c. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



Hình 4.3. Hệ thống làm mát một vòng hở.

1- Thân máy;

2- Nắp máy; 3- Van hằng nhiệt;

4- Đường nước ra;

5- Lưới lọc; 6- Bơm nước.

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông hồ, biển được bơm 6 hút vào

làm mát động cơ. Sau đó theo đường ống nước 4 đổ ra sông hồ, biển. Vì nước sông

hồ là nước bẩn nên cần lưới lọc bớt cạn bẩn, rác.

- Ưu điểm: Hệ thống có kết cấu đơn giảm nên ít khi chăm sóc bảo dưỡng,

thích hợp với loại xuồng máy, ca nô, thuyền cỡ nhỏ ...

- Nhược điểm: Do phải đảm bảo nhiệt độ nước làm mát thấp (khoảng 60 0C) 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 được làm mát khá hơn.

* Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng:



Hình 4.4. Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng.

1- Thân máy;

2- Nắp xi lanh.

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

Trong hệ thống này nước được làm mát ở két nước 4 không phải bằng dòng

không khí do quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn như nước sông hay

nước biển. Hệ thống có 2 vòng tuần hoàn.

Vòng thứ nhất: Làm mát động cơ, nước qua van 3 vào két 4 được bơm 8 hút

và đẩy vào động cơ tạo thành vòng tuần hoàn kín.

Vòng thứ hai: Nước sông hồ, biển được bơm 6 chuyển đến két làm mát, để

làm mát nước vòng kín, sau đó được thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở.

- Ưu điểm: Tác dụng môi chất có tỷ nhiệt cao, làm mát trực tiếp két nước. ở

phương pháp này đạt hiệu quả làm mát rất cao. Được sử dụng rất phổ biến cho động

cơ tầu thuỷ.

41



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp. nhiều chi tiết, tốn công chăm sóc bảo dưỡng,

chịu ứng suất lớn, hoạt động kém trong môi trường lạnh, dễ vỡ áo nước và két

nước...

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

Ở hệ thống này thường dùng cho động cơ ô tô, máy kéo một hàng xi lanh.

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 làm mát dầu 13 để làm mát dầu, sau đó được

đưa vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xi lanh và làm mát

đều cho mỗi xi lanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 qua ống phân phối 14 được

đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xi lanh, 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

phía 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 vào động cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn.



Hình 4.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1-Thân máy; 2-Nắp xi lanh; 3-Đường nước ra khỏi động cơ;

4-Ống dẫn bọt nước;5- Van hằng nhiệt; 6-Nắp giót nước; 7-Két làm mát;

8-Quạt gió; 9-Puly; 10-Ống nước nối tắt về bơm; 11-Đường nước vào động cơ; 12Bơm nước; 13-Két làm mát dầu;14-ống phân phối nước.

- Ưu điểm: Tốc độ lưu động của nước ở phương pháp này được nâng cao, làm

mát đồng đều cho các xi lanh và mỗi xi lanh. Do đó hiệu quả làm mát khá cao, làm

mát dầu bôi trơn nên dầu bôi trơn không bị quá nóng. Do đó rất thích hợp cho ô tô,

máy kéo một hàng xi lanh.



42



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết, tốn công chăm sóc bảo dưỡng.

Nhất là két làm mát dầu phải được chế tạo và có kết cấu thích hợp, độ bền cao và độ

bao kín tốt, cánh gây dò rỉ nước và dầu bôi trơn.

* Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín.

Hình 4.6. Hệ thống làm mát

- Sơ đồ nguyên lý:

cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín.

1-Thân máy; 2-Nắp xi lanh;

3-Đường nước ra khỏi động cơ;

4-Đường nước nối tắt về bơm; 5Van hằng nhiệt; 6-Nắp két nước;

7-Két làm mát; 8-Quạt gió; 9Puly; 10- Đường nước vào động

cơ; 11-Bơm nước; 12-Ống phân

phốituần

nước.

- Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát cưỡng bức

hoàn 2 vòng kín:

Khi động cơ làm việc bơm nước dẫn động bằng puly dẫn động từ trục khuỷu

của động cơ làm việc hút nước từ phía dưới của két làm mát 7. Nước được hút qua

ống mềm 4 tới bơm vào thân máy đi tới áo nước làm mát trong thân máy và nắp

máy.

Lúc này nhiệt độ động cơ còn thấp dưới 600C thì van hằng nhiệt 5 đóng để

nước trong khoang nước không trở về két nước mà về trực tiếp bơm nước, để tiếp tục

đi làm mát động cơ (tồn tại vòng tuần hoàn nhỏ).

Khi nhiệt độ của nước đạt 60 ÷ 700c do tính chất của van hằng nhiệt. Van

chính bắt đầu mở ra, van phụ dần đóng lại (khi bắt đầu mở khe hở giữa đế van và

van là 0,2÷0,3mm). Lúc này trong hệ thống hình thành 2 vòng tuần hoàn. Nước đi

qua van 5 ra két làm mát 7 và qua két nước làm mát tới bơm nước, xong vòng tuần

hoàn chính. Vòng tuần hoàn phụ nước qua van 5 dẫn trực tiếp tới bơm và đưa nước

vào thân động cơ.

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ nên tới 80÷900c làm van xoay đi một góc

450 van chính mở hoàn toàn, do kết cấu của van nên van phụ được đóng kín khi đó

trong hệ chỉ tồn tại một vòng tuần hoàn chính (khi van mở khe hở giữa đế van và van

không nhỏ hơn 8÷9mm). Do đó toàn bộ nước sẽ qua két làm mát và dẫn tới bơm

nước được bơm nước đưa ngược trở lại động cơ.

4.1.4.2. Kiểu làm mát bằng không khí

Lợi dụng tốc độ tương đối giữa dòng không khí chuyển động ngược chiều với

chiều chuyển động của động cơ để không khí nhận nhiệt từ động cơ truyền ra ngoài.

43



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



Để tăng cường hiệu quả làm mát xung quanh nắp máy và thân máy có các cánh tản

nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc của động cơ.

- Ưu điểm: ít chi tiết nên dễ chăm sóc bảo dưỡng, nhanh đạt được nhiệt độ

làm việc định mức. Không bị ảnh hưởng của nước tới dầu bôi trơn. Phù hợp với

những nơi khan hiếm nước như sa mạc, rừng sâu... Thường được dùng cho xe mô

tô, xe quân sự.

- Nhược điểm: Hiệu quả làm mát rất kém, động cơ thường bị nóng quá tải,

nhất là khi các cánh tản nhiệt bị bẩn . Muốn làm mát tốt cánh tản nhiệt phải lớn gây

cồng kềnh, tốn nguyên vật liệu.



Hình 4.7. Hệ thống làm mát bằng không khí

1-Các te. 2- Thân máy. 3- Cánh tản nhiệt 4- Bu lông xi lanh. 5- Xi lanh



4.1.4.3. So sánh hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng

nước

Hệ thống làm mát bằng không khí

- Kết cấu hệ thống đơn giản ít chi tiết hơn.

- Động cơ được sấy nóng nhanh hơn

- Tránh được hiện tượng vỡ áo nước và két

nước do đóng băng.

- Thích hợp với địa hình thiếu nước như sa

mạc, xe dùng trong quân sự.

- Hiệu quả làm mát kém, trạng thái nhiệt của

các chi tiết bao quanh buồng đốt cao.

Động cơ dễ bị quá nóng nhất là khi các cánh

tản nhiệt bị bẩn hoặc vòng quay bị giảm do

44



Hệ thống làm mát bằng nước

- Kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết hơn

- Động cơ được sấy nóng chậm hơn.

- Có thể xảy ra hiện tượng vỡ áo nước, két

nước, hiện tượng nước đóng băng

- Không thích hợp trên địa hình thiếu nước.

- Hiệu quả làm mát tốt hơn



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



đai truyền dão .



-Tỷ số nén ở động cơ xăng thấp hơn.

- Tổn thất công suất do dẫn động quạt gió

cao hơn.

- Khi làm việc có tiếng ồn lớn hơn, do xi

lanh không có áo nước .

Kết cấu động cơ vững chắc hơn, trọng lượng

lớn hơn 10 - 15% .

- Chăm sóc và bảo dưỡng dễ dàng hơn



- Hệ số nạp của động cơ cao hơn

- Tổn thất công suất do dẫn động quạt thấp

hơn.

- Khi động cơ làm việc êm dịu hơn do

quanh xi lanh có áo nước làm mát.



- Chăm sóc và bảo dưỡng phức tạp, khó

khăn hơn.



4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm

Trên động cơ ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống làm mát bằng nước kiểu

cưỡng bức hai vòng tuần hoàn kín vì chúng có nhiều ưu điểm , đáp ứng đươc yêu

cầu làm mát của động cơ. Vì vậy trong giáo trình chỉ trình bày cấu tạo, nguyên lý

làm việc của hệ thống và các cụm chính trong hệ thống làm mát bằng nước kiều tuần

hoàn cưỡng bức hai vòng kín.

Hệ thống bao gồm các bộ phận: Bơm nước, két làm mát, quạt gió, van hằng

nhiệt.

4.2.1. Bơm nước.

4.2.2.1.Nhiệm vụ

Bơm nước có nhiệm vụ hút nước từ két nước và đẩy vào đường nước trong

thân động cơ, với áp suất và lưu lượng phù hợp, để tạo ra vòng tuần hoàn.

4.2.2.2. Điều kiện làm việc

Bơm nước làm việc với áp suất nước lớn, chịu mài mòn giữa các ổ bi, chịu ăn

mòn hoá học của các tạp chất có trong nước ở đường vào và đường ra, chịu mài mòn

do dòng xoáy của nước.

4.2.2.3. Cấu tạo bơm nước

Gồm: thân bơm, trục bơm, các vòng bi đỡ trục, đĩa cánh bơm và phớt làm

kín . Quạt gió, puli và đĩa cánh bơm cùng lắp trên trục bơm.( Hình 4.8)



45



Khoa Công nghệ Ô tô



Giáo trình BD&SC hệ thống bôi trơn và làm mát



Hình 4.8. Cấu tạo của bơm nước



Hình 4.9. Bơm nước được tháo rời.

Các bơm nước của xe đời mới được dẫn động bằng động cơ điện hoặc qua

bánh đai nhưng giữa trục lắp bánh đai và trục lắp cánh bơm có thêm một ly hợp điện

từ hoặc ly hợp thuỷ lực. Một rơle nhiệt điều khiển dòng điện cấp cho động cơ điện

hoặc điều khiển đóng các ly hợp điện từ hay thuỷ lực. Chỉ khi nhiệt độ nước đầu ra ≥

750 C, các rơ le trên mới đóng mạch động cơ điện hoặc điều khiển đóng li hợp. Khi

đó cánh bơm mới làm việc để đẩy nước đi làm mát, nhờ đó rút ngắn thời gian chạy

ấm máy và giữ ổn định nhiệt độ nước trong phạm vi 75 - 900C suốt thời gian hoạt

động. Hệ thống lắp loại bơm này không cần lắp thêm van hằng nhiệt (van ổn định

nhiệt độ).

4.2.2.4. Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc, thông qua bộ truyền đai, trục khuỷu kéo trục bơm

cùng cánh bơm quay. Lực li tâm đưa nước từ trong cánh bơm ra xung quanh tạo áp

suất đẩy nước lưu thông trong mạch.

Đồng thời khi nước văng ra tạo độ chân không phần giữa cánh bơm và hút

nước vào bơm. Nước được liên tục hút và đẩy đi làm mát động cơ.

46