ ra van hằng nhiệt theo đường dẫn 2 tạo thành một vòng tuần hoàn nhỏ.
Khi nhiệt độ động cơ đạt 60 - 700C do các chất lỏng trong hộp xếp bay hơi nên làm cho hộp xếp giãn nở khoảng 0,2 - 0,3mm sẽ mở van 4 và đóng dần van. Từ sự phân chia lưu lượng giữa hai dòng nước, ra két và về bơm phụ thuộc vào nhiệt độ của nước ra khỏi động cơ và do đó có tác dụng nhiệt độ làm mát động cơ trong một phạm vi nhất định.
Khi nhiệt độ đạt định mức (800C) hộp xếp giãn nở hoàn toàn, chiều cao ống xếp khoảng 8 - 9 mm cánh van 3 đóng kín, cánh van 4 mở hoàn toàn, toàn bộ lưu lượng nước làm mát ra két nước nên van hằng nhiệt không còn tác dụng điều chỉnh nhiệt độ nữa.
3.2.3. Hệ thống làm mát bằng không khí 1: Các te 2: Thân máy 3: Cánh tản nhiệt 4: Bu lông 5: Xy lanh Hình 3.10. Hệ thống làm mát bằng không khí
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
Hệ thống dùng không khí để đưa nhiệt lượng không cần thiết để ra ngoài môi trường. Lợi dụng sự tương đối giữa dòng không khí chuyển động ngược chiều với chiều chạy của động cơ để làm mát động cơ. Để tăng hiệu quả làm mát của động cơ người ta lắp các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc làm mát động cơ.
Ưu điểm: Ít chi tiết, dễ chăm sóc bảo dưỡng, nhanh đạt hiệu quả nhiệt độ làm việc định mức. Không bị ảnh hưởng của nước tới dầu bôi trơn. Phù hợp với những nơi khan hiếm nước như: sa mạc, rừng sâu…Dùng trên xe mô tô và quân sự
Nhược điểm: Hiệu quả rất kém, động cơ thường bị nóng, nhất là khi cánh tản nhiệt bị bẩn
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 4.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng
4.1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
4.1.1.1. Công dụng
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng dùng để chuẩn bị và cung cấp vào trong xylanh một hỗn hợp công tác có số lượng và thành phần cháy thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
4.1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng phải thoả mãn yêu cầu sau: Cung cấp hỗn hợp với thành phần λ thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ (λ là số dư lượng không khí), số lượng hoà khí đầy đủ đảm bảo cho động cơ có công suất lớn nhất và tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất.
Hỗn hợp nhiên liệu phải được cung cấp đầy đủ cho các xylanh. Cũng như hỗn hợp nhiên liệu phải được phân bố đều trên thể tích buồng cháy.
Ngoài ra hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo lọc sạch không khí và nhiên liệu trước khi hoà trộn.
4.1.1.3. Phân loại
*. Theo cung cấp nhiên liệu:
- Cung cấp tự chảy. - Cung cấp cưỡng bức.
*. Theo kết cấu:
- Chế hoà khí một cấp. - Chế hoà khí hai cấp.
- Chế hoà khí điều khiển bằng điện tử. - Dùng phun xăng điện tử.
4.1.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí (chế hai cấp)
4.1.2.1. Ưu nhược điểm của chế hai cấp
Chế hoà khí thường, để động cơ phát ra công suất cao thì ở chế độ tải nhẹ số vòng quay thấp sẽ không đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu. Chế hoà khí hai cấp khi xe có tải nhẹ, xe ở tốc độ thấp, hỗn hợp chỉ được hoà trộn trong một họng để cung cấp cho một lượng nhiên liệu nhỏ cho động cơ, đảm bảo mức tiết kiệm nhiên liệu thấp nhất. Khi xe chạy ở tốc độ cao, có tải lớn hỗn hợp sẽ được cung cấp cho động cơ để động cơ phát ra công suất cao nhất. Vậy thông qua chế hoà khí hai cấp công suất động cơ tăng lên đáng kể. Tuy nhiên chế hoà khí hai cấp cũng có những nhược điểm nhất định đó là
Bài giảng Cấu tạo động cơ – Vũ Xuân Trường
có cấu tạo có cấu tạo phức tạp, khó chế tạo. Vì vậy mà khó trong việc sửa chữa và khắc phục.
Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo chế hai cấp 1: Van thông hơi buồng phao 11: Bơm tăng tốc phụ 2: Piston bơm tăng tốc 12: Gíc lơ chính thứ cấp
3: Giclơ chậm 13: Hộp số chân không bướm ga 4: Vòi chính thứ cấp 14: Bướm ga thứ cấp
5: Vòi phun tăng tốc 15: Bướm ga sơ cấp
6: Bướm gió 16: Vít điều chỉnh không tải 7: Vòi phun chính sơ cấp 17: Gíc lơ chậm
8: Van điện từ 18: Gíc lơ chính 9: Piston làm đậm 19: Van làm đậm 10: Van kim (van khế)
4.1.2.2. Các mạch xăng cơ bản
a). Mạch khởi động