Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1nd tv xe toyota corolla

Đối phần mền ứng dụng Ansys, Phần mền ứng dụng này sẻ cho ta xem được quá trình truyền nhiệt từ nước làm mát ra ngoài môi trường, kèm theo đó chúng ta có thể thay đổi vật lệu của ống nướ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT

HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1ND-TV

XE TOYOTA COROLIA

Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Minh

Đà Nẵng – Năm 2017

mô phỏng thì phần mền ứng dụng Catia sẽ giúp ta mô hình hóa được két nước từ đó cho ta cái nhìn tổng quát hơn về két nước Đối phần mền ứng dụng Ansys, Phần mền ứng dụng này sẻ cho ta xem được quá trình truyền nhiệt từ nước làm mát ra ngoài môi trường, kèm theo đó chúng ta có thể thay đổi vật lệu của ống nước hoặc vị trí ống nước

để xem sự ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng hiệu quả truyền nhiệt trong két làm mát như thế nào, từ kết quả mô phỏng hay chi tiết hơn là kết quả nhiệt độ nước đầu ra chúng ra đưa ra kết luận về phương án tối ưu nhất Đề tài này đã cho ta biết rõ chi tiết hơn về hệ thống làm mát và cho ta các phương án lựa chọn để cải tiến hệ thống làm mát, từ đó có thể làm tăng công suất của động cơ, tăng tuổi thọ động cơ, giảm lượng khí thải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ tên sinh viên: Hoàng Văn Minh Số thẻ sinh viên: 103150136

Lớp:15C4B Khoa:Cơ khí Giao thông Ngành: Cơ khí Động lực

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Lấy catalog động cơ 1ND-TV

- Dựa vào tài liệu tham khảo

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Giới thiệu động cơ

- Khảo sát hệ thống làm mát

- Mô hình hóa két nước bằng Catia

- Phân tích truyền nhiệt trong két nước bằng Ansys

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bản vẽ (A 3 ) mặt cắc động cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) kết cấu bơm trong HTLM động cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) kết cấu két làm mát và nắp két làm mát trong HTLM động cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) sơ đồ hệ thống làm mát đọng cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) kết cấu khớp chất lỏng trong HTLM động cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) kết cấu quạt làm mát trong HTLM động cơ 1ND-TV

- Bản vẽ (A 3 ) Kết cấu van hằng nhiệt trong HTLM động cơ 1ND-TV

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

LỜI NÓI ĐẦU

Để đáp ứng nhu cầu của con người về phương tiện đi lại và vận chuyển nên hiện nay các công ty sản suất và lắp ráp oto ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng tại Việt Nam Nên lĩnh vực về oto đóng một vai trò quan trọng phát triển trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ… Trong qúa trình phát triển oto thì phải gắn liền quá trình tìm hiểu nghiên cứu cải tạo và đưa ra các phương án tối ưu để cho sản phẩm hoàn thiện và dễ tiếp cận với nhiều người hơn

Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt

hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla ”.Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ 1ND-TV, trong đó đi sâu vào mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ bằng cách sử dụng ứng dụng Catia và Ansys-Fluent

Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn Cuối cùng, em xin

chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Nguyễn Quang Trung, các thầy cô giáo bộ môn

cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

HOÀNG VĂN MINH

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả thực hiện nghiên cứu, cải tạo trong đồ án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Mọi sự giúp

đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố Nếu có sai sót gì xảy ra tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

HOÀNG VĂN MINH

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG vii

MỞ ĐẦU 1

1.Mục đích và ý nghĩa đề tài 1

2 Phương pháp và nội dung nghiên cứu 2

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 3

1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống làm mát trên động cơ ô tô 3

1.1.1 Nhiệm vụ mục đích của hệ thống làm mát 3

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát 3

1.2 Phân loại hệ thống làm mát trên động cơ 3

1.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước 3

1.2.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: 4

1.2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên: 5

1.2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức: 6

1.2.1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: 7

1.2.1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: 8

1.2.1.6 Hệ thống làm mát một vòng hở: 9

1.2.2 hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao 10

1.2.2.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: 10

1.2.2.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải: 11

1.2.3 Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió) 12

1.2.3.1 Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên: 13

1.2.3.2 Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức 13

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 1ND-TV 15

2.1 Giới thiệu về động cơ 1nd-tv 15

2.2 Các thông số của động cơ 1nd-tv 15

2.3 Các cơ cấu của động cơ 1nd-tv 16

2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 16

2.3.2 Cơ cấu phân phối khí 18

2.3.3 Hệ thống nhiên liệu của động cơ 1ND-TV 19

2.3.4 Hệ thống bôi trơn động cơ 1ND-TV 20

Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1ND-TV 22

3.1 Sơ đồ, nguyên lý và ưu nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1nd-tv 22

3.1.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống làm mát: 22

3.1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV 23

3.1.2.1 Ưu điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV 23

3.1.2.2 Nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV 23

3.1.3 Yêu cầu của hệ thống làm mát: 24

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

3.2 Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống làm mát động cơ 1nd-tv 24

3.2.1 Két làm mát: 24

3.2.1.1 Công dụng và yêu cầu: 24

3.2.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 24

3.2.2 Nắp két: 25

3.2.2.1 Công dụng và yêu cầu: 25

3.2.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 26

3.2.3 Bơm nước: 27

3.2.3.1 Công dụng và yêu cầu: 27

3.2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 27

3.2.4 Van hằng nhiệt 29

3.2.4.1 Công dụng và yêu cầu: 29

3.2.4.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động 29

3.2.5 Quạt gió 30

3.2.5.1 Công dụng và yêu cầu: 30

3.2.5.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc: 31

3.2.5.3 Khớp chất lỏng 31

Chương 4 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1ND-TV 34

4.1 Mô hình hóa 3d két làm mát bằng phần mềm catia 34

4.1.1 Giới thiệu về phần mền catia 34

4.1.2 các bước mô hình hóa 3D két nước 34

4.1.2.1 Xác định các chi tiết két nước trong quá trình làm mát 34

4.1.2.2 vẽ các chi tiết trong môi trường Part Design 35

4.1.2.3 Lắp ghép chi tiết ở môt trường Assembly Design 37

4.2 Tính toán các thông số làm việc của hệ thống làm mát 38

4.2.1 Tổng quan về lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh 38

4.2.2 Tác thông số của két nước, bơm nước và quạt gió 42

4.2.2.1 Két nước: 42

4.2.3 Tính toán các thông số kiểm tra két nước 43

4.2.4 Xác định lượng nhiệt động cơ truyền cho nước làm mát 46

4.2.5 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền ra môi trường 48

4.2.6 Tính thông số cơ bản quạt gió: 52

4.2.7 Tính thông số cơ bản bơm nước 56

4.3 Xây dựng mô hình mô phỏng truyền nhiệt trong két làm mát bằng phần mềm Ansys – fluent 58

4.3.1 giới thiệu về ansys 58

4.3.2 Các bước mô phỏng Ansys 58

4.3.2.1 mở phần mền Ansys 58

4.3.2.2 Mở hộp thoại Geometry 59

4.3.2.3 Mở hộp thoại mesh 60

4.3.2.4 Mở hộp thoại setup 60

4.3.2.4 Mở hộp thoại results 61

Chương 5 PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT TRONG KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1ND-TV 62

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

5.1 Đánh giá hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát theo chế độ vận hành

62

5.1.1 Chế độ bắt đầu hoạt động 62

5.1.2 Chế độ động cơ đang hoạt động 62

5.1.2.1 ở chế độ công suất thấp 62

5.1.2.1 ở chế độ công suất lớn 63

5.2 Đánh giá ảnh hưởng của vật liệu và bố trí ống nước trong két làm mát đến hiệu quả truyền nhiệt trong két làm mát 63

5.2.1 Đặt điều kiện cho bài toán đánh giá 63

5.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của vật liệu 65

5.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của bố trí ống nước 66

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

Khảo sát và mô phỏng quá trình truyền nhiệt hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV xe toyota corolla

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi 4

Hình 1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên 5

Hình 1.3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng 7

Hình 1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn 8

Hình 1.5 Hệ thống làm mát một vòng hở 9

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài 10

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt của khí thải 11

Hình 1.8 Hệ thống làm mát bằng gió 14

Hình 2.1 Kết cấu động cơ 1ND-TV 16

Hình 2.2 Trục khuỷu động cơ 1ND-TV 17

Hình 2.3 Kết cấu thanh truyền 17

Hình 2.4 Cấu tạo piston, secmăng 18

Hình 2.5 Kết cấu cò mổ 18

Hình 2.6 Kết cấu con đội thủy lực 19

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1ND-TV 20

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ 1ND-TV 21

Hình 3.1 Sơ đồ của hệ thống làm mát 22

Hình 3.2 Két cấu két nước 25

Hình 3.3 Kết cấu nắp két nước 26

Hình 3.4 Kết cấu bơm nước động cơ 1ND-TV 28

Hình 3.5 Nguyên lý hoạt động của bơm nước: 28

Hình 3.6 Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt 29

Hình 3.7 Kết cấu quạt gió động cơ 1ND-TV 31

Hình 3.8 Kết cấu Khớp chất lỏng 33

Hình 4.1 Giao diện catia 34

Hình 4.2 Ống nước 35

Hình 4.3 cánh tản nhiệt 36

Hình 4.4 Khối nước 36

Hình 4.5 Khối không khí 37

Hình 4.6 Mô hình hóa két nước 37

Hình 4.7 Sơ đồ kết cấu ống nước 43

Hình 4.8 Sơ đồ tính toán két nước 45

Hình 4 9 Sơ đồ tính quạt gió 52

Hình 4.10 Quan hệ giữa ηk với tỷ số 2 .R f n  54

Hình 4.11 sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước 56

Hình 4.12 giao diện Ansys 58

Hình 4.13 giao diện mặt định Ansys 59

Hình 4.14 hộp thoại Geometry 59

Hình 4.15 hộp thoại mesh 60

Hình 4.16 hộp thoại setup 60

Hình 4.17 hộp thoại results 61

Hình 5 1 đồ thị nhiệt độ nước làm mát 62

Hình 5 2 thông số tốc độ và áp suất dòng khí vào làm mát 63

Hình 5 3 thông số nhiệt độ dòng khí vào làm mát 64

Hình 5 4 Thông số tốc độ và áp suất của nước vào két nước 64

Hình 5 5 Thông số nhiệt độ của nước vào két nước 65

Hình 5 6 đồ thị nước vào và nước ra của ống nhôm(Al) 65

Hình 5 7 đồ thị nước vào và nước ra của ống đồng(Cu) 66

Hình 5 8 mô phỏng ống nước song song 67

Hình 5 9 mô phỏng ống nước so le 67

Hình 5 10 mô phỏng ống nước nghiêng 450 68

Hình 5 11 biểu đồ và thông số nhiệt độ nước của ống nước song song 68

Hình 5 12 biểu đồ và thông số nhiệt độ không khí của ống nước song song 69

Hình 5 13 biểu đồ và thông số nhiệt độ nước của ống nước so le 69

Hình 5 14 biểu đồ và thông số nhiệt độ không khí của ống nước so le 70

Hình 5 15 biểu đồ và thông số nhiệt độ nước của ống nước nghiêng 450 70

Hình 5 16 biểu đồ và thông số nhiệt độ không khí của ống nước nghiêng 450 71

Hình 5 17 đồ thị excel của thông số nước vào và ra 71

Hình 5 18 đồ thị excel của thông số không khí vào và ra 72

DANH MỤC BẢNG Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật của động cơ 15

MỞ ĐẦU

1.Mục đích và ý nghĩa đề tài

Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiệt độ của buồng cháy tỏa ra rất lớn 2000÷25000C 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

- Mô phỏng quá trình truyền nhiệt trong hệ thống làm mát của động cơ 1ND-TV nhằm đánh giá và đề suất phương pháp vật liệu và bố trí ống nước làm mát trong két tăng hiệu quả làm mát

2 Phương pháp và nội dung nghiên cứu

*Phương pháp nghiên cứu

Tìm kiếm tài liệu hệ thống làm mát trước khi bắt đầu làm đồ án

Sử dụng catalog và các giáo trình liên quan đến động cơ và hệ thống làm mát để tìm hiểu lý thuyết để tiến hành làm đồ án

Từ các tài liệu trên ta tiến hành vẽ các chi tiết và sơ đồ liên qua đến hệ thống làm mát bằng phần mền autocad

Kết hợp tài liệu để mô hình hóa két nước bằng phần mền Catia, sau đó xây dựng

mô hình mô phỏng truyền nhiệt trong két làm mát bằng phần mềm Ansys-Fluent

*Nội dung nghiên cứu

Khảo sát hệ thống làm mát

Mô phỏng hệ thống làm mát

Đánh giá hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát theo chế độ vận hành

Đánh giá ảnh hưởng của vật liệu và bố trí ống nước trong két làm mát đến hiệu quả truyền nhiệt trong két làm mát

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống làm mát trên động cơ ô tô

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát

Đối với động cơ lắp trên xe ô tô thì 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 80±2  90±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 Phân loại hệ thống làm mát trên động cơ

1.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước

Trong hệ thống làm mát bằng nước được chia ra ba kiểu như: làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu cưỡng bức Căn cứ vào số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn, người ta chia hệ thống làm mát thành các loại: Một vòng tuần hoàn kín, một vòng tuần hoàn hở, hai vòng tuần hoàn (trong đó có một vòng kín một vòng hở) Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ

1.2.1.1 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 có hai phần: phần khoang chứa nước làm mát của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân

Hình 1.1: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1-Xupáp; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3- Thùng nhiên liệu; 4- Que thăm dầu; 5- Hộp cacte chứa dầu; 6- Thanh truyền ;7- Xy lanh; 8-Piston; 9- Thân máy; 10- Nắp

xilanh

- Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao bọc chung quanh buồng cháy nhận nhiệt của buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước Nước sôi có tỷ trọng bé sẽ nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỉ trọng lớn nên có xu hướng đi xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên,

do đó tạo thành dòng đối lưu tự nhiên

+ Ưu điểm của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

- Kết cấu đơn giản

- Do đặc tính lưu động đối lưu như đã nói ở trên nên hay dùng cho loại động cơ đặt nằm dùng trong nông nghiệp

+ Nhược điểm của hệ thống này là do kiểu làm mát bốc hơi tự nhiên nên nguồn nước trong thùng giảm nhanh làm cho tiêu hao nước nhiều và hao mòn thành xylanh không đều

1.2.1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:

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

áp lực giữa hai cột nước nóng và nguội mà không cần bơm Cột nước nóng trong động

cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống :

Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

1- Thân máy; 2- Xilanh; 3- Piston, 4- Nắp xilanh; 5- Đường nước ra két; 6- Nắp két, 7- Két nước; 8- Không khí làm mát; 9- Quạt gió; 10- Đường nước đi vào làm mát

động cơ

- Nguyên lý làm việc:

Khi động làm việc, nhiệt độ từ buồng cháy tỏa ra làm cho nước nóng dần lên Nước nóng có khối lượng riêng nhỏ nên nổi lên trên và đi ra ngoài qua két làm mát Tại đây nước nóng được làm mát nhờ quạt (9) dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ hút không khí qua để tản nhiệt cho nước Nước sau khi tản nhiệt nên khối lượng riêng tăng và đi xuống phía dưới két sau đó đi vào làm mát cho động cơ tạo thành một vòng tuần hoàn kín

Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau:

Δp=ρghαΔt (N/m2)

ρ - khối lượng riêng của nước (kg/m3)

h - hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và lạnh (m);

α - hệ số giản nỡ của nước 0,00018m3/m3 độ

Δt - độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và lạnh

Như vậy, từ công thức ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ

Δt của hai cột nước Do vậy với hệ thống mát này có những ưu điểm là chế độ làm mát phù hợp với chế độ không tải của động cơ 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 nhỏ Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt được nhiệt độ ở chế độ làm việc

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 làm mát không đều Muốn giảm chênh lệch nhiệt

độ nước vào và nước ra của động cơ thì phải tăng kích thước thùng chứa nhưng làm như vậy kết cấu cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà dùng trên động cơ tĩnh tại

1.2.1.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức:

Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên bé Vì vậy để tăng tốc độ lưu động của nước người ta dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức 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

1.2.1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

1 2

14 15

5

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

1- Thân máy; 2- Nắp xilanh; 3- Đường nước ra khỏi động cơ; 4- Ống dẫn bọt nước; 5- Nhiệt kế; 6-Van hằng nhiệt; 7- Nắp rót nước; 8- Két làm mát; 9- Quạt gió; 10- Puly; 11- Ống nước nối tắt vào bơm; 12- Đường nước vào động cơ; 13- Bơm nước; 14- Két

làm mát dầu; 15- Ống phân phối nước

- Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc, nước trong hệ thống tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (13), qua ống phân phối nước (15) 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 (15) đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ đến van hằng nhiệt (6) Nước từ van hằng nhiệt được chia ra hai dòng: một dòng đi qua ống (11) tuần hoàn trở lại động cơ; một dòng đi qua két (7) để tản nhiệt

Nếu nhiệt độ của nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt đóng lại không cho đi qua két mà theo đường tắc để đi vào làm mát động cơ Nếu nhiệt

độ của nước lớn hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt mở cho nước đi qua két 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, nước có nhiệt độ

thấp hơn lại được bơm nước hút vào rồi 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 bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước làm mát tiếp động cơ Do đó, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

1.2.1.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng:

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:

2

Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 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 xilanh 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

Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Minh Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Trung trang 10

Quá trình hoạt động của 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

1.2.2 hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao

Các động cơ ngày nay, nhiệt độ làm mát của động cơ tăng lên rất nhiều; Ví dụ

nhiệt độ làm mát động cơ tàu thủy từ 30÷32 lên 60÷650C, ở động cơ cao tốc lên đến

khoảng 80÷900C và một số kiểu động cơ nhiệt độ trung bình của nước làm mát đã đạt

100 C hoặc cao hơn Khi làm mát động cơ với nhiệt độ nước cao hơn 1000C, 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)

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

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

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

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

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 p

= 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 tvào đến tra ) Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 >

tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2

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

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

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- 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) đến động cơ Diezel (1), bộ

tăng nhiệt trước của 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 (14) 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 tra rồi vào 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 nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm 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 hoàn ngoài 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 nhiệt độ cao là:

- Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6-7% (ví dụ dùng hệ thống làm mát 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 hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt

- Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng

Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ của các chi tiết máy cao Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt Ngoài ra đối với động cơ xăng cần 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

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

Những năm gần đây đứng về quan điểm mài mòn xi lanh, người ta nhận thấy hệ thống làm 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, Hon Đa (Nhật), Tatra (Tiệp)

1.2.3.1 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 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 xilanh 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

1.2.3.2 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 xilanh phức tạp, rất khó chế tạo vì do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến 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 xilanh

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

Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng gió

1- Xilanh; 2- Quạt; 3-Nắp xilanh; 4- Cái chụp; 5- Cánh tản nhiệt

Hệ thống làm mát bằng gió (hình1.8) bao gồm ba bộ phận chủ yếu, các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xi lanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhưng bộ phận quan trọng là quạt gió, cung cấp 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 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

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 1ND-TV

2.1 Giới thiệu về động cơ 1nd-tv

Động cơ 1ND-TV là động cơ diesel bốn kỳ, bốn xilanh được xếp thành một dãy thẳng hàng, dung tích các xilanh là 1,364lít, thứ tự nổ 1-3-4-2 và làm mát bằng chất lỏng theo phương pháp cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín

2.2 Các thông số của động cơ 1nd-tv

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của động cơ

- Công suất cực đại

- Số vòng quay ứng với công

suất cực đại

- Momen cực đại

- Tốc độ ứng với momen cực đại

- Chiều quay của động cơ

4 1-3-4-2

73 81,5 1,364 18,5

66

3800

205 1800÷2800

Ngược chiều kim đồng

hồ Cưỡng bức Bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức

Bằng điện

mm

mm lít

kW vòng/phút N.m vòng/phút

2.3 Các cơ cấu của động cơ 1nd-tv

Hình 2.1: Kết cấu động cơ 1ND-TV

1-Võ bộ xoay cam; 2-Cánh xoay; 3-Bánh xích dẫn trục cam; 4-Puly dẫn động bơm nước; 5-Bánh xích đầu trục khuỷu; 6-Roto cảm biến trục cam; 7-Vít xả dầu; 8-Bánh đà; 9-Trục khuỷu; 10-Piston; 11-Kim phun nhiên liệu; 12- Xupap; 13- Lò xo xupap;

14-Trục cam

2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Trục khuỷu và thanh truyền được nối với nhau nhờ hai bulông tạo thành cơ cấu

Cơ cấu này là cơ cấu làm việc chính của động cơ Nó có tác dụng biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, biến đổi lực của môi chất công tác cháy tác dụng lên piston thành momen quay của trục khuỷu Cơ cấu này gồm có: Piston, secmăng, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà

+ Trục khuỷu của động cơ 1ND-TV:

Hình 2.2: Trục khuỷu động cơ 1ND-TV

1-Rãnh then lắp đĩa xích; 2-Chốt khuỷu; 3-Lỗ dầu; 4-Má khuỷu; 5-Cổ trục chính

Trục khuỷu là chi tiết chịu lực chính của động cơ nên được đúc bằng gang đặc biệt có độ bền cao Trục khuỷu của động cơ 1ND-TV bao gồm có các khuỷu, phần đầu trục, đuôi trục và các đối trọng Trên các má khuỷu có khoan các lỗ nghiêng để dẫn dầu từ cổ trục khuỷu lên bôi trơn chốt khuỷu Phần đầu trục khuỷu có lắp puly nhờ then hình bán nguyệt để giúp trục khuỷu dẫn động cơ cấu phân phối khí và bơm dầu bôi trơn động cơ

+Thanh truyền gồm có ba phần: đầu nhỏ, thân và đầu to Đầu to thanh truyền có hai phần: một phần liền với thân thanh truyền, còn một phần được tháo rời, đó là nắp đầu to Hai phần của đầu to được lắp với nhau nhờ hai bulông Bên trong lỗ đầu to có lắp hai nửa bạc Thân thanh truyền là hợp kim thép phủ một lớp 42CrMo Phần thân

mở rộng dần về phía đầu to Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp chốt cùng với lỗ bệ đỡ chốt trên piston tạo thành một cơ cấu bản lề Ở hai đầu chốt piston có vòng hãm để chống chốt piston dịch chuyển ngang

Hình 2.3: Kết cấu thanh truyền

1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to

+ Piston và secmăng:

Hình 2.4: Cấu tạo piston, secmăng

1-Piston; 2-Secmăng khí số 1; 3-Secmăng khí số 2; 4-Secmăng dầu

Piston được đúc bằng hợp kim nhôm chịu tải trọng cao Trên đỉnh piston có hình dạng ω để tạo thành buồng cháy thống nhất Piston có ba secmăng, hai secmăng khí và một secmăng dầu

Piston được làm mát bằng dầu bôi trơn của hệ thống bôi trơn theo phương pháp vung tóe Trên bệ chốt piston có khoét rãnh dầu vào làm mát đỉnh piston

2.3.2 Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phối khí bao gồm: cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xu páp thủy lựC, trục cam kép SOHC 8 xupap dẫn động bằng xích Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đó cải thiện được tính kinh tế nhiên liệu

Hình 2.5: Kết cấu cò mổ 1-Ổ bi kim; 2-Cò mổ

Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực duy trì khe hở xu páp luôn bằng “0” nhờ áp lực của dầu và lực lò xo

Hình 2.6: Kết cấu con đội thủy lực 1-Piston đẩy; 2-Buồng áp suất thấp; 3-Đường dầu; 4-Lò xo;

5-Buồng dầu áp suất cao; 6-Lò xo van bi; 7-Van bi

Cam quay sẽ nén bộ pitton đẩy và dầu trong buồng áp suất cao Khi đó cò mổ sẽ ép tới

xu páp bằng cách dùng bộ điều chỉnh khe hở thủy lực làm điểm tựa Lò xo đẩy piston đẩy đi lên, van 1 chiều sẽ mở ra và dầu sẽ điền đầy vào từ buồng áp suất thấp Do piston được đẩy lên, và khe hở xu páp sẽ được duy trì không đổi bằng không

2.3.3 Hệ thống nhiên liệu của động cơ 1ND-TV

Hệ thống nhiên liệu của động cơ có nhiệm vụ: chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và các tạp chất cơ học, cung cấp nhiên liệu sạch, đồng đều cho từng xilanh đúng trình tự làm việc của động cơ, đúng chính xác thời điểm theo quy luật đã định của động cơ, đồng thời bảo đảm áp suất phun tơi nhiên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa trộn tốt giữa nhiên liệu và không khí

Hệ thống nhiên liệu động cơ 1ND-TV bao gồm có thùng chứa nhiên liệu, một bầu lọc dầu thô, bầu lọc tinh, vòi phun, các đường ống nhiên liệu cao áp và thấp áp, bộ phận phân phối nhiên liệu, một bơm chuyển nhiên liệu- bơm thấp áp, cụm bơm cao áp bao gồm có: bơm cao áp loại một dãy, bộ điều tốc, van cắt nhiên liệu (tắt động cơ)

Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1ND-TV

1- Đường dẫn nhiên liệu, 2- Bơm tiếp vận, 3- Bầu lọc tinh , 4- Bơm cao áp ,

5- Đường dầu hồi, 6- Vòi phun, 7-Bình lọc dầu thừa

Hệ thống nhiên liệu trong động cơ 1ND-TV hoạt động theo sơ đồ như trên, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ

Bơm chuyển nhiên liệu (2) hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô vào bơm chuyển nhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (3), tới bơm cao áp (4) Bầu lọc thô và lọc tinh lọc sạch nước và các chất bẩn cơ học trong nhiên liệu Bơm cao áp đẩy nhiên liệu

đi đến đường ống cao áp tới vòi phun (6) để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ Nhiên liệu dư thừa theo đường ống trở về thùng chứa và một phần trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu

2.3.4 Hệ thống bôi trơn động cơ 1ND-TV

Động cơ 1ND-TV dùng kiểu bôi trơn cưỡng bức và vung té Nó có nhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi trơn các bề mặt ma sát, lọc sạch những tạp chất cặn bã trong dầu nhờn và tẩy rửa các bề mặt ma sát này Ngoài ra, hệ thống bôi trơn động cơ 1ND-TV còn có nhiệm vụ làm mát động cơ đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới hạn cho phép để cho động cơ hoạt động có hiệu quả

Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ 1ND-TV

Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte

Hệ thống bôi trơn của động cơ là kiểu cưỡng bức và vung té có lọc dầu toàn phần, dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động

Dầu bôi trơn từ các-te đi qua lọc dầu đến các đường đẫn dầu bôi trơn nhờ bơm dầu, bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu Lọc dầu được gắn dưới các-te để tăng khả năng làm việc

Bơm dầu được lắp phía dưới các-te, và được dẫn động từ trục khuỷu Có van an toàn nhằm đảm bảo bơm dầu hoạt động tốt

Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1ND-TV

Cũng như các động cơ khác đặt trên ôtô Động cơ 1ND-TV được làm mát bởi hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng Bởi vì nó có những ưu điểm rất thích hợp cho các loại xe đường dài, nhất là những vùng hiếm nguồn nước

3.1 Sơ đồ, nguyên lý và ưu nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1nd-tv

3.1.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống làm mát:

Hình 3.1: Sơ đồ của hệ thống làm mát

• Nguyên lý làm việc

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 tnước< 90±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 tnước

> 90±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

3.1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV

3.1.2.1 Ưu điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV

- 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

-Thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở

về động cơ do đó ít bổ sung nước

-Tận dụng được trở lại nguồn nước làm mát tiếp động cơ

-Hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước

-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

3.1.2.2 Nhược điểm của hệ thống làm mát động cơ 1ND-TV

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

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

-Dễ bị rò rỉ nước xuống cácte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu nhờn 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

3.1.3 Yêu cầu của hệ thống làm mát:

Đối với động cơ 1ND-TV 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 làm mát bé

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 80±2  90±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

3.2 Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống làm mát động cơ 1nd-tv

3.2.1 Két làm mát:

3.2.1.1 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

3.2.1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc:

Kết cấu của két làm mát động cơ 1ND-TV gồm có bình chứa nước phía trên và 49dẹt (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

để tản nhiệt, 8- Khoang nước dưới

Nguyên lý làm việc của két:

Khi động cơ làm việc, nhiệt độ sinh ra do quá trình cháy truyền ra môi trường xung quanh, làm cho nước làm mát trong động cơ nóng dần lên Dưới áp lực của bơm nước, nước nóng được đẩy vào bình chứa nước phía trên của két nước Nước nóng chảy trong các ống, đồng thời tỏa nhiệt ra thành ống, nhiệt từ thành ống truyền ra cho các cánh tản nhiệt và truyền ra môi trường không khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ được giảm xuống Nước nguội chảy theo đường ống của két xuống bình chứa ở phía dưới két làm mát, đi theo đường ống thoát đi vào làm mát động cơ và các bộ phận khác

3.2.2 Nắp két:

3.2.2.1 Công dụng và yêu cầu:

Công dụng của nắp két là duy trì áp suất trong hệ thống làm mát cao hơn áp suất không khí, nhằm nâng nhiệt độ sôi nước cao hơn bình thường Cho phép động cơ làm việc với nhiệt cao hơn mà không bị sôi trào gây hao hụt nước làm mát Ngoài ra nắp két còn làm để bịt kín miệng đổ nước của két làm mát

3.2.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc:

Hình 3.3: Kết cấu nắp két nước

1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả hơi nước; 4- Thân của van xả hơi nước; 5-

Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao su của van xả; 7- Đệm cao su của van xả; 8- Mũ van không khí; 9- Đệm van không khí; 10- Thân van hút không khí; 11- Lò xo van hút không khí;

, do đó áp suất chân không phía dưới van hút không khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không này

phải thắng được áp lực do lò xo (11) gây ra thì mới làm mở van hút này, để hút không khí vào

Do đó, hai van này cũng có tác dụng hạn chế sự bay hơi của nước trong hệ thống làm mát nhằm giảm sự hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng được dùng rộng rãi trong các loại động cơ đốt trong nhất là đối với ô tô máy kéo chạy trên đường dài nhất là những vùng hiếm nguồn nước

3.2.3 Bơm nước:

3.2.3.1 Công dụng và yêu cầu:

Công dụng của bơm nước là hút nước nguội từ thùng dưới của két giải nhiệt và đẩy nước tới các mạch vào bọng nước trong động cơ để làm mát động cơ Trong động

cơ 1ND-TV, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định

Yêu cầu của bơm nước phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn và đảm bảo tạo được áp suất cột nước là 7,3m Ngoài ra bơm nước phải làm việc một cách ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với từng loại động cơ

3.2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc:

Loại bơm được sử dụng trong hệ thống làm mát là kiểu bơm li tâm, tốc độ quay định mức là 3500 vòng/phút, lưu lượng nước qua bơm là 130 lít/phút Bơm nước được lắp phía trước động cơ bởi 7 bulông M8 và được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua truyền động đai

Trong thân bơm chứa trục bơm (11), trục này tỳ và quay trong thân bơm Một đầu trục được bắt chặt với puly bơm nước (1) Một đầu kia của trục bơm (11) lắp bánh công tác (8) của bơm nước Phớt làm kín (13) làm bằng cao su lắp khít vào trục ngăn không cho nước rò rỉ qua khe hở dọc trục bơm

Hình 3.4: Kết cấu bơm nước động cơ 1ND-TV

1- Puly dẫn động, 2- Lỗ để bắt bulong, 3- Đai ốc, 4- Miếng đệm, 5- Then bán nguyệt, 6- Vú mở, 7- Bulong, 8- Bánh công tác, 9- Buồng đẩy, 10- Buồng hút, 11- Trục bơm, 12- Vòng phớt, 13- Phớt làm kín, 14- Ổ bi, 15- Chén chận, 16- Thân bơm

A

B C

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động của bơm nước:

Bánh công tác được gắn trên trục bơm, khi động cơ làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay Trục bơm quay nên bánh công tác quay

và ngâm trong nước thì lượng nước nằm trong rãnh giữa các cánh dưới tác dụng của lực ly tâm bị văng ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác (8) Không gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở của hình xoắn ốc cùng chiều với chiều quay của bơm Khi nước ra tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp

suất dòng chảy tăng dần Khu vực tại đầu (B) nối với cửa phân phối nước vào thân máy có áp suất lớn nhất Khi nước trong rãnh bị văng ra xa tâm quay thì phần gần tâm quay tại khu vực (C) tạo ra chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút (A), nối thông với khoang dưới của két nước và với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt (dẫn nước từ động cơ ra khi máy nguội)

3.2.4 Van hằng nhiệt

3.2.4.1 Công dụng và yêu cầu:

Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lưu lượng nước làm mát qua két nước khi nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới nhiệt độ quy định Mặt khác, van hằng nhiệt còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy Van hằng nhiệt phải đảm bảo cho nhiệt độ nước trên đường đi vào két làm mát tnước > 90 ± 20C, nếu nhiệt độ nước thấp hơn tnước < 90 ± 20C van này sẽ đóng và đưa nước về lại trước cửa hút của bơm

3.2.4.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động

(B) (A)

10

9 8

7

6

5 4 3 2 1

Hình 3.6: Sơ đồ hoạt động của van hằng nhiệt

(A) van ở trạng thái mở; (B) van ở trang thái đóng

1- Vỏ ống nước lắp cụm van hằng nhiệt; 2- Van đang mở; 3- Ống cao su; 4- Hộp đựng chất Wax có độ giãn nở nhiệt cao; 5- Lò xo van; 6- Nước từ nắp máy; 7- Chốt có đầu côn; 8- Van đang ở trạng thái đóng; 9- Đường nước về két làm mát;10- Đường nối tắt

về bơm

Về mặt cấu tạo, đa số các chi tiết đều làm bằng đồng Van hằng nhiệt được lắp giữa đường nước ra của nắp máy và đường nước vào két làm mát Trên động cơ

1ND-TV có đường nước nối tắt từ đường nước ra trên thân máy về bơm nước luôn thông, đường này nhỏ hơn nhiều so với đường ống chính về két làm mát và van hằng nhiệt chỉ đóng mở đường nước về két để điều chỉnh nước làm mát

Nguyên lý làm việc của van hằng nhiệt này là lợi dụng sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát để điều chỉnh lượng nước đi qua két làm mát Van này lợi dụng hiện tượng giãn nở do nhiệt của chất Wax (chất giống như sáp đèn cầy) được đặt trong thân van để điều khiển đóng mở nắp van, nhằm khống chế lưu lượng nước đi qua két làm mát Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ nước làm mát vẫn còn thấp tnước < 90 ± 2oC dưới tác dụng của lò xo van (5), van bị đóng chặt ngăn không cho nước đi về két làm mát Lúc bấy giờ, nước từ nắp máy (6) đi ra không được làm mát theo đường ống tắt (10) về bơm do đó nhiệt độ nước tăng lên nhanh chóng Khi nhiệt độ nước từ nắp máy (6) tăng lên đến tnước > 90 ± 2oC, hợp chất Wax trong hộp (4) do có độ giãn nở nhiệt cao nên dãn ra, ép ống cao su (3) lại làm thân hộp di chuyển theo hướng ra khỏi chốt

có đầu côn (7) để tăng thể tích bên trong, làm van mở cho nước theo đường về két làm mát (9)

3.2.5 Quạt gió

3.2.5.1 Công dụng và yêu cầu:

Quạt gió dùng để tạo dòng khí đi qua giàn ống và cánh tản nhiệt của két làm mát

để tăng khả năng tản nhiệt cho két Quạt gió làm tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn

Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát của động cơ 1ND-TV là loại quạt hướng trục Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay quạt, đặc điểm kết cấu của quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng của quạt) và khoảng cách từ quạt đến két nước