Giáo trình Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống làm mát - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 117 trang )
LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình mơ-đun “Sửa chữa và bảo dƣỡng hệ thống làm mát” đƣợc biên soạn dựa
trên chƣơng trình chi tiết đã đƣợc trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Nam Định phê
duyệt dành cho hệ Cao đẳng nghề ngành Cơng nghệ ơ tơ. Các kiến thức trong giáo
trình có mối quan hệ lơ-gic, chặt chẽ. Tuy vậy, giáo trình cũng chỉ là một phần trong
nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên ngƣời dạy, ngƣời học cần tham khảo thêm
các tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn.
Khi biên soạn giáo trình, chúng tơi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên
quan tới môn học và phù hợp với đối tƣợng sử dụng cũng nhƣ cố gắng gắn những nội
dung lý thuyết với những vấn đề thực tế để giáo trình có tính thực tiễn.
Nội dung của giáo trình đƣợc biên soạn với thời lƣợng 45 giờ (10 giờ lý thuyết, 30
giờ thực hành và 5 giờ kiểm tra đánh giá kết quả mô-đun) trong 6 bài. Bài 1: Hệ thống
làm mát; Bài 2: Sửa chữa bơm nƣớc; Bài 3: Sửa chữa quạt gió; Bài 4: Sửa chữa két
nƣớc; Bài 5: Kiểm tra và thay thế van hằng nhiệt; Bài 6: Bảo dƣỡng hệ thống làm mát.
Giáo trình đƣợc biên soạn cho đối tƣợng là Cao đẳng nghề ngành Công nghệ ô tô
nhƣng cũng là tài liệu tham khảo bổ ích cho những ai quan tâm đến hệ thống làm mát
của động cơ đốt trong.
Chúng tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp trong bộ mơn Cơ khí động lực, Khoa Cơ
khí, Trung tâm Thực hành trƣờng Đại học SPKT Nam Định đã đóng góp những ý kiến
q báu, bổ ích cho giáo trình này. Tuy nhiên đây là tài liệu biên soạn lần đầu nên
khơng tránh đƣợc những thiếu sót nhất định, chúng tơi chân thành đón nhận những ý
kiến đóng góp của quý bạn đọc để chỉnh sửa tài liệu ngày càng một hồn thiện hơn.
NHĨM BIÊN SOẠN
i
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii
BÀI 1: HỆ THỐNG LÀM MÁT .....................................................................................1
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ...............................................................................1
1.1.1. Nhiệm vụ .......................................................................................................1
1.1.2. Yêu cầu ..........................................................................................................1
1.1.3. Phân loại ........................................................................................................1
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động HTLM bằng nƣớc .............................................2
1.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi .....................................................................2
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên ......................................3
1.2.3. Hệ thống làm mát bằng nƣớc tuần hoàn cƣỡng bức ......................................4
1.2.4. Hệ thống làm mát bằng nƣớc ở nhiệt độ cao ................................................7
1.3. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió) .................................................9
1.4. Dung mơi làm mát ..............................................................................................11
1.5. Quy trình tháo, lắp các bộ phận của hệ thống làm mát bằng nƣớc tuần hồn
cƣỡng bức ..................................................................................................................12
1.5.1. Trình tự tháo ................................................................................................12
1.5.2. Trình tự lắp ..................................................................................................13
1.6. Sơ đồ cấu tạo một số hệ thống làm mát trong xƣởng thực tập ...........................14
1.7. Bài tập tháo, lắp và nhận dạng các bộ phận của hệ thống làm mát ....................16
BÀI 2: SỬA CHỮA BƠM NƢỚC ................................................................................17
2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .............................................................................17
2.1.1. Nhiệm vụ .....................................................................................................17
2.1.2. Yêu cầu ........................................................................................................17
2.1.3. Phân loại ......................................................................................................17
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ...........................................................................17
2.2.1. Bơm ly tâm ..................................................................................................17
2.2.2. Bơm pít-tơng................................................................................................18
2.2.3. Bơm bánh răng ............................................................................................19
2.2.4. Bơm cánh hút...............................................................................................19
2.2.5. Bơm guồng ..................................................................................................20
2.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa.................21
2.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng ..............................................................21
2.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa .................................................................22
2.4. Trình tự tháo và lắp bơm nƣớc. ..........................................................................23
ii
2.4.1. Trình tự tháo bơm từ trên xe ......................................................................23
2.4.2. Trình tự tháo rời bơm ..................................................................................26
2.5. Bài tập tháo, lắp, sửa chữa và bảo dƣỡng bơm nƣớc .........................................36
BÀI 3: SỬA CHỮA QUẠT GIÓ ..................................................................................37
3.1. Nhiệm vụ, phân loại ...........................................................................................37
3.1.1. Nhiệm vụ .....................................................................................................37
3.1.2. Phân loại ......................................................................................................37
3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ...........................................................................37
3.2.1. Quạt gió cơ khí dẫn động bằng đai .............................................................37
3.2.2. Quạt gió kiểu điện .......................................................................................39
3.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa ............40
3.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng ..............................................................40
3.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa .................................................................41
3.4. Trình tự tháo và lắp quạt gió ..............................................................................44
3.4.1. Trình tự tháo ................................................................................................44
3.4.2. Trình tự lắp ..................................................................................................45
3.5. Bài tập tháo, lắp, kiểm tra và sửa chữa quạt gió.................................................46
BÀI 4: SỬA CHỮA KÉT NƢỚC .................................................................................47
4.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .............................................................................47
4.1.1. Nhiệm vụ .....................................................................................................47
4.1.2. Yêu cầu ........................................................................................................47
4.1.3. Phân loại ......................................................................................................47
4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ...........................................................................47
4.2.1. Két nƣớc ......................................................................................................47
4.2.2. Nắp két nƣớc................................................................................................49
4.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa ............50
4.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng ..............................................................50
4.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa..............................................................51
4.4. Trình tự tháo và lắp két nƣớc .............................................................................52
4.4.1. Trình tháo ....................................................................................................52
4.4.2. Trình tự lắp ..................................................................................................53
4.5. Bài tập tháo, lắp, kiểm tra và làm sạch két nƣớc ................................................53
BÀI 5: KIỂM TRA, THAY THẾ VAN HẰNG NHIỆT ...............................................54
5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .............................................................................54
5.1.1. Nhiệm vụ .....................................................................................................54
5.1.2. Phân loại ......................................................................................................54
iii
5.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ...........................................................................54
5.2.1. Cấu tạo .........................................................................................................54
5.2.2. Nguyên lý làm việc ......................................................................................55
5.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa ............56
5.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng ..............................................................56
5.3.2. Phƣơng pháp kiểm tra và sửa chữa..............................................................57
5.4. Trình tự tháo và lắp van hằng nhiệt ....................................................................57
5.4.1. Trình tự tháo ................................................................................................57
5.4.2. Trình tự lắp ..................................................................................................58
5.5 Trình tự tháo, lắp và kiểm tra cho động cơ 2AZ-FE ...........................................59
5.5.1. Trình tự tháo ................................................................................................59
5.5.2. Trình tự kiểm tra ..........................................................................................73
5.5.3. Trình tự lắp ..................................................................................................82
5.6. Bài tập tháo và thay thế van hằng nhiệt ............................................................102
BÀI 6: BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ........................................................103
6.1. Chẩn đoán hƣ hỏng của hệ thống làm mát .......................................................103
6.1.1. Nƣớc làm mát bị hao hụt ...........................................................................103
6.1.2. Nhiệt độ động cơ quá cao ..........................................................................103
6.1.3. Nhiệt độ động cơ tăng chậm sau khi khởi động ........................................103
6.2. Kiểm tra hệ thống làm mát ...............................................................................104
6.2.1. Kiểm tra mức nƣớc làm mát ......................................................................104
6.2.3. Kiểm tra van hằng nhiệt ............................................................................105
6.2.5. Kiểm tra sự rị rỉ khí xả vào hệ thống làm mát ..........................................106
6.2.5. Kiểm tra sự rò rỉ của nƣớc làm mát trong hệ thống ..................................107
6.2.6. Kiểm tra quạt gió .......................................................................................107
6.2.7. Kiểm tra đai truyền động ...........................................................................109
6.3. Bảo dƣỡng hệ thống làm mát ...........................................................................110
6.3.1. Xúc rửa hệ thống làm mát .........................................................................110
6.3.2. Thơng khí hệ thống làm mát ......................................................................110
6.4. Bài tập chẩn đoán và bảo dƣỡng hệ thống làm mát .........................................112
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................113
iv
BÀI 1: HỆ THỐNG LÀM MÁT
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Nhiệm vụ
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt lƣợng do nhiên liệu bị đốt cháy trong
buồng đốt chuyển hóa thành cơng chỉ chiếm khoảng 23% 55%, cịn lại sẽ theo khí
thải và truyền nhiệt cho các chi tiết xung quanh. Khi nhiệt độ của các chi tiết máy cao
sẽ gây các hậu quả xấu sau:
- Làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của chi tiết máy;
- Làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng hệ số ma sát gây tổn thất ma sát;
- Gây bó kẹt chi tiết chuyển động do giãn nở nhiệt (bó kẹt pít-tơng trong xi-lanh);
- Giảm hệ số nạp;
- Làm xuất hiện các hiện tƣợng cháy khơng bình thƣờng của động cơ xăng nhƣ:
cháy kích nổ, cháy sớm, tự cháy.
Nếu động cơ hoạt động ở nhiệt độ q thấp cũng khơng tốt vì khi đó độ nhớt của
dầu bơi trơn tăng làm nó khó lƣu động gây tăng tổn thất ma sát và tổn thất cơ giới. Mặt
khác, khi nhiệt độ xi-lanh thấp, nhiên liệu sẽ ngƣng tụ trên bề mặt thành xi-lanh, làm
hỏng màng dầu bơi trơn.
Nếu trong nhiên liệu có nhiều thành phần lƣu huỳnh thì có thể kết hợp với nƣớc
ngƣng tụ trên bề mặt thành xi-lanh tạo ra các axit và gây hiện tƣợng ăn mịn kim loại,
vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ.
Hệ thống làm mát của động cơ có nhiệm vụ sau: Tản nhiệt của khí cháy và ma sát
để duy trì cho động cơ có nhiệt độ làm việc thích hợp và ổn định, đạt đƣợc các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật.
Ngồi ra cịn dùng để điều khiển các hệ thống khác nhƣ: hệ thống sƣởi ấm của hệ
thống điều hịa khơng khí, hệ thống điều khiển tốc độ không tải...
1.1.2. Yêu cầu
- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp;
- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xi-lanh đƣợc làm
mát nhƣ nhau;
- Nếu làm mát bằng nƣớc phải đảm bảo đƣa nƣớc có nhiệt độ thấp đến vị trí có
nhiệt độ cao, nƣớc phải chứa ít i-ơn;
- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nƣớc khi súc rửa để sử
dụng bảo quản dễ dàng;
1.1.3. Phân loại
a) Căn cứ vào môi chất làm mát:
+ Hệ thống làm mát bằng khơng khí;
1
+ Hệ thống làm mát bằng nƣớc.
b) Căn cứ vào phƣơng pháp tạo sự lƣu thông của nƣớc:
+ Làm mát kiểu bốc hơi;
+ Làm mát kiểu đối lƣu tự nhiên;
+ Làm mát kiểu tuần hoàn cƣỡng bức.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động HTLM bằng nƣớc
1.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
a) Cấu tạo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Hình 1.1: Hệ thống làm mát bằng nƣớc kiểu bốc hơi
1. Thùng nhiên liệu; 2. Thùng nƣớc; 3,4. Xu-páp;
5. Nắp xi-lanh; 6. Thân máy; 7. Pít-tơng 8. Xi-lanh;
9. Thanh truyền; 10. Trục khuỷu; 11. Các-te dầu.
Hệ thống làm mát bằng nƣớc kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống này
không cần bơm nƣớc và quạt làm mát. Hệ thống có thùng chứa nƣớc làm mát 2 dùng
để chứa nƣớc và áo nƣớc bao bọc xung quanh xi-lanh 8. Thùng nƣớc đƣợc lắp với thân
máy bằng các bu-lơng. Giữa thùng và thân máy có đệm làm kín nƣớc.
b) Nguyên lý làm việc
Khi động cơ làm việc, nhiệt trong buồng đốt sẽ truyền ra các chi tiết máy và truyền
vào nƣớc đƣợc bao bọc xung quanh buồng đốt. Nƣớc nhận nhiệt sẽ sôi và nổi lên trên
mặt thoáng của thùng nƣớc 2 để bốc hơi ra ngồi khí trời. Nƣớc nguội sẽ chìm xuống
dƣới điền đầy vào chỗ nƣớc nóng nổi lên, do đó tạo thành lƣu động đối lƣu tự nhiên.
Việc nƣớc nổi lên và chìm xuống là do tỉ trọng của nƣớc nóng và nguội thay đổi khi
thay đổi nhiệt độ
2
Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi, lƣợng nƣớc trong thùng sẽ giảm nhanh, do đó
cần phải bổ sung nƣớc thƣờng xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát này khơng
thích hợp cho động cơ dùng trên phƣơng tiện vận tải mà chỉ đƣợc đƣợc dùng cho các
động cơ đốt trong kiểu xi-lanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông
nghiệp cỡ nhỏ. Nhƣợc điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nƣớc nhiều và hao
mịn xi-lanh khơng đều.
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên
a) Cấu tạo
Hệ thống bao gồm các áo nƣớc bao bọc quanh xi-lanh 8. Nƣớc làm mát đƣợc chứa
trong két làm mát 3 và luân chuyển tuần hoàn với động cơ nhờ ống nƣớc 1 và 5. Động
cơ có thể trang bị thêm quạt gió 6 hoặc khơng. Trên két nƣớc 3 có nắp két 4 nƣớc dùng
đậy kín két nƣớc hoặc bổ sung nƣớc làm mát
4
5
6
7
8
9
3
2
1
Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên
1,5. Ống dẫn nƣớc; 2. Gió làm mát; 3. Két nƣớc; 4. Nắp két nƣớc;
6. Quạt gió; 7. Thân máy; 8. Xy-lanh; 9. Áo nƣớc
b) Nguyên lý làm việc
Trong hệ thống làm mát kiểu đối lƣu tự nhiên, nƣớc lƣu động tuần hoàn nhờ sự
chênh lệch áp lực giữa hai cột nƣớc nóng và nguội. Cột nƣớc nóng trong động cơ và
cột nƣớc nguội trong trong két nƣớc.
Khi động cơ làm việc, nƣớc nhận nhiệt của buồng đốt làm nhiệt độ tăng lên (khối
lƣợng riêng giảm), nƣớc nổi lên trên theo đƣờng dẫn ra khoang phía trên của két làm
mát (3). Quạt gió 6 đƣợc dẫn động bằng pu-li từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua
két làm giảm nhiệt độ của nƣớc trong két (khối lƣợng riêng tăng). Nƣớc có nhiệt độ
thấp hơn sẽ chìm xuống khoang dƣới của két và đi vào thân máy, thực hiện một vịng
tuần hồn.
Độ chênh áp lực nƣớc phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nƣớc. Khi
mới khởi động, nhiệt lƣợng cấp cho nƣớc thấp vì vậy nƣớc lƣu động chậm, động cơ
chóng đạt nhiệt độ làm việc. Sau đó nhiệt độ động cơ tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ
3
tăng làm tốc độ lƣu động của nƣớc cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ
thuộc vào chiều cao trung bình của hai cột nƣớc, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức
nƣớc của thùng chứa phải cao hơn ở nƣớc ra của động cơ.
Hệ thống có nhƣợc điểm là nƣớc vận tốc lƣu động của nƣớc nhỏ v = 0,120,19 m/s.
Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nƣớc vào và nƣớc ra lớn, vì vậy mà thành xi-lanh
đƣợc làm mát không đều. Muốn khắc phục nhƣợc điểm này thì phải tăng tiết diện lƣu
thơng của nƣớc trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh. Do vậy,
hệ thống làm mát kiểu này khơng thích hợp cho động cơ ơ tơ máy kéo, mà thƣờng
đƣợc dùng trên động cơ tĩnh tại.
1.2.3. Hệ thống làm mát bằng nƣớc tuần hoàn cƣỡng bức
Hệ thống làm mát tuần hoàn cƣỡng bức khắc phục đƣợc nhƣợc điểm trong hệ
thống làm mát kiểu đối lƣu. Trong hệ thống này, nƣớc lƣu động do sức đẩy cột nƣớc
của bơm nƣớc tạo ra. Tùy theo số vịng tuần hồn và kiểu tuần hồn ta có các hệ thống
làm mát sau:
- Hệ thống làm mát tuần hồn cƣỡng bức một vịng kín;
- Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng bức một vịng hở;
- Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng bức hai vòng tuần hoàn.
1.2.3.1. Hệ thống làm mát cƣỡng bức tuần hoàn kín
a) Cấu tạo
6
5
4
3
2
1
7
11
8
10
9
Hình 1.3: Hệ thống làm mát cƣỡng bức tuần hồn kín
1. Thân máy; 2. Đƣờng nƣớc ra khỏi động cơ; 3. Bơm nƣớc;
4. Ống nƣớc nối tắt vào bơm; 5. Nhiệt kế; 6. Van hằng nhiệt; 7. Két làm mát;
8. Quạt gió; 9. Ống dẫn nƣớc về bơm; 10. Két làm mát dầu; 11. Vít xả nƣớc
Hệ thống bao gồm:
- Các áo nƣớc bao bọc buồng đốt động cơ;
4
- Két nƣớc và các đƣờng ống dẫn nƣớc;
+ Đƣờng dẫn nƣớc số 2 là đƣờng nƣớc từ động cơ về két làm mát;
+ Đƣờng dẫn nƣớc số 4 là đƣờng nƣớc dẫn nƣớc quay lại động cơ khi van hằng
nhiệt đóng;
+ Đƣờng dẫn nƣớc 9 là đƣờng dẫn nƣớc từ két làm mát về động cơ;
- Van hằng nhiệt có nhiệm vụ đóng mở đƣờng nƣớc từ động cơ về két nƣớc;
- Bơm nƣớc và quạt gió đƣợc dẫn động bởi động cơ nhờ dây đai
b) Nguyên lý làm việc
Khi động cơ hoạt động, bơm ly tâm quay nhờ đai truyền từ puly trục khuỷu. Nƣớc
làm mát từ bơm nƣớc qua ống phân phối vào các khoang chứa của các xilanh ở thân
máy. Sau đó, nƣớc đƣợc đẩy lên nắp máy để làm mát buồng cháy. Nƣớc hấp thu nhiệt
từ các bộ phận của động cơ sẽ nóng lên và theo ống dẫn đến van hằng nhiệt. Tại đây,
nƣớc đƣợc chia làm 2 dòng:
- Khi nhiệt độ nƣớc vƣợt quá nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt, van mở cho
nƣớc ra két làm mát, qua bình làm mát dầu bôi trơn rồi trở về đƣờng nƣớc vào của
bơm nƣớc. Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo vịng tuần hồn lớn.
- Khi nhiệt độ nƣớc làm mát nhỏ hơn nhiệt độ mở của van hằng nhiệt, van đóng
nƣớc trở về đƣờng nƣớc vào của bơm nƣớc. Lúc này hệ thống làm mát hoạt động theo
vịng tuần hồn nhỏ.
Khi mới khởi động, nhiệt độ động cơ còn thấp nên nƣớc làm mát sẽ lƣu động theo
vịng tuần hồn nhỏ. Điều này giảm bớt thời gian hâm nóng máy. Khi đạt nhiệt độ cần
làm mát, van bằng nhiệt sẽ mở để nƣớc tuần hồn theo vịng tuần hồn lớn hoặc cả hai
vịng tuần hồn.
1.2.3.3. Hệ thống làm mát cƣỡng bức tuần hoàn hở
Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm
mát cƣỡng bức một vịng kín. Trong hệ thống này nƣớc làm mát là nƣớc sông, biển
đƣợc bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau đó theo đƣờng nƣớc (5) đổ ra sơng, biển.
Hệ thống này có ƣu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nƣớc làm mát
đạt đƣợc ở 1000C hoặc cao hơn. Khi nƣớc ở nhiệt độ cao, nƣớc sẽ bốc hơi. Hơi nƣớc
có thể tạo thành ngay trong áo nƣớc làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nƣớc bị
tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngồi). Do đó, cần phải có một hệ
thống làm mát riêng cho động cơ.
So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kết
cấu đơn giản hơn, nhƣng nhƣợc điểm của nó là nhiệt độ của nƣớc làm mát phải giữ
trong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xi-lanh,
nhƣng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ
tăng lên. Cũng do vách áo nƣớc bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xi-lanhvào
5
nƣớc làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc ở ngoài tàu thay
đổi mà nhiệt độ nƣớc trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này khơng có lợi cho
chế độ làm mát.
4
5
3
2
1
6
7
8
Hình 1.4: Hệ thống làm mát một vòng hở
1. Đƣờng nƣớc phân phối; 2. Thân máy; 3. Nắp máy; 4. Van hằng nhiệt;
5. Đƣờng nƣớc ra vòng hở; 6. Đƣờng nƣớc vào bơm;
7. Đƣờng nƣớc nối tắt về bơm; 8. Bơm nƣớc.
1.2.3.3. Hệ thống làm mát cƣỡng bức tuần hồn 2 vịng kín và hở
a) Cấu tạo
6
5
4
3
2
8
7
1
9
10
Hình 1.5: Hệ thống làm mát cƣỡng bức kiểu hai vịng tuần hồn kín và hở
1. Đƣờng nƣớc phân phối; 2. Thân máy; 3. Nắp xi-lanh;
4. Van hằng nhiệt; 5. Két làm mát; 6. Đƣờng nƣớc ra vòng hở;
7. Bơm nƣớc vòng hở; 8. Đƣờng nƣớc vào bơm nƣớc vòng hở;
9. Đƣờng nƣớc tắt về bơm vịng kín; 10. Bơm nƣớc vịng kín.
Trong hệ thống này, nƣớc đƣợc làm mát tại két nƣớc không phải là dịng khơng khí
do quạt gió tạo ra mà là bằng dịng nƣớc có nhiệt độ thấp hơn nhƣ nƣớc sơng, biển.
6
Vòng thứ nhất làm mát động cơ nhƣ ở hệ thống làm mát cƣỡng bức một vòng còn gọi
là nƣớc vịng kín. Vịng thứ hai với nƣớc sơng hay nƣớc biển đƣợc bơm chuyển đến
két làm mát để làm mát nƣớc vịng kín, sau đó lại thải ra sơng, biển nên gọi là vòng
hở. Hệ thống làm mát hai vòng đƣợc dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.
b) Nguyên lý làm việc
Hệ thống làm việc nhƣ sau: nƣớc ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm
nƣớc (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xi-lanh đến két làm mát nƣớc ngọt
(5). Nƣớc ngọt trong hệ thống kín đƣợc làm mát bởi nƣớc ngồi mơi trƣờng bơm vào
do bơm (7) qua lƣới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nƣớc
ngọt rồi theo đƣờng ống (5) đổ ra ngoài môi trƣờng.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nƣớc trong hệ thống tuần hồn kín cịn
thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đƣờng nƣớc đi qua két làm mát nƣớc ngọt. Vì vậy, nƣớc
làm mát ở vịng làm mát ngoài, nƣớc đƣợc hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo
đƣờng ống (6) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nƣớc ngọt để khi
nhiệt độ nƣớc ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đƣờng ống đi vào két làm mát (5). Lúc
này nƣớc ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi
theo đƣờng ống đi vào bơm nƣớc ngọt (10) để bơm trở lại động cơ.
1.2.4. Hệ thống làm mát bằng nƣớc ở nhiệt độ cao
Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ
thống làm mát cƣỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát
cƣỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nƣớc và nhiệt của khí thải.
1.2.4.1. Hệ thống làm mát cƣỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngồi
2
3
4
5 6
p2 tra
,
p2 tvo
,
7
1
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống làm mát cƣỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài
1. Động cơ; 2. Van tiết lƣu; 3. Bộ tách hơi; 4. Quạt gió;
5. Bộ ngƣng tụ nƣớc;6. Khơng khí làm mát; 7. Bơm nƣớc.
7
Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có áp suất
p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngƣng tụ (5) đến bơm tuần hồn (7). Quạt gió (4)
dùng để quạt mát bộ ngƣng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từ bơm tuần
hoàn qua động cơ đến van tiết lƣu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất p = p2 p1 đƣợc điều chỉnh bởi van tiết lƣu (2). Nƣớc trong vùng có áp suất cao p2 khơng sơi
mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ). Áp suất p2 tƣơng ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra
nên nƣớc chỉ sơi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2.
1.2.4.2. Hệ thống làm mát cƣỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nƣớc và
nhiệt của khí thải
Hệ thống làm mát này có hai vịng tuần hồn và q trình hoạt động nhƣ sau:
- Vịng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng nhiệt
trƣớc cho nƣớc tuần hoàn (5) đến van tiết lƣu (7), bộ tách hơi (8). Nƣớc tuần hồn
trong hệ thống tuần hồn làm kín nhờ bơm (11) bơm lấy nƣớc từ bộ tách hơi với áp
suất p1 đƣa vào động cơ với áp suất p2. Từ động cơ nƣớc lƣu động ra với áp suất p2 và
nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra.
Nhƣng do áp suất của p2 của nƣớc tƣơng ứng với với nhiệt độ sôi t2> t’ra> tra nên
nƣớc không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. Nƣớc chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi
qua bơm tiết lƣu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.
1
3
2
5 6
4
7
8
9
PK > P1
p1 t1
p2
,
tra
t'ra
P1 t'1 > t1
P1
tr
10
11
p2 , t1
PK > P1
12
16
15 14
13
Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao
có lợi dụng nhiệt của hơi nƣớc và nhiệt của khí thải
1. Động cơ; 2. Tuabin tăng áp; 3. Đƣờng thải; 4. Bộ tăng nhiệt cho hơi nƣớc;
5. Bộ tăng nhiệt cho nƣớc ra; 6. Bộ tăng nhiệt cho nƣớc trƣớc khi vào bộ tách hơi;
7,9. Van tiết lƣu; 8. Bộ tách hơi nƣớc; 10. Tuabin hơi; 11. Bộ ngƣng tụ;
12,14,15,16. Bơm nƣớc; 13. Thùng chứa nƣớc.
8
- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10), rồi
vào bộ ngƣng tụ (11). Nƣớc làm mát do hơi nƣớc ngƣng tụ trong bộ phận ngƣng tụ
(11) đƣợc bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng
nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi. Nƣớc làm mát của vịng
tuần hồn ngồi chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngƣng tụ (11)
đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để pít-tơng làm mát nƣớc trong
mạch kín
Ƣu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao đƣợc hiệu suất làm việc của
động cơ lên 6-7%, giảm đƣợc lƣợng tiêu hao hơi nƣớc và khơng khí làm mát, do đó ta
rút gọn đƣợc kích thƣớc bộ tản nhiệt, đốt cháy đƣợc nhiều lƣu huỳnh trong nhiên liệu
này.
Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhƣợc điểm cơ bản là nhiệt độ của
các chi tiết máy cao. Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng nhƣ
cần phải dùng loại dầu bơi trơn có tính chịu nhiệt tốt. Ngồi ra đối với động cơ xăng
cần phải chú ý đến hiện tƣợng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nƣớc làm
mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đƣờng ống, các khe hở của bơm
phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn.
Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống làm mát nhiệt độ cao:
* Ƣu điểm:
- Có thể nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ lên khoảng 6 7%.
Chẳng hạn dùng hệ thống làm mát có nhiệt độ cao có thể nâng hiệu suất của động
cơ khoảng 0,46 0,47 trong khi dùng hệ thống làm mát thông thƣờng chỉ đạt hiệu suất
0,40 0,42.
- Giảm đƣợc lƣợng tiêu hao nƣớc và khơng khí làm mát, do đó có thể giảm đƣợc
kích thƣớc bộ tản nhiệt.
- Đốt cháy đƣợc nhiều lƣu huỳnh trong nhiên liệu nặng.
* Nhƣợc điểm:
Tuy nhiên, hệ thống làm mát loại này có nhiều nhƣợc điểm là nhiệt độ của các chi
tiết máy tƣơng đối cao nên chú ý đảm bảo khe hở lắp ghép bằng cách sử dụng vật liệu
chế tạo các chi tiết có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ; tăng độ bền nhiệt của các bộ phận hệ
thống làm mát cũng nhƣ phải dùng loại dầu bơi trơn có tính chịu nhiệt tốt hơn. Đối với
động cơ xăng cũn phải chú chống hiện tƣợng kích nổ.
1.3. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió)
Hệ thống làm mát bằng khơng khí chia làm hai loại:
- Làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên;
- Làm mát theo cƣỡng bức (dùng quạt gió).
9
1.3.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản. Nó chỉ gồm các cánh tản nhiệt bố trí trên
nắp xi-lanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xi-lanh bao giờ cũng bố trí dọc theo
hƣớng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thƣờng bố trí vng góc với đƣờng
tâm xi-lanh. Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí cánh tản
nhiệt dọc theo đƣờng tâm xi-lanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các cánh tản
nhiệt. Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đƣờng để lấy
làm mát các cánh tản nhiệt.
Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm... thƣờng động cơ bị quá nóng
do làm mát kém. Để khắc phục nhƣợc điểm này ngƣời ta đƣa ra phƣơng án làm mát
bằng khơng khí kiểu cƣỡng bức.
1.3.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cƣỡng bức
Hệ thống kiểu này có ƣu điểm lớn là khơng phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe
dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ. Tuy nhiên, hệ thống
làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhƣợc điểm là kết cấu thân máy và nắp xi-lanh phức
tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các cánh tản nhiệt và hình dạng các cánh tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lƣợng và cách bố trí
các cánh tản nhiệt trên thân máy và nắp xi-lanh.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cƣỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó là các
cánh tản nhiệt trên thân máy và nắp xi-lanh, quạt gió và cánh hƣớng gió. Nhƣng quan
trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lƣợng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát
động cơ. Quạt gió đƣợc dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lƣu lƣợng lớn làm
mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạng
thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.
Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xi lanh có quạt gió
1. Quạt gió; 2. Xi-lanh động cơ
Hình vẽ 1.8 giới thiệu hƣớng lƣu động dịng khơng khí làm mát động cơ bốn xi-lanh
dung quạt gió hƣớng trục, khơng khí qua cửa hút gió, qua quạt gió hƣớng trục rồi theo
10
cánh hƣớng gió đi vào khu vực các cánh tản nhiệt của các xi-lanh, sau đó theo ống thải
thốt ra ngồi.
Nhờ có cánh hƣớng gió nên dịng khơng khí làm mát đƣợc phân chia đều cho các
xi-lanh, khiến cho nhiệt độ các xi-lanh tƣơng đối đồng đều. Hơn nữa do khí có cánh
hƣớng gió, dịng khơng khí đi sát mặt đỉnh của các cánh tản nhiệt vì vậy có thể nâng
cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngồi ra nhờ có cánh hƣớng gió, ta có thể bố trí ƣu tiên cho
dịng khơng khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xu-páp thải, buồng cháy…). Cánh
hƣớng gió đƣợc chế tạo bằng tơn dày 0,8 ÷ 1mm. Để tránh rung và ồn, cánh hƣớng gió
đƣợc cố định vào thân máy.
Hình 1.9: Cấu tạo quạt gió hƣớng trục
1. Cánh quạt; 2. Đệm; 3. Bu-lơng;
4. Trục quạt gió; 5. Vỏ quạt; 6. Bánh đai.
1.4. Dung môi làm mát
Trên ô tô ngày hay hầu hết các động cơ đều sử dụng dung dịch làm mát có pha các
chất chống lắng cặn, chống đông…Nếu dùng môi chất làm mát bằng nƣớc thơng
thƣờng thì khi ở những vùng có nhiệt độ dƣới 00C thì nƣớc sẽ bị đóng băng làm nứt vỡ
các chi tiết của động cơ nhƣ: thân máy, nắp máy, két nƣớc, bơm nƣớc. ....Vì vậy cần
sử dụng chất chống đông pha vào nƣớc để làm dung môi làm mát động cơ.
Chất chống đông thƣờng dùng là Etylene Glycol. Hỗn hợp chất làm mát gồm 50%
nƣớc và 50% chất chống đông, hỗn hợp này đông đặc ở nhiệt độ -340F (-370C). Nếu sử
dụng hỗn hợp có 70% etylene glycol thì nó đơng đặc ở nhiệt độ - 640C.
Dung mơi làm mát có tác dụng:
- Hạ thấp nhiệt độ đông đặc của chất làm mát xuống - 370C
- Tăng nhiệt độ sôi của chất làm mát đến 1080C, nên làm giảm tốn hao chất làm mát
do bốc hơi khi nóng.
- Chống lắng cặn và ăn mịn kim loại trong hệ thống làm mát.
11
Chất chống đơng có chứa các phụ gia nhƣ chất chống ăn mịn, chất chống tạo bọt.
Sự ăn mịn có thể làm giảm thời gian sử dụng đối với các chi tiết kim loại, đồng thời
nó tạo ra một lớp cách nhiệt làm giảm hiệu quả làm mát.
Chất chống đông thƣờng đƣợc pha màu xanh lục để dễ nhận biết đồng thời dễ phát
hiện chỗ rò rỉ trong hệ thống.
Chất chống tạo bọt ngăn cản sự tạo bọt khí khi chất làm mát đi qua bơm nƣớc. Nếu
chất làm mát có nhiều bọt khí sẽ ngăn cản q trình truyền nhiệt làm giảm hiệu quả
làm mát dẫn đến động cơ bị quá nhiệt.
Chất chống ăn mòn và tạo bọt bị giảm dần tác dụng sau một thời gian làm việc. Nếu
sự ăn mịn xảy ra, chất làm mát có màu nâu đỏ (màu rỉ sét). Vì vậy cần thay dung mơi
làm mát theo quy định, thơng thƣờng khoảng 2 năm/lần.
Có hai loại etylene glycol là silicat cao và silicat thấp tuỳ theo hàm lƣợng silicol
silicat pha vào etylene glycol.
Hầu hết các động cơ đều sử dụng silicat cao để bảo vệ các chi tiết bằng hợp kim
nhôm, nếu không sẽ làm nhơm hợp kim bong tróc gây tắc hệ thống làm mát. Chất
chống đông silicat thấp thƣờng đƣợc dùng cho một số động cơ Diesel trên các xe tải
nặng.
1.5. Quy trình tháo, lắp các bộ phận của hệ thống làm mát bằng nƣớc tuần hồn
cƣỡng bức
1.5.1. Trình tự tháo
1. Xả dầu bôi trơn
2. Xả nƣớc làm mát
- Tháo nắp két nƣớc
- Nối ống dẫn vào khoá xả nƣớc ở két nƣớc và thân máy
- Vặn khoá xả nƣớc cho nƣớc làm mát ở thân máy và két nƣớc ra hết.
- Vặn khoá xả nƣớc vào.
3. Tháo đƣờng ống dẫn nƣớc.
- Tháo vòng kẹp ống dẫn nƣớc.
- Tháo ống dẫn nƣớc từ nắp máy đến két làm mát.
- Tháo các ống dẫn nƣớc từ két làm mát và bơm nƣớc.
4. Tháo két nƣớc làm mát:
- Tháo dây điện quạt gió (nếu dùng quạt gió điện)
- Tháo quạt gió ra khỏi giá két nƣớc
- Tháo giá đỡ két nƣớc làm mát.
- Lấy két làm mát cùng vòng đệm ra.
5. Kéo căng dây đai để hãm trục bơm nƣớc và nới lỏng đai ốc bắt puly cánh quạt
gió.
12
6. Nới lỏng bu lông bắt bộ căng đai, lấy dây đai ra
7. Tháo các đai ốc bắt quạt gió và khớp một chiều, lấy quạt gió và khớp một chiều
ra
8. Tháo bơm nƣớc ra khỏi động cơ.
Nới lỏng đều các bu lông.
Dùng búa nhựa vỗ nhẹ, đều xung quanh vỏ
bơm.
Lấy bơm và đệm làm kín ra.
9. Tháo van hằng nhiệt
- Tháo đai ốc bắt đầu nối dẫn nƣớc
- Lấy van hằng nhiệt ra khỏi động cơ
* Chú ý: Không tháo rời van hằng nhiệt
Hình 1.10: Lắp bơm nƣớc
1.5.2. Trình tự lắp
1. Lắp van hằng nhiệt
- Lắp van hằng nhiệt vào đƣờng dẫn nƣớc
- Lắp đầu nối ống dẫn nƣớc và siết chặt
các bulông
2. Lắp bơm nƣớc
- Bôi một lớp keo vào bề mặt đệm mới và
bề mặt lắp ghép của bơm nƣớc.
Chú ý: Không dùng lại đệm cũ
- Lắp bơm nƣớc vào thân máy
- Siết chặt đều các bulông theo thứ tự và
mômen quy định
Mômen siết quy định đối với động cơ
2RZ: 20N.m
3. Lắp khớp một chiều và quạt gió
- Lắp khớp một chiều vào mặt bích trên
trục bơm nƣớc
- Lắp quạt gió vào khớp một chiều
Chú ý: Siết các bulông theo thứ tự và
mômen quy định
4. Lắp dây đai dẫn động
Hình 1.11: Lắp khớp một chiều
Hình 1.12: Lắp dây đai dẫn động
5. Lắp bộ căng đai
- Gá bộ căng đai lên động cơ
- Dùng cân lò xo kéo bộ căng đai theo lực quy định
- Siết chặt bulông hãm bộ căng đai.
13
6. Lắp két nƣớc
- Lắp đệm cao su vào chân két nƣớc
- Lắp két nƣớc vào giá đỡ
- Lắp vành hƣớng gió
7. Lắp đƣờng ống dẫn nƣớc làm mát
- Lắp ống dẫn nƣớc vào két nƣớc và đầu nối đến van hằng nhiệt
- Lắp ống dẫn nƣớc từ két nƣớc đến bơm nƣớc
- Lắp vòng kẹp ống và siết chặt
8. Đổ nƣớc làm mát
- Kiểm tra khoá xả nƣớc chắc chắn đã đóng kín
- Đổ nƣớc làm mát vào két nƣớc đến mức quy định
- Kiểm tra các vị trí nối, các bề mặt lắp ghép xem nƣớc có bị rị rỉ khơng.
- Kiểm tra lại mức nƣớc làm mát, nếu thiếu phải bổ sung đến mức quy định.
9. Đổ dầu bôi trơn vào cácte đúng mức quy định.
Chú ý: Chỉ đổ dầu bôi trơn khi đã kiểm tra chắc chắn nƣớc làm mát khơng bị rị rỉ.
- Xác định lƣợng dầu bôi trơn cần đổ vào động cơ
- Đổ dầu bôi trơn vào lỗ đổ dầu
- Kiểm tra mức dầu bằng thƣớc đo dầu.
1.6. Sơ đồ cấu tạo một số hệ thống làm mát trong xƣởng thực tập
1. Động cơ Toyota 3S
Hình 1.13: Hệ thống làm mát động cơ Toyota 3S
1. Đƣờng nƣớc vào; 2. Van hằng nhiệt; 3. Bơm nƣớc; 4. Van không tải;
5. Cụm bƣớm ga; 6. Đƣờng nƣớc từ két sƣởi đến; 7. Đƣờng nƣớc ra két nƣớc làm mát;
8. Đƣờng dẫn nƣớc; 9. Két làm mát dầu
14
2.Động cơ Toyota 4A-FE (Toyota Corrolla)
Hình 1.14: Hệ thống làm mát động cơ Toyota 4A
1. Két làm mát; 2. Bơm nƣớc; 3. Van hằng nhiệt
3. Động cơ D6CB cho xe Universite
Hình 1.15: Hệ thống làm mát động cơ D6CB
1. Ống nƣớc tràn; 2. Bình nƣớc phụ; 3. Nắp bình nƣớc phụ; 4. Ống dẫn nƣớc;
5. Két làm mát; 6. Vít xả nƣớc; 7. Quạt két nƣớc; 8. Két làm mát dầu;
9. Nút xả nƣớc trên thân máy; 10.Bơm nƣớc; 11.Van hằng nhiệt.
15
4. Động cơ Toyota 1TR-FE
Hình 1.16: Hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE
1. Két nƣớc; 2. Van hằng nhiệt;
3. Đƣờng nƣớc đến cổ họng gió; 4. Đƣờng nƣớc về.
1.7. Bài tập tháo, lắp và nhận dạng các bộ phận của hệ thống làm mát
- Nhận biết các kiểu làm mát cho động cơ;
- Nhận biết vị trí các bộ phận của hệ thống làm mát;
- Tìm hiểu nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát;
- So sánh sự khác biệt của các hệ thống làm mát có trong xƣởng thực tập.
Câu hỏi ơn tập
1. Trình bày nhiệm vụ, hoạt động của hệ thống làm mát
2. So sánh ƣu nhƣợc điểm của các hệ thống làm mát
16
BÀI 2: SỬA CHỮA BƠM NƢỚC
2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
2.1.1. Nhiệm vụ
Bơm nƣớc có nhiệm vụ cung cấp nƣớc làm mát cho hệ thống với lƣu lƣợng và áp
suất nhất định. Lƣu lƣợng nƣớc làm mát tuỳ thuộc loại động cơ và nằm trong khoảng
68 245 lít/kWh và số lần tuần hoàn 7 12 lần/phút.
2.1.2. Yêu cầu
- Đảm bảo lƣu lƣợng nƣớc vừa đủ để làm mát động cơ. Nếu lƣu lƣợng nƣớc lớn thì
hiệu quả làm mát cao nhƣng làm cho nhiệt độ động cơ luôn thấp hơn nhiệt độ làm
việc, gây tổn thất nhiệt và giảm hiệu suất của động cơ. Ngƣợc lại, nếu lƣu lƣợng nƣớc
nhỏ hơn u cầu thì khơng đủ nƣớc làm mát, hiệu quả làm mát thấp làm động cơ quá
nhiệt, gây mài mịn và bó kẹt các chi tiết chuyển động;
- Hiệu suất làm việc của bơm lớn, tiêu hao cơng suất động cơ ít khoảng (0,005
0,01) cơng suất của động cơ;
- Làm việc ổn định, ít hƣ hỏng.
2.1.3. Phân loại
Dựa vào nguyên lý làm việc bơm nƣớc đƣợc chia ra các loại sau:
- Bơm ly tâm;
- Bơm pít-tơng;
- Bơm cánh hút;
- Bơm bánh răng;
- Bơm guồng.
Trong các loại bơm kể trên thì bơm ly tâm đƣợc dùng nhiều trên hầu hết các loại
động cơ ôtô hiện nay.
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
2.2.1. Bơm ly tâm
a) Cấu tạo
Bơm nƣớc bao gồm:
- Vỏ bơm (thân bơm): thƣờng đƣợc đúc bằng gang hoặc hợp kim nhơm, bên trong
có các khoang chứa nƣớc. Trên vỏ bơm có đƣờng nƣớc vào từ két nƣớc và từ nắp máy.
Vỏ bơm đƣợc lắp vào thân máy bằng các bu lơng, ở giữa có đệm amiăng bao kín.
- Trục bơm nƣớc: đƣợc đặt trên vỏ bơm thơng qua gối đỡ là các vịng bi. Một đầu
có lắp cánh quạt nƣớc, một đầu lắp mặt bích và puly dẫn động. Trục bơm nƣớc đƣợc
dẫn động từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai
- Cánh quạt nƣớc: thƣờng đƣợc đúc bằng gang hoặc dập bằng thép, phíp, nhựa cao
cấp và lắp cố định vào đầu trục bơm.
17
Hình 2.1: Cấu tạo bơm nƣớc ly tâm
1. Cánh bơm; 2. Phớt chắn nƣớc; 3. Vỏ bơm; 4. Lò xo;
5. Đệm cao su; 6. Vòng đệm; 7. Trục bơm
- Vòng chắn nƣớc (phớt chắn nƣớc) có nhiệm vụ khơng cho nƣớc lọt ra ngồi hoặc
lọt vào các ổ bi. Vịng chắn nƣớc gồm: Đĩa thép lắp chặt vào vỏ bơm, vịng đệm (đĩa
tựa) bằng nhựa tectơlit, đệm cao su lắp chặt với trục bơm, lò xo đẩy cho đĩa tựa ép chặt
vào vỏ bơm và đệm cao su
b) Nguyên lý làm việc
Khi động cơ làm việc, trục bơm nƣớc quay, nƣớc làm mát từ ống dẫn nƣớc đi vào
trung tâm của bơm, dƣới tác dụng của lực ly tâm do cánh quạt nƣớc tạo nên, nƣớc
đƣợc đẩy vào thành của vỏ bơm với áp lực nhất định và đi vào thân máy để làm mát.
2.2.2. Bơm pít-tơng
Bơm nƣớc kiểu pít-tơng thƣờng chỉ đƣợc dùng trong hệ thống làm mát của động cơ
tàu thủy tốc độ thấp
Hình 2.2: Cấu tạo bơm nƣớc kiểu pít-tơng
1. Vỏ bơm; 2,4. Xi-lanh; 3. Pít-tơng; 5. Thanh truyền; 6. Trục khuỷu;
7. Đƣờng nƣớc vào; 8,9. Van nƣớc; 10. Lò xo van.
18
b) Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ làm việc sẽ dẫn động trục khuỷu của bơm làm pít-tơng có chuyển động
tịnh tiến trong xi-lanh. Khi pít-tơng đi xuống thể tích công tác trong xi-lanh tăng sẽ tạo
ra lực hút để hút nƣớc vào trong xi-lanh. Khi pít-tơng đi lên thể tích xi-lanh giảm sẽ
đẩy nƣớc vào động cơ. Các van 8,9 có nhiệm vụ đóng mở đƣờng nƣớc vào và đƣờng
nƣớc đi
2.2.3. Bơm bánh răng
Trên tàu thủy cũng thƣờng dùng loại bơm bánh răng để bơm nƣớc cho hệ thống làm
mát động cơ. Nó có ƣu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với nƣớc sơng hoặc biển thì
do nƣớc bẩn nên bánh răng chóng mịn. Vì vậy, ngƣời ta thiết kế một cặp bánh răng
truyền lực ở vỏ ngoài của bơm, để giảm mài mòn bánh răng bơm, ngƣời ta còn chế tạo
một trong hai bánh răng bơm bằng vật liệu téc-tơ-lít hoặc làm bằng cao su lƣu hóa.
Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ. Bơm
quay nhờ bánh răng (2) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trục khuỷu.
Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (3), còn ở đầu kia lắp
bánh răng bơm tựa trên hai bạc lót (5) và (7), các bạc lót này đƣợc bơi trơn nhờ các
đệm bằng téc-tơ-lít (7) và vịng cao su (8). Cịn bao kín dầu bơi trơn ổ bi bằng vành
chắn dầu (4). Bánh răng bị động (10) đƣợc làm bằng téc-tơ-lít.
Hình 2.3: Cấu tạo bơm nƣớc kiểu bánh răng
1. Trục bơm; 2.Bánh răng dẫn động; 3. Ổ bi; 4. Vành chặn dầu;
5. Bạc lót, 6.Vành chặn nƣớc; 7. Đệm lót, 8. Vịng cao su; 9. Lò xo,
10. Bánh răng bị động; 11. Cửa hút nƣớc vào; 12. Bánh răng chủ động;
13. Vỏ bơm; 14. Cửa thoát nƣớc ra.
2.2.4. Bơm cánh hút
Bơm cánh hút thƣờng đƣợc dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống làm mát
động cơ tàu thủy.Bơm hút nƣớc từ bên ngồi vỏ tàu (nƣớc sơng hoặc nƣớc biển) để
làm mát nƣớc ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát. Kết cấu của bơm gồm: hai nửa
thân bơm (6) (nửa trƣớc và nửa sau).
19
1
2
I
3
4
II
5
6
III
1-1
IV
1-1
2-2
3-3
2-2
3-3
Hình 2.4: Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút
1. Cửa nƣớc vào bơm; 2. Rảnh chứa nƣớc, 3. Cửa nƣớc ra;
4. Bánh răng dẫn động; 5.Ổ trục bơm, 6. Hai nửa thân bơm.
Các nửa vỏ bơm lắp với hai nắp ở trục bơm. Bánh công tác cố định trên trục và
đƣợc dẫn động bằng bánh răng cơn (4). Nửa vỏ sau có cửa vào (1) và nửa vỏ trƣớc có
cửa ra (3). Bên trong mỗi nửa vỏ có một rãnh vịng cung (2 ). Chiều sâu của các rãnh
đó thay đổi, ở giữa rãnh có chiều sâu lớn nhất và chiều sâu giảm dần đến khơng về hai
phía đầu mút của rãnh. Ban đầu, dung tích cơng tác giữa hai cánh đƣợc mồi đầy nƣớc
(vị trí I). Khi cánh quay thì nƣớc nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II).
Do chiều sâu của rãnh (2) tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung
tích nên trong bơm hình thành độ chân khơng. Nhờ có độ chân khơng nƣớc đƣợc hút
vào qua cửa (1), cánh quay tiếp tục đƣợc nửa vịng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu giảm
dần nƣớc bị nén theo cửa (3) đi vào hệ thống làm mát.
Nhƣợc điểm cơ bản của loại bơm cánh hút là hiệu suất bơm rất thấp. So với bơm li
tâm thì thua kém 3÷4 lần và khi bơm phải mồi nƣớc. Vì vậy, ngƣời ta chỉ dùng loại
bơm này để bơm nƣớc ngoài tàu vào. Chiều cao cột nƣớc của bơm không dƣới 1,5m
với lƣu lƣợng 8000 l/ph.
2.2.5. Bơm guồng
Cũng nhƣ loại bơm cánh hút, bơm guồng dùng để cấp nƣớc trong hệ thống làm mát
tuần hoàn hở. Nhƣng loại bơm guồng có áp suất cột nƣớc khá cao. Bơm gồm có: bánh
cơng tác (2), bánh guồng quay trong vỏ bơm và nắp. Trên bánh cơng tác có phay các
20
rãnh hƣớng kính (4). Vỏ và nắp có làm rãnh xoắn (1) thơng với cửa hút (6) và cửa
thốt.
Hình 2.5: Kết cấu bơm guồng.
1. Rãnh xoắn ốc; 2. Bánh công tác; 3. Rảnh xoắn ốc;
4. Rãnh guồng; 5. Cánh guồng; 6. Cửa hút.
Khi bánh công tác quay, nƣớc vào các rãnh và dƣới tác dụng của lực li tâm, các
phần tử nƣớc chuyển động từ trong ra ngoài và quay theo các cánh (5) rồi theo rãnh
xoắn ốc (1) trên vỏ bơm đi qua cửa đẩy vào hệ thống làm mát của động cơ.
Loại bơm guồng của động cơ diesel 20 mã lực đƣợc dùng để cung cấp nƣớc cho hệ
thống làm mát hở (nƣớc sau khi qua động cơ đƣợc thải ra ngoài ). Cột áp của loại bơm
guồng cao hơn cột áp của bơm ly tâm khoảng 3÷7 lần nhƣng hiệu suất thấp η = 0,25 ÷
0,45, trong khi đó bơm li tâm η = 0,65 ÷0,9. Tuy vậy, so với bơm cánh hút thì hiệu
suất của bơm guồng vẫn cao hơn khoảng 2 lần.
2.3. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa
2.3.1. Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng
2.3.1.1. Động cơ bị hao nƣớc, máy nóng
Ngun nhân:
- Thân bơm bị nứt vỡ làm rị rỉ nƣớc
- Các phớt chắn nƣớc bị hỏng
2.3.1.2. Động cơ nóng máy, quạt bị đảo, có tiếng kêu tại bơm
Nguyên nhân:
- Ổ bi của bơm bị mịn
2.3.1.3. Động cơ nóng máy, có tiếng kêu dây đai, có tiếng kêu tại bơm
Nguyên nhân:
- Dây đai bị trƣợt do làm việc lâu ngày
- Căng đai không đúng
- Đai dẫn động bơm nƣớc bị trùng, trƣợt, đứt.
21
