Chuong 5 HỆ THÓNG LÀM MÁT 5. NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI HỆ THÔNG LÀM MÁT 5.N hiệm vụ Trong quá trình làm việc cùa động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy píttông, xéc m ăng, xilanh, nắp máy chiếm khoáng 25 -!• 35% nhiệt lượng cháy trong buồng cháy toà ra. Vì vậy các chi tiết thường bị đốt rất nóng. Nhiệt độ cùa píttông có thể lên tới 600°c, còn nhiệt độ nấm xupáp lên tới 900°c.
N hiệt độ các chi tiết m áy quá cao sẽ gây ra những tác hại sau: - Nhiệt độ lớn làm giảm sức bền, độ cứng và tuồi thọ giảm. - Nhiệt độ cao, độ nhớt cùa dầu bôi trơn giảm nên tổn thất ma sát tăng. - Có thể gây bó kẹt píttông trong xilanh do hiện tượng dãn nở vì nhiệt, đối với động cơ xăng dễ gây ra hiện tượng cháy kích nổ. Ngoài ra nhiệt độ cao còn làm cho động cơ bị quá nhiệt, dẫn tới giảm công suất máy, giảm tính kinh tế của động cơ.
Đế đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường, phải làm m át cho động cơ. Như vậy hệ thống làm m át có nhiệm vụ hạ thấp nhiệt độ cùa chi tiết và giữ cho nhiệt độ cùa động cơ luôn luôn ổn định ờ (8(W )0oC). Ngược lại, nếu nhiệt độ của động cơ quá thấp cũng làm cho cho tổn thất nhiệt nhiều, độ nhớt dầu bôi trơn tăng khiến dầu khó lưu thông làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. Phân loại Căn cứ vào môi chất làm mát, người ta phân biệt hai loại hệ thống làm mát: làm mát bằng không khí (gió) và làm m át bằng nước.
HỆ THỐNG LÀM M ÁT BẰNG KHÔNG KHÍ Làm m át bằng không khí là tạo ra xung quanh động c ơ m ột luồng không khí bao bọc để thu nhiệt. M ặt ngoài của nắp xi lanh và thân xi lanh có các phiến tản nhiệt, để tăng khả năng dẫn nhiệt từ động cơ ra ngoài khi có dòng khí thổi qua. Hệ thống làm mát bằng không khí có hai loại: - Làm m át tự nhiên: Thường dùng ờ động cơ có công suất nhò lap trên m ô tô, xe máy lợi dụng tốc độ cùa xe khi chạy trên đường để lấy không khí hay gió làm mát động cơ. 78 - Làm m át cưỡng bức: Là dùng quạt gió để hút hay đẩy dòng khí qua các phiến tản nhiệt đề làm mát động cơ.
Thường dùng trên các loại động cơ ô tô và các máy tinh tại (máy bơm nước, m áy phát điện. Động cơ làm m át bằng không khí có cấu tạo đơn giản, giảm được trọng lượng động cơ và dễ sứ dụng. Nhưng cỏ nhược điểm là gây tiếng ồn do dòng khí qua khe hờ giữa các phiến tản nhiệt. Khó điều chinh được nhiệt độ động cơ khi phụ tài thay đổi.
Cách tàn nhiệt trẽn thân xilanh; 3. Tấm hướng gió; 4. Cứa thoát gió Hình 5.1: Làm mát bằng không khi kiéu cưỡng bức 5. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẢNG NƯỚC Nước được chứa đầy trong các khoang rỗng của khối động cơ và nắp xilanh gọi áo nước đề thu nhiệt.
Tuỳ theo sự lưu thông cùa nước người ta chia hệ thống làm mát bằng nước thành ba loại: Loại bốc hơi, loại đối lưu tự nhiên và loại tuần hoàn cưỡng bức. H ệ thống l à m mát băng nước kiểu bốc hoi (hình 5.2) Hệ thống làm m át bàng nước kiểu bốc hơi gồm có: thùng chứa nước kiểu bốc hơi 6 với các khoang chứa nước ớ thân máy và nắp máy. Hộp trục khuỳu; 5. Thùng nhiên liệu; 6.2: Hệ thống làm mát kiều bốc hơi 79 Khi động cơ làm việc, tại những khoang chứa nước bao bọc quanh buồng cháy nước sẽ sôi.
Nước sôi có tỷ trọng nhò hơn nồi lên mặt thoáng của thùng chứa 6 rồi bốc hơi m ang theo nhiệt ra ngoài khí quyền. Nước nguội có tỷ trọng lớn hơn sẽ chìm xuống điền .v à o chỗ nước nóng đà nồi lên tạo thành lưu thông đối lưu tự nhiên. Hệ thống làm mát này có cấu tạo đơn giản vì không có quạt gió và bơm nước. Nhưng cũng có nhược điềm là tiêu hao nước nhiều và xilanh bị mòn không đều.
Hệ thống này thường được dùng cho động cơ cỡ nhò có I xi lanh đặt nằm ngang. Hệ thống làm m át bằng nưóc kiểu đối lưu tự nhiên (hình 5.3) * Sơ đồ hệ thống làm mát bang nước đối luv tự nhiên: Hệ thống này gồm có két nước 1, bộ truyền đai 3 dẫn động cho quạt gió 6, các ống dẫn nước 2, 5 và khoang chứa nước làm mát cho động cơ (áo nước). * Nguyên tắc làm việc: Khi động cơ làm việc nhờ sự chênh lệch về trọng lượng giữa nước nóng và nước lạnh ở các khu vực có nhiệt độ khác nhau. Nước nóng từ áo nước 4 theo ong dẫn 5 vào ngăn trên cùa két nước 1.
Từ đây nước theo các ống nhỏ có gắn các phiến tản nhiệt xuống ngăn dưới cùa két nước. Khi qua các ống nhỏ này nước được quạt gió hút hoặc thoi gió làm nhiệt độ giám xuống. Nước từ ngăn dưới két nước theo ống dẫn 2 lại vào áo nước 4 đê làm mát cho các xilanh. Óng dẫn nước từ két vào áo nước; 3.
Bộ truyền dẫn đai động quạt gió; 4. Óng dẫn nước về két; 6. Quạt gió Hình 5.3: Hệ thong làm mát kiều đoi lưu tự nhiên Tuy có cấu tạo phức tạp nhưng hệ thống làm mát này có ưu điểm là tự động điêu chinh được sụ lun thông cùa nước nên khả năng làm m át tốt hơn. Làm m át bằng nước đối lưu thường dùng ờ một số động cơ tĩnh tại có công suất nhỏ và xi lanh đặt thẳng đúng.
Hệ thống làm m át bằng nưóc kiểu tuần hoàn cưỡng bức T rong hệ thống làm m át kiểu tuần hoàn bằng cường bức, nước lưu thông chù yếu là do áp lực cùa bơm. Làm m át bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức có hai loại: Cưỡng bức tuấn hoàn 1 vòng kín, cưỡng bức tuần hoàn 1 vòng hờ và cưỡng bức tuần hoàn hai vòng. H ệ thống làm của động c ơ ôtô m áy kéo thường là loại tuần hoàn cưỡng bức 1 vòng kín (hình 5-4). * S ơ đồ hệ thong làm m át kiểu tuần hoàn cưỡng bức 1 vàng kin: 1.
ỏ n g dẫn nước từ két vào bcrm; 3. Bộ truyền đai dẫn động bơm và quạt gió; 4. Ống phân phối nước; 6. Van hằng nhiệt 8.
Ống dẫn nước từ van hăng nhiệt đên bơm H ình 5.4: Hệ thống làm màI cưỡng bức trẽn động cơ ôtô máy kéo Khi trục khuýu quay sẽ dẫn động cho bơm nước và quạt gió cùng làm việc. Bơm nước hút nước từ két nước theo đường ống dẫn 2 và đưa vào áo nước cùa động cơ theo ống phân phối nước 5. Nếu nhiệt độ của nước còn thấp hon 70°c thì van hằng nhiệt đống đường nước trờ về két và m ờ thông đườ ng nước về bom , nóng từ áo nước 6 qua van hằng nhiệt 7, ống dẫn 9 đến bơm nước rồi lại về áo nước mà không qua két làm m át nước 1. N ước không được làm m át, nhiệt độ tăng lên nhanh chóng góp phần hâm nóng động cơ.
N ếu nhiệt độ cùa nướ c tăng lên thì van hằng nhiệt đóng đườ ng nước trở về bơm và m ở thông đư ờ ng nước về két, nóng từ áo nước 6 qua van hằng nhiệt 7, đến buồng trên của két nước. Tại đây, nước được làm m át bởi dòng không khí qua két làm m át do quạt gió tạo ra. N ước có n hiệt độ thấp ờ buồng nước dưới của két nước lại được bơm hút vào động cơ để thực hiện m ột chu trinh làm m át tuần hoàn. Hệ thống làm m át cưỡng bức có cấu tạo phức tạp hơn so với các loại trên, nhưng khá năng làm m át tốt và có khả năng khống chế được nhiệt độ cùa động cơ nên đượ c dùng nhiều trong động cơ hiện nay.
C Á C B ộ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐN G LÀM M ÁT BÀNG NƯỚC 5. K ét làm m á t nưóc (hình 5.5) - Két làm m át nước có nhiệm vụ làm m át nước nóng từ đường đi ra cùa động cơ. Két nước gồm có ngăn trên, ngăn dưới và giàn ống tàn nhiệt nối hai ngăn này với nhau. Các ngăn trong két nước là không gian góp nước vào và nước ra của két được làm bằng đồng lá hoặc thép lá và được hàn kín.
Các đường ống nước 8 và 9 dùng để dẫn nước đi ra và đi vào két. Vách đáy của ngân trên và vách trên cùa ngăn dưới được hàn thông với các m iệng ống trong giàn ống. G iàn ống tản nhiệt thường là các ống bằng đồng bên ngoài có gắn thêm các cánh tàn nhiệt bàng đồng lá. Ngăn trên của két có m iệng đổ nước bổ sung vào hệ thống và được đậy kín nhờ m ột nắp két nước.
Phần dưới của m iệng đồ được hàn thông với ống dẫn hơi để xả hơi nước ra ngoài khi nước sôi. Nắp két nước; 5. Ống dẫn nước Hình 5.5: Két nước và các loại giàn ong N ắp két nước (hình 5.6) có hai van, van xả hơi nước 4 và van hút không khí 1 đặt bên trong chụp 5. Van hơi nước mờ khi áp suất hơi nước cao (khoảng 1,15+1,25 K.G/cm2) do bọt khí sinh ra trong hệ thống, nhất là khi động cơ quá nóng.
Van không khí sẽ m ỡ để bổ sung không khí khi áp suất chân không trong ]. Van không khí; 2. Đệm; hệ thống lớn hơn giá trị cho phép (khoảng 4. Chốt giữa; 0,05-h0,1 K G /cm 2).
tiương ong xa nơi nươc.6: Nắp kéI nước 82 5. Bom nuóc Bơm nước có nhiệm vụ tạo nên sự lưu thông cưỡng bức của nước trong hệ thống làm m át. T rong động cơ thường dùng loại bơm lytâm , bơm có cấu tạo đơn giản, kích thước nhô gọn và năng xuất cao. c ấ u tạo bơm ly tâm gồm có: Thân hay vò bơm 3 được làm bằng gang hay họp kim nhẹ, bên trong lắp bánh công tác làm bằng gang hoặc họp kim nhẹ.
T rục bơm 5 làm bằng thép, bánh công tác lãp cố định trên trục bơm. Trục cúa bơm đồng thời cũng là trục cúa quạt gió, nhưng có thể làm riêng và dẫn động bang dãy đai hoặc bánh răng. Khi động cơ làm việc bánh công tác 4 quay tạo ra độ chân không, nước được hút từ két nước qua ống 1 vào tâm bơm , do tác dụng cùa lực ly tâm , nước bị văng ra phía ngoài thành bơm theo hình xoắn ốc, rồi theo ống 2 đặt tiếp tuyến với thân 1. Đường nước vào;2.