Bộ Giao thông vận tải                        CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học Công nghệ GTVT                       Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

 Khoa cơ khí      

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D4CB TRÊN XE STRAREX

Giảng viên hướng dẫn:                     Dương Quang Minh

Sinh viên thực hiện:              Nguyễn Văn Hải

Lớp: 64DCOT01

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

I. Nội dung:

   1. Thuyết minh:

Chương 1. Tổng quan về hệ thống làm mát

Chương 2. Kết cấu các chi tiết hệ thống làm mát động cơ D4CB  trên xe Hyundai Starex

Chương 3. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống làm mát động cơ D4CB trên xe Hyundai Starex.

Kết luận và kiến nghị

  2. Bản vẽ: 05 bản vẽ A₀

II. Ngày giao đề tài:    

III. Ngày hoàn thành: 

MỤC LỤC

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.. 2

MỤC LỤC.. 4

LỜI NÓI ĐẦU.. 6

CHƯƠNG 1. 6

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT.. 6

1.1 Giới thiệu chung. 6

1.1.1 Ý nghĩa kinh tế. 6

1.1.2 Ý nghĩa về kỹ thuật7

1.2 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống làm mát8

1.2.1 Nhiệm vụ. 8

1.2.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát8

1.2.3 Phân loại8

1.3 Giới thiệu hãng xe Hyundai, thông số động cơ D4CB và khái quát các loại hệ thống làm mát hiện nay. 8

1.3.1 Giới thiệu chung về hãng xe Hyundai8

1.3.2 Các thông số kỹ thuật của động cơ D4CB.. 9

1.3.3  Đặc điểm kết cấu htlmđộng cơ đốt trong. 10

1.3.4  Hệ thống làm mát bằng không khí19

1.4  So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng không khí21

1.5 Khái quát về kết cấu các bộ phận chính của HTLM bằng nước. 21

1.5.1Kết cấu két làm mát22

1.5.2 Kết cấu của bơm nước. 27

1.5.3 Kết cấu quạt gió. 32

1.5.4Van hằng nhiệt36

1.5.5 Nắp két nước. 38

CHƯƠNG 2. 39

KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D4CB TRÊN XE HYUNDAI STAREX   39

2.1  Sơ đồ chung của hệ thống làm mát động cơ D4CB trên xe Starex. 39

2.2 Két làm mát41

2.2.1 Công dụng và yêu cầu. 41

2.2.2  Kết cấu và nguyên lý làm việc. 41

2.3 Nắp két nước. 42

2.3.1 Công dụng và yêu cầu. 42

2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc. 42

2.4 Bơm nước. 44

2.4.1 Công dụng và yêu cầu. 44

2.4.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc. 44

2.5 Van hằng nhiệt45

2.5.1  Công dụng và yêu cầu. 45

2.5.2  Kết cấu và nguyên lý hoạt động. 46

2.6 Quạt gió. 47

2.6.1 Công dụng và yêu cầu. 47

2.6.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc. 47

2.7 Khớp chất lỏng. 48

2.7.1 Công dụng và yêu cầu. 48

2.7.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động. 49

CHƯƠNG 3. 50

KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D4CB TRÊN XE HYUNDAI STAREX   50

3.1 Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống làm mát50

3.1.1 Hư hỏng trong bơm nước. 51

3.1.2 Hư hỏng trong két nước làm mát51

3.1.3 Hư hỏng nắp két nước. 52

3.1.4 Hư hỏng trong quạt làm mát két nước. 52

3.1.5 Hư hỏng van hằng nhiệt52

3.1.6 Bình chứa nước và đường ống nước. 52

3.1.7 Hư hỏng dây đai52

3.2 Các kiểm tra hệ thống làm mát trước khi chuẩn đoán,bảo dưỡng. 53

3.3 Quy trình bảo dưỡng định kỳ, sửa chữa hệ thống làm mát54

3.3.1 Quy trình bảo dưỡng hệ thống làm mát định kỳ. 54

3.3.2 Xúc rửa hệ thống làm mát56

3.3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa các cụm chi tiết trong hệ thống làm mát57

3.3.4 Các phương pháp cấp xả nước làm mát63

KẾT  LUẬN.. 67

 

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong đang phát triển mạnh, giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường hàng không cũng như trong nhiều ngành công nghiệp khác. Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới ngày càng tăng cao hơn nữa. Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung và ngành công nghiệp ô tô nói riêng của các nước khác nhau. Tuỳ thuộc chủ yếu là năng lực của ngành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước. Để thuận tiện việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ đốt trong cũng như trong ô tô ra nhiều hệ thống, như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát...trong đó mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Hệ thống làm mát cũng đóng một vai trò rất quan trọng cho động cơ. Việc khảo sát một hệ thống bất kỳ trong động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểu những hệ thống khác. Do vậy, em đã nhận được đề tài khảo sát hệ thống làm mát trên động cơ Đ4CB được lắp trên xe HYUNDAI STAREX là một trong những đề tài quan trọng và thiết thực phục vụ nhiều cho sau này. Dưới sự chỉ bảo, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn DƯƠNG QUANG MINH, em sẽ cố gắng để hoàn thành đề tài tốt nhất. Nhưng do trình độ có hạn, tài liệu khó khăn, thời gian ngắn nên trong quá trình em thực hiện không tránh khỏi sai sót. Vậy nên, em kính mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy trong khoa,đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn DƯƠNG QUANG MINH, để em hoàn thành được đề tài tốt.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy ạ !

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT

1.1 Giới thiệu chung

  1.1.1 Ý nghĩa kinh tế

 Ngày nay động cơ đốt trong (ĐCĐT) đã phát triển rộng khắp mọi lĩnh vực giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ ...) nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng quốc phòng ...ngoài việc sử dụng song hành với các loại động cơ nhiệt khác, một số lĩnh vực, cho đến nay chưa sử dụng được các loại động cơ khác, mà ĐCĐT là động lực duy nhất được sử dụng. Tổng công suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực do mọi nguồn năng lương tạo ra: bao gồm nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng nguyên tử ,năng lượng mặt trời ....

Ngành công nghiệp chế tạo ĐCĐT được coi là bộ phận tất yếu của ngành cơ khí và nền kinh tế quốc dân của hầu hết các nước, vấn đề tạo đội ngủ kỷ thuật về ĐCĐT có số lượng và chất lượng nhất định phải được coi trọng. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta phân ra một ĐCĐT làm nhiều hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định.

 Hệ thống làm mát (HTLM) động cơ là một trong những hệ thống chính của động cơ đốt trong. Có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng, nhưng cũng không quá nguội. Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng xấu như: giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của chúng ..., nếu quá nguội cũng không tốt, vì rằng quá nguội có nghĩa động cơ được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. Mặt khác, do nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt của dầu nhờn tăng, khiến cho dầu nhờn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. Hơn nữa khi nhiệt độ thành xylanh thấp quá, nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt xylanh làm cho màng dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rữa sạch. Nếu trong nhiên liệu có nhiều thành phần lưu huỳnh thì có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và hơi nước ngưng tụ trên bề mặt thành xy lanh, các axít đó gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại.

     Tóm lại HTLM động cơ đóng một vai trò rất quan trọng và cần thiết cho động cơ. Vì nó ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ.

  1.1.2 Ý nghĩa về kỹ thuật

         Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiệt độ của buồng cháy tỏa ra rất lớn 2000÷2500C. Với nhiệt độ như vậy nếu không làm mát hoặc làm mát không đủ sẽ gây ra nhiều tác hại như: cháy xupáp, dầu nhờn biến chất, gây bó piston và xecmăng trong xilanh, giảm hiệu suất và công suất của động cơ. Do vậy hệ thống làm mát động cơ là một trong các hệ thống để giải quyết những vấn đề đó.

Mục đích của đề tài là:

- Giúp cho sinh viên hiểu rõ về các phương án làm mát trong động cơ và vận dụng vào từng động cơ cụ thể.

         - Khảo sát hệ thống làm mát động cơ D4CB. Phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống làm mát.

          - Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát theo các thông số thực tế và rút ra nhận xét.

        Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa không kém phần quan trọng đối với sinh viên ngành Cơ khí Giao thông  chúng ta.Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên củng cố lại các kiến thức đã được học và tập cho sinh viên cách nghiên cứu làm việc độc lập, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai.

1.2 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống làm mát

   1.2.1 Nhiệm vụ

Nhiệm vụ của HTLM động cơ đốt trong là thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát đảm bảo cho chi tiết không nóng quá cũng không nguội quá.

  1.2.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát

  Đối với động cơ D4CB cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô tải khác thì hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

  - Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ.

  - Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 80±2 ¸ 9­5±3⁰C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95 ÷ 115⁰C.

  - Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí.

  - Các chi tiết của hệ thống làm việc tin cậy.

  1.2.3 Phân loại

-  Căn cứ vào môi chất làm mát có 2 loại:

+ Hệ thống làm mát băng không khí

+ Hệ thống làm mát bằng nước: Bao gồm

      - HTLM kiểu bốc hơi

      - HTLM kiểu đối lưu tự nhiên

      - HTLM kiểu đối lưu cưỡng bức

- Căn cứ theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn người ta phân HTLM ra các loại sau đây:

 + HTLM một vòng tuần hoàn kín

 + HTLM một vòng tuần hoàn hở

 + HTLM hai vòng tuần hoàn ( 1vòng kín và 1 vòng hở)

- Ngoài ra còn có HTLM ở nhiệt độ cao:

 + Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.

 + Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệtcủa hơi nước và nhiệt của khí thải

1.3 Giới thiệu hãng xe Hyundai, thông số động cơ D4CB và khái quát các loại hệ thống làm mát hiện nay

  1.3.1 Giới thiệu chung về hãng xe Hyundai

      Ngày nay xã hội tiến lên cơ giới hóa ở mức cao, nhằm giảm sức lao động và tính hiệu quả kinh tế. Trước nhu cầu đó, đòi hỏi chúng ta phải lựa chọn hợp lý đối với các phương tiện chuyên chở hàng hoá cần thiết. Trong đó hãng xe HYUNDAI do Hàn Quốc sản xuất, nó đóng một vai trò quan trọng gần như không thể thiếu để vận chuyển các loại hàng hoá trên đường bộ. Hãng xe HYUNDAI được sử dụng rộng rãi bởi vì hãng này sản xuất ra nhiều chủng loại trọng tải khác nhau, có nhiệm vụ làm việc khác nhau như : xe kéo rơ  moóc, xe ben cỡ lớn, xe ben cỡ nhỏ ... chúng phù hợp cho từng công việc. Còn về mẩu mã và chất lượng thì hãng xe HYUNDAI rất đẹp và rất tốt được lắp ráp trên dây chuyền hiện đại, cấu hình phù hợp cho từng loại đường ở nước ta. Đặc biệt ca bin thoáng mát, tư thế ngồi lái rất thoải mái, tầm nhìn người lái dễ và có hệ số phanh rất an toàn.Các thiết bi phụ tùng thay thế nhiều. Chính hãng xe HYUNDAI có những ưu điểm trên nên chiếm tương đối lớn ở thị trường nước ta.

  1.3.2 Các thông số kỹ thuật của động cơ D4CB

Tên thông số	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị
-          Tên động cơ -          Cách bố trí xilanh -          Số xi lanh -          Thứ tự nổ -          Dung tích xilanh -          Tỉ số nén -          Công suất cực đại -          Số vòng quay ứng với công suất cực đại. -          Momen cực đại -          Tốc độ ứng với momen cực đại Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất khi đầy tải -          Chiều quay  của động cơ -           Hệ thống bôi trơn -          Hệ thống làm mát	Vh ε Ne nđm   Memax nM   ge	D4CB Thẳng hàng 4 1-3-4-2 2.476 18,5 99 3800   266 1900÷2100   ≤ 220   Ngược chiều kim đồng hồ Cưỡng bức Bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức	lít   Hp vòng/phút   N.m vòng/phút   g/kW.h

  1.3.3  Đặc điểm kết cấu htlmđộng cơ đốt trong

1.3.3.1 Hệ thống làm mátbằng nước

       Hệ thống làm mát bằng nước trong động cơ có đặc điểm là hiệu quả làm mát cao nhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ sung nước làm mát, vì nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết.

       Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trơng hệ thống làm mát, ta có các phương án làm mát sau:

1.3.3.2 Hệ  thống làm mát kiểu bốc hơi

      Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống này không cần bơm, quạt.

      Bộ phận chứa nước gồm hai phần: Khoang nước bao quanh thành xylanh, khoang nắp xylanh và thùng chứa nước bốc hơi ở phía trên.Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời.

          Hình 1.1 Sơ đồ động cơ nằm ngang dùng hệ thống làm mát kiểu bốc hơi.

1-Khoang chứa nước bốc hơi; 2- Thùng chứa nhiên liệu; 3- Nắp máy; 4- Thân máy;    5- Xylanh; 6- Thanh truyền; 7- Các te chứa dầu.

Nước nguội trong thùng chứa  có tỷ trọng lớn chìm xuống điền chỗ cho nước nóng đã  nổi lên, do đó tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên. Căn cứ  vào nhiệt lượng của động cơ để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi.

Do làm mát bằng cách bốc hơi nước, mức nước  trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy kiểu làm mát này không thích hợp cho các động cơ dùng trên phương tiện vận tải mà thường cho các động cơ đốt trong kiểu xylanh nằm ngang trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.

1.3.3.3 Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh.

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh áp  lực của hai cột nước nóng và nước nguội, mà không cần bơm. Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước. Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy1 (hình 1.2), khối lượng riêng r giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và r tiếp tục giảm, nước tiếp tục  nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6. Quạt gió 8 được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két.

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên

1-Thân máy; 2- Xy lanh; 3- Nắp xy lanh; 4- Đường nước ra két; 5- Nắp đậy;

6- Két nước; 7- Không khí làm mát; 8- Quạt gió; 9- Đường nước làm mát vào động cơ.

 Do đó, nước trong két được làm mát r giảm nên nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.

Độ chênh áp lực được tính theo công thức :

Dp =   r.g.h.a. Dt   [N/m²]       (1.1)

      r: khối lượng riêng của nước [kg/m³]; g: gia tốc trọng trường [m/s²]; h: hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và nguội [m]; a: hệ số giãn nở của nước (a=18.10^-5   m³/m^3oC); Dt: độ chênh  nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội. Từ biểu thức (1.1) để có hiệu quả làm mát thì vận tốc của nước phải đủ lớn, nhưng vận tốc của nước lại phụ thuộc vào Dp mà  Dp tỉ lệ bậc nhất với độ cao h.

Trên thực tế, Dp  có giá trị bé vì chiều cao h bị hạn chế bởi kích thước bố trí chung. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên có ưu điểm là chế độ làm mát phù hợp với chế độ tải của động cơ, Khi mới khởi động do Dt  bé  nên Dp bé.Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt đến giá trị nhiệt độ ở chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì Dt tăng theo và vận tốc nước cũng tăng lên.Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là vận tốc nước lưu động bé vào khoảng:V = 0,12¸0,19 m/s. Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém. Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ và hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà dùng trên  động cơ tĩnh tại.  

1.3.3.4 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức

      Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức để khắc phục nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động không phải do hiện tượng đối lưu tự nhiên mà do sức đẩy của cột nước do bơm nước tạo ra.

a ) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.

      Ở hình (1.3) giới thiệu hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xy lanh, ở đây nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (12), qua ống phân phối nước (14) phân phối vào các khoang chứa của các xi lanh. Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm (12) hút từ bình chứa phía dưới của két (7) qua đường ống (10) rồi qua két (13) để làm mát dầu sau đó vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối (14) đúc sẵn trong thân máy.

               Hình 1.3  Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.

1. Thân máy; 2. Nắp xy lanh;  3. Đường nước ra khỏi độngcơ; 4. Ống dẫn bọt nước; 5. Van hằng nhiệt; 6.Nắp rót nước; 7. Két làm mát ; 8. Quạt gió ;    9. Puly ;  10. Ống nước nối tắt

Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt (5). Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước. Tiếp theo nước từ bình phía trên đi qua các ống mỏng có gắn các cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra. Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ. Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn.

Hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín, nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ do đó đỡ phải bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước để làm mát tiếp động cơ.

Ưu điểm này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng hiếm nguồn nước. Ngày nay hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức một vòng kín được dùng rất phổ biến trên động con ô tô máy kéo và động cơ tĩnh tại. Trong động cơ tàu thuỷ, có thể dùng hai kiểu tuần hoàn làm mát: hệ thống làm mát kiểu một vòng tuần hoàn hở và hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng.

b ) Hệ thống làm mát một vòng hở

 Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín. 

Hình 1.4  Hệ thống làm mát một vòng hở.

1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp máy; 4- Van hằng nhiệt; 5- Đường nước ra vòng hở; 6- Đường nước vào bơm; 7- Đường nước nối tắt về bơm; 8- Bơm nước

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 100_­⁰­C hoặc cao hơn. Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài). 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, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng 50⁰ ÷ 60⁰C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xy lanh, nhưng 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 nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xilanh vào nước làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này không có lợi cho chế độ làm mát.

  c ) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín haivòng

   Đặc điểm của hệ thống này là, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.                                                                                                                                        

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

Hình 1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

1- Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xy lanh; 4- Bơm nước vòng kín; 5- Đường nước tắt về bơm vòng kín; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Đường nước ra vòng hở; 9- Bơm nước vòng hở; 10- Đường nước vào bơm nước vòng hở.

- Nguyên lý làm việc như sau:

Trong hệ thống này nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (4) dẫn nước đến động cơ làm mát thân máy và nắp xy lanh sau đó đến két làm mát nước ngọt (7) để tản nhiệt cho nước. Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nguồn nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (9) thông qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (7) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (8) đổ ra ngoài môi trường.

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, van hằng nhiệt (6) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (9) qua két làm mát (7) theo đường ống (8) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (6) đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (7). Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (6) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (4) để bơm trở lại động cơ.

1.3.3.5 Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao

Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao được trình bày ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát  cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải. Do vậy, để tìm hiểu đặc điểm, nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao, ta tìm hiểu đặc điểm của hai hệ thống trên.

a ) Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.

 - Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

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 ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7). Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p₂ > p₁ truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất Dp = p₂ - p₁ được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có áp suất cao p₂ không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t_vào  đến  t_ra ). Áp suất p₂ tương ứng với nhiệt độ sôi t₂ > t_ra­ nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p₁ < p₂.

Hình 1.6  Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.

1- Động cơ; 2- Van tiết lưu; 3- Bộ tách hơi; 4- Quạt gió; 5- Bộ ngưng tụ nước;

6- Không khí làm mát ; 7- Bơm nước                     

b ) Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệtcủa hơi nước và nhiệt của khí thải

       Hệ thống làm mát này có hai vòng tuần hoàn quá trình hoạt động như sau:

 -Vòng 1:Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) đến động cơ diezel (1) bộ tăng nhiệt trước của nước tuần hoàn (5) đến bơm tiết  lưu (7) bộ tách hơi (8). Nước tuần hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm mát kín nhờ bơm (11), bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p₁ đưa vào động cơ với áp suất p₂. Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p₂ và nhiệt độ t_ra rồi vào bộ tăng nhiệt (5) ,ở đây nhiệt độ nâng lên  t’_ra  > t_ra .

   Nhưng do áp suất của nước p₂  tương ứng với nhiệt độ sôi t₂  > t’_ra  > t_ra nên nước không sôi trong động cơ diezel và cả trong bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p₂ xuống p₁vớinhiệt độ t₁.        

  - Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào bộ tuốc bin(10) rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm và bộ tăng nhiệt (6). Sau đó qua van điều tiết tự động (9) mà vào bộ tách hơi. Nước làm mát của vòng tuần hoàn ngoài lưu động qua bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm mát nước trong mạch kín.

Hình 1.7  Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải

1- Động cơ; 2- Tuốc bin tăng áp ; 3- Đường thải; 4-Bộ tăng nhiệt cho hơi nước; 5- Bộ tăng nhiệt cho nước ra; 6- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ  tách hơi; 7,9- Van tiết lưu; 8- Bộ tách hơi; 10- Tuốc bin hơi; 11-Bộ ngưng tụ; 12,14,15,16-Bơm nước;

• 13- Thùng chứa nước.

Nâng cao nhiệt độ nước làm mát không những áp dụng ở động cơ diezel tàu thủy và động cơ tĩnh tại mà còn ứng dụng trong cả động cơ diezel và xăng dùng trên ô tô.

 Ưu điểm của hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao là :

 Có thể nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ lên 6 ¸7%, dùng hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao thì hiệu suất có thể đạt  0,46 ¸ 0,47 trong khi đó nếu dùng hệ thống làm mát thông thường chỉ đạt 0,40 ¸ 0,42.

Giảm được lượng tiêu hao nước và không khí làm mát, do đó có thể rút gọn kích thước bộ tản nhiệt.

Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng. Nhưng hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm mà cơ bản là nhiệt độ của các chi tiết máy cao. Do đó cần chú ý đến đảm bảo khe hở công tác của các chi tiết cũng như cần phảidùng loại dầu bôi trơn cho động cơ có tính chịu nhiệt tốt hơn.                                                            

Ngoài ra đối với động cơ xăng còn phải chú ý đến hiện tượng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn.

  1.3.4  Hệ thống làm mát bằng không khí

Những năm gần đây đứng về quan điểm mài mòn xy lanh, người ta nhận thấy hệ thống làm mát bằng mát bằng không khí ưu việt hơn hẳn động cơ làm mát bằng nước. Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản hơn so với hệ thống làm mát bằng nước, đồng thời nó tránh được nguy cơ nước trong hệ thống bị đóng băng. Vì vậy, nhiều hãng đã sản xuất các động cơ làm  mát  bằng không khí có công suất lớn dùng trên ô tô và cả trên tàu thủy (cỡ từ 200 mã lực đến 1500 mã lực) như hãng Chevrole (Mỹ), Komátsu, Honda (Nhật), Tatra (Tiệp)...                     

1.3.4.1 Các phương án làm mát bằng không khí

Hê thống làm mát bằng không khí chia làm hai loại: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làm mát theo kiểu cưỡng bức (dùng quạt gió). Tùy vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý.

1.3.4.2 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên có ưu điểm là rất đơn giản. Nó chỉ gồm các phiến 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 hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí thẳng góc với đường tâm xilanh. Tuyệt đại đa số động cơ mô tô và xe máy bố trí hệ thống làm mát theo kiểu này. Tuy vậy, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệt trên thân máy dọc theo đường tâm xy lanh để gió lùa qua khe giữa các phiến tản nhiệt.

Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt của xe chạy trên đường để lấy làm mát các phiến tản nhiệt. Vì vậy, khi xe chở nặng, leo dốc, chạy chậm...thường động cơ bị quá nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm của hệ thống làm mát tự nhiên người ta đưa ra phương án làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức.

1.3.4.3 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Kiểu hệ thống làm mát không khí cưỡng bức có ưu điểm lớn là đảm bảo cường độ làm mát của động cơ, không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dù xe đứng một chỗ, vẫn đảm bảo làm mát tốt. Nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức là có kết cấu thân máy và nắp xy lanh phức tạp, rất khó chế tạo vì do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt.

Hình 1.8  Sơ đồ hệ thống làm mát bằng không khí.

1- Xylanh; 2- Quạt; 3- Nắp xy lanh; 4- Cái chụp; 5- Cánh tản nhiệt.

Hiệu quả làm mát phụ thuộc vào rất nhiều về hình dạng số lượng và cách  bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xy lanh.

Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát bằng không khí kiểu cưỡng bức như sau:

Hệ thống làm mát bằng gió (hình1.8) gồm ba bộ phận chủ yếu, các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xy lanh, quạt gió và  bản dẫn gió. Nhưng bộ phận quan trọng là quạt gió, gió cùng lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ. Quạt gió 2 được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp với lưu lượng lớn để làm mát động cơ. Để rút ngắn quá

trình quá độ từ trạng thái nguội khi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị li hợp điện từ  hoặc thủy lực.

Quạt gió dùng trong  động cơ mô tô xe máy đa số là quạt li tâm thường lắp liền với trục của rôto máy phát điện, với bánh đà hoặc rôto của máy phát điện khởi động, cánh thường làm thẳng hoặc cong theo chiều quay của trục khuỷu.

1.4  So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng không khí

Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ làm mát bằng nước so với động cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:

- Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn do đó trạng thái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp. Vì vậy, nếu các điều kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén để tránh hiện tượng kích nổ.

- Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng (10¸15)%, trọng lượng nhỏ hơn (8¸10)% so với động cơ làm mát bằng không khí. Được như vậy là ta có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu.

- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của thân động cơ, trục khuỷu và trục cam.

- Khi làm việc động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.

- Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió.

 Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:

- Kết cấu thân máy và nắp xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo.

- Phải dùng két nước có cánh tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của két nước cũng rất phức tạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiết...

- Dễ bị rò rỉ nước xuống cácte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu bôi trơn ở dưới cácte.

- Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước có thể làm vỡ hệ thống làm mát. Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước làm mát.

- Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt.

- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.

1.5 Khái quát về kết cấu các bộ phận chính của HTLM bằngnước

     Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hoàn của chất lỏng được thực hiện một cách cưỡng bức dưới tác dụng của bơm nước bơm vào áo làm mát, nước bị hâm nóng và qua đường nước ở nắp máy trở về két nước. Quạt gió có tác dụng làm nguội nước được nhanh chóng.

Hình 1.9  Sơ đồ hệ thống làm mát

  1.5.1Kết cấu két làm mát

Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ  nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làm việc. Vì vậy yêu cầu két nước phải hấp thụ và toả nhiệt nhanh. Để đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phận tản nhiệt của két nước thường được làm bằng đồng thau vì vật liệu này có hệ số toả nhiệt cao. Kích thước bên ngoài và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bố trí chung, chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe, kết cấu của bộ tản nhiệt... nhưng tốt nhất là bề mặt đón gió của két làm mát nên có dạng hình vuông để cho tỷ lệ giữa diện tích chắn gió của quạt đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiến gần đến một.

Trên thực tế tỷ lệ đó chỉ chiếm 75 ¸ 80%.

Két làm mát được phân làm hai loại: két làm mát “nước- nước”và két làm mát kiểu “nước - không khí”.

Két làm mát kiểu “ nước-nước ”: được dùng trên động cơ có hai vòng tuần hoàn nước làm mát như đã nói trên trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạo của két nước này cũng tương tự  két làm mát dầu nhờn bằng nước.

Két làm mát kiểu “ nước- không khí”: thường dùng trên các loại ô tô máy kéo bao gồm ba phần, ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dưới chứa nước nguội để vào làm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giàn ống truyền nhiệt. Giàn ống truyền nhiệt là bộ phân quan trọng nhất của két làm mát.

Kích thước bên ngoài và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bố trí chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe, kết cấu của bộ tản nhiệt...Nhưng tốt nhất là bề mặt đón gió của két làm mát nên có dạng hình vuông để cho tỷ lệ giữa diện tích chắn gió sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiến gần đến một. Trên thực tế, tỷ lệ đó chiếm 75 - 80%.

Đánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạt gió. Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

• Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt.
• Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két.
• Kết cấu của két.

Hình 1.10 Cụm két nước với quạt gió

                          Hình 1.11  Sơ đồ kết cấu két làm mát.

Để giải quyết vấn đề thứ nhất, người ta dùng vật liệu chế tạo ống và lá tản nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao như: đồng, nhôm.

Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng tốc độ lưu động của môi chất thải nhiệt (nước) và môi chất thu nhiệt (không khí) để tăng tốc độ lưu động của môi chất thu nhiệt (không khí) để tăng hệ số truyền nhiệt đối lưu của chúng.

Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động đòi hỏi phải tăng công suất tiêu hao cho dẫn động bơm nước và quạt gió.

Vấn đề thứ ba bao gồm việc chọn hình dáng và kích thước của ống và lá tản nhiệt, và cách bố trí ống trên két.

Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sau trong các lá tản nhiệt bằng đồng thau (hình 1.12).Ống nước dẹt làm bằng đồng có chiều dày thành ống là (0,13÷0,20) mm và kích thước tiết diện ngangcủa ống là (13÷20)*(2÷4)mm. Còn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷0,12) mm.

Hình 1.12 Cách bố trí ống dẫn nước và cánh tản nhiệt

Hình 1.13 Các loại bố trí ống dẫn nước  

a) Các ống được bố trí theo kiểu song song

b)  Ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc

c) Kiểu so le

d) Kiểu xoắn ốc

e,g) Kiểu tổ ong

Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó tốt hơn loại songsong. Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng không đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó

Để tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta còn dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 1.13 b), trên lá dập rãnh thủng. Trên một số máy kéo và tải nặngngười ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 1.23d). Loại này có ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từng ống rất đơn giản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chiụ nhiệt.

Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệt thì ống tản nhiệt đều là ống nước.

Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống không khí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ông” (hình 1.13e,g). Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém.

Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảm bước của lá tản nhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cả chiều sâu (chiều gió) cũng như tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ống theo chiều sâu).Nhưng tăng chiều sâu nhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền nhiệt của dãy ống đã ổn định thì nếu tăng chiều sâu lên 50%, khả năng tản nhiệt của két tăng15%, còn nếu tăng chiều sâu lên 100% thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăng thêm 20%. Cần chú ý rằng các biện pháp nâng cao hiệu quả trên đây đều kéo theo sự gia tăng sức cản khí động của két. Thông thường két nước dùng trên ô tô sức cản khí động của không khí qua két không vượt quá 300N/m².

Đánh giá kết cấu két làm mát dùng trên ô tô máy kéo bằng hệ số hiệu quả và hệ sốthu gọn như sau:

                        Hệ số hiệu quả  (m²/W).

                          Hệ số thu gọn    (1/m).

Hình 1.14 Quan hệ của hệ số truyền nhiệt  k  với tốc độ khối của không khí   (ώ .ℓ ) của các loại két làm mát khi tốc độ của nước là 0,4 m/s.

                       Đường: 1- Các ống dẫn nước bố trí chệch hướng gió một góc 45⁰.

                       Đường : 2- Các ống dẫn nước bố trí so le.

                       Đường : 3- Các ống dẫn nước bố trí song song.

                       Đường : 4- Loại két nước tổ ông.

Giá trị của  và  nằm trong khoảng sau:

= (0,14 ¸ 0,20).10^-3m²/W : đối với ô tô du lịch.

 = (0,20 ¸ 0,41).10^-3m²/W :đối với ô tô tải.

 = 900 ¸ 1100 (1/m) : trị số lớn nhất đối với ô tô du lịch, trị số nhỏ đối với ôtô tải;  F_lm: diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt  (m²); N_e: công suất có ích, danh nghĩa của động cơ (W); V_k: thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m³). 

  1.5.2 Kết cấu của bơm nước

Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát. Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định. Thường với tần số tuần hoàn khoảng (7 ¸ 12 ) lần /phút. Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng...được lần lượt giới thiệu ở phần sau.   

 1.5.2.1 Bơm ly tâm 

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơmáy kéo ; động cơ tĩnh tại và tàu thủy. Vì loại bơm này có nhiều ưu điểm:

-Kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn, làm việc tin cậy

-Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác

-Giá thành tương đối rẻ

-Bơm tạo ra cột áp tương đối lớn so với bơm cánh hút

Nguyên lý làm việc là: Làm việc là lợi dụng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát.

 Trên hình 1.15 giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puli (7). Nắp bơm (4) và thân bơm (5) được chế tạo bằng gang, cách bơm (3) thường được chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo. Để giảm kích thước bơm tỷ số truyền giữa trục bơm nước (2) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1(đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độ thấp). Nước ở chỗ vào cách có áp suất: 0,02 -0,04 Mpa và tốc độ 1,0m/s. Cột áp do bơm tạo ra khoảng 0,05 - 0,15 Mpa và tốc độ nước trên đường ống dẫn vào bơm không vượt quá 2,5 - 3m/s. Công suất tiêu hao để dân động bơm chiếm khoảng 0,5-1,0% công suất có ích của động cơ tức là (0,005 -0,01)N_e.Trục bơm được đặt trên hai ổ bi cầu 6, để bao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng các phớt 8 và bao kín bằng phớt 1.

Hình 1.15 Sơ đồ kết cấu của bơm ly tâm

• 1-ổ bi; 2- Thân bơm; 3- Vít cấy; 4-Pully ; 5-Then bán nguyệt; 6-Trục bơm; 7- Vú mỡ; 8- Vòng chặn; 9- Lò xo; 10- Bánh công tác

Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không ồn và hiệu suất cao. Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được vùng áp thấp đủ khi hút nước không quá (2,94 ¸ 4,9).10⁴ N/m², do đó không có năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả không khí hết ra khỏi bơm.

Hình1.16  Bơm nước ly tâm dùng trên động cơ D4CB.

1.5.2.2 Một số loại bơm khác

   a ) Bơm piston:

      Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mát của động cơ tàu thủy tốc độ thấp.

 

Hình 1.17  Kết cấu bơm nước kiểu piston

1,3- Xilanh dẫn hướng; 2- Piston; 4- Vỏ bơm; 5- Thanh truyền; 6- Trục khuỷu của bơm piston; 7,8-  Van nước; 9- Lò xo van nước; 10- Nắp van.

  Ở động cơ tốc độ cao vì để tránh lực quán tính rất lớn của các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực cho chu trình cấp nước không liên tục của bơm nên người ta ít dùng loại này.

Trên hình 1.17, Là bơm nước piston có quá trình hoạt động như sau:Piston bơm (2) bằng đồng chuyển động trong xylanh dẫn hướng (1,3) của vỏ bơm (4). Piston nối với thanh truyền (5) và chuyển động nhờ trục khuỷu (6). Khi piston (2) đi xuống, nước sẽ đi qua van (7) vào khang chứa bên trên piston (2). Khi piston đi lên, nước trong khoang bị đẩy qua van (8) đi vào hệ thống làm mát.

b ) Bơm bánh răng

       Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệ thống làm mát động cơ. Nó có ưu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với nước hở (nếu dùng cho nước sông hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánh răng chóng mòn. Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánh răng truyền lực ở vỏ ngoài của bơm, khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ không chịu lực truyền, và để giảm mài mòn bánh răng bơm, người ta còn chế tạo một trong hai bánh răng bơm bằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su.

     

Hình 1.18  Sơ đồ kết cấu bơm bánh răng.

1- Trục truyền động bơm; 2,3- Bạc; 4- Đệm; 5- Vòng cao su;6- Ren hồi dầu;  7- Vành chắn dầu; 8- Bánh răng; 9- Ổ bi cầu; 10- Phớt bao kín; 11- Bánh răng bị động.

    Ở hình 1.18 , kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ 413/18 . Bơm quay nhờ bánh răng (8) ăn khớp với hệ thống bánh răng.                                                 Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (9), còn ở đầu kia lắp bánh răng bơm tựa trên hai bạc (2) và (3), các bạc này được bôi trơn nhờ các đệm bằng tec- tô-lit (4) và vòng cao su (5). Còn bao kín dầu bôi trơn ổ bi bằng vành chắn dầu (7) và ren hồi dầu (6). Bánh răng bị động (11) được làm bằng tec-tô-lit.

c ) Bơm cánh hút

       Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống làm mát động cơ tàu thủy. Nó hút nước từ bên ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nước biển) để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát. Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút được thể hiện ở hình 1.19.

Hình 1.19 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút

1,4- Ổ trục bơm; 2,3 – Hai nữa thân bơm; 5- Bánh công tác của bơm; 6,7- Rãnh chứa nước; 8- Trục bơm; 9- Bánh răng dẫn động bơm; 10- Cửa nước vào bơm; 11- Cửa nước ra.

 Kết cấu của bơm gồm: nữa trước 3 và nữa sau 2. Các nữa vỏ bơm lắp với hai nắp ở trục 1 và 4 bằng các bu lông. Bánh cánh 5 cố định trên trục 8, trục 8 này được dẫn động bằng bánh răng côn 9. Nữa vỏ sau có cửa vào 10 và nữa vỏ ra trước có cửa ra 11. Bên trong mỗi nữa vỏ có một rãnh vòng cung (rãnh 6 và 7 ). Chiều sâu của các rãnh đó thay đổi, ở giữa rãnh có chiều sâu lớn nhất  và chiều sâu giảm dần đến không về hai phía đầu mút của rãnh (hình 1.19b).

- Nguyên lý làm việc của bơm cánh hút như sau :

Ban đầu, dung tích công tác giữa hai cánh được mồi đầy nước (vị trí I). Khi cánh quay thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II). Do chiều sâu của rãnh 6 và 7 tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung tích nên trong bơm hình thành độ chân không. Nhờ có độ chân không nước được hút vào qua cửa 10: cánh quay tiếp tục được nữa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu giảm dần nước bị nén theo cửa 11 đi vào hệ thống làm mát.

Nhược 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 nước. Vì vậy, người ta chỉ dùng loại bơm này để bơm nước ngoài tàu vào.

d ) Bơm guồng

      Cũng như loại bơm cánh hút, bơm guồng dùng để cấp nước trong hệ thống làm mát tuần hoàn hở. Nhưng loại bơm guồng có áp suất cột nước khá cao.Hình 1.20 giới thiệu sơ đồ kết cấu bơm guồng dùng trong động cơ diezel. Bơm gồm có: bánh công tác 2 (bánh guồng) quay trong vỏ 3 và nắp 1. Trên bánh công tác người ta phay các rãnh hướng kính 6. Vỏ và nắp có làm rãnh xoáy 5 thông với cửa hút 8 và cửa thoát 4. Khi bánh công tác quay, nước vào các rãnh và dưới tác dụng của lực li tâm, các phần tử nước chuyển động từ trong ra ngoài  và quay theo các cánh 7 rồi theo rãnh xoắn ốc 5 trên vỏ bơm đi qua cửa thoát 4 vào hệ thống làm mát của động cơ. Loại bơm guồng của động cơ diezel 20 mã lực được dùng để cung cấp nước cho hệ thống làm mát hở (nước sau khi qua động cơ được thải ra ngoài ). Cột áp của loại bơm guồng cao hơn cột áp của bơm ly tâm  khoảng 3¸7 lần nhưng hiệu suất thấp  0,25 ¸ 0,45, trong khi đó bơm li tâm  0,65 ¸ 0,9. Tuy vậy so với bơm cánh hút thì hiệu suất của bơm guồng vẫn cao hơn khoảng 2 lần.

Hình 1.20  Sơ đồ kết cấu bơm guồng.

1-     Nắp bơm; 2- Bánh công tác; 3-Vỏ bơm; 4- Cửa thoát; 5- Rãnh xoắn ốc;

6- Rãnh guồng; 7- Cánh guồng; 8- Cửa hút.

  1.5.3 Kết cấu quạt gió

   Trong hệ thống làm mát bằng nước, 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 thường là quạt hướng trục.

Để làm mát két nước cần phải có một lượng không khí đủ lớn đi qua các lá tản nhiệt trong két nước. Thông thường khi xe chạy với tốc độ cao, lưu lượng khí đi qua két nước là vừa đủ nhưng khi xe chạy chậm hoặc dừng xe thì lưu lượng không khí không đủ. Vì vậy, động cơ được trang bị quạt làm mát để tạo ra lượng không khí cưỡng bức qua két nước.

Hiện nay, ở các xe hơi hiện đại thường trang bị các kiểu quạt làm mát gồm: Quạt làm mát chạy bằng động cơ điện, kiểu khớp chất lỏng (khớp nối mềm) điều khiển bằng nhiệt độ và hệ thống quạt làm mát thuỷ lực điều khiển bằng điện tử. Những động cơ đặt dọc ở thân xe có trục sau là trục chủ động thường sử dụng là quạt cơ khí (hình1.21) được lắp cùng trục với bơm nước.Có hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng  của quạt:Đó là năng suất (lưu lượng gió) của quạt và công suất tiêu tốn cho dẫn độngquạt. Đối với một két nước cụ thể, năngsuất thể hiện bằng tốc độ gió qua két làm mát.

a ) Quạt gió dẫn động cơ khí ( bằng đai)

Hình 1.21  Sơ đồ cấu tạo quạt cơ khí.

                                  1- Cánh quạt gió; 2- Puly

   Hai chỉ tiêu trên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: Số vòng quay của quạt, kích thước cách, góc nghiêng của cách và vị trí tương quan giữa quạt và két nước.

  Tăng góc nghiêng của cánh và tăng số vòng quay của quạt đều làm cho công suất dẫn động quạt tăng lên. Thông thường góc nghiêng tốt nhất đối với quạt phẳng là 450 và với quạt cánh lồi là 380. Tăng góc nghiêng và tăng chiều rộng cách quạt có làm cho lưu lượng tăng nhưng công suất dẫn động quạt tăng mãnh liệt. Vì vậy đối với động cơ ô tô máy kéo đường kính quạt không vượt quá 0,65 m và chiều rộng không vượt quá 70 mm.

   Khoảng cách từ quạt đến két phụ thuộcvào việc tổ chức dòng khí làm mát tiếp các bộ phận dưới nắp xe. Khi có lắp các bản hướng dòng khí thì khoảng cách đó cho phép đến 80 ÷100 mm. Nếu không thì không nên vượt quá 10 ÷15 mm. Số cánh tăng làm năng suất tăng theo nhưng không nên vượt quá 8 cánh.

   Cách quạt được dập bằng thép tấm có chiều dày 1,2 ¸1,6 mm rồi bắt chặn vào mayơ, trước khi lắp phải cân bằng. Loại cách quạt chế tạo bằng vật liệu polyme thì không cần cân bằng. Để giảm tiếng ồn loại quạt 4 cánh được chế tạo theo hình chữ X với góc giữa hai cánh là 70 ¸ 1100. Quạt được dẫn động bằng đai truyền hình thang, tốc độ của đai truyền không vượt quá 30 ¸ 35 m/s. Trên một số động cơ quạt được dẫn động bằng xích, còn dẫn động bánh răng thì ít gặp. Tỷ số truyền động quạt nằm trong khoảng :1,0¸1,3. Ngoài ra còn có bộ phận áo làm mát. Áo làm mát được hình thành bởi khoang trống nằm giữa thành ngoài nắp máy với thành buồng đốt. Đặc biệt ở những chỗ bố trí đường xả thì cần được tăng cường làm mát.

b ) Quạt gió chạy bằng điện

* ) Khái quát

• Cần phải có một lưu lượng không khí lớn đi qua két nước để làm mát.Thông thường, nếu xe chạy thì lưu lượng không khí đã đủ làm mát. Nhưng khi xe dừng hoặc chậm thì lưu lượng không khí không đủ. Vì vậy động cơ đã được trang bị quạt làm mát để tạo ra lượng không khí cưỡng bức qua két làm mát.
• Hệ thống quạt điện nhạy cảm với nhiệt độ của nước làm mát, và nó chỉ cung cấp một lưu lượng không khí thích hợp khi nhiệt độ lên cao. Ở nhiệt độ bình thường, quạt ngừng quay để động cơ ấm lên và giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm tiếng ồn. Tốc độ quay của quạt điện có thể thay đổi trong ba cấp hoặc vô cấp, nhờ hiệu quả làm mát có thể điều chỉnh và phù hợp với nhiệt độ nước làm mát.

* )  Nguyên lý hoạt động

a

• b)
•                   Hình 1.22 a) Cấu tạo quạt làm mát dẫn động bằng điện
•                                 b) Sơ đồ nguyên lý hoạt động quạt gió điều khiển bằng điện
• 1-Bình điện; 2-Công tắc nhiệt độ nước làm mát; 3-Lò xo; 4-Cuộn dây; 5-Quạt; 6-Khóa điện.

Khi nhiệt độ nước mát còn thấp, công tắc nhiệt độ nước mát đóng, rơle được nối mát. Nó sẽ hút hai tiếp điểm 30 và 87 của rơle tách nhau ra (2 tiếp điểm này là tiếp điểm thường đóng) ngắt dòng điện đến mô tơ quạt.

Khi nhiệt độ nước mát tăng lên, công tắc nhiệt độ nước mát mở, mạch rơle bị ngắt, 2 tiếp điểm 30 và 87 tiếp xúc với nhau. Một dòng điện từ ắc quy sẽ đến quạt làm quay quạt với tốc độ cao. Tùy từng kiểu xe mà các điểm đóng/mở của công tắc nhiệt độ nước làm mát và của rơle quạt lại hoạt động theo chiều ngược lại.

  1.5.4Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động cơ đến két làm mát. Van hằng nhiệt được lắp trên đường nước giữa  nắp xi lanh với bình làm mát. Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước làm mát . Khi động cơ còn lạnh van hằng nhiệt đóng. Khi động cơ nóng lên van hằng nhiệt mở, điều đó cho phép hay không cho phép nước làm mát đi qua két.

Bằng cách đóng đường nước dẫn tới két khi động cơ lạnh, động cơ sẽ ấm lên nhanh chóng khi nhiệt độ của động cơ vẫn được giữ lại trong động cơ thay vì ra két làm mát, nhờ đó rút ngắn thời gian hâm nóng động cơ, tiêu hao ít nhiên liệu và giảm được lượng khí xả. Sau khi hâm nóng, van hằng nhiệt giữ cho động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp không có van hằng nhiệt. Nhiệt độ làm việc càng cao sẽ cải thiện hiệu quả của động cơ và giảm được khí xả.Van hằng nhiệt dùng trên hệ thống làm mát bằng nước chia làm hai loại: loại dùng chất lỏng làm chất giãn nở và loại dùng chất rắn làm chất giãn nở. Van hằng nhiệt dùng chất lỏng làm chất giãn nở (van hằng nhiệt kiểu hộp xếp). Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy định trong trường hợp động cơ mới khởi động.

Hình 1.23  Sơ đồ kết cấu của van hằng nhiệt.

- Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp: a- Ở tư thế đóng: b- Ở tư thế mở.

- Van hằng nhiệt dùng chất rắn: c- Ở tư thế đóng; d- Ở tư thế mở.

1- Ống dẫn nạp; 2- Ống chuyển; 3- Ống; 4-Van hằng nhiệt; 5- Thanh; 6- Thân van    hằng nhiệt; 7- Bầu chứa; 8-Xêrêzin; 9- Màng; 10- Ống dẫn hướng;    11- Lò xo trở về; 12- Cữ chặn.

   * Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp (hình: 1.23 ) gồm có bầu chứa một chất lỏng dễ bay hơi. Phần dưới của bầu bắt chặt vào thân 6 van hằng nhiệt, van 4 hàn vào thanh 5 của phần trên bầu chứa. Khi nhiệt độ làm mát thấp hơn 78⁰C, van hằng nhiệt đóng lại (hình 1.23 a) và toàn bộ chất lỏng đi qua ống chuyển 2 (ống hai ngả) để trở về bơm nước, áp suất trong bầu chứa tăng lên, làm cho bầu chứa 7 giãn dài ra và nâng van 4 lên. Nước nóng đi qua ống 3 vào bình trên của bộ tản nhiệt. Van 4 mở rộng hoàn toàn ở nhiệt độ 91⁰C.

* Van hằng nhiệt dùng chất rắn làm chất giãn:

Ở hình 1.23c có bầu 7 chứa đầy xêrêzin (lấy từ dầu mỏ) 8 và đậy kín bằng màng cao su 9. Ở nhiệt độ 70⁰C, xêrêzin nóng chảy và giãn nở đẩy màng 9, cữ chặn 12 và thanh 5 chuyển động lên phía trên. Lúc này van 4 mở ra và nước bắt đầu chảy tuần hoàn qua bộ tản nhiệt (hình 1.23c).Khi nhiệt độ giảm xuống, xêrêzin động đặc lại và giảm bớt thể tích. Dưới tác dụng của lò xo trở về 11, van 4 đóng lại và màng 9 hạ xuống (hình 1.23c)

* Van hằng nhiệt kiểu lò xo xoắn: sơ đồ kết cấu của loại van hằng nhiệt dùng lò xo bimêtan gồm hai thanh dải kim loại có hệ số giãn nở dài khác nhau. Dải thép hợp kim inva có hệ số nở dài 1,5.10^-6, dải đồng có hệ số nở 20.10^-6. Van hằng nhiệt dùng lò xo bimêtan làm việc rất tốt nhưng đắt tiền.

  1.5.5 Nắp két nước

Hệ thống làm mát được đóng kín và điều áp bằng một nắp két nước làm mát        (hình 1.24). Đậy kín cho phép giảm sự hao hụt nước làm mát do bốc hơi và cho phép sử dụng bình giảm áp. Sự tăng áp đã làm tăng nhiệt độ sôi của nước làm mát do đó làm tăng hiệu quả làm mát. Ở áp suất khí quyển thông thường, nước sôi ở 100⁰C nếu áp suất tăng lên, điểm sôi cũng tăng.

Khi áp suất của hệ thống làm mát tăng lên, điểm sôi của nước cũng tăng cao hơn 100⁰C. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước làm mát và bên ngoài tăng, nước càng nóng thì khả năng truyền nhiệt thì khả năng truyền nhiệt ra két nước càng nhanh. Tùy áp suất của hệ thống làm mát cũng làm tăng hiệu quả bơm nước. Ở động cơ nắp két nước có hai van, có một van không khí và một van hơi. Van hơi dùng để khống chế áp suất dư ở hệ thống làm mát trong giới hạn 0,28¸1 KG/cm², như vậy sẽ nâng cao nhiệt độ sôi của nước lên khoảng 119⁰C và giảm bớt sự hao hụt của nước do bốc hơi. Khi áp suất tiếp tục tăng cao, van hơi mở và hơi qua ống thoát xả ra ngoài. Van không khí nối thông hệ thống làm mát với không khí bên ngoài sau khi động cơ nguội để đề phòng két nước bị vỡ do hiện tượng giảm áp sinh ra.

Hình 1.24  Sơ đồ kết cấu nắp két nước

a- Mở van xả; b- Mở van nạp không khí.

1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van; 4- Thân của van hơi nước; 5- Đĩa cao su của van xã; 6- Đệm cao su của van xã; 7- Mũ của van không khí; 8- Lò xo của van không  khí; 10- Thân của van không khí; 11- Vòng đệm; 12- Lỗ thoát hơi nước.

CHƯƠNG 2

KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D4CB TRÊN XE HYUNDAI STAREX

  2.1  Sơ đồ chung của hệ thống làm mát động cơ D4CB trên xe Starex

Động cơ D4CB có hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng kín, tuần hoàn cưỡng bức.

Hình 2.1  Sơ đồ hệ thống làm mát

1 - Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3- Thân máy; 4- Nắp máy; 5- Ống dẫn nước nóng về két; 6 - Ống dẫn bọt khí; 7- Ống chuyển; 8- Ống dẫn về két nước; 9- Nắp két nước; 10- Két nước; 11- Quạt gió; 12- Puly quạt ;13- Khớp chất lỏng; 14- Puly trục khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 16- Van hằng nhiệt; 17- Ống nhánh nối với bơm; 18- Bơm nước; 19- Catte

 

Hệ thống bao gồm áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước. Hệ thống làm mát được sử dụng nước nguyên chất, có pha chất phụ gia chống rỉ.                                                              

 - Két làm mát được lắp trên đầu xe, két làm mát có đường nước vào từ van hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm. Trên két nước có các dàn ống dẫn gắn các cánh tản nhiệt.

- Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu.

- Quạt gió được dẫn động bằng dây đai.

- Quạt gió được lắp với khớp thủy lực và đều lấy dẫn động từ trục khuỷu cùng với bơm ly tâm

- Van hằng nhiệt đóng khi nhiệt độ nhỏ hơn 80^OC và bắt đầu mở ở nhiệt độ 82^OC.

Khi mới khởi động, nước làm mát của động có sẵn trong két được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy. Nước được phân chia để làm mát đều cả bốn xilanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó lên làm mát thân máy, rồi từ thân máy nước làm mát đến van hằng nhiệt.

• Nước làm mát do nhận nhiệt từ xilanh, nắp máy và các cơ cấu khác làm cho nhiệt độ của nước tăng lên. Nếu nhiệt độ của nước t_nước< 80±2⁰ C, van hằng nhiệt vẫn đóng ngăn không cho nước vào két làm mát mà nước theo đường ống tắt về ngay trước miệng hút của bơm nước để tiếp tục đi vào động cơ để làm mát. Khi nhiệt độ nước t_nước > 80±2⁰C, van hằng nhiệt mở cho phép nước vào két để làm mát, một phần nhỏ nước cũng theo đường ống tắt đi vào cửa hút của bơm nước. Nước sau khi vào két được làm mát, nhiệt độ nước hạ xuống, nước chảy xuống buồng phía dưới của két làm mát và tiếp tục chu kỳ làm mát của hệ thống.
• Đặc điểm van hằng nhiệt: Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước .Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt. Thứ nhất, khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở.Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn. Thứ hai, khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước.Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn             

 2.2 Két làm mát

2.2.1 Công dụng và yêu cầu

Công dụng của két kàm mát dùng để hạ nhiệt độ của nước từ động cơ ra bằng cách tản nhiệt ra ngoài không khí qua thành ống nước và cánh tản nhiệt, rồi lại đưa trở vào làm mát động cơ.

Yêu cầu két nước phải hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh tức là hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn.

2.2.2  Kết cấu và nguyên lý làm việc

Kết cấu của két làm mát gồm có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng đồng thau, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí sáu hàng song song nhau, các hàng có các cột thẳng hàng với nhau. Các ống này có cánh tản nhiệt ở bên ngoài để tăng khả năng tản nhiệt. Loại ống  này có ưu điểm là có sức cản không khí ít hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 ÷ 3 lần so với ống tròn . Tuy nhiên loại ống này không bền bằng ống tròn và khó sửa chữa. Đường ống từ bơm nước đi vào nằm ở bình chứa nước phía trên có đường kính là Ф= 40mm, đường ống ở khoang phía dưới đi vào động cơ là Ф= 35mm

Hình 2.2  Két cấu két nước

......

- Tháo khung bảo vệ két nước ra

- Nhấc két nước ra kiểm tra, bảo dưỡng.

3. Tháo cụm quạt gió, khớp chất lỏng

- Sau khi tháo khung bảo vệ ra rồi thì ta tiến hành tháo quạt và khớp

+ Tháo quạt: Tháo bulong bắt quạt vào khớp ra rồi nhấc cánh quạt ra

+ Tháo khớp chất lỏng : Tháo bulong bắt mặt bích trục với puly ra.

 

Hình 3.9 Quy trình tháo quạt, khớp chất lỏng

4. Tháo bơm nước

- Để tháo bơm nước ta tháo đai dẫn động ra, tháo bulong liên kết puly với lại trục bơm ra.

- Tháo đầu nối ống nước đến bơm ra.

- Tháo bulong bắt bơm với thân máy.

- Nhấc bơm ra và giá đỡ ra.

Hình 3.10 Quy trình tháo bơm

5. Tháo van hằng nhiệt

Hình 3.11 Tháo van hằng nhiệt

Trên đây là quy trình tháo Hệ thống ra khỏi xe. Còn quy trình lắp thì ta làm ngược lại với quy trình tháo.

KẾT  LUẬN

Với đề tài đồ án tốt nghiệp là Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát động cơ D4CB trên xe Hyundai Starex và được sự hương dẫn của thầy DƯƠNG QUANG MINH thì em cũng đã đi vào tìm hiểu và khai thác các loại hệ thống khác nhau nói chung và hệ thống làm mát cưỡng bức 1 vòng tuần hoàn kín trên xe Starex nói riêng. Sau khi khảo sát và tìm hiểu,  kiểm tra các cụm chi tiết có trên xe và nguyên lý  làm mát của hệ thống làm mát động cơ D4CB được trang bị trên xe Starex của hãng Hyundai  9 chỗ em nhận thấy rằng:

Đây là loại động cơ tương đối mới, có kết cấu gọn mang tính cải tiến hiện đại  và thực tế phù hợp . Để đảm bảo cho động cơ có thể phát huy hết tính năng ưu việt của nó và tránh mắc phải những sai lầm khi mới tiếp xúc và sử dụng xe, dẫn đến những hư hỏng không cần thiết thì ta thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng xe để xe luôn ở trạng thái tốt. Riêng về hệ thống làm mát thì thường xuyên kiểm tra mức nước và chất lượng nước, rò rỉ… để tránh gây quá nóng động cơ ảnh hưởng đến các cụm chi tiết tổng thành khác. Việc nghiên cứu khảo sát  các hệ thống, bộ phận trên động cơ là việc làm có ý nghĩa rất thiết thực đối với người sử dụng và vận hành xe. Với khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp, thời gian thực hiện là 14 tuần, với nội dung là khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát động cơ D4CB lắp trên xe Hyundai, em đã trình bày về kết cấu nguyên lý, về những vấn đề liên quan đến hư hỏng trong hệ thống làm mát và quy trình bảo dưỡng sửa chữa cụm chi tiết. Em cũng mong góp phần nhỏ bé vào nhiệm vụ hướng dẫn sử dụng và sữa chữa để động cơ làm việc tốt có tuổi thọ dài.Tuy vậy vì năng lực và thời gian có hạn, chắc chắn trong quá trình thực hiện đồ án sẽ còn nhiều thiếu sót, em rất mong được thầy giáo hướng dẫn và các thầy trong khoa cơ khí ô tô chỉ bảo thêm.

Em xin gửi tới lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn đồ án tốt nghiệp Th.S DƯƠNG QUANG MINH đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ để e hoàn thành tốt đề tài đồ án được giao!