Chương 1: Giới thiệu đề tài. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết. - Chương 3: Tính toán thiết kế. - Chương 4: Thi công mô hình/mô phỏng.
12 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống làm mát 2.1: Hệ thống làm mát là gì ? - Hệ thống làm mát là một bộ phận quan trọng trong các phương tiện giao thông, có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ của động cơ ở mức ổn định, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và tránh tình trạng quá nhiệt. Khi động cơ ô tô hoạt động, nhiệt độ sinh ra rất cao, và nếu không có hệ thống làm mát, động cơ có thể bị hỏng do quá nhiệt. Vì vậy, hệ thống làm mát giúp kiểm soát và loại bỏ nhiệt thừa, giúp động cơ hoạt động ở nhiệt độ lý tưởng.2: Hệ thống làm mát bằng nước: Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy và nắp quy lát.
Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng.Nó sẽ lấy nhiệt ra khỏi động cơ. Nước nóng sau đó sẽ được đây vẽ két nước làm mát, nước sẽ được chia nhỏ vào các ống nhỏ bên trong két nước và được làm mát bằng sức gió do quạt làm mát tạo ra đồng thời cùng với gió do khi ô tô chuyên động đề làm mát nước. Khi nước nóng được làm mát, nó sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên trong động cơ để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước. Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ và két nước để đảm bảo nước làm mát luôn được giữ ở một nhiệt độ làm việc nhất định.
Nếu nước làm mát quá thất, van hằng nhiệt sẽ đóng lại không cho nước làm mát chảy về két nước, mục đích của việc này là đê tăng nhiệt độ nhanh chóng tới nhiệt độ làm việc. Khi nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ làm 13 việc ổn định, van hằng nhiệt sẽ mở ra để thực hiện tuần hoàn nước về két nước. Để tránh cho nước làm mát bị sôi, hệ thống làm mát được thiết kế để có khá năng chịu được áp suất. Khi áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước sẽ tăng lên, nhưng nếu áp suất quá cao sẽ làm cho thân máy bị nứt hoặc các đường ống nước bị nổ.
Do đó, áp suất trong hệ thống làm mát sẽ được điều khiến thích hợp bởi nắp két nước. Khi áp suất bên trong hệ thông làm mát cao quá mức cho phép, nắp két nước sẽ mở ra đề nước đi vào bình nước phụ, làm giảm giảm áp suất nước .Khi nhiệt độ nước làm mát giảm , nước trong bình nước phụ sẽ được hút trở về hệ thống. Hệ làm mát này được gọi là hệ thống làm mát tuần hoàn kín. Hình 1 : Hệ thống làm mát bằng nước + Ưu điểm: - Hệ thống làm mát bằng nước trên ô tô có hiệu năng làm mát tốt hơn nhiều so với hệ thống làm mát bằng không khí, không gây ra tiếng ồn trong quá trình hoạt động.
+ Nhược điểm: 14 - Cấu tạo phức tạp: Hệ thống bao gồm nhiều bộ phận như bơm nước, két tản nhiệt, ống dẫn, van. - Khối lượng lớn: Làm tăng trọng lượng của xe. - Rủi ro rò rỉ: Nếu hệ thống bị rò rỉ, nước làm mát có thể bị mất, gây quá nhiệt cho động cơ.3: Hệ thống làm mát bằng không khí. Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản, bao gồm các cánh tản nhiệt trên nắp xy-lanh, thân máy và quạt gió.
Hệ thống này hoạt động nhờ sự dẫn động từ trục khuỷu động cơ hoặc vận hành độc lập nhờ được cung cấp điện năng. Về cơ bản, quạt gió là bộ phận nắm giữ vai trò quan trọng nhất trong hệ thống làm mát này. Các cánh tản nhiệt trên nắp xy-lanh và thân động cơ sẽ hấp thụ lượng nhiệt rất lớn từ quá trình vận hành của động cơ, quạt gió khi đó sẽ dẫn lượng không khí từ môi trường bên ngoài vào khoang động cơ góp phần giảm nhiệt và làm mát cho khu vực này \ 15 Hình 2 : Hệ thống làm mát bằng không khí + Ưu điểm: - Hệ thống làm mát bằng không khí trên ô tô có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ do vậy chỉ tốn chi phí thấp. Bên cạnh đó, do không có nhiều bộ phận phức tạp nên hệ thống này không đòi hỏi phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên.
+ Nhược điểm: - Hiệu quả làm mát kém hơn so với hệ thống làm mát bằng nước, đặc biệt trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. - Khó kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác. - Tiếng ồn lớn khi quạt hoạt động ở tốc độ cao.4: Công dụng của hệ thống làm mát : - Duy trì nhiệt độ ổn định cho động cơ - Ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt - Tăng hiệu suất động cơ - Giảm mài mòn và kéo dài tuổi thọ động cơ - Ngăn ngừa sự đóng băng và sôi của dung dịch làm mát - Bảo vệ các bộ phận khác của động cơ - Cải thiện hiệu quả làm việc của các hệ thống khác - Tăng khả năng vận hành trong điều kiện khắc nghiệt - Giảm khí thải và tiết kiệm nhiên liệu - Bảo vệ các bộ phận điện tử và hệ thống điều khiển 16 2. - Khi ô tô được trang bị hệ thống làm mát thì nhiệt độ bên trong động cơ sẽ luôn duy trì được ở mức 93oC.
Đây là mức nhiệt thích hợp để: - Buồng đốt đủ nóng để làm bay hơi hoàn toàn nhiên liệu, giúp đốt cháy nhiên liệu tốt hơn và giảm lượng khí thải ra môi trường. - Dầu được sử dụng để bôi trơn động cơ có độ nhớt thấp hơn, do đó các bộ phận động cơ di chuyển tự do hơn và động cơ lãng phí ít năng lượng hơn. - Bộ phận kim loại ít hao mòn. Như vậy, hệ thống làm mát ô tô không chỉ có công dụng giúp làm mát, duy trì nhiệt độ phù hợp cho động cơ ô tô vận hành ổn định mà thông qua đó còn giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải và kéo dài tuổi thọ cho động cơ ô tô.6: Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước.
- Két nước có tác dụng để chứa nước và truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước thông qua dàn trao đổi nhiệt và cung cấp nước mát cho động cơ khi làm việc. Để đảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước được cấu tạo từ những đường ống, xen lẫn là những lá nhôm mông nhằm tăng hiệu quả tân nhiệt. Tùy theo các yêu cầu khác nhau mà két nước được các hàng xe thiết kế với kích thước khác nhau. 17 Hình 3 : Kết cấu két nước + Kết cấu két nước: 1- Đường ống vào; 2-Nắp két; 3- Ông thông hơi; 4- Ngăn trên; 5- Giàn ống; 6- Cánh tản nhiệt: 7-Ngăn dưới; 8- Đường ống ra.
Hình 4 : Kết cấu bơm nước động cơ 18 Kết cấu bơm nước động cơ: 1- Bulông; 2- Phớt làm kin; 3- Buly dẫn động; 4- Sạclip; 5- Ó bị đỡ; 6- Vũ mở; 7- Vỏ bơm; 8- Roan làm kín; 9- Lò xo; 10- Bánh công tá;, 11- Nắp vỏ bơm ; 12- Cửa ra; 13- Cửa vào Trục bơm: 14- Đệm; 15- Then bán nguyệt. + Ưu điểm của hệ thống bơm nước ô tô: - Đảm bảo hiệu suất làm mát ổn định: Bơm nước cung cấp một lưu lượng chất làm mát liên tục và đều đặn, giúp duy trì nhiệt độ động cơ ở mức tối ưu. - Bảo vệ động cơ: Nhờ việc làm mát động cơ hiệu quả, bơm nước giúp kéo dài tuổi thọ của các bộ phận động cơ, giảm thiểu ma sát và mài mòn. - Ngăn ngừa quá nhiệt: Quá trình làm mát liên tục giúp ngăn chặn tình trạng động cơ quá nhiệt, tránh gây hư hỏng các bộ phận quan trọng.
- Tăng hiệu suất vận hành: Một hệ thống làm mát hoạt động tốt giúp động cơ vận hành ổn định hơn, tăng hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. + Nhược điểm của hệ thống bơm nước ô tô: - Dễ bị hư hỏng: Bơm nước là một bộ phận cơ khí, hoạt động liên tục nên dễ bị mòn, rỉ sét hoặc hỏng hóc do các tác động từ bên ngoài. - Gây tiếng ồn: Khi hoạt động, bơm nước có thể tạo ra tiếng ồn nhất định, đặc biệt khi bơm bị hỏng hoặc hoạt động không ổn định. 19 - Chi phí thay thế cao: Nếu bơm nước bị hư hỏng, chi phí thay thế và sửa chữa có thể khá cao.
- Ảnh hưởng đến hiệu suất làm mát: Khi bơm nước bị hỏng hoặc hoạt động kém, lưu lượng chất làm mát giảm sút, ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát của động cơ.8 Hệ thống làm mát bằng nước 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: khoang nước bao quanh thành xilanh , khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bay hơi ở phía trên.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau: Hình 5 : Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi + Ghi Chú: 20 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 chim xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưu 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 môn xilanh không đều. + Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản: Hệ thống này có cấu tạo tương đối đơn giản, ít bộ phận hơn so với các hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn.