Báo cáo BTL công nghệ ô tô: Hệ thống làm mát
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (427.08 KB, 45 trang )
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
MC LC
MC LC.................................................................................................................................1
PHN MT TNG QUT HTHNG LM MT......................................................................3
1.1 Mục đích,ý nghĩa và phân loại:...........................................................................................3
II) Hệ thống làm mát bằng nớc:................................................................................................4
2.1 Hệ thống làm mát bằng nớc kiểu bốc hơi:...........................................................................4
2.2 Hệ thống làm mát bằng nớc đối lu tự nhiên:.......................................................................6
2.3 Hệ thống làm mát nớc tuần hoàn cỡng bức:........................................................................8
2.4 Kết cấu các bộ phận của hệ thông làm mát bằng nớc:......................................................10
2.5 Bơm nớc:............................................................................................................................11
III) Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí:.....................................................................12
3.1 Hình dáng và kích thớc gân tản nhiệt:...............................................................................13
3.2 Bản hớng gió:....................................................................................................................14
3.3 Quạt gió.............................................................................................................................15
IV) So sánh u nhợc điểm của động cơ làm mát bằng nớc và bằng không khí.........................15
V) Vấn đề nâng cao hiệu quả làm mát động cơ......................................................................16
5.1 động cơ làm mát bằng nớc:...............................................................................................17
5.2 Đối với động cơ làm mát bằng gió....................................................................................18
VI) Điều chỉnh áp suất trong két nớc:.....................................................................................18
VII) Chất lợng nớc làm mát:...................................................................................................20
VIII) Bố trí thùng giãn nở của nớc:.........................................................................................20
IX) Nâng cao nhiệt độ nớc làm mát (hệ thống làm mát nhiệt độ cao):...................................20
Phần II: cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát................................................22
II) Hệ thống làm mát bằng nớc...............................................................................................23
2.1 Van hằng nhiệt ở phía đầu vào của bơm nớc.....................................................................23
2.2 Van hằng nhiệt ở phía đầu ra của bơm nớc .......................................................................25
III) Van hằng nhiệt..................................................................................................................26
Van hằng nhiệt có van chuyển dòng........................................................................................27
IV) Máy bơm nớc ...................................................................................................................28
V) Két làm mát .......................................................................................................................29
VI) Quạt làm mát ...................................................................................................................30
6.1 Khái quát...........................................................................................................................30
6.2Hoạt động ..........................................................................................................................31
6.2.1 Nhiệt độ nớc làm mát còn thấp ......................................................................................31
6.2.2 .Nhiệt độ nớc làm mát cao .............................................................................................32
Phần III : những h hỏng và phơng pháp kiểm tra hệ thống làm mát.......................................34
I) Những h hỏng chính của hệ thống làm mát ........................................................................34
1.1 hệ thống làm mát bị rò rỉ .................................................................................................34
1.2 Động cơ làm mát không tốt...............................................................................................35
1.3 Nớc trào ra khỏi lỗ đổ nớc của két nớc :............................................................................36
II)Phơng pháp kiểm tra hệ thống làm mát:..............................................................................37
2.1 Kiểm tra ống dẫn và khớp nối:..........................................................................................37
2.2 Kiểm tra khí xả và hệ thống làm nguội:............................................................................37
2.3 kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống làm mát:.............................................................................38
2.4 Kiểm tra đai truyền động :.................................................................................................38
2.5 Kiểm tra bộ điều nhiệt:......................................................................................................38
Phần 4: Bảo dỡng sửa chữa hệ thống làm mát.........................................................................39
2.1 Những chất lắng cặn ở hệ thống làm mát :........................................................................40
2.2 Làm sạch :.........................................................................................................................41
2.2.1.Làm sạch bằng hoá chất:................................................................................................41
2.2.2 Xúc rửa két nớc:.............................................................................................................41
2.2.3 Xúc rửa thân máy : Xúc rửa thân máy bằng khí nén có thể gây hại đến độ kín khít của
bơm nớc. Một số động cơ yêu cầu xúc rửa thân máy bằng dòng khí nén , số khác bằng phơng
pháp xúc rửa .Việc thực hiện cần theo quy định của nhà chế tạo và luôn tháo van hằng nhiệt
dể tránh h hỏng khi xúc rửa ....................................................................................................41
2.2.4 Súc rửa thân máy theo hớng dòng khí thổi:....................................................................42
2.3 Bơm nớc:...........................................................................................................................42
2.3.1 Tháo trớc hết tháo quàt và puli khỏi cụm bơm , tháo quạt trục gió bằng vam hoặc bằng
giá đỡ trục trên máy ép .ép bánh công tác, trục và ổ bi khỏi thân bơm, lu ý ép vào vành ngoài
ổ .Nếu trục và ổ quá mòn không càn phải tháo rời.Tháo các đệm phớt nhăn nớc ra khỏi bơm .
.................................................................................................................................................42
2.3.2 Kiểm tra:.........................................................................................................................43
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
1
Bi Tp Ln
Trương Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa công nghiệ ô tô
2.3.3 L¾p :................................................................................................................................43
2.4 Van h»ng nhiÖt:..................................................................................................................43
2.5 KÐt níc :............................................................................................................................43
2.6 Thö nghiÖm hÖ thèng lµm m¸t b»ng ¸p lùc :.....................................................................44
2.7............................................................................................................................................44
Thö nghiÖm n¾p kÐt níc chÞu ¸p lùc:......................................................................................44
ĐINH CÔNG THÍCH TC Ô TÔ – K59
2
Bài Tập Lớn
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
PHN MT TNG QUT H THNG LM MT
1.1 Mục đích,ý nghĩa và phân loại:
Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt lợng
truyền
cho các chi tiết tiếp xúc với các khí cháy chiếm khoảng 25 ữ
35% nhiệt lợng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy, các chi tiết đó bị
nung nóng mãnh liệt. Nhiệt độ các chi tiết cao sẽ dẫn đến các tác hại
sau đây:
- Làm giảm sức bền, giảm độ cứng vững và tuổi thọ của động
cơ.
- Làm giảm độ nhớt của dầu nhờ gây ra tăng tổn thất ma sat.
- Có thể gây kẹt bó pittông.
- Giảm lợng khí nạp, nạp vào xi lanh.
- Đối với động cơ xăng dễ gây ra hiện tợng cháy kích nổ.
Để khắc phục hậu quả trên đây, trên động cơ đốt trong cần thiết
phải có hệ thống làm mát. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ
thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy
đến môi chất làm mát đảm bảo cho các chi tiết không nóng quá nhng
cũng không nguội quá. Quá nóng sẽ gây ra các tác hại nh đã nói trên
đây. Còn nguội quá cũng mang đến những hậu quả xấu nh sau:
- Hiệu suất nhiệt của động cơ giảm do nhiệt lợng tổn thất cho hệ
thống làm mát nhiều làm giảm nhiệt lợng dùng để sinh công của động
cơ.
- Khi nhiệt độ quá thấp, độ nhớt của dầu nhờn cao dầu khó lu
động cũng làm tăng tổn thất cơ giới.
- Nếu nhiệt độ thành xi lanh quá thấp, nhiên liệu và hơi nớc ngng tụ trên thành sẽ tẩy rửa mất màng dầu bôi trơn, và nếu trong nhiên
liệu có thành phần lu huỳnh thì có thể tạo ra các axit do sự kết hợp
của nhiên liệu và hơi nớc ngng đọng trên bề mặt thành. Các axit đó
gây ra ăn mòn hoá học kim loại.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
3
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Tóm lại, mức độ làm mát động cơ có ảnh hởng lớn đến các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ.
Căn cứ vào môi chất làm mát, ngời ta chia hệ thống làm mát ra
làm hai loại:
- Hệ thống làm mát bằng nớc.
- Hệ thống làm mát bằng không khí.
Trong hệ thống làm mát bằng nớc có ba loại:
- Bốc hơi.
- Đối lu tự nhiên.
- Đối lu cỡng bức.
Căn cứ vào số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn, ngời ta phân
hệ thống làm mát ra thành các loại sau:
- Một vòng tuần hoàn kín.
- Một vòng tuần hoàn hở.
- Hai vòng tuần hoàn (một kín, một hở).
II) Hệ thống làm mát bằng nớc:
2.1 Hệ thống làm mát bằng nớc kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát bằng nớc kiểu bốc hơi rất đơn giản nó chỉ bao
gồm khoang nớc bao quanh thành xi lanh, khoang nắp xi lanh và
thùng chứa nớc bốc hơi ở phía trên.
Nguyên lý làm việc của nó là: khi động cơ làm việc, nớc nhận
nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nớc, nổi lên mặt
thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nớc nguội trong
thùng chứa có tỷ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nớc nóng đã nổi
lên. Cứ nh thế tạo thành đối lu tự nhiên.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
4
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Hình 1: Hệ thống làm mát bốc hơi.
1. Thân máy; 2. Piston; 3. Thanh truyền; 4. Hộp các te trục
khuỷu;
5. Thùng nhiên liệu; 6. Bình bốc hơi; 7. Nắp xi lanh.
Do bốc hơi nớc, mức nớc trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cần
phải bổ xung nớc thờng xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát này
không thích hợp cho các động cơ dùng trên các phơng tiện vận tải mà
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
5
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
thờng dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xi lanh nằm ngang trên
các máy nông nghiệp, tĩnh tại cỡ nhỏ.
Nhợc điểm cơ bản của loại này là tiêu hao nớc nhiều, phải bổ
xung thờng xuyên và hao mòn thành xi lanh không đều.
2.2 Hệ thống làm mát bằng nớc đối lu tự nhiên:
Trong hệ thống làm mát đối lu tự nhiên, nớc tuần hoàn nhờ độ
chênh áp lực của hai cột nớc nóng và nớc nguội, mà không cần bơm
nớc. Cột nớc nóng trong động cơ và cột nớc nguội trong thùng chứa
hoặc trong két nớc.
Độ chênh áp lực đợc tính theo công thức sau:
p = pght
; N/m2
(Đẳng thức 1)
Trong đó:
p: khối lợng riêng của nớc (kg/m3)
g: gia tốc trọng trờng (m/s2)
h: hiệu chiều cao trung bình của hai cột nớc nóng và nguội
(m)
t: độ chênh nhiệt độ của hai cột nớc nóng và nguội
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
6
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Hình 2: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lu tự nhiên.
1.
Đờng nớc; 2. Xi lanh; 3. ống góp nớc nóng; 4. Két làm mát; 5. Nớc
nóng vào động cơ; 6. Quạt gió; h- chiều cao cột áp tính toán; l- chiều
cao áo nớc trong thân máy; l- chiều cao thành chứa nớc.
Từ đẳng thức 1 ta thấy rằng để có hiệu quả làm mát thì vận tốc
của nớc phải đủ lớn, nhng vận tốc nớc lại phụ thuộc vào p mà p lại
tỷ lệ bậc nhất với độ cao h.
Trên thực tế, p có giá trị bé vì chiều cao h bị hạn chế bởi kích
thớc bố trí chung. Do đó nhợc điểm của hệ thống làm mát kiểu này là
vận tốc nớc bé điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém. Do tốc độ nớc
bé mà muốn đảm bảo lu lợng nớc làm mát thì phải tăng tiết diện lu
thông của nớc trong động cơ, tăng kích thớc thùng chứa làm cho kết
cấu động cơ và hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, nó cũng
không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thờng dùng trên đông
cơ tĩnh tại.
Ưu điểm của loại làm mát đối lu tự nhiên là chế độ làm mát phù
hợp với chế độ tải của động cơ: Khi động cơ mới khởi động do t bé
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
7
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
nên p bé. Vì vậy, nớc lu động chậm, động cơ chóng đạt đến giá trị
nhiệt độ của chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì t tăng theo và
vận tốc nớc cũng tăng lên.
2.3 Hệ thống làm mát nớc tuần hoàn cỡng bức:
Để tăng tốc độ lu động của nớc, ngời ta dùng bơm nớc đặt trên
đờng nớc của hệ thống làm mát. Do vậy, nớc tuần hoàn đợc là do cột
áp của bơm tạo ra. Vì vậy gọi là tuần hoàn cỡng bức.
6
5
9
3
4
2
1
7
8
10
11 12
13
14
Hình 3: Hệ thống làm mát cỡng bức tuần hoàn kín một vòng
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
8
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Thân máy; 2. Nắp xi lanh; 3. Đờng nớc ra khỏi động cơ; 4.
ống dẫn bọt nớc; 5. Van hằng nhiệt; 6. Nắp rót nớc; 7. Két làm mát; 8.
Quạt gió; 9. Puli; 10. ống nớc nối tắt về bơm; 11. Đờng nớc vào động
cơ; 12. Bơm nớc; 13. Két làm mát dầu; 14. ống phân phối nớc.
Hình 4: Hệ thống làm mát cỡng bức tuần hoàn hai vòng.
1.
1. Thân máy; 2. Nắp xi lanh; 3. Van hằng nhiệt; 4. Két làm mát;
5. Đờng nớc ra vòng hở; 6. Bơm vòng hở; 7. Đờng nớc vào vòng hở;
8. Bơm nớc vòng kín.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
9
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cớng bức, nớc đợc bơm đầy
vào làm mát thân động cơ, nắp xi lanh rồi về ống góp nớc đến van
điều chỉnh nhiệt độ nớc làm mát động cơ.
Nớc từ van điều nhiệt đợc phân thành hai nhánh. Lu lợng nớc
trong hai nhánh đó tuỳ thuộc vào nhiệt độ nớc làm mát. Một nhánh
dẫn nớc về két làm mát và một nhánh nớc trở lại động cơ mà không
qua két làm mát. ống 4 dẫn không khí và hơi nớc từ bơm ra khi động
cơ nóng.
Hệ thống làm mát cỡng bức đợc sử dụng rộng rãi trên các động
cơ nh động cơ ô tô máy kéo, tầu thuỷ, tầu hoả, tĩnh tại.
2.4 Kết cấu các bộ phận của hệ thông làm mát bằng nớc:
a. Két làm mát: Có hai loại Két làm mát, két làm mát (nớc-nớc)
dùng trên động cơ có hai vòng tuần hoàn nớc làm mát đã nói ở trên ,
trong đó nớc ngọt đi trong ống . Cấu tạo của loại két này cũng tong tự
nh két làm mát dầu nhờn bằng nớc .
Két làm mát kiểu (nớc-không khí) thờng dùng trên động cơ ôtô
máy kéo .Nó gồm ba phần : ngăn trên chứa nớc nóng từ động cơ ra,
ngăn dới chứa nớc nguội để làm mát động cơ , nối giữa hai ngăn đó
lan giàn ống truyền nhiệt. Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan
trọng của két làm mát .
Kích thớc bên ngoài và hình dáng của két kàm mát phụ thuộc
vào bố chí chung , chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe , kết
cấu của bộ tản nhiệt. Nhng tốt nhất là bề mặt đón gió của két làm mát
nên có dang hình vuông để cho tỉ lệ giữa diện tích chiếm gió của quạt
hút gió đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiên gần đến
một . Trên thực tế , tỷ lệ đó chỉ chiếm 70ữ 80%.
Đánh giá chất lợng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức
là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công xuất tiêu tốn ít
để dẫn động bơm nớc, quạt gió . Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào
ba yếu tố sau đây:
-khả năng dẫn nhiệtcủa vật liệu làm két tản nhiệt .
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
10
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
-khả năng truyền nhiệt đối lu của két .
-kết cấu của két .
Để giải quyết vấn đề thứ nhất, ngời ta dùng vật liệu chế tạo ông
và lá tản nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao nh đồng, nhôm.
Vấn đề thứ hai đợcthực hiện bằng cách tăng tốc độ lu thông của
môi chất tải nhiệt(nớc) và môi chất thu nhiệt (không khí) để tăng hệ
số truyền nhiệt đối lu của chúng .Tuy nhiên , tăng tốc độ lu thông đòi
hỏi phải tăng công xuất tiêu hao cho dẫn động bơm nơc và quạt gió .
Vi vậy, tốc độ lu động của nớc trong két chỉ đạt đến 0,7ữ0,9m/s và
tốc độ gió do quạt tạo ra khi đi qua két thay đổi trong phạm vi
7ữ12m/s.
Vấn đề thứ ba bao gồm viêc chọ hình dáng và kích thớc của ống
và lá tản nhiệt và cách bố trí ống trên két .
Thông thờng két làm mát đợc làm bằng các ống dẹt ,cắm trong
các lá tản nhiệt bằng đồng thau các ống đợc bố trí có thể theo kiểu
song song hoặc theo kiểu so le . Trên một số ít động cơ máy kéo ngời
ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống không khí hình tròn hoặc hình lục
lăng mang tên két nớc hình tổ ong .
Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải
giảm bớc của lá tản nhiệt bớc của ống cả theo chiều ngang và cả theo
chiều sâu cũng nh tăng chiều sâu của két nớc.Nhng tăng chiều sâu
nhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền nhiệt của
dãy ống đã ổn định thì nêú tăng chiều sâu lên 50% , khả năng tản
nhiệt của két tăng 15%còn nếu tăng chiều sâu lên 100%thì khả năng
tản nhiệt của két cũng chỉ tăng lên 20%.
2.5 Bơm nớc:
nhiệm vụ của bơm nớc là tạo ra sự tuần hoàn của nớc trong hệ
thống làm mát bằng nớc với liều lợng cần thiết cho chế độ làm mát và
với tần số tuần hoàn khoảng 7 12 lần/ phút . Các loại bơm thờng
trong động cơ đốt trong là bơm li tâm bơm pítton , bơm cánh gạt bơm
bánh răng , bơm guồng...v v...
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
11
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
-Bơm li tâm :
Bơm li tâm đợc dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại
động cơ nguyên lý làm việc của nó là lợi dụng lực li tâm của nớc nằm
giữa các cánh để dồn nớc từ trong ra ngoài để đi làm mát .
-Bơm pittong:
Đợc dùng trên động cơ tàu thuỷ tốc độ chậm .
-Bơm bánh răng :Trên tàu thuỷ cũng thờng dùng loại bơm bánh
răng để bơm nớc cho hệ thống làm mát động cơ .Nó có u điểm gọn
nhẹ song khi làm việc với nớc hở thì do nớc bẩn nên bánh răng rất
chóng mòn .
-Bơm cánh gạt : thờng đợc dùng cho mạch ngoài của hệ thống
làm mát động cơ tàu thuỷ .
Nguyên lý làm việc: khi cánh quay thoe trục thì nớc nằm giữa
các cánh cũng quay theo . Lúc đầu do chiều sâu các rãnh tăng lên tạo
ra trong bơm độ chân không .Nhờ độ chân không đó , nớc đợc hút vào
trong khoang của bơm .Về sau chiều sâu các rãnh lại giảm nớc bi nén
và dồn qua khoang ra cổ xả đi làm mát .
-Bơm guồng: Bơm guồng cũng dùng cho hệ thống làm mát tuần
hoàn hở .Nguyên lý làm việc của bơm guồng là theo nguyên lý guồng
nớc từ cửa hút sang cửa xả nhờ bánh công tác có cánh guồng nớc
quay theo trục bơm .
c. Quạt gió : trong hệ thống làm mát bằng nớc , dùng két làm
mát bằng không khí , quạt gió dùng để tăng tốc độ của không khí qua
két nhằm nâng cao hiệu quả làm mát quạt gió thờng dùng là quạt
chiều trục.
III) Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí:
Kết cấu hệ thống làm mát bằng không khí có ba bộ phận chủ
yếu:
-
Gân tản nhiệt của xi lanh và nắp xi lanh.
Quạt gió.
Bản hớng dòng gió.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
12
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
3.1 Hình dáng và kích thớc gân tản nhiệt:
Khi thiết kế hình dáng và kích thớc gân cần phải giải quyết hai
vấn đề mâu thuẫn với nhau: Tản nhiệt tốt nhng tổn thất khí động bé.
Vấn đề thứ nhất đòi hỏi phải có bề mặt gân chiều dầy gân và số lợng
gân lớn nhng vấn đề thứ hai thì lại đòi hỏi ngợc lại.
Bề mặt gân trên lý thuyết truyền nhiệt có thể có các dạng: Dạng
bề mặt pharabol lõm, dạng tam giác, dạng hình thang, dạng hình chữ
nhật. Về mặt truyền nhiệt mà nói hiệu quả truyền nhiệt của gân
pharabol là tốt nhất, vì nó có gradien nhiệt độ theo chiều cao h là
không đổi. Hiệu quả đó sẽ giảm dần theo thứ tự các bề mặt: Tam giác,
hình thang và hình chữ nhật.
Trên thực tế chế tạo thì ngời ta thay thế bề mặt chế tạo pharabol
đó bằng bề mặt tạo ra bởi các cung tròn, còn dạng hình thang là biến
tớng của dạng tam giác. Các dạng gân thực tế thờng có dạng nh sau:
- Dạng gân cung tròn.
- Dạng gân tam giác.
- Dạng gân chữ nhật.
Trên quan điểm truyền nhiệt và chế tạo, loại thích hợp nhất là
loại gân tam giác. Vì vậy, loại gân này đợc ứng dụng rộng rãi nhất
trên động cơ làm mát bằng không khí.
Số lợng gân trên một xi lanh quyết định bởi bớc gân S và chiều
dày gân . Bớc gân có thể làm bằng nhau, cũng có thể giảm bớc gân
ở vùng nóng nhất của động cơ. Bớc gân có liên quan mật thiết với
chiều dầy của gân và ảnh hởng lớn đến sức cản khí động của gió
qua khe hẹp giữa các gân. Ngày nay, bớc gân của loại gân đúc thờng
nằm trong khoảng 5,7 ữ 11 mm và có loại gân gia công cơ khí từ 4 ữ
5,4 mm chiều dầy gân chỗ tiếp giáp với thành ngoài của xi lanh
không nhỏ hơn 2,5 mm.
Nói chung = 2,5 ữ 5 mm phụ thuộc vào phơng pháp chế tạo
và vật liệu sử dụng. Chiều cao gân xác định theo truyền nhiệt và phụ
thuộc vào số lợng gân trên một xi lanh.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
13
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Hình 5: Các dạng bề mặt gân tản nhiệt của động cơ làm mát
bằng không khí.
3.2 Bản hớng gió:
Bản hớng gió có nhiệm vụ đảm bảo phân bố lợng gió hợp lý và
hớng dòng gió đó đi sát các bề mặt tản nhiệt. Đánh giá chất lợng bản
hớng gió bằng hai chỉ tiêu sau đây:
- Mức độ đồng đều của nhiệt độ của các vị trí khác nhau trên
thân máy và nắp xilanh.
- Sức cản khí động của dòng khí lu thông theo bản hớng gió
(tức là tổn thất công suất cho quạt gió).
Hình 5: Hệ thống làm mát bằng không khí
1:Quạt gió; 2: Cánh tản nhiệt; 3:Tấm hớng gió; 4:Vỏ bọc; 5:đờng thoát không khí
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
14
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
3.3 Quạt gió
Quạt gió dùng trên dộng cơ làm mát bằng không khí có thể là
quạt ly tâm
hoặc quạt chiều trục,nhng thông dụng nhất là quạt gió chiều
trục và là quạt thổi ,còn quạt hút gió chỉ dùng trong trờng hợp động
cơ đặt ở phía đuôi của ô tô. Sở dĩ dùng quạt thổi vì nó có các u điểm
sau đây: Tổn thất khí động bé hơn quạt hút 10 ữ23% công suất tiêu
tốn cho làm mát giảm 15 ữ 32%. Dẫn động quạt có thể bằng bánh
răng, bằng xích, bằng dây đai hoặc bằng truyền động trực tiếp của
trục khuỷu.
IV) So sánh u nhợc điểm của động cơ làm mát bằng nớc và
bằng không khí.
Khi chọn phơng án làm mát và thiết kế hệ thống làm mát động
cơ, cần chú ý các yêu cầu sau:
1.
Bảo đảm chế độ nhiệt của động cơ ở mọi chế độ làm việc
của nó.
2.
Tiêu hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ.
3.
Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bảo dỡng, sửa chữa, sử dụng
tin cậy.
4.
Rẻ tiền, có thể lợi dụng đợc năng lợng nhiệt của hệ thống
làm mát.
5.
Tuổi thọ của động cơ cao, động cơ làm việc ít ồn.
Từ những yêu cầu đó, khi so sánh động cơ làm mát bằng nớc
với động cơ làm mát bằng không khí ta rút ra những kết luận sau:
Động cơ làm mát bằng nớc có thể ổn định đợc chế độ
nhiệt của động cơ tốt hơn, hiệu quả làm mát cao hơn do tính dẫn nhiệt
của nớc rất cao so với không khí (lớn hơn 20 ữ 25 lần) và tỷ nhiệt của
nớc lớn hơn tỷ nhiệt của không khí khoảng hơn 4 lần.
Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nớc có tiếng ồn nhỏ
hơn vì nó có áo nớc cách âm cho động cơ và có quạt gió nhỏ hơn
nhiều so với động cơ làm mát bằng không khí.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
15
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Tổn thất công suất cho hệ thống làm mát bằng nớc nhỏ
hơn so với làm mát bằng không khí.
Độ tin cậy khi khởi động động cơ ở những vùng có nhiệt
độ thấp cao hơn (và nếu cần thì dễ dàng đổ nớc nóng vào két nớc).
Động cơ làm việc tốt ở những vùng có nhiệt độ khí trời
cao do hiệu quả làm mát bằng nớc tốt nên không gây ra nguy hiểm
cho các chi tiết có nhiệt độ cao.
Tuy vậy hệ thống làm mát bằng nớc cũng tồn tại các khuyết
điểm sau:
Phải dùng nhiều biện pháp bao kín ở nhiều vị trí: ống dẫn
nớc, két nớc, nắp máy, thân xilanh, đặc biệt việc bao kín áo nớc phải
cẩn thận để nớc không lọt xuống cácte dầu nhờn.
Phải dùng nhiều vật liệu đắt tiền để chế tạo két nớc.
Tốn nhiều công sức cho việc bảo dỡng, sửa chữa hệ thống
làm mát (phải xúc rửa két nớc thờng xuyên).
Mài mòn và ăn mòn thành xilanh lớn, nhất là với động cơ
dùng trên ô tô, máy kéo do làm việc ở chế độ tải thấp nhiều, nhiệt độ
thành xilanh thấp.
Dễ gây hiện tợng đóng băng trong két nớc khi trời lạnh,
nhiệt độ quá thấp.
Chiều dầy (kích thớc bao) của động cơ lớn vì phải bố trí
két nớc, quạt gió, bơm nớc phía trớc của thân máy. Do vậy, trọng lợng
động cơ làm mát bằng nớc lớn hơn so với động cơ làm mát bằng
không khí.
Không thuận tiện khi sử dụng động cơ ở những vùng hiếm
nớc.
V) Vấn đề nâng cao hiệu quả làm mát động cơ
Khi thiết kế hệ thống làm mát thờng chọn chế độ toàn tải, xong
trong thực tế sử dụng, động cơ làm việc nhiều ở các chế độ tải trong
cục bộ, không tải và chế độ khởi động. ở các chế độ này, nhiệt độ
thành xilanh sẽ thấp, hiệu suất nhiệt của động cơ giảm mạnh và thành
xilanh mau mòn. Do vậy, vấn đề ổn định chế độ nhiệt của động cơ khi
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
16
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
làm việc và làm tăng nhanh nhiệt độ thành động cơ đạt đến độ ổn
định khi khởi động là một vấn đề quan trọng.
5.1 động cơ làm mát bằng nớc:
a) Thay đổi lu lợng không khí qua két bằng các phơng pháp sau
đây:
- Thay đổi tiết diện lu thông của không khí bằng cách dùng hệ
thống cửa chớp đặt phía trớc két nớc. Việc đóng mở cửa chớp đó nhờ
hệ thống tay đòn, liên động đến tay điều khiển đặt trên buông lái ô tô,
máy kéo.
- Thay đổi số vòng quay của quạt gió bằng cách dùng truyền
động quạt gió qua các khớp biến mô nh khớp ma sát, khớp nối thuỷ
lực, khớp điện từ. Hai loại khớp nối thuỷ lực và điện từ có thể điều
khiển số vòng quay của quạt từ 0 đến n max tuỳ thuộc vào chế độ tải
của động cơ (khởi động, tải cục bộ, toàn tải).
- Thay đổi góc nghiêng của quạt bằng cách dùng các cánh quạt
độc lập có thể xoay đợc trên mayơ của quạt do điều khiển bằng cơ khí
hoặc theo chế độ tải của động cơ.
Việc thay đổi số vòng quay của quạt hay góc nghiêng của quạt
đòi hỏi phải có những kết cấu và hệ thống điều khiển rất phức tạp nên
chỉ có thể dùng trên các động cơ cỡ lớn.
b) Thay đổi lu lợng nớc qua két bằng van hằng nhiệt:
Việc ứng dụng rộng rãi van bằng nhiệt trên các loại động cơ để
khống chế lu lợng nớc qua két tuỳ thuộc chế độ tải của động cơ là do
kết cấu của nó rất đơn giản. Có ba kiểu kết cấu van hằng nhiệt:
Van hằng nhiệt dùng chất lỏng dễ bay hơi. Loại này dùng
khá phổ biến. Chất lỏng bay hơi thờng dùng là dung dịch gồm 1/3 thể
tích là rợu êtylic và 2/3 là nớc cất đợc chứa trong bình xếp. Tuỳ theo
nhiệt độ nớc ra động cơ mà van mở to hay mở nhỏ do chất lỏng bay
hơi nhiều hay ít phần nớc còn lại sẽ qua cửa 4 trở lại bơm mà không
qua két làm mát.
Van hằng nhiệt dùng lò xo lỡng kim: Lò xo làm bằng hai
dải kim loại có hệ số giãn nở khác nhau: Dải hợp kim niken có hệ số
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
17
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
giãn nở 1,5 . 10-6 và dải đồng có hệ số giãn nở là 20 . 10 -6. Tuỳ theo
nhiệt độ nớc ra khỏi động cơ (phụ thuộc vào chế độ tải) mà lò xo giãn
nở khác nhau của hai loại vật liệu sẽ có độ xoắn khác nhau. Vì vậy,
van 2 sẽ mở ở các vị trí khác nhau để khống chế lợng nớc trở về két
làm mát.
Van hằng nhiệt dùng chất rắn (bột) làm chất giãn nở để
điều kiển đóng mở van nớc thông với két làm mát.
5.2 Đối với động cơ làm mát bằng gió.
Có hai biện pháp ổn định chế độ nhiệt động cơ:
Điều chỉnh lu lợng không khí làm mát đi qua các gân tản
nhiệt trên thân và nắp xilanh động cơ bằng cách thay đổi tiết diện lu
thông của gió ở cửa hút vào quạt nh dùng nắp xoay, dùng cánh chớp
hoặc dùng cổ hút di động dọc trục. Phơng án dùng nắp xoay có
khuyết điểm lớn là sức cản lớn ngay cả khi mở thông an toàn.
Biện pháp thay đổi tiết diện lu thông là biện pháp đơn
giản, nhng tổn thất khí động lớn, công suất tiêu hao cho hệ thống làm
mát lớn để khắc phục nhợc điểm đó, ngời ta dùng cách thay đổi số
vòng quay của quạt nhờ khớp nối thuỷ lực. Số vòng quay quạt gió
phục thuộc vào số lợng dầu nhờn thuỷ lực mà lợng dầu nhờn này đợc
khống chế bởi van hằng nhiệt đặt trên đờng ống dẫn từ động cơ đến
khớp nối, hoặc dùng biện pháp thay đổi góc nghiêng của cánh bằng
cách xoay cánh trên mayơ của quạt nh đã nêu ở trên.
Tái tuân hoàn không khí nóng trở về quạt nhờ một van
hằng nhiệt đặt trên đờng gió làm mát ra khỏi động cơ.
VI) Điều chỉnh áp suất trong két nớc:
Trong hệ thống làm mát bằng nớc tuần hoàn kín cỡng bức, nắp
két nớc đợc trang bị hai van: Van xả hơi và van hút không khí nhằm
mục đích nâng cao hiệu quả làm mát và tránh hu hỏng két nớc. Do
thành ống mỏng, khi áp suất trong két nớc tăng (trong quá trình làm
việc), hoặc khi hình thành độ chân không trong két nớc (máy ngừng
làm việc, hơi nớc ngng tụ lại), các ống nớc dễ bị phá hỏng hoặc méo.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
18
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Hình 6: Nắp két nớc.
1. Van xả hơi; 2. Van bổ xung không khí;
a. Khi xả hơi
b. Khi bổ sung không khí vào két.
Van xả hơi nớc đợc mở khi áp suất hơi trong két lớn hơn 0,12 ữ
0,13 MN/m2, van hút không khí sẽ mở khi áp suất trong két nhỏ
hơn 0,09 ữ 0,096MN/m2.
Nh vậy, trong quá trình làm việc của động cơ, áp suất trong két
luôn giữ ở giá trị khoảng 0,12 ữ 0,13 MN/m2 cao hơn áp suất khí
trời (0,1 MN/m2), mà ta biết rằng cứ nâng áp suất lên 0,01MN/m 2 thì
nhiệt độ sôi của nớc tăng lên 2,1oc. Điều đó sẽ làm giảm lợng nớc bốc
hơi (ở chế độ toàn tải lợng nớc bốc hơi giảm từ 6 đến 8 lần so với loại
không nắp), mặt khác còn làm tăng hiệu quả truyền nhiệt do tăng độ
chênh nhiệt độ trung bình của nớc và không khí.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
19
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
VII) Chất lợng nớc làm mát:
Nớc đợc coi là chất lỏng làm mát động cơ tốt nhất vì nó có
nhiều u điểm: Tỷ nhiệt cao, dẫn nhiệt tốt, độ nhớt thích hợp, dễ lu
động, an toàn, không độc hại... Tuy nhiên, một nhợc điểm lớn của nớc
là kết cấu trên các thành của hệ thống làm mát (áo nớc, két nớc, đờng
ống...).
Ta biết rằng các loại nớc thiên nhiên đều chứa các muối hoà tan
(CaCl2, MgCl2, NaCl,CaSO4,Ca(HCO3)2...) dới dạng các ion dơng và
ion âm.
Hàm lợng hoà tan của các muối trong nớc giếng, nớc sông, ao
hồ từ 200 đến 1500 mg/l; nớc biển khoảng 3500 mg/l. Nếu dùng trực
tiếp các loại nớc đó trong hệ thống làm mát thì khi nhiệt độ cao
chúng sẽ kết tủa gây thành các cạn cứng trên bề mặt thành, đặc biệt
cáu cặn của muối Caxi và muối Magie. Nớc có các muối hoà tan đó
gọi là nớc cứng và đợc đánh giá bằng độ cứng của nớc. Nớc dùng cho
động cơ làm mát bằng nớc yêu cầu độ cứng của nó tốt nhất từ 1,5 đến
4 àg tđ/l. Nếu nớc có độ cứng từ 4 đến 8 àg tđ/l thì mỗi năm phải tẩy
cáu cặn hai lần để đảm bảo khả năng truyền nhiệt của thành.
VIII) Bố trí thùng giãn nở của nớc:
Hiện nay, không nhng trên tàu thuỷ mà trên các động cơ ô tô,
máy kéo công suất lớn ngời ta đặt ở vị trí cao nhất một thùng giãn nở
của nớc. Thùng có tác dụng tách hơi và tạo cột áp của nớc và bơm
cao, đảm bảo cung cấp nớc cho hệ thống làm mát đợc liên tục và
giảm hiện tợng xâm thực trong bơm nớc.
IX) Nâng cao nhiệt độ nớc làm mát (hệ thống làm mát nhiệt độ cao):
Những năm gân đây nhiệt độ nớc làm mát đợc nâng cao dần, và
đã có loại hệ thống làm mát có nhiệt độ nớc từ 115 đến 120oc.
Việc nâng cao nhiệt độ nớc tuy có làm kết cấu hệ thống phức
tạp (phải có thêm các bộ phân tách hơi, thùng ngng tụ, các van tiếp lu...) nhng nó có u điểm nổi bật là:
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
20
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
- Nâng cao hiệu suất nhiệt độ của động cơ, do đó nâng cao hiệu
suất có ích của động cơ lên 6 đến 7%.
- Giảm lu lợng nớc, không khí nên kích thớc két làm mát nhỏ
hơn.
- Đốt cháy đợc thành phần lu huỳnh trong nhiên liệu nặng.
- Giảm mài mòn thành xilanh và xecmăng.
Điều cân lu ý trong hệ thống làm mát nhiệt độ cao là việc lựa
chọn khe hở nhiệt phụ hợp, chất lợng dầu nhờn, vấn đề cháy kích nổ
trong động cơ xăng, và độ bền các ống tản nhiệt, các mối nối, mối
hàn trên két làm mát.
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
21
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
Phần II: cấu tạo và nguyên lý làm việc của
hệ thống làm mát.
I) Sơ đồ đờng nớc làm mát:
Hình 7 sơ đồ đờng nớc làm mát
1: bộ sởi ấm ; 2: cổ họng gió ; 3:két nớc ; 4: thân máy
5: van hằng nhiệt; 6: bơm nớc; 7: đờng nớc đi tắt; 8: nắp quy lát
Khi động cơ nóng lên,hệ thống làm mat sẽ truyền nhiệt ra
không khí chung quanh để làm mát động cơ. Ngợc lại khi động cơ
còn lạnh, hệ thống làm mat sẽ giúp cho động cơ dễ nóng lên.
Bằng cách đó, hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ
của động cơ thích hợp . Có các kiểu làm mát bằng không khí va làm
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
22
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
mát bằng nớc. Tuy nhiên , trong động cơ ôtô thì hệ thống làm mát
bằng nơc đợc sử dụng la chủ yếu .
II) Hệ thống làm mát bằng nớc
Trong hệ thống làm mát bằng nớc , nớc đợc lu thông trong áo
nớc , hấp thụ nhiệt xả ra từ động cơ va duy trì nhiệt độ thích hợp cho
động cơ . Nhiệt hấp thụ này đựơc giải phóng qua bộ két nớc , và nớc
đã đợc làm nguội lại trở về tuần hoàn trong động cơ . Nhiệt của nớc
làm mát cũng có thể đợc sử dụng cho bộ sấy ấm .
Hai loại hệ thống làm mát này còn đợc phân biệt ra theo vị trí
đạt van hằng nhiệt
2.1 Van hằng nhiệt ở phía đầu vào của bơm nớc.
Đặc điểm của loại này là van hằng nhiệt đựoc lắp ở đầu vào của
bơm nớc. Van hằng nhiệt này đợc trang bị van chuyển dòng ; Tuỳ
theo sự thay đổi nhiệt độ của nớc làm mát mà van này đóng hoặc mở
van hằng nhiệt để điều chỉnh nớc làm mát đi qua mạch chính và mạch
đi tắt .
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
23
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
HINH 8: 1. Đờng nớc đến bộ sởi ấm ; 2. áo nớc ; 3. đờng nớc ra
khỏi bộ sởi ấm ; 4. ống mạch chuyển dòng ; 5. két nớc làm mát;6.
quạt làm mát ; 7. van hằng nhiệt ;8. bơm nớc
a. Khi nớc làm mát còn lạnh :
khi nhiệt độ của nớc làm mát còn thấp , van hằng nhiệt sẽ đóng
va van chuyển dòng sẽ mở . Khi đó nớc làm mát sẽ tuần hoàn qua
mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nớc
sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn .
b) Khi nớc làm mát đã nóng lên :
Khi nhiệt độ của nớc làm mát lên cao ,van hằng nhiệt mở và van
chuyển dòng đóng lại . Toàn bộ nớc làm mát sẽ chảy qua két nớc , ở
đây nó đợc làm mát , sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm
nớc .
Bằng cách này , nhiệt độ thích hợp của động cơ đợc duy trì .
Đối với động cơ không có van chuyển dòng ,khi nhiệt độ của nớc làm mát lên cao , nó không đợc tuần hoàn qua van chuyển dòng ,vì
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
24
Bi Tp Ln
Trng i Hc Cụng Nghip H Ni
Khoa cụng nghi ụ tụ
thế hiệu quả làm mát cao hơn . Điều nay cũng giúp cho sự hoat động
nhậy cảm của van hằng nhiệt để sự thay đổi nhiệt độ nớc làm mát ít đi
, cho phép động cơ chạy ở nhiệt độ ổn định .
2.2 Van hằng nhiệt ở phía đầu ra của bơm nớc .
Nớc làm mát đợc chảy vào mạch chuyển dòng mà không phụ
thuộc vào nhiệt độ nơc làm mát .
INH CễNG THCH TC ễ Tễ K59
25
Bi Tp Ln
