Hệ thống làm mát đông cơ oto

Hệ Thống làm mát động cơ oto

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT

1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống làm mát.

Việc đốt cháy hỗn hợp khí-nhiên liệu trong xy lanh động cơ sinh ra nhiệt độ đến

20000C hoặc cao hơn Điều đó có nghĩa các chi tiết động cơ rất nóng Tuy nhiên, vách của

xy lanh động cơ không được nóng hơn 260 0C Nhiệt độ cao hơn là nguyên nhân làm cấu trúc dầu bôi trơn bị phá vỡ, mất khả năng bôi trơn Các chi tiết động cơ khác cũng bị hư hỏng Để phòng ngừa hiện tượng này người ta phải sử dụng hệ thống làm mát để triệt tiêu một phần lượng nhiệt thừa, nó chiếm khoảng khoảng 1/3 lượng nhiệt sinh ra trong buồng đốt Hệ thống làm mát giữ cho động cơ làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện hoạt động cũng như ở mọi tốc độ Nó cũng cho động cơ đạt được nhiệt làm việc bình thường một cách nhanh nhất khi bắt đầu khởi động trong mùa đông giá rét Và nó cũng cung cấp nguồn nhiệt sưởi ấm vào trong khoang hành khách Hầu hết các loại động cơ ô tô sử dụnglàm mát bằng dung dịch chất lỏng Trong động cơ có những khoảng trống được gọi là áo nước, nó bao bọc xung quanh các xy lanh và buồng đốt Động cơ hoạt động dẫn động bơm nước bơm tuần hoàn dung dịch làm mát qua lớp áo nước Dung dịch làm mát hấp thunhiệt và vận chuyển tới bộ tản nhiệt Dòng không khí chạy qua bộ tản nhiệt mang đi lượng nhiệt thừa giúp phòng ngừa động cơ bị quá nóng

Trong rất nhiều hệ thống làm mát, dung dịch làm mát chảy từ bơm nước qua thân máy lênnắp máy rồi chảy vào nóc dàn tản nhiệt Một vài động cơ lại có hệ thống vận hành theo chiều ngược lại Dung dịch làm mát chảy từ bơm nước qua đầu xy lanh và xuống thân máy Vị trí của van hằng nhiệt luôn được bố trí tuỳ theo hướng chảy của dung dịch làm mát Hệ thống làm mát gồm 5 phần cơ bản hoạt động cùng lúc để điều khiển nhiệt độ của động cơ tránh bị quá nóng

Đó là áo nước, bơm nước, van hằng nhiệt, dàn tản nhiệt và quạt gió Chất chống đóng băng và dung dịch làm mát

Nước đóng băng ở 00C Nếu chỉ sử dụng nước để làm mát động cơ không thôi, nó sẽ đóng

băng ngay khi nhiệt độ hạ thấp dưới 00C Làm tắc nghẽn hệ thống tuần hoàn và động cơ

sẽ bị quá nhiệt Nước cũng sẽ nở thêm 9% thể tích khi bị đóng băng Nó sẽ làm nứt vỡ cácchi tiết của hệ thống làm mát cũng như động cơ Điều đó buộc người ta phải trộn thêm một lượng chất chống đóng băng cho dung dịch làm mát.Chất chống đóng băng hay được dùng nhất là Ethylene glycol Dung dịch làm mát có pha chất chống đóng băng theo tỷ lệ 50:50 được khuyến khích sử dụng cho hầu hết các động cơ ô tô Dung dịch này sẽ không

bị đóng băng ở nhiệt độ -370C Dung dịch làm mát có 70% chất chống đóng băng sẽ chịu được nhiệt độ thấp hơn ở - 640C (Chú ý: hỗn hợp dung dịch làm mát có tỉ lệ chất chống đóng băng cao hơn 70% không nên sử dụng Vì điểm đóng băng sẽ quay ngược chở lại -230C)

Việc khuyến khích sử dụng dung dịch làm mát có tỉ lệ chất chống đóng băng tương đương theo tỉ lệ là 50:50 vì có ba lý do cơ bản như sau:

1 Vì sử dụng dung dịch làm mát trên điểm đóng băng của nó thấp -370C

2 Điểm sôi của dung dịch làm mát cũng tăng lên đến 1080C Nó tránh được hiện tượng sôi nước làm mát khi xe hoạt động trong thời tiết nóng

3 Nó bảo vệ cho phần kim loại trong hệ thống làm mát không bị đóng cặn

Chất chống đóng băng còn bao gồm vài chất phụ gia khác như chất ức chế ăn mòn và chất

ức chế tạo bọt Sự ăn mòn và gỉ sét sẽ làm giảm tuổi thọ các chi tiết kim loại Nó cũng tạo

ra một lớp vỏ bọc làm giảm sự chuyền nhiệt từ kim loại đến dung dịch làm mát Trong động cơ có những chỗ bị ăn mòn, dung dịch làm mát có thể ở nhiệt độ bình thường trong khi đó xy lanh và nắp máy lại bị quá nhiệt Một trong những lý do dung dịch làm mát có tỉ

lệ chất chống đóng băng là 50% là đảm bảo hệ thống làm mát có đủ hàm lượng chất ức chế ăn mòn Chất ức chế tạo bọt giúp phòng ngừa dung dịch làm mát sinh ra bọt khí khi lưu thông qua bơm nước Bọt này bao gồm những bong bong khí và chúng làm giảm sự dẫn nhiệt của dung dịch Nếu lượng bọt quá nhiều trong dung dịch, hệ thống làm mát trở nên kém hiệu quả dẫn đến động cơ quá nóng

Màu của chất đóng băng thường được nhuộm màu cho dễ phân biệt thường là màu xanh

Nó còn có tác dụng dễ dàng được phát hiện ra nếu như hệ thống làm mát bị rò rỉ

Chất ức chế ăn mòn và tạo bọt dần dần mất đi tính hiệu quả của nó Các nhà sản xuất xe thường khuyến cáo thay thế dung dịch làm mát 2 năm một lần.

Có hai loại chất chống đóng băng Ethylene-glycol: high silicate và low silicate

Hầu hết các động cơ ô tô sử dụng loại chất chống đóng băng high silicate Nó có tác dụng bảo vệ các chi tiết bằng hợp kim nhôm Chất chống đóng băng low silicate thường sử dụng trong các động cơ của các loại xe tải trọng lớn Chất chống đóng băng khuyến cáo

sử dụng được ghi trong các quyển owners manual cho mỗi loại xe đang được sử dụng hiện nay

Đây là hình ảnh dung dịch làm mát bị pha trộn đủ loại nước như nước máy, nước giếng khoan sau một thời gian chạy bị biến chất và bên cạnh là dung dịch làm mát chuẩn pha theo tỉ lệ 50:50

1.2 Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát

1.2.1 Mục đích của hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷ 35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông

có thể lên tới 600oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như:

- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy

- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát

- Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt

- Giảm hệ số nạp

- Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ

Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng

dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động

vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và côngsuất động cơ

1.2.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83÷

9-50C 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 nhưđiều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí

cơ đạt đến nhiệt độ làm việc Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn làm mát cho máy nén khínhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí Đường nước làm mát máy nén khí được trích từđường nước chính làm mát động cơ

1.3.2 Làm mát dầu bôi trơn.

Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên khôngngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:

- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sátcác ổ trục ra ngoài

- Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ,đuôi xupáp, piston

Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảmbảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn Đường dầu bôi trơn đượckhoan song song với đường nước làm mát động cơ Khi nước làm mát động cơ đồng thờilàm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn

1.4 Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm mát bằngnước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và làm mát ở nhiệt độcao Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từngđiều kiện làm việc của từng động cơ

1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi;3,4 Xupap 5- Nắp xilanh;

6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;

10- Cácte chứa dầu

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽ sôi Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ và cách

bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này

Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát này không thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưu động đối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ

Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh không đều

1.4.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch

áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

4 3

5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối lượng riêng

nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5) Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, 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 phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt

độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé vào khoảng V = 0,12÷0,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy

mà thành xilanh được làm mát không đều Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại

1.4.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau

1.4.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

9

111

108

7

Hình 2-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.

1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước;

4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát;

8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn.

Trên hình (3-3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6) Khi van hằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy qua đường ống (4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (6) vào ngăn chứa phía trên của két nước

Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn 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 đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơnlại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm

mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.

1.4.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

Trong hệ thống này, 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

1 2 3

4 5

6

7 8

9 10

Hình 2-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn 1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van hằng nhiệt;

5- Két làm mát; 6- Đường nước ra vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở;

8- Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vòng kín; 10- Bơm nước

vòng kín.

Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt (5) Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, vanhằng nhiệt (4) 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 (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng

đường ống đi vào két làm mát (5) Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ.

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- 6-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 1000C 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 xilanh, 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

1.4.4 Hệ thống làm mát bằng nước 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 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

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

7 1

p2 , tra

6

p2 , tvaìo

Hình 2-6 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 mat; 7- Bơm nước.

Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau Vùng thứ nhất có áp suấtp1 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 quađộng cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất ∆p = p2 - p1 được điềuchỉnh bởi van tiết lưu (2) Nước trong vùng có áp suất cao p2 không sôi mà chỉ nóng lên(từ nhiệt độ tvào đến tra ) Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộtách hơi có áp suất p1 < p2

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

10 11 12

13 14

15 16

Hình 2-7 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- Tuabin 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 nước; 10- Tuabin hơi; 11- Bộ ngưng tụ;

12,14,15,16- Bơm nước; 13- Thùng chứa nước.

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

- Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng nhiệttrước cho nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8) Nước tuần hoàn trong

hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưavào động cơ với áp suất p2 Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p2 và nhiệt độ tra rồivào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra

Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2> t’ra> tra nênnước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi quabơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.

- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (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 vào bộ tăng nhiệt (6),sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi Nước làm mát của vòng tuần hoànngoài chảy vào 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

Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc củađộng cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rútgọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu này

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ củacác chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng nhưcần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối với động cơ xăng cầnphải chú ý đến hiện tượng kích nổ Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm máttrong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kínhơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn

1.5 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)

Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Hệ thống làm mátbằng không khí chia làm hai loai: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làm máttheo cưỡng bức (dùng quạt gió)

Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý

1.5.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố trí trênnắp xilanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theohướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đườngtâm xilanh Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này

Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệtdọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến tản nhiệt Hệthống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để lấy làm mát cácphiến tản nhiệt

Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm thường động cơ bị quá nóng

do làm mát kém Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mát bằngkhông khí kiểu cưỡng bức

1.5.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không 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 làmmát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp, rấtkhó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt

Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách bốtrí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh

1 2

(B)- Quạt gió hướng trục.

1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;

5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó là cácphiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhưng quan trọngnhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ.Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng 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 vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốnxilanh dung quạt gió hướng trục Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió, qua quạtgió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các xilanh, sau

đó theo ống thải thoát ra ngoài

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho cácxilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều Hơn nữa do khí có bản dẫn gió,dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu suấttruyền nhiệt Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dòng không khí đếnlàm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…)

Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, bản dẫngió được cố định vào thân máy

1.6 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước

Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hoàn của chất lỏng được thực hiện mộtcách 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 ở két làm mát đượcnhanh chóng

1.6.1 Kết 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 Ðể 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 tỏa 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 loai: két làm mát kiểu “nước- nước” và két làmmát kiểu “nước - không khí”