4. Kết cấu câc cụm chi tiết chính của hệ thống lăm mât bằng nước
4.3.2.2. Nguyín lý hoạt động
3 4 5
6
1
2
Hình 4-10 Sơ đồ nguyín lý hoạt động quạt gió điều khiển bằng điện 1-Bình điện; 2-Công tắc nhiệt độ nước lăm mât; 3-Lò xo; 4-Cuộn dđy; 5-Quạt; 6-
- Nhiệt độ nước lăm mât thấp.
Công tắc nhiệt độ nước lăm mât đóng, vă nhờ thế rơle quạt được nối mât. Lực từ trường của cuộn dậy của rơle sẽ giữ câc tiếp điểm ở vị trí ngắt, vă dòng điện không đến quạt được.
- Nhiệt độ nước lăm mât cao.
Công tắc nhiệt độ nước lăm mât mở, vă mạch rơle bị ngắt. Khi đó, câc tiếp điểm tiếp xúc với nhau, cung cấp dòng điện cho quạt quay với tốc độ cao.
4.4. Van hằng nhiệt
Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước lăm mât bằng câch điều khiển nước lăm mât đi từ động cơ đến kĩt lăm mât. Van hằng nhiệt được lắp trín đường nước giữa nắp xilanh với bình lăm mât. Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước lăm mât. Khi động cơ còn lạnh van hằng nhiệt đóng, lúc năy nước không qua kĩt lăm mât mă đi tắt về bơm. Khi động cơ nóng lín van hằng nhiệt mở, nước lăm mât đi qua kĩt, sau đó mới về bơm.
Bằng câch đóng đường nước dẫn tới kĩt khi động cơ lạnh, động cơ sẽ ấm lín nhanh chóng, khi đó nhiệt độ của động cơ vẫn được giữ lại trong động cơ thay vì ra kĩt lăm mât, nhờ đó rút ngắn thời gian hđm nóng động cơ, tiíu hao ít nhiín liệu vă giảm được lượng khí xả. Sau khi hđm nóng, van hằng nhiệt giữ cho động cơ lăm việc ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp không có van hằng nhiệt. Nhiệt độ lăm việc căng cao sẽ cải thiện hiệu quả của động cơ vă giảm được khí xả. Van hằng nhiệt dùng trín hệ thống lăm mât bằng nước chia lăm hai loai: loại dùng chất lỏng lăm chất giên nở vă loại dùng chất rắn lăm chất giên nở.
Van hằng nhiệt dùng chất lỏng lăm chất giên nở (van hằng nhiệt kiểu hộp xếp) Van hằng nhiệt có tâc dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy định trong trường hợp động cơ mới khởi động.
VAN HẰNG NHIỆT KIỂU BỘT GIÃN NỞ VAN HẰNG NHIỆT KIỂU HỘP XẾP
3 1 2 10 9 15 11 14 12 5 67 4 8 13 (c) (d) (b) (a)
Hình 4-9 Kết cấu câc loại van hằng nhiệt (a,c)- Van đang đóng; (b,d)- Van đang mở.
1- Đường nước nối tắt về bơm; 2,13- Đường nước tới kĩt lăm mât; 3- Đường nước nóng tới van; 4- Hộp xếp; 5- Giâ treo; 6- Trục van; 7,12- Nắp van; 8- Bầu chứa;9-
Xíríirin; 10- Măng; 11. Lò xo hồi vị; 14- Thđn van; 15- Ống dẫn hướng.
Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp (hình 4-9b) gồm có hộp xếp chứa một chấtlỏng dễ bay hơi. Phần dưới của bầu bắt chặt văo trục (6) van hằng nhiệt. Khi nhiệt độ lăm mât thấp hơn 780C, van hằng nhiệt đóng lại (hình 4-9a) vă toăn bộ chất lỏng đi qua ống (1) (ống hai ngê) để trở về bơm nước, âp suất trong hộp xếp tăng lín, lăm cho hố (7) giên dăi ra vă nđng van (4) lín. Nước nóng đi qua ống 3 văo bình trín của bộ tản nhiệt. Van 4 mở rộng hoăn toăn ở nhiệt độ 910C.
Van hằng nhiệt dùng chất rắn lăm chất giên:
Ở hình 4-9c có bầu (8) chứa đầy xírízin (9), lấy từ dầu mỏ vă đậy kín bằng măng cao su (10). Ở nhiệt độ 700C, xírízin nóng chảy vă giên nở đẩy măng (10), cữ chặn vă thanh (5) chuyển động lín phía trín. Lúc năy van (14) mở ra vă nước bắt đầu chảy tuần hoăn qua bộ tản nhiệt (hình 4.9d).
Khi nhiệt độ giảm xuống, xírízin động đặc lại vă giảm bớt thể tích. Dưới tâc dụng của lò xo hồi vị (11), van (14) đóng lại vă măng (10) hạ xuống (hình 4.9c)
Van hằng nhiệt kiểu lò xo xoắn- sơ đồ kết cấu của loại van hằng nhiệt dùng lò xo bimítan gồm hai thanh dải kim loại có hệ số giên nở dăi khâc nhau. Dải thĩp hợp kim inva có hệ số nở dăi 1,5.10-6, dải đồng có hệ số nở 20.10-6. Van hằng nhiệt dùng lò xo bimítan lăm việc rất tốt nhưng đắt tiền.
5. So sânh ưu khuyết điểm của kiểu lăm mât bắng nươc vă kiểu lăm mât bằng không khí không khí
Xuất phât từ những yíu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ lăm mât bằng nước so với động cơ lăm bằng không khí có những ưu điểm sau:
- Hiệu quả lăm mât của hệ thống lăm mât bằng nước cao hơn do đó trạng thâi nhiệt của câc chi tiết của động cơ lăm mât bằng nước thấp. Vì vậy, nếu câc điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nĩn để trânh hiện tượng kích nổ.
- Độ dăi thđn động cơ lăm mât bằng nước ngắn hơn khoảng (10÷15)%, trọng lượng nhỏ hơn (8÷10)% so với động cơ lăm mât bằng không khí. Được như vậy lă ta có thể đúc câc xilanh liền một khối nín khoảng câch giữa câc xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu.
- Do giảm được độ dăi của thđn động cơ nín có thể tăng độ cứng vững của thđn động cơ, trục khuỷu vă trục cam.
- Khi lăm việc động cơ lăm mât bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.
- Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ lăm mât bằng nước nhỏ hơn động cơ lăm mât bằng gió.
Tuy vậy, hệ thống lăm mât bằng nước cũng có những nhược điểm sau đđy: - Kết cấu thđn mây vă nắp xilanh rất phức tạp vă rất khó chế tạo.
- Phải dùng kĩt nước có cânh tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của kĩt nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo vă dùng vật liệu quý như đồng, thiết...
- Dễ bị rò rỉ nước xuống câcte nín có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới câcte.
- Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong âo nước vă kĩt nước có thể lăm vỡ hệ thống lăm mât. Vì vậy khi động cơ lăm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxírin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước lăm mât.
- Phải thường xuyín súc rửa hệ thống lăm mât vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn lăm giảm khả năng truyền nhiệt.
- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.
6. Khảo sât hệ thống lăm mât động cơ 1TR-FE
Khi động cơ nóng lín, hệ thống lăm mât sẽ truyền nhiệt ra không khí chung quanh để lăm mât động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống lăm mât giúp động cơ dể nóng lín.
Bằng câch đó, Hệ thống lăm mât giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ 1TR-FE hệ thống lăm mât bằng nước tuần hoăn cưỡng bức được sử dụng.
6.1. Sơ đơ hệ thống lăm mât
17 5 18 2 7 10 11 12 13 14 1 19 16 15 8 6 4 3
Hình 6-1 Sơ đồ hệ thống lăm mât
1-Bânh đă; 2- Đường phđn phối nước; 3-Thđn mây; 4-Nắp mây; 5-Ống dẫn nước nóng về kĩt;6-Ống dẫn bọt khí; 7-Ống chuyển; 8-Ống dẫn về kĩt nước; 9- Nắp kĩt
nước; 10-kĩt nước; 11-Quạt gió; 12-Puly quạt ;13-Khớp chất lỏng; 14-Puly trục khuỷu; 15- Ống nhânh từ bộ tản nhiệt; 16-Van hằng nhiệt; 17-Ống nhânh nối với
bơm; 18-Bơm nước; 19-Catte.
Khi mới khởi động, nước lăm mât của động có sẵn trong kĩt được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy văo khoang nước trong thđn mây của động
cơ thông qua câc đường lỗ khoan sẵn trong thđn mây. Nước được phđn chia để lăm mât đều cả bốn xilanh, lăm mât dầu bôi trơn sau đó lín lăm mât thđn mây, rồi từ thđn mây nước lăm mât đến van hằng nhiệt.
Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu văo của bơm nước .Van hằng nhiệt năy được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước lăm mât mă van năy đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước lăm mât đi qua mạch chính vă qua mạch đi tắt.(1) khi nước lăm mât còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng vă van đi tắt mở.Khi đó nước lăm mât sẽ tuần hoăn qua mạch rẽ mă không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lín vă động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước lăm lín cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toăn bộ nước lăm mât sẽ chảy qua kĩt nước, Ở đđy nó được lăm mât, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt vă trở về bơm nước.Bằng câch năy nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống lăm mât bằng nước tuần hoăn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống lăm mât được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn
Hình 6-2 Hệ thống lăm mât động cơ 1TR-FE
1-Kĩt nước; 2-Van hằng nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước về.
6.2. Câc cụm chi tiết của hệ thống lăm mât bằng nước động cơ 1TR-FE
6.2.1. Kĩt lăm mât
6.2.1.1. Công dụng vă yíu cầu
Công dụng của kĩt kăm mât dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng câch tản nhiệt ra ngoăi không khí qua thănh ống nước vă cânh tản nhiệt, rồi lại đưa trở văo lăm mât động cơ.
Yíu cầu kĩt nước phải hấp thụ vă tỏa nhiệt nhanh tức lă hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn.
6.2.1.2. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc
Kết cấu của kĩt lăm mât động cơ 1TR-FE gồm có bình chứa nước phía trín vă bình chứa nước phía dưới thông nhau qua câc ống mỏng bằng nhôm, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hang, trong hăng có câc cột thẳng hăng với nhau. Câc ống năy có cânh tản nhiệt ở bín ngoăi để tăng khả năng tản nhiệt. Loại ống năy có ưu điểm lă có sức cản không khí ít hơn vă diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn . Tuy nhiín loại ống năy không bền bằng ống tròn vă khó sửa chữa. Đường ống từ bơm nước đi văo nằm ở bình chứa nước phía trín có đường kính lă Ф= 40mm, đường ống ở khoang phía dưới đi văo động cơ lă Ф= 35mm.
3 2 58 0 4 6 5 8 7 660 50 1 Hình 6-3 Kĩt cấu kĩt nước
1- Ống nước nguội đi văo lăm mât động cơ , 2- Ngăn duới ,3- Nước nguội , 4- Ống tản nhiệt, 5- Khoang nước trín, 6- Nắp kĩt, 7- Ống nước nóng từ động cơ ra kĩt
nước để tản nhiệt, 8- Khoang nước dưới. Nguyín lý lăm việc của kĩt:
Khi động cơ lăm việc, nhiệt độ sinh ra do quâ trình chây truyền ra môi trường xung quanh, lăm cho nước lăm mât trong động cơ nóng dần lín. Dưới âp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy văo bình chứa nước phía trín của kĩt nước. Nước nóng chảy trong câc ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thănh ống, nhiệt từ thănh ống truyền ra cho câc cânh tản nhiệt vă truyền ra môi trường không khí, cânh tản nhiệt có tâc dụng tăng khả năng truyền nhiệt. Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống. Nước nguội chảy theo đường ống của kĩt xuống bình chứa ở phía dưới kĩt lăm mât, đi theo đường ống thoât đi văo lăm mât động cơ vă câc bộ phận khâc.
6.2.1.3. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa+ Câc hư hỏng: + Câc hư hỏng:
- Câc ống nước tản nhiệt bị bẹp lăm cản trở nước lưu thông qua kĩt vă giảm sự truyền nhiệt của thănh ống hoặc ống nước bị thủng lăm rò rỉ nước.
- Cânh tản nhiệt của giăn ống bị dập do va đập lăm cản trở khí thổi qua kĩt để lăm mât kĩt.
- Câc ống nối dẫn nước văo kĩt hoặc ra từ kĩt bị bẹp lăm cản trở lưu thông tuần hoăn của nước qua kĩt.
+ Câch khắc phục, sửa chữa:
- Thông rửa kĩt nước, tẩy sạch câc chất bâm trín thănh ống thông qua phương phâp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống lăm mât. Chú ý, khi thông rửa phải thâo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống lăm mât. Có thể thâo cả hai ống nối giữa kĩt vă động cơ rồi rửa riíng cho từng cụm kĩt vă động cơ. Phương phâp năy tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương phâp rửa chung cho toăn hệ thống.
- Gò, hăn lại ống nước tản nhiệt. Số lượng hăn lấp không quâ 10% tổng số ống.
- Nắn thẳng lại câc cânh tản nhiệt.
- Thử nghiệm thời gian nước chảy qua kĩt lăm mât, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế kĩt mới.
Phải thay kĩt mới nếu:
- Số ống nước móp mĩo lớn hơn 20%. - Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%. - Số cânh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%.
Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít câc bộ phận. 6.2.2. Nắp kĩt
6.2.2.1. Công dụng vă yíu cầu
Công dụng của nắp kĩt lă duy trì âp suất trong hệ thống lăm mât cao hơn âp suất không khí, nhằm nđng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường. Cho phĩp động cơ lăm việc với nhiệt cao hơn mă không bị sôi trăo gđy hao hụt nước lăm mât. Ngoăi ra nắp kĩt còn lăm để bịt kín miệng đổ nước của kĩt lăm mât.
6.2.2.2. Kết cấu vă nguyín lý lăm việc.
(a)-Mở van xả (b)- Mở van nạp
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hình 6-4 Kết cấu nắp kĩt nước
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.
Nắp kĩt nước có cấu tạo như sau: Trín nắp kĩt nước có một van xả hơi nước (van âp suất) vă một van hút không khí (van chđn không). Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ĩp chặt đĩa cao su của van xả (6) vă đệm cao su (7) xuống, thđn của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3). Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lín phía trín, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thđn van hút không khí (10).
Van xả hơi nước 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 được mở để thoât bớt hơi nước 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 trường. 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 dưới van hút không khí có xu hướng lăm mở van hút, âp suất chđn không năy phải thắng được 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 nước trong hệ thống lăm mât nhằm giảm sự hao hụt nước lăm mât. Vì vậy, kiểu lăm mât cưỡng bức tuần hoăn kín một vòng được dùng rộng rêi trong câc loại động cơ đốt trong
nhất lă đối với ô tô mây kĩo chạy trín đường dăi nhất lă những vùng hiếm nguồn nước.
6.2.2.3. Câc dạng hư hỏng vă câch khắc phục sửa chữa+ Hư hỏng: + Hư 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