Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 91 Chương 6 HỆ THỐNG LÀM MÁT I. CÔNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ NHIỆT ĐỘ TỐI ƯU CỦA ĐỘNG CƠ I.1. Công dụng của hệ thống làm mát Trong quá trình động cơ làm việc, môi chất công tác được đốt cháy và giãn nở sinh công trong xylanh động cơ. Quá trình cháy trong động cơ làm sản sinh ra một nhiệt lượng khá lớn, làm cho các chi tiết máy tiếp xúc trực tiếp với khí cháy như: nắp máy, xylanh, piston, xécmăng, bò đốt nóng. Lượng nhiệt truyền cho các chi tiết này chiếm từ 25 ÷ 35% nhiệt lượng do hỗn hợp cháy sinh ra. Khi động cơ làm việc, nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 500 o C, nhiệt độ nấm supap lên tới 900 o C. Nhiệt độ các chi tiết cao quá có thể gây ra các ảnh hưởng sau: - Phụ tải nhiệt của các chi tiết máy lớn làm giảm sức bền, tuổi thọ và độ cứng vững. - Nhiệt độ cao sẽ giảm chất lượng của dầu bôi trơn và làm tăng tổn thất ma sát. - Dễ xảy ra hiện tượng bó kẹt piston trong xylanh do giãn nở vì nhiệt. - Giảm hệ số nạp, từ đó làm giảm công suất động cơ. - Đối với động cơ xăng dễ xảy ra hiện tượng cháy kích nổ làm giảm tuổi thọ, sức bền các chi tiết và giảm công suất của động cơ. Tuy nhiên, khi làm mát cho động cơ quá nhiều cũng không tốt, bởi vì tổn thất nhiệt sẽ quá lớn làm giảm hiệu suất của động cơ. Mặt khác, do nhiệt độ của động cơ thấp làm dầu bôi trơn khó lưu thông, ảnh hưởng đến chất lượng bôi trơn và làm tăng tổn thất ma sát. Nhiệt độ của động cơ quá thấp còn làm cho nhiên liệu khó bay hơi, dễ ngưng tụ và phá hủy màng dầu bôi trơn trên thành xylanh. Đồng thời nhiệt độ thấp còn ảnh hưởng đến quá trình cháy và làm giảm công suất của động cơ. Để đảm bảo cho động cơ làm việc một cách hiệu quả với tuổi thọ và độ tin cậy cao, trên động cơ phải trang bò hệ thống làm mát để giải nhiệt cho các chi tiết và giữ cho động cơ luôn làm việc trong khoảng nhiệt độ ổn đònh, nghóa là giữ cho nhiệt độ làm việc của động cơ không cao quá và cũng không quá thấp. I.2. Nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ 65 70 75 80 85 Tiêu hao nhiên liệu (g/ml.h) T o C 165 170 175 180 Toàn tải 2 3 Độ mòn xylanh (mm/1000h) 60 T o C 70 80 90 0 0,02 0,04 0,06 0,08 2 1 Hình 6.1. Đồ thò quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu, độ mòn xylanh với nhiệt độ làm việc của động cơ. 75% tải 50% tải Động cơ hai kỳ Động cơ bốn kỳ Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 92 Từ đồ thò (hình 6.1) ta có nhận xét: - Nhiệt độ nước làm mát động cơ từ 70 ÷ 80 o C là vùng có suất tiêu hao nhiên liệu thấp. - Nhiệt độ của nước làm mát tăng thì độ mòn xylanh giảm. Thực nghiệm cho thấy, tùy theo đặc điểm cấu tạo của từng loại động cơ cụ thể, chất lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn, cùng một số các yếu tố khác. Khi tăng nhiệt độ nước làm mát từ 50 o C ÷ 90 o C, công suất của động cơ có thể tăng lên khoảng 2,5 ÷ 8% còn suất tiêu hao nhiên liệu có thể giảm từ 1,5 ÷ 4 g/kW. Đối với động cơ làm mát bằng nước, thì nhiệt độ tối ưu của nước từ động cơ ra là 75 ÷ 85 o C. Nếu nhiệt độ nước làm mát lớn hơn, có thể tạo ra các bọc hơi trong hệ thống kiểu tuần hoàn kín, làm giảm hiệu quả làm mát và tạo nên những vùng có nhiệt độ quá cao. Trong các động cơ làm mát bằng nước kiểu một vòng hở, để tránh hiện tượng kết cặn trên bề mặt phía ngoài của lót xylanh, yêu cầu nhiệt độ nước ra khỏi động cơ không nên vượt quá 50 ÷ 55 o C. Điều đó tuy không phải là chế độ nhiệt tối ưu đối với động cơ, nhưng đó là đòi hỏi của điều kiện vận hành động cơ. II. Phân loại hệ thống làm mát II.1. Hệ thống làm mát bằng không khí (bằng gió) Hệ thống làm mát bằng không khí (hình 6.2) thường được lắp đặt trên một số động cơ cỡ nhỏ, hoặc một số động cơ ô tô làm việc thường xuyên trong vùng thiếu nước, sa mạc, Hệ thống làm mát bằng không khí chủ yếu gồm có quạt gió, hộp chắn hướng luồng gió và các cánh tản nhiệt ở phía ngoài xylanh và nắp xylanh. Những động cơ làm mát bằng không khí, quanh xylanh và nắp xylanh được đúc thành các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc với không khí, truyền nhiệt từ buồng đốt ra ngoài động cơ được nhanh hơn. Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt khoảng từ 2 ÷ 4mm, chúng nằm theo phương vuông góc với đường tâm của các xylanh. Những cánh tản nhiệt ở phần nắp máy và phần đầu xylanh phải có diện tích tiếp xúc với không khí lớn hơn các cánh tản nhiệt ở phía cuối xylanh. Hệ thống làm mát (hình 6.3) có cấu tạo đơn giản, quạt gió 1 được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp không khí với lưu lượng lớn làm mát động cơ. Bản hướng gió 3 có tác dụng phân phối không khí sao cho các xylanh và từng xylanh được làm mát đồng đều nhất. Hình 6.2. Sơ đồ làm mát bằng không khí. Cánh tản nhiệt Động cơ Gió vào Hình 6.3. Hệ thống làm mát bằng không khí. 1 – Quạt gió; 2 – Cánh tản nhiệt; 3 – Tấm hướng gió; 4 – Vỏ bọc; 5 – Đường thoát không khí. 1 5 2 3 4 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 93 Đối với động cơ nhiều xylanh, quạt gió được đặt ở đầu động cơ, trên trục có bulông và được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu của động cơ. Xung quanh quạt gió có hộp bao kín để hướng cho luồng gió do quạt thổi vào chạy theo chiều ngang động cơ, thổi qua các cánh tản nhiệt của các xylanh để làm mát cho các xylanh được hiệu quả hơn. Tốc độ quay của quạt gió phụ thuộc vào tốc độ của trục khuỷu động cơ. II.2. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng Trong hệ thống này, nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ thống làm mát mà người ta chia thành các loại: bốc hơi, đối lưu tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức. II.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi Đây là kiểu làm mát đơn giản nhất. Bộ phận chứa nước bao gồm các khoang trong thân máy, nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6 lắp với thân máy 1. Khi động cơ làm việc, nước tại các khoang bao bọc buồng cháy sẽ sôi. Nước có nhiệt độ càng cao tỷ trọng càng giảm, nổi lên mặt thoáng của bình và bốc hơi ra ngoài làm mát động cơ. Sau khi mất nhiệt, tỷ trọng của nước lại tăng lên làm nước lại chìm xuống tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên (hình 6.4). Do làm mát bằng bốc hơi, nếu không có nguồn nước bổ sung, tốc độ tiêu hao nước rất lớn. Mặt khác, do tốc độ lưu động của nước khi đối lưu tự nhiên rất nhỏ nên làm mát không đồng đều dẫn tới có hiện tượng chênh lệch về nhiệt độ giữa các phần được làm mát. Chính vì vậy, hệ thống này chỉ thích hợp cho động cơ cỡ nhỏ đặt nằm ngang trong nông nghiệp, không thích hợp cho động cơ ô tô. II.2.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên (hình 6.5), nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch khối lượng riêng ρ ở các giá trò nhiệt độ khác nhau. Nước làm mát nhận nhiệt của xylanh trong thân máy 1, ρ 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 ρ 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 puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát, ρ giảm nên nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn. Tốc độ lưu động của nước trong phương pháp này cũng chỉ vào khoảng 0,12 ÷ 0,19 m/s. Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy làm mát không đều. Muốn giảm sự chênh lệch này thì phải tăng kích thước bình chứa, két nước và tăng chiều cao lắp đặt két, điều đó làm cho động cơ rất cồng kềnh. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng cho những động cơ tónh tại. Hình 6.4. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi 4 5 6 7 1 2 3 1 – thân máy; 2 – piston; 3 – thanh truyền; 4 – hộp trục khuỷu; 5 – bình nhiên liệu; 6 – bình bốc hơi; 7 – nắp xylanh. 1 2 3 4 5 6 7 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 94 II.2.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức, khắc phục được nhược điểm vận tốc lưu động của dòng nước thấp, làm tăng hiệu quả làm mát. Vận tốc lưu động của dòng nước được tăng bởi một bơm nước lắp trong hệ thống được dẫn động từ trục khuỷu động cơ. Hệ thống này thích hợp cho các động cơ có công suất cao và các động cơ trên ô tô. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức có ba loại sau: 1) Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín Hình 6.6. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng trên động cơ ô tô. Hình 6.5. Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên. 1 – thân máy; 2 – xylanh; 3 – nắp xylanh; 4 – đường nước ra két; 5 – nắp két nước; 6 – két nước; 7 – không khí làm mát; 8 – quạt gió; 9 – đường nước làm mát vào động cơ. 1 2 3 4 5 6 7 9 8 Chú thích 1 – nước vào làm mát nắp xylanh; 2 – các đường nước làm mát động cơ; 3 – van điều nhiệt và đường nước nối tắt về bơm; 4 – nước về két; 5 – nước ra khỏi két; 6 – nước vào làm mát thân máy; 7 – nước vào làm mát xylanh và nắp xylanh. Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 95 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng rất phổ biến trên động cơ ô tô, máy kéo và động cơ tónh tại, hình 6.6 và hình 6.7. Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két 13 để làm mát dầu sau đó vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh và làm mát đồng đều cho mỗi xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối 14 đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt 5. Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước. Tiếp theo, nước từ bình chứa 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. 2) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước 4 không phải bằng dòng không khí do quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn, ví dụ như nước sông hay nước biển. Hệ thống có hai vòng nước tuần hoàn. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như đã xét ở hệ thống tuần hoàn cưỡng bức một vòng còn được gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm 6 Hình 6.8. Hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng . 1 2 3 4 5 6 7 8 Chú thích 1 – thân máy; 2 – nắp xylanh; 3 – Van hằng nhiệt; 4 – Két làm mát; 5 – Đường nước ra vòng hở; 6 – Bơm vòng hở; 7 – Đường nước vào vòng hở; 8 – Bơm nước vòng kín. Chú thích 1 – thân máy; 2 – nắp xylanh; 3 – nước ra khỏi động cơ; 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 tắ t về bơm; 11 – đ ường nước vào động cơ; 12 – bơm nước; 13 – két làm mát dầu; 14 – ống phân phối nước. Hình 6.7. S ngun lý hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng. 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 12 13 14 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 96 chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng rất phổ biến cho động cơ tàu thủy (hình 6.8). 3) Hệ thống làm mát một vòng hở Trong hệ thống này, nước làm mát là nước sông, biển, được bơm 6 hút vào làm mát động cơ sau đó theo đường nước 4 đổ ra sông, biển (hình 6.9). Ưu điểm của hệ thống này là rất đơn giản. Tuy nhiên, do phải bảo đảm nhiệt độ nước làm mát thấp (khoảng 60 o C) để giảm hiện tượng đóng cặn trong khoang nước của động cơ (tăng trở nhiệt của quá trình trao đổi nhiệt) nên chênh lệch nhiệt độ lớn. Điều đó dẫn đến ứng suất nhiệt của các chi tiết làm mát khá lớn. Hệ thống làm mát một vòng hở chỉ được dùng cho động cơ tàu thủy. II.3. So sánh hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng không khí So sánh giữa phương pháp làm mát bằng nước với phương pháp làm mát bằng không khí thấy phương pháp làm mát bằng nước có ưu điểm sau: - Hiệu quả làm mát cao và ổn đònh hơn. - Mức độ làm mát cho các xylanh trong cùng động cơ đồng đều hơn. - Giảm được khả năng phát sinh kích nổ trong động cơ xăng. - Giảm tiếng ồn khi động cơ làm việc. - Giảm được chiều dài động cơ. - Tổn hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ hơn. Khi làm mát bằng nước tiêu hao 3 ÷ 9 % còn khi làm mát bằng không khí tiêu hao 4 ÷ 13% công suất động cơ (công suất tiêu hao cho dẫn động quạt gió). - Kích thước của động cơ nhỏ gọn hơn do không phải bố trí các cánh tản nhiệt. - Quạt gió có công suất nhỏ hơn nên khi làm việc ít ồn hơn. Chính vì những ưu điểm trên nên hệ thống làm mát bằng nước được dùng rất rộng rãi trên các động cơ hiện nay. Tuy nhiên hệ thống làm mát bằng nước phức tạp hơn vì có các bộ phận như : két nước, bơm, Đối với động cơ làm việc ở xứ lạnh, phải có các biện pháp chống đông cho nước. Ngoài ra, nước có thể rò rỉ xuống cacte dầu gây mòn, tróc các chi tiết ma sát như piston, xylanh, trục và ổ trục. Động cơ làm mát bằng không khí rõ ràng dễ sử dụng và tiện lợi trong điều kiện thiếu nước như ở sa mạc hay rừng sâu. Do đó, rất thích hợp cho động cơ công suất không lớn lắm, động cơ phục vụ trong lâm nghiệp hoặc trong quân sự. Hình 6.9. Hệ thống làm mát một vòng hở. 1 – thân máy; 2 – nắp máy; 3 – van hằng nhiệt; 4 – đường nước ra; 5 – lọc nước; 6 – bơm nước. 1 2 3 4 5 6 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 97 III. Kết cấu các chi tiết chủ yếu trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng III.1. Bơm nước Bơm nước có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với một áp suất nhất đònh trong hệ thống để làm mát cho động cơ. Trong các loại động cơ đốt trong làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức hiện nay hay dùng nhất là loại bơm nước kiểu ly tâm (hình 6.10) bởi nó đơn giản, có cấu trúc chắc chắn và giá thành hợp lý. Ngoài ra còn có bơm piston, bơm bánh răng nhưng rất ít dùng. Bơm nước có thân được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm, được đặt phía trước thân máy và dẫn động bằng đai răng hoặc đai thang từ trục khuỷu động cơ. Trên bơm có đường dẫn nước vào được nối với ngăn phía dưới của két nước bằng ống cao su và đường nước ra được nối với đường nước vào thân máy. Cánh bơm được đút bằng gang hoặc hợp kim đồng, cánh bơm được lắp trong thân và cố đònh ở cuối trục bơm. Trục bơm được cố đònh trong thân bơm và chuyển động trên các ổ bi. Phần đuôi trục lắp bánh công tác và đầu trục được lắp puly để dẫn động bơm. Phớt chặn được lắp giữa bánh công tác và thân bơm, để ngăn nước rò rỉ ra ngoài đầu trục bơm. Khi động cơ làm việc, trục bơm quay trong vỏ bơm làm các bánh công tác cũng quay theo. Nước từ phần dưới của két được đưa vào phần giữa của cánh bơm, dưới tác dụng của lực ly tâm nước được đẩy từ bên trong cánh ra ngoài cánh tạo áp lực đẩy nước đi trong hệ thống. III.2. Két nước và nắp két nước III.2.1. Két nước (hình 6.11) Két nước có tác dụng chứa nước, truyền nhiệt từ nước ra không khí làm giảm nhiệt độ của nước để cung cấp nước có nhiệt độ thấp làm mát cho động cơ. Két nước được chia thành 3 phần chính: Ngăn chứa phía trên thường được làm bằng đồng hoặc tôn dập. Ở động cơ Diesel và động cơ cỡ lớn ngăn trên được làm bằng gang đúc. Ngăn trên có cổ để rót nước và có nắp đậy két nước. Ngăn chứa phía dưới cũng được làm bằng đồng hoặc tôn dập. Ngăn dưới của két nước có đường dẫn nước từ két tới bơm nước và đi làm mát động cơ. Phía dưới của ngăn dưới có khoá để tháo nước khi xúc rửa hoặc thay nước trong két. Ngăn giữa của két nước làm thành các ống nối liền ngăn trên và ngăn dưới của két nước. Hình 6.10. Bơm nước kiểu ly tâm. Ổ bi Trục bơm May ơ quạt gió Bánh công tác Phớt ngăn nước Bánh công tác Đường nước vào Đường nước ra Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 98 Các ống của ngăn giữa (hình 6.12) có mặt cắt hình tròn hoặc hình dẹt, xung quanh các ống có gắn cánh tản nhiệt mỏng bằng đồng lá để truyền nhiệt ra không khí được nhanh chóng, làm giảm nhiệt độ của nước làm mát. Đối với động cơ xăng, các ống nước của ngăn giữa được làm bằng đồng thau có chiều dày từ 0,2 ÷ 0,35 mm. Những tấm lá đồng tản nhiệt có chiều dày 0,1 ÷ 0,2 mm và được đặt cách nhau 2,3 ÷ 4,5 mm. Trên các động cơ Diesel, các ống dẫn nước của ngăn giữa được làm bằng thép có chiều dày từ 0,2 ÷ 0,35 mm. Cánh tản nhiệt làm bằng tấm thép mỏng dày từ 0,15 ÷ 0,25 mm. Ở các động cơ xăng cỡ nhỏ và trung bình, các đường ống của ngăn giữa được hàn với ngăn trên và ngăn dưới tạo thành két nước hoàn chỉnh. Ở các động cơ Diesel cỡ trung bình và lớn thì ngăn giữa của két nước được nối liền với ngăn trên và ngăn dưới bằng các bulông. III.2.2. Nắp két nước Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két, nó có tác dụng làm kín két nước không cho nước văng ra ngoài. Đồng thời nắp két nước còn có tác dụng giữ áp suất trong két nước, làm cho nhiệt độ Hình 6.11. Cấu tạo của két két nước. 1 5 4 2 3 6 Chú thích 1 – nắp két nước. 2 – ống dẫn nước vào két. 3 – ngăn chứa phía dưới. 4 – ống dẫn nước vào động cơ. 5 – ngăn giữa của két nước. 6 – ngăn phía trên của két. Hình 6.12. Các dạng ống của két nước. Ống dẹt Cánh tản nhiệt Ống tròn Cánh tản nhiệt Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 99 sôi của nước làm mát lớn hơn 100 o C, giúp tăng hiệu quả làm mát mà không cần tăng kích thước của két. Trên nắp két nước có bố trí hai van như (hình 6.13), một van có tác dụng giảm áp và một van chân không. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao (110 ÷ 120 o C), làm cho áp suất nước trong két tăng lên. Nếu áp suất ngăn trên của két nước lớn hơn 1,2 kG/cm 2 thì áp lực này đủ sức để thắng lực căng lò xo của van, khi đó nắp van mở ra để không khí và nước thoát ra ngoài theo đường ống 1. Khi nhiệt độ động cơ giảm làm áp suất ở ngăn trên của két nước giảm xuống thấp hơn 0,94 kG/cm 2 thì không khí ngoài trời qua ống 1 vào phía trên van đẩy nắp van 3 của van không khí để vào ngăn trên của két nước. Nhờ có van một chiều đó mà áp suất trong két nước luôn luôn ổn đònh. Các phần của nắp két nước và cổ rót nước của két được thể hiện trên hình 6.14. Hình 6.14. Nắp két nước được tháo ra từ cổ rót nước vào ở bộ tản nhiệt. Nắp két nước Đệm kín phía trên Van giảm áp lực Van giảm chân không Bền mặt làm kín bên trên Ống dẫn Gờ khoá an toàn Bề mặt khóa cam Cổ nối bộ tản nhiệt Gờ cổ nối Bề mặt làm kín bên dưới Đệm kín phía dưới Gờ khoá Lò xo giảm áp Hình 6.13. Cấu tạo của nắp két nước. 5 4 1 2 3 a) b) Chú thích 1 – ống dẫn đến bình dự trữ. 2 – van giảm áp. 3 – van chân không. 4 – lò xo van chân không. 5 – lò xo van giảm áp. Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 100 III.3. Van điều nhiệt và phương pháp bố trí III.3.1. Van điều nhiệt Van điều nhiệt hay còn gọi là van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát khi động cơ làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát trong giới hạn từ 85 ÷ 90 o C, mặt khác còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ sau khi khởi động. Các chi tiết của van điều nhiệt đều được làm bằng đồng (hình 6.15), bên trong chứa hỗn hợp nước và rượu êtylic dễ bay hơi. Van điều nhiệt được bố trí giữa két nước và động cơ, van đóng mở được tuỳ theo nhiệt độ của nước làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, van đóng để ngăn không cho nước ra két. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng, van mở để cho nước từ động cơ thoát ra két làm mát. Trên (hình 6.16) giới thiệu cấu tạo của van hằng nhiệt. Ống xếp 4 được hàn với đáy 5, mặt trên của ống xếp gắn chặt với một supap phụ 6 và ống rỗng bòt đầu trên 1. Đầu trên của ống là supap 9. Khi nhiệt độ nước dưới 70 o C, áp suất hơi trong ống xếp còn thấp nên ống xếp co lại dưới tác dụng lực đàn hồi của thành ống. Supap 9 đóng kín đường đến két nước và supap phụ mở để nước đi ra khỏi động cơ, qua đường tắt đến cửa vào của bơm nước. Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá 70 o C, áp suất hơi trong ống xếp đẩy dài ống xếp ra làm đóng supap phụ và mở supap 9 để nước đi đến két nước. Nếu nhiệt độ nước vượt quá 85 o C supap phụ 3 sẽ đóng kín tất cả các lỗ bên sườn của van hằng nhiệt làm cho đường nước từ máy đi tắt về bơm đóng kín. Van ổn đònh nhiệt độ còn dùng hỗn hợp của chất xêzơlin và bột đồng làm chất giãn nở để điều khiển đóng mở van nước thông tới két làm mát. Hiện nay hầu hết các động cơ trên ôtô đều dùng loại van hằng nhiệt này. Loại van này có 2 kiểu: một kiểu có kèm van chuyển dòng và một kiểu không có van chuyển dòng (hình 6.18). Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng). Hình 6.15. Van điều nhiệt. 1 – ống rỗng; 2,6 – supap dưới; 3 – thân; 4 – ống xếp; 5 – đáy ống xếp; 7 – giá đỡ; 8 – bi; 9 – supap trên. Hình 6.16. Cấu tạo van điều nhiệt. 5 4 2 1 9 8 7 6 3 [...]... chuyển dòng Hình 6 .18 Các kiểu van hằng nhiệt III.3.2 Phương pháp bố trí Có 2 cách bố trí van hằng nhiệt: 1) Bố trí ở đường nước ra (không có van chuyển dòng) Nước làm mát động cơ chảy qua mạch chuyển dòng mà không phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát (hình 6 .19 ) 10 1 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Trạng 2 1 3 Van hằng nhiệt đóng 4 a) Khi van hằng nhiệt đóng 1 – van hằng nhiệt... thậm chí còn làm tắc nghẽn các đường nước làm mát Bảng dung dòch chất chống đông nước làm mát động cơ ở các nhiệt độ khác nhau Chất chống đông % yêu cầu theo (0C) Điểm sôi (oC) -6 ,7 (oC) -1 2 ,2 (oC) -1 7 ,8 (oC) -2 8,9 (oC) Metyl cồn 64 ,4 12 20 30 40 Etyl cồn 77,8 20 30 40 50 Etylen glycol 16 4 15 25 35 45 IV .1 Cồn Dung dòch metyl và etyl cồn thường dùng làm chất chống đông Khi trộn với nước theo tỉ lệ... nước vào 1 – van hằng nhiệt 2 – đường nước nối tắt về bơm 3 – két nước 4 – bơm nước 10 3 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Trạng IV CHẤT LỎNG LÀM MÁT Để đảm bảo làm mát cho động cơ được tốt và không ảnh hưởng xấu đến các chi tiết của hệ thống làm mát động cơ thì yêu cầu nước dùng để làm mát động cơ phải sạch, không có tạp chất, không chứa các yếu tố ăn mòn kim loại Tốt nhất là.. .Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Trạng Chú thích 5 1 – thân van điều nhiệt 2 1 2 2 – van (supap) 3 – ống xếp 1 4 – ống nối tắt về bơm 5 – ống đến két làm mát 3 a) Khi nhiệt độ nước làm mát thấp 4 b) Khi nhiệt độ nước làm mát cao a) b) Hình 6 .17 Chế độ làm việc của van điều nhiệt Trên van hằng nhiệt có bố trí một van xả khí, nó dùng để xả bọt khí trong hệ thống... nước 4 – bơm nước 2 1 3 Van hằng nhiệt mở 4 b) Khi van hằng nhiệt mở Hình 6 .19 Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước ra 2) Bố trí ở đường nước vào (có van chuyển dòng) Ngày nay loại này được sử dụng khá phổ biến, nó có đặc điểm là trên van hằng nhiệt có bố trí van chuyển dòng (hình 6. 20) Kiểu bố trí này có các ưu điểm: 10 2 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Trạng - Có đường đi nối... đều nhiệt độ đến động cơ trong khi hâm nóng - Đóng hoàn toàn đường đi nối tắt về bơm khi động cơ nóng lên hay nhiệt độ cao, do đó hiệu quả làm mát tốt hơn - Van hằng nhiệt phản ứng một cách nhanh chống để ổn đònh nhiệt độ nước làm mát 2 3 4 Van hằng nhiệt đóng 1 a) Khi van hằng nhiệt đóng 2 4 3 Van hằng nhiệt mở 1 b) Khi van hằng nhiệt mở Hình 6. 20 Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước vào 1 – van hằng nhiệt... khi sản xuất các khí nhân tạo Ở dung dòch cô đặc, nó có điểm sôi 16 4 C Etylen glycol (Prestone, Zerex, ) là chất chống đông lâu bền vì khi dùng nó không bò sôi hoặc bốc hơi Khi trộn với nước một liều lượng đúng, nó sẽ có tác dụng chống đông hoàn toàn Nó không mùi, không gây nguy hiểm khi bảo dưỡng o 10 4 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS Nguyễn Văn Trạng Glycol etyl chứa một chất ngăn chặn... bên trong hệ thống làm mát, sẽ không được tháo ra bởi dung dòch tháo ra không chống được ăn mòn Các dung dòch chứa muối, clorua canxi, cacbonat natri, đường, mật hoặc dầu khoáng vật như dầu hỏa, dầu nhờn không dùng cho hệ thống làm mát vì nó sẽ làm tắc các rãnh nước, phá hủy các đầu nối hoặc ăn mòn các chi tiết của động cơ Hình 6. 21 Một số loại chất lỏng làm mát dùng trên động cơ ô tô 10 5... lượng phần trăm chất chống đông trộn với nước để bảo vệ an toàn cho động cơ ở các nhiệt độ khác nhau Cồn etyl và metyl có điểm sôi thấp so với nhiệt độ động cơ khi vận hành Khi pha với nước nhiệt độ của chúng thấp hơn nhiệt độ sôi của nước, nên cồn dễ bay hơi nhất khi động cơ làm việc lâu Cần kiểm tra đònh kỳ dung dòch chống đông trong hệ thống làm mát, nếu thiếu phải thêm để bổ sung cho lượng dung... cất để làm mát, có thể dùng nước máy sạch Không được dùng nước sông, suối có nhiều tạp chất, không dùng nước có lẫn bùn đất lá cây để làm mát động cơ Vào mùa đông cần lưu ý đặc biệt tới hệ thống làm mát Ở những nơi nhiệt độ luôn lớn hơn 0oC, hệ thống làm mát họat động bình thường suốt năm Ở những nơi nhiệt độ hạ thấp dưới điểm đóng băng của nước, hệ thống làm mát cần dùng dung dòch chống đông để bảo vệ . động cơ. 75% tải 50% tải Động cơ hai kỳ Động cơ bốn kỳ Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 92 Từ đồ thò (hình 6 .1) ta có nhận xét: - Nhiệt độ nước làm mát động cơ từ. vào động cơ; 12 – bơm nước; 13 – két làm mát dầu; 14 – ống phân phối nước. Hình 6. 7. S ngun lý hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng. 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 9 12 13 14 Giáo trình Động. không khí. 1 5 2 3 4 Giáo trình Động cơ đốt trong 1 Biên soạn: ThS. Nguyễn Văn Trạng 93 Đối với động cơ nhiều xylanh, quạt gió được đặt ở đầu động cơ, trên trục có bulông và được dẫn động bằng