Khảo sát hệ thống làm mát động cơ Toyota Inova

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. 1.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC. 1.3.1. Kết cấu két làm mát. Két làm mát có tác dụng chứa nước nóng từ động cơ ra, hạ nhiệt độ cho nước và cung cấp nước nguội vào trong động cơ khi động cơ 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 toả nhiệt cao. Két làm mát dùng trên ô tô máy kéo gồm có ba phần chính là: ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra để làm mát, ngăn dưới chứa nước nguội sau khi đã tản nhiệt cho môi trường để đi vào làm mát cho động cơ và giàn ống truyền nhiệt nối ngăn trên với ngăn dưới Để đánh giá chất lượng của két làm mát tức hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạt gió. Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào 3 yếu tố sau: - Khả năng dẫn nhiệt từ nước vào không khí của các ống và lá tản nhiệt. - Tốc độ lưu động của nước và của không khí làm mát. - Kết cấu của két. (diện tích bề mặt truyền nhiệt) Ðể giải quyết vấn đề thứ nhất, người ta dùng vật liệu chế tạo ống và lá tản nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao như đồng. Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng công suất của bơm nước và công suất của quạt nhằm tăng hệ số truyền nhiệt đối lưu của chúng. Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động của nước đòi hỏi phải tăng công suất tiêu hao cho dẫn động bơm nước và quạt gió. Vấn đề thứ ba bao gồm việc chọn hình dáng và kích thước của ống và lá tản nhiệt,và cách bố trí ống trên két. Hình 1.8. Kết cấu két nước Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sau trong các lá tản nhiệt bằng đồng thau (hình 1.8a). Ống nước dẹt làm bằng đồng có chiều dày thành ống là (0,13÷0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống là (13 ÷20) x (2÷4)mm. Còn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷ 0,12)mm. Các ống có thể bố trí theo kiểu song song như hình 1.9.a hoặc bố trí theo kiểu so le như hình 1.9b. Nhưng kiểu bố trí theo kiểu so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả g) Hình 1.9. Kết cấu một số ống nước. truyền nhiệt tốt nhất. Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng không đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó như hình 1.9c. Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta còn dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 1.9b), trên lá dập rãnh thủng, hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 1.9e) và trên phần sóng của lá đó được dập lõm (chỗ có số 1). Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nên cũng được ứng dụng rộng rãi trên động cơ ô tô. Trên một số máy kéo và tải nặng người ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 1.9g). Loại này có ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từng ống rất đơn giản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chịu nhiệt. Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệt thì ống tản nhiệt đều là ống nước. Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống không khí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong” (hình 1.9h,i). Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém. Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảm bước của lá tản nhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cả chiều sâu (chiều gió) cũng như tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ống theo chiều sâu). Nhưng tăng chiều sâu nhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền nhiệt của dãy ống đã ổn định thì nếu tăng chiều sâu lên 50%, khả năng tản nhiệt của két tăng 15%, còn nếu tăng chiều sâu lên 100% thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăng thêm 20%. Cần chú ý rằng các biện pháp nâng cao hiệu quả trên đây đều kéo theo sự gia tăng sức cản khí động của két. Thông thường két nước dùng trên ô tô sức cản khí động của không khí qua két không vượt quá 300 (N/m2). Ðánh giá kết cấu két làm mát dùng trên ô tô máy kéo bằng hệ số hiệu quả và hệ số thu gọn theo [2] ta có như sau: Kg/(m.s) k Hình 1.10. Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt K với tốc độ khối của không khí (ωkk.ρkk) của các loại két làm mát khi tốc độ nước là 0,4 m/s. Các ống dẫn nước bố trí chếch với hướng gió một góc 450. Các ống dẫn nước so le. Các ống dẫn nước bố trí song song. Loại két nước tổ ong. Hệ số hiệu quả η = (m2/W) Hệ số thu gọn φ = (1/m) Giá trị của η và φ nằm trong khoảng sau: η = (0,14 ¸ 0,20).10-3 m2/W : đối với ô tô du lịch. η = (0,20 ¸ 0,41).10-3 m2/W : đối với ô tô tải. φ = 900 ¸ 1100 (1/m) : trị số lớn nhất đối với ô tô du lịch, trị số nhỏ nhất đối với ô tô tải; Flm: diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m2); Ne: công suất có ích, danh nghĩa của động cơ (W); Vk: thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m3) 1.3.2. Kết cấu của bơm nước. Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát. Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định. Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thay đổi trong phạm vi 68÷245[l/Kwh] (50÷180[l/ml.h]) và với tần số tuần hoàn khoảng (7÷12)lần/phút. Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng... 1.3.2.1. Bơm ly tâm. Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ ô tô máy kéo ; động cơ tĩnh tại và tàu thủy. Vì loại bơm này có nhiều ưu điểm: -Kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn, làm việc tin cậy. -Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác. -Giá thành tương đối rẻ -Bơm tạo ra cột áp tương đối lớn so với bơm cánh hút Nguyên lý làm việc là lợi dụng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát. Kết cấu của bơm ly ở (hình 3.11) gồm puly (1) lắp chặt trên trục bơm then bán nguyệt (2). Ổ bi (9), (10) dùng để đỡ trục bơm. Bánh công tác (7) dùng để tạo ra cột áp đưa nước làm mát động cơ. Vú mỡ (4), vòng chặn (5) dùng để bôi trơn các ổ bi và ngăn không cho chất bôi trơn lọt ra ngoài. Hình 1.11. Kết cấu bơm nước ly tâm. 1- Puly, 2- Then bán nguyệt, 3- Trục bơm, 4- Vú mỡ, 5- Vòng chặn , 6- Lò xo, 7- Bánh công tác, 8- Đai ốc, 9,10- Ổ bi, 11- Thân bơm, 12- Bulông, Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, bánh công tác (7) thường được chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo. Để đảm bảo hiệu suất của bơm thì khe hở hướng kính giữa bánh công tác (7) và thân bơm (11) không được lớn hơn 1mm và khe hở chiều trục không quá 0,2mm. Ðể giảm kích thước bơm, tỷ số truyền giữa trục bơm nước (3) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1(đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độ thấp). Cột áp toàn phần do bơm tạo ra khoảng 0,05 ÷ 0,15 MPa và tốc độ nước trên đường ống dẫn vào bơm không vượt quá 2,5 ÷ 3 m/s. Công suất tiêu hao để dẫn động bơm chiếm khoảng 0,5-1,0% công suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷ 0,01)Ne. Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (9,10), để bao kín dầu mỡ ở ổ bi dùng các phớt và bao kín bằng vòng chặn (5). Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không ồn và hiệu suất cao. Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được vùng áp thấp đủ khi hút nước (không quá (2,94 ÷ 4,9).104 N/m2), do đó không có năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả không khí hết ra khỏi bơm. 1.3.2.2.Bơm piston. Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mát của động cơ tàu thủy tốc độ thấp. Ở động cơ tốc độ cao vì để tránh lực quán tính rất lớn của các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực do chu trình cấp nước không liên tục của bơm nên người ta ít dùng loại này. Hình 1.12. Kết cấu bơm nước kiểu piston 1- Trục khuỷu của bơm piston; 2- Thanh truyền; 3,5- Xilanh dẫn hướng; 4- piston; 6- Vỏ bơm; 7- Lò xo Van nước; 8,9- Van nước; 10. Đường nước vào. Quá trình hoạt động của bơm nước piston như sau: Piston bơm (4) bằng đồng chuyển động trong hai xilanh dẫn hướng (3) và (5) của vỏ bơm (6). Piston nối với thanh truyền (2) và chuyển động nhờ trục khuỷu (1). Khi piston (4) đi xuống, nước sẽ đi qua van (9) vào khoang chứa bên trên piston (4). Khi piston đi lên, nước trong khoang bị đẩy qua van (8) đi vào hệ thống làm mát. Ưu điểm của bơm pittông là có thể tạo được áp suất lớn nhưng nhược điểm của nó là chuyển động của chất lỏng qua bơm không đều, lưu lượng của bơm dao động. Kết cấu của bơm cồng kềnh nên ít được sử dụng. 1.3.2.3.Bơm bánh răng. Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệ thống làm mát động cơ. Nó có ưu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với mạch nước hở (nếu dùng cho nước sông hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánh răng chóng mòn.Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánh răng truyền lực ở vỏ ngoài của bơm, khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ không chịu lực truyền, và để giảm mài mòn bánh răng bơm, người ta còn chế tạo một trong hai bánh răng bơm bằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su lưu hóa HHình 1.13. Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng. 1- Trục bơm; 2-Bánh răng dẫn động; 3- Ổ bi; 4- Vành chặn dầu; 5- Bạc lót, 6-Vành chặn nước; 7- Đệm lót, 8- Vòng cao su, 9- Lò xo, 10- Bánh răng bị động, 11- Cửa hút nước vào; 12- Bánh răng chủ động; 13- Vỏ bơm; 14- Cửa thoát nước ra. Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ. Bơm quay nhờ bánh răng (2) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trục khuỷu. Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (3), còn ở đầu kia lắp bánh răng bơm tựa trên hai bạc lót (5) và (7), các bạc lót này được bôi trơn nhờ các đệm bằng tec- tô-lit (7) và vòng cao su (8). Còn bao kín dầu bôi trơn ổ bi bằng vành chắn dầu (4). Bánh răng bị động (10) được làm bằng tec-tô-lit. 1.3.2.4. Bơm cánh hút. Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống làm mát động cơ tàu thủy. Nó hút nước từ bên ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nước biển) để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát. Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút được thể hiện ở hình 1.14: Kết cấu của bơm gồm: Hai nửa trước (4) và nửa sau (5) của bơm. Các nửa thân bơm lắp với hai nắp ổ trục (3) và (6) bằng các bu lông. Bánh công tác (7) cố định trên trục (9), trục (9) này được dẫn động bằng bánh răng côn (10). Hình 1.14. Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút. 1- Cửa hút; 2- Cửa thoát; 3,6- Ổ trục bơm; 4,5- Hai nửa thân bơm, 7- Bánh công tác; 8- Rãnh chứa nước; 9- Trục bơm; 10- Bánh răng côn. Nguyên lý làm việc của bơm cánh hút như sau : Ban đầu, dung tích công tác giữa hai cánh được mồi đầy nước (vị trí I). Khi cánh quay thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II). Do chiều sâu của rãnh tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung tích nên trong bơm hình thành độ chân không. Nhờ có độ chân không nước được hút vào qua cửa vào bơm. Cánh quay tiếp tục được nửa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu giảm dần nước bị nén theo cửa ra đi vào hệ thống làm mát Nhược điểm cơ bản của loại bơm cánh hút là hiệu suất bơm rất thấp. So với bơm li tâm thì thua kém 3÷4 lần và khi bơm phải mồi nước. Vì vậy, người ta chỉ dùng loại bơm này để bơm nước ngoài tàu vào. Chiều cao cột nước của bơm không dưới 1,5m với lưu lượng 8000L/ph. 1.3.2.5. Bơm guồng Cũng như loại bơm cánh hút, bơm guồng dùng để cấp nước trong hệ thống làm mát tuần hoàn hở. Nhưng loại bơm guồng có áp suất cột nước khá cao. . Hình 1.15. Kết cấu bơm guồng 1- Nắp bơm; 2 Rãnh xoắn ốc; 3- Bánh công tác; 4- Vỏ bơm; 5-Vòng phớt; 6- Ổ bi; 7-Cửa thoát; 8- Rãnh xoắn ốc; 9- Rãnh guồng; 10- Cánh guồng; 11- Cửa hút; 12- Bánh răng dẫn động; 13- Lò xo. Hình trên giới thiệu sơ đồ kết cấu bơm guồng dùng trong động cơ diezel. Bơm gồm có : bánh công tác (3) - bánh guồng quay trong vỏ (4) và nắp (1). Trên bánh công tác người ta phay các rãnh hướng kính. Vỏ và nắp có làm rãnh xoáy thông với cửa hút (11) và cửa thoát (7). Khi bánh công tác quay, nước vào các rãnh và dưới tác dụng của lực li tâm, các phần tử nước chuyển động từ trong ra ngoài và quay theo các cánh (10) rồi theo rãnh xoắn ốc trên vỏ bơm đi qua cửa thoát (7) vào hệ thống làm mát của động cơ. Loại bơm guồng của động cơ diezel 20 mã lực được dùng để cung cấp nước cho hệ thống làm mát hở (nước sau khi qua động cơ được thải ra ngoài ). Cột áp của loại bơm guồng cao hơn cột áp của bơm ly tâm khoảng 3÷7 lần nhưng hiệu suất thấp η = 0,25 ÷ 0,45, trong khi đó bơm li tâm η = 0,65 ÷0,9. Tuy vậy, so với bơm cánh hút thì hiệu suất của bơm guồng vẫn cao hơn khoảng 2 lần. 1.3.3.Kết cấu quạt gió Hình 1.16 : Kết cấu quạt gió 1- Bầu quạt; 2- Cánh quạt; 3- Xương đĩa bắt chặt quạt; 4-Trục quạt; 5-Bulông bắt quạt. Trong hệ thống làm mát bằng nước, két làm mát bằng không khí, quạt gió dùng để tăng tốc độ của không khí qua két nhằm nâng cao hiệu quả làm mát. Quạt gió dùng trong hệ thống làm mát bằng nước thường là loại quạt chiều trục vì phù hợp với kết cấu và bố trí của động cơ. Trong động cơ có thể dùng quạt cơ khí dẫn động bằng dây đai nối từ puly gắn từ trục khuỷu hoặc có thể dùng quạt dẫn động bằng điện tỳ theo mổi động cơ. Có hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của quạt: đó là năng suất (lưu lượng gió) của quạt và công suất tiêu tốn cho dẫn động quạt. Ðối với một két nước cụ thể, năng suất thể hiện bằng tốc độ gió qua két làm mát. Hai chỉ tiêu trên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: số vòng quay của quạt, kích thước cánh, góc nghiêng của cánh và vị trí tương quan giữa quạt và két nước. Tăng góc nghiêng của cánh và tăng số vòng quay của quạt đều làm cho công suất dẫn động quạt tăng lên. Thông thường góc nghiêng tốt nhất đối với quạt phẳng là 40 ÷ 450 và với quạt cánh lồi là 380. Tăng góc nghiêng và tăng chiều rộng cánh quạt có làm cho lưu lượng tăng nhưng công suất dẫn động quạt tăng mãnh liệt, vì vậy đối với động cơ ô tô máy kéo đường kính quạt không vượt quá 0,65m và chiều rộng không vượt quá 70mm. Khoảng cách từ quạt đến két phụ thuộc vào việc tổ chức dòng khí làm mát tiếp các bộ phận dưới nắp xe. Khi có lắp các bản hướng dòng khí thì khoảng cách đó cho phép đến 80 - 100mm. Nếu không thì không nên vượt quá 10 ÷ 15mm. Số cánh tăng làm năng suất tăng theo nhưng không nên vượt quá 8 cánh. Cánh quạt được dập bằng thép tấm có chiều dày 1,2 ÷ 1,6mm rồi bắt chặt vào mayơ, trước khi lắp phải cân bằng. Loại cánh quạt chế tạo bằng vật liệu polyme thì không cần cân bằng. Ðể giảm tiếng ồn loại quạt cánh được chế tạo theo hình chữ X với góc giữa hai cánh là 70 ÷ 1100. Quạt được dẫn động bằng đai truyền hình thang, tốc độ của đai truyền không vượt quá 30 ÷ 35 m/s. Trên một số động cơ quạt được dẫn động bằng xích, còn dẫn động bánh răng thì ít gặp. Tỷ số truyền động quạt nằm trong khoảng 1,0 ÷ 1,3. Ngoài ra còn có bộ phận áo làm mát. Áo làm mát được hình thành bởi khoang trống nằm giữa thành ngoài nắp máy với thành buồng đốt. Ðặc biệt ở những chỗ bố trí đường xả thì cần được tăng cường làm mát. 1.3.4.Van hằng nhiệt Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động cơ đến két làm mát. Van hằng nhiệt được lắp trên đường nước giữa nắp xilanh với bình làm mát. Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước làm mát. Khi động cơ còn lạnh van hằng nhiệt đóng. Khi động cơ nóng lên van hằng nhiệt mở, điều đó cho phép hay không cho phép nước làm mát đi qua két. Bằng cách đóng đường nước dẫn tới két khi động cơ lạnh, động cơ sẽ ấm lên nhanh chóng khi nhiệt độ của động cơ vẫn được giữ lại trong động cơ thay vì ra két làm mát, nhờ đó rút ngắn thời gian hâm nóng động cơ, tiêu hao ít nhiên liệu và giảm được lượng khí xả. Sau khi hâm nóng, van hằng nhiệt giữ cho động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp không có van hằng nhiệt. Nhiệt độ làm việc càng cao sẽ cải thiện hiệu quả của động cơ và giảm được khí xả. Van hằng nhiệt dùng trên hệ thống làm mát bằng nước chia làm hai loại: loại dùng chất lỏng làm chất giãn nở và loại dùng chất rắn làm chất giãn nở. Van hằng nhiệt dùng chất lỏng làm chất giãn nở (van hằng nhiệt kiểu hộp xếp): Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới nhiệt độ quy định trong trường hợp động cơ mới khởi động. Hình 1.17. Kết cấu các loại van hằng nhiệt - Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp: a- Ở tư thế đóng: b- Ở tư thế mở. - Van hằng nhiệt dùng chất rắn: c- Ở tư thế đóng; d- Ở tư thế mở. 1- Ống dẫn nạp; 2- Ống chuyển; 3- Ống; 4-Van hằng nhiệt; 5- Thanh; 6- Thân van hằng nhiệt; 7- Bầu chứa; 8-Xêrêzin; 9- Màng; 10- Ống dẫn hướng; 11- Lò xo trở về; 12- Cữ chặn. Van hằng nhiệt kiểu hộp xếp (hình: 1.17b) gồm có bầu chứa một chất lỏng dễ bay hơi. Phần dưới của bầu bắt chặt vào thân 6 van hằng nhiệt, van 4 hàn vào thanh 5 của phần trên bầu chứa. Khi nhiệt độ làm mát thấp hơn 780C, van hằng nhiệt đóng lại (hình 1.17a) và toàn bộ chất lỏng đi qua ống chuyển 2 (ống hai ngã) để trở về bơm nước, áp suất trong bầu chứa tăng lên, làm cho bầu chứa 7 giãn dài ra và nâng van 4 lên. Nước nóng đi qua ống 3 vào bình trên của bộ tản nhiệt. Van 4 mở rộng hoàn toàn ở nhiệt độ 910C. Van hằng nhiệt dùng chất rắn làm chất giãn: Ở (hình 1.17c) có bầu 7 chứa đầy xêrêzin (lấy từ dầu mỏ) 8 và đậy kín bằng màng cao su 9. Ở nhiệt độ 700C, xêrêzin nóng chảy và giãn nở đẩy màng 9, cữ chặn 12 và thanh 5 chuyển động lên phía trên. Lúc này van 4 mở ra và nước bắt đầu chảy tuần hoàn qua bộ tản nhiệt (hình 1.17c). Khi nhiệt độ giảm xuống, xêrêzin động đặc lại và giảm bớt thể tích. Dưới tác dụng của lò xo trở về 11, van 4 đóng lại và màng 9 hạ xuống (hình 1.17c) Van hằng nhiệt kiểu lò xo xoắn: sơ đồ kết cấu của loại van hằng nhiệt dùng lò xo bimêtan gồm hai thanh dải kim loại có hệ số giãn nở dài khác nhau. Dải thép hợp kim inva có hệ số nở dài 1,5.10-6, dải đồng có hệ số nở 20.10-6. Van hằng nhiệt dùng lò xo bimêtan làm việc rất tốt nhưng đắt tiền. 1.4. 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)... 1.4.1. Các phương án làm mát bằng không khí. Hệ thống làm mát bằng không khí chia làm hai loại: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làm mát theo kiểu cưỡng bức (dùng quạt gió). Tùy vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý. 1.4.1.1. 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. 1.4.1.2. 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 1.18. Hệ thống làm mát bằng không khí 1- Xilanh; 2- Quạt; 3-Nắp xilanh; 4- Cái chụp; 5- Cánh tản nhiệt Hệ thống làm mát bằng gió (hình3.18) 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. 1.4.2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống làm mát bằng không khí 1.4.2.1.Bản hướng dòng gió Bản hướng gió có nhiệm vụ đảm bảo phân bố lượng gió hợp lý và hướng dòng gió đó (không khí) đi sát các bề mặt tản nhiệt. Đánh giá chất lượng bản hướng gió bằng hai chỉ tiêu sau đây: Mức độ đồng đều của nhiệt độ của các vị trí khác nhau trên thân và nắp xi lanh. Sức cản khí động của dòng khí lưu động theo bản hướng gió (tức là tổn thất công suất cho quạt gió). Bản hướng gió (hình 1.19) được dập bằng tôn dày 0,8÷1(mm) cố định chặt trên thân máy bắng bu lông hoặc vít. Do đặc thù của động cơ làm mát bằng không khí động cơ có nhiều kiểu khác nhau. Hình 1.19. Hệ thống làm mát bằng gió của động cơ 4 xylanh dùng quạt hướng trục. 1- Quạt gió; 2- Cánh tản nhiệt ; 3-Tấm hướng gió; 4- Vỏ; 5-Đường thoát không khí. Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí được phân chia đều cho các xilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều. Hơn nữa do khi có bản dẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dòng không khí đến làm mát các vùng lớn nhất như xupáp thải, buồng cháy. Theo sơ đồ hình (1.20.a), thì phần không khí đi sát trên một phần lớn của chu vi thành xilanh. Ở phía gió vào các phiến tản nhiệt được làm mát tốt hơn, vì vậy gây ra hiện tượng làm mát không đều. Độ chênh lệch nhiệt độ trên thành xilanh theo chu vi đến 51C. Sơ đồ nầy có đặc điểm là nhiệt độ không khí làm mát cao và sức cản khí động lớn. Hình 1.20 .Sơ đồ phân bố dòng không khí làm mát nắp xi lanh và thân máy của động cơ làm mát bằng gió. a và b- Cửa gió vào rộng hơn cửa ra c- Cửa gió vào hẹp, bản hướng gió gây góc tạo xoáy cho luồng gió; d-Bố trí cửa gió ra trong động cơ nhiều xi lanh; e-Làm mát nắp xilanh. Dạng bản hướng dòng gió được dùng phổ biến nhất trên hình (1.20.b). Loại này thường dùng cho các động cơ có các phiến tản nhiệt không lớn lắm. Độ chênh lệch nhiệt độ trong phiến tản nhiệt không vượt quá 23C, sức cản khí động học nhỏ hơn 15÷20% so với kiểu hình (1.20.a). Bố trí bản hướng dòng gió theo sơ đồ (1.20.c) thì dòng không khí làm mát đi vào cửa gió hẹp rồi phân đều các phiến tản nhiệt. Khi va đập vào thành xilanh, dòng khí tạo thành các xoáy tạo điều kiện cho các phiến tản nhiệt, tản nhiệt một cách dễ dàng hơn. Dù vậy nếu trạng thái nhiệt của các xilanh như nhau thì lượng không khí cần thiết so với sơ đồ trên hình (1.20.a) sẽ giảm được 40% và đồng thời sức cản giảm khoảng 25%. Độ chênh lệch nhiệt độ trong thành xilanh không vượt quá 25C. Các bản dẫn gió có kết cấu phức tạp để tổ chức luồng gió làm mát phân bố đều đến các xilanh giới thiệu trên hình (1.20.d). Trong động cơ có nhiều xilanh bố trí nguồn gió làm mát sao cho nhiệt độ của xi lanh ít chênh lệch nhau là một việc rất khó. Vì vậy kết cấu của bản hướng gió, vị trí của cửa gió vào và cửa ra hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến từng nhiệt độ của các xi lanh. 1.4.2.2.Quạt gió. Quạt gió ly tâm Quạt gió dọc trục Hinh 1.21. Sơ đồ các phương án dẫn động và kết cấu quạt gió. 1- Cánh quạt; 2-Bulông; 3- Bánh đai dẫn động cơ cấu phụ; 4- Vòng bít; 5-Ổ bi; 6- Bánh răng; 7- Trục; 8-Bầu quạt; 9-Nắp đầu trục; 10- Trục của quạt gió; 11-Bánh đai truyền; 12- Tang trống có cánh. Quạt gió dùng trên động cơ làm mát bằng không khí có thể là quạt li tâm hoặc có thể là quạt hướng trục, nhưng thông dụng nhất là quạt hướng trục. Quạt gió cung cấp lưu lượng gió cần thiết và có tốc độ cao để làm mát động cơ. Ở động cơ quạt gió thường dùng để làm mát là quạt ly tâm, có cấu tạo bao ngoài cánh quạt là vỏ, trục quạt được quay trên hai ổ bi. Vỏ và cánh quạt gió thường được chế tạo bằng nhôm, được lắp ở bên phải động cơ, phía trên của vỏ quạt gắn với nắp xilanh, còn phía dưới gắn với cácte. Không khí làm mát được thổi do quạt gió đặt phía trước động cơ thổi vào phiến tản nhiệt hoặc được hút qua phiến tản nhiệt bởi quạt đặt ở phía bánh đà. Khi lưu lượng khí tiêu hao như nhau thì sức cản khí động của dòng khí khi dùng quạt hút cao hơn 12÷23% và công suất tổn thất cho làm mát trong trường hợp này cũng tăng lên 15÷32% . Độ chênh lệch nhiệt độ tăng khoảng 4÷6C. Các kiểu bố trí quạt gió của động cơ một hàng xilanh giới thiệu trên hình 1.22 và kiểu bố trí của động cơ chữ V trên hình 1.23. Hình 1.22 .Các phương án bố trí bản hướng gió và dẫn động quạt gió trên động cơ một hàng xilanh. Hình 1.23. Bố trí quạt gió và bản dẫn gió trong động cơ làm mát bằng gió, xi lanh bố trí theo hình chữ V. Quạt gió của động cơ một hàng xilanh cũng như động cơ bố trí theo hình chữ V được dẫn động bằng nhiều cách: bằng bánh răng, xích, đai truyền hoặc dẫn động trực tiếp bằng đuôi trục khuỷu ở hình 1.23. Dẫn động quạt gió theo hai cách đầu tốt hơn so với cách thứ ba vì không bị trượt như khi dùng đai truyền dùng bánh răng và xích có bị mòn, rão. Hơn nữa do tỷ số truyền giữa trục khuỷu và trục quạt không đổi, nên tốc độ của quạt gió thay đổi đúng theo sự thay đổi của số vòng quay truc khuỷu. Dẫn động quạt gió bằng bánh răng thường được dùng trong động cơ có số xilanh ít hơn 4 và đường kính xi lanh nhỏ hơn 120mm. Dẫn động quạt gió bằng xích, nếu dùng loại xích đặc biệt (xích răng) thì có thể giảm được tiếng ồn so với dẫn động bằng xích răng. Nhưng do sau một thời gian làm việc, xích bị mòn rão, ta dùng bánh căng xích, tuy nhiên, phần lớn các động cơ làm mát bằng gió thường dẫn động quạt gió bằng đai truyền. Phương án này dẫn động rất đơn giản, êm và cũng tương đối bền. Nhưng khi dùng đai truyền để dẫn động quạt gió, đai truyền thường chóng bị rão gây nên hiện tượng trượt đai ảnh hưởng đến số vòng quay của quạt. Vì vậy khi dùng đai truyền để dẫn động quạt gió, bao giờ cũng phải dùng bánh căng đai để đảm bảo độ căng nhất định của đai truyền. Đối với những động cơ làm mát bằng không khí có số xilanh ít hơn hai thì quạt gió thường được dẫn động trực tiếp bằng đuôi trục khuỷu. 1.4.2.3. Gân tản nhiệt của xi lanh và nắp xi lanh. Khi thiết kế hình dáng và kích thước các gân tản nhiệt thường giải quyết hai vấn đề mâu thuẫn với nhau: tản nhiệt tốt nhưng tổn thất khí động bé. Vấn đề thứ nhất đòi hỏi phải có bề mặt gân, chiều dày gân và số lựơng gân lớn. Nhưng vấn đề thứ hai thì ngược lại. Bề mặt gân tản nhiệt, trên lý thuyết truyền nhiệt có thể có các dạng như trên hình 1.24. Hình 1.24.Các dạng bề mặt gân tản nhiệt của động cơ làm mát bằng gió. a- Dạng bề mặt parabol lõm; b- Dạng tam giác; c- Dạng hình thang; d- Dạng hình chữ nhật Về mặt truyền nhiệt mà nói hiệu quả truyền nhiệt của gân parabol là tốt nhất, vì nó có gradien nhiệt theo chiều cao h là không đổi. Hiệu quả đó sẽ giảm dần theo thứ tự các bề mặt: tam giác, hình thang và hình chữ nhật. Trên thực tế chế tạo thì ngườì ta thay thế bề mặt chế tạo parabol đó bằng bề mặt tạo ra bởi các cung tròn, còn dạng hình thang là biến tướng của dạng tam giác. Chương II : Cấu tạo, nguyên lý làm việc và những hư hỏng thường gặp. 2.1: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ Inovar. Khi động cơ nóng lên, hệ thống làm mát sẽ truyền nhiệt ra không khí chung quanh để làm mát động cơ. Ngược lại, khi động cơ còn lạnh, Hệ thống làm mát giúp động cơ dể nóng lên. Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc duy trì nhiệt độ động cơ thích hợp. Ở động cơ xe Inova hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức được sử dụng. 2.1.1. Sơ đơ hệ thống làm mát. Hình 2-1 Sơ đồ hệ thống làm mát 1-Bánh đà; 2- Đường phân phối nước; 3-Thân máy; 4-Nắp máy; 5-Ống dẫn nước nóng về két;6-Ống dẫn bọt khí; 7-Ống chuyển; 8-Ống dẫn về két nước; 9- Nắp két nước; 10-két nước; 11-Quạt gió; 12-Puly quạt ;13-Khớp chất lỏng; 14-Puly trục khuỷu; 15- Ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 16-Van hằng nhiệt; 17-Ống nhánh nối với bơm; 18-Bơm nước; 19-Catte. 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. Đặc điểm : Có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước .Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch đi tắt.(1) khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở.Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không đi qua van hằng nhiệt . Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, Ở đây nó được làm mát, sau đó nó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước.Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít. Quạt của hệ thống làm mát được điều khiển bằng khớp chất lỏng ba giai đoạn Hình 2-2 Hệ thống làm mát động cơ inova 1-Két nước; 2-Van hằng nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước về. 2.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ Inova. 2.2.1. Két làm mát. 2.2.1.1. 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. 2.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Kết cấu của két làm mát động cơ inova gồm có bình chứa nước phía trên và bình chứa nước phía dưới thông nhau qua các ống mỏng bằng nhôm, có tiết diện dẹt (giống hình ôvan), được bố trí một hang, trong 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. Hình 2-3 Két cấu két nước 1- Ống nước nguội đi vào làm mát động cơ , 2- Ngăn duới ,3- Nước nguội , 4- Ống tản nhiệt, 5- Khoang nước trên, 6- Nắp két, 7- Ống nước nóng từ động cơ ra két nước 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. 2.2.2. Nắp két 2.2.2.1. 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. 6.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Hình 2-4 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; 12- Thân nắp két. Nắp két nước có cấu tạo như sau: Trên nắp két nước có một van xả hơi nước (van áp suất) và một van hút không khí (van chân không). Van xả hơi nước gồm có lò xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su của van xả (6) và đệm cao su (7) xuống, thân của van xả có nhiệm vụ định hướng cho lò xo (3). Van hút không khí bao gồm: mũ van (8), lò xo van hút không khí (11) có xu hướng đẩy chặt vòng đệm (9) lên phía trên, lò xo hút không khí (11) được được dẫn hướng bởi thân van hút không khí (10). Van xả hơi nước duy trì áp suất trong hệ thống ổn định ở chế độ nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định của động cơ khi làm việc, còn van hút không khí đảm bảo áp suất trong hệ thống không thấp hơn nhiều so với áp suất bên ngoài khi động cơ nguội. Khi áp suất trong két nằm ngoài giới hạn cho phép thì một trong hai van được mở để thoát bớt hơi nước ra ngoài hoặc hút khí vào. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát cao quá 0,15 ÷ 0,125 MN/m2 thắng áp lực do lò xo (3) tạo ra thì van xả khí mở để thoát hơi ra ngoài môi trường. Nếu áp suất trong hệ thống làm mát nhỏ hơn áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2, 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. 2.2.3. Bơm nước. 2.2.3.1. 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 inova, 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 12m. Ngoài ra bơm nước phải làm việc một cách ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với từng loại động cơ. 2.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Máy bơm nước được dẫn động bằng đai chữ V(đai thang có răng), để tạo dòng tuần hoàn nước làm mát trong hệ thống làm mát và bộ sưởi ấm. Rôto và thân của máy bơm nước có các vòng bít (phớt làm kín) để chống rò rỉ Hình 2-5 Kết cấu bơm nước 1-Puli bơm nước; 2-Lổ ren; 3- đai ốc; 4-miếng đệm; 5-then bán nguyệt; 6-vú mở; 7-bánh công tác; 8-bulong; 9-buồng đẩy; 10-buồng hút; 11-trục bơm; 12-vòng phớt; 13-ổ bi; 14-vòng chặn; 15-thâm bơm. 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 các rãnh giữa của cánh dưới tác dụng của lực ly tâm bị đẩy ra không gian nằm bên ngoài đường kính của bánh công tác (7). 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 miệng đẩy 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 này tạo ra chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang dưới của két nước và với không gian đường ống nối tắt của van hằng nhiệt. 2.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai. 2.2.4.1. 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 inova là loại quạt hướng trục. Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào số vòng quay của 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 được thể hiện như sau: 2.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc. Hình 2-6 Kết cấu quạt gió động cơ INOVA 1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Cánh quạt gió; 14-Bầu quạt; 15-Khớp chất lỏng; 16-Bulong. Quạt gió được sử dụng trong động cơ inova 1TR-FE có kết cấu đơn giản. Quạt gió có 7 cánh, các cánh của quạt được làm bằng nhựa và được đúc liền với bầu quạt. Quạt gió được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ và được lắp cứng với trục của nó. Trên trục một đầu lắp quạt gió, đầu kia lắp puly dẫn động, trên puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt. Quạt gió được gắn vào khớp chất lỏng. Tốc độ quạt được điều khiển bởi Khớp chất lỏng, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí qua két nước. 2.2.4. Van hằng nhiệt. 2.2.4.1. 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. Ở động cơ inova có 2 loại van hằng nhiệt, loại có van chuyển dòng và loại không có van chuyển dòng. Xi lanh trong van hằng nhiệt được dịch chuyển do sự dịch chuyển của sáp trong xylanh. Sự dich chuyển này làm cho van chính mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát đi qua két nước, nhiệt độ thích hợp được duy trì.Van chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng). 2.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động. Hình 2-7 Kết cấu của van hằng nhiệt 1- thân van hằng nhiệt; 2-ống chuyển ; 3-ống nhánh 3 nối với bơm; 4- Lò xo van chuyển; 5- Lò xo van chính; 6- Lõi; 7-chất độn rắn; 8-ống bọc; 9-đệm cao su; 10-ống nhánh từ bộ tản nhiệt; 11-van chính; 12-van chuyển. Phần tử nhạy nhiệt của van hằng nhiệt có ống bọc 8 (hình 6-7) và đệm cao su 9; nằm giữa các thành của chúng là chất độn rắn. Bên trong miếng đệm cao su có lõi 6 bắt chặt vào trụ van chính 11 của van hằng nhiệt. Khi nhiệt độ chất lỏng làm mát dưới 80oC, van chính đóng lại (hình 6-7,a), còn chất lỏng thì chảy theo chu trình hẹp: bơm nước, áo nước làm mát, ống chuyển 2, van chuyển 12, ống nhánh 3 nối với bơm. Khi nhiệt độ nước làm mát cao hơn 94oC, Sáp nóng chảy và trong khi giãn nở, chuyển đẩy các van 11 và 12 lên trên. Chất lỏng bắt đầu ra khỏi bơm (hình 6-7,b). Lúc nhiệt độ hâm nóng nằm giữa 2 giai đoạn nới trên, chất lỏng sẽ đi qua cả hai van 11 và 12. 2.2.5. Khớp chất lỏng. 2.2.5.1. Công dung và yêu cầu. Đối với quạt làm mát được dẫn động bằng đai chữ V thì tốc độ của nó tăng lên tỷ lệ với sự tăng tốc độ của động cơ. Đối với quạt có khớp chất lỏng điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điểu khiển bởi cảm biến nhiệt độ của luồng không khí đi qua két nước. Tham khảo [6] [7] [8] Khớp chất lỏng này bao gồm một bộ li hợp thuỷ lực chứa dầu silicon. Sự chuyển động quay của quạt thông qua đại chữ V được điều khiển bằng cách điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc. Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay được giảm xuống để giúp động cơ nóng lên và giảm tiếng ồn. Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, tốc độ quạt tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát. 2.2.5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động. Hình 2-8 Kết cấu Khớp chất lỏng 1- Đai ốc; 2- Trục của ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Lò xo lưỡng kim; 14-Bulong quạt; 15-Buồng làm việc phía sau. Nguyên lý hoạt động Hình 2-9 Đồ thị biểu thị quan hệ tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất lỏng - Nhiệt độ không khí (nóng) trong khi xe chạy chậm Chuyển động quay của trục khớp chất lỏng được truyền hết sang quạt. - Nhiệt độ không khí (nóng) trong khi xe chạy nhanh Sức ỳ của quạt tăng lên và sự trượt trong khớp chất lỏng làm cho quạt quay với tốc độ thấp hơn tốc độ quay của trục khớp chất lỏng. - Nhiệt độ không khí (ấm) trong khi xe chạy nhanh Tấm lưỡng kim sẽ ngắt đường dầu, làm giảm lượng dầu trong buồng làm việc. Điều này làm tăng hệ số trượt của khớp nối, dẫn đến làm giảm tốc độ quay của quạt. - Nhiệt độ không khí lạnh (lạnh) trong khi xe chạy nhanh Đường dầu bị ngắt và mức dầu công tác tiếp tục giảm. Lúc này hệ số trượt là lớn nhất và tốc độ quạt là thấp nhất. CHƯƠNG III. NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC, SỬA CHỮA. 3.1. Các điều cần lưu ý khi làm việc trên hệ thống làm mát. - Cần tránh xa quạt gió đang quay bởi vì cánh quạt sắc bén dễ gây thương tích hoặc đứt các ngón tay. - Không được đứng ngay trước quạt, cánh quạt có thể bị vỡ tung gây nguy hiểm. Trước khi khởi động máy, cần kiểm tra xem quạt có bị rơ lỏng hoặc rạn nứt gì không . Nếu thấy hư hỏng phải thay thế quạt. - Không được tháo nắp két nước làm mát khi nhiệt độ gần hoặc cao hơn mức bình thường. Nới lỏng hở nắp áp suất có thể làm cho nước trong thùng sôi lên gây bỏng da nguy hiểm. Nên đợi cho máy hạ nhiệt độ xuống rồi mới tháo nắp két. - Các ngón tay cần tránh xa dây cua-roa và puly đang chạy. - Chất ethylenne glycol là chất chống đông lạnh có thể bốc cháy. Bởi vậy đừng tưới đổ nước chống đông lạnh lên ống thải hoặc bộ phận nóng nào trên động cơ. 3.2. Các hư hỏng và cách khắc phục, sửa chữa. 3.2.1. Két làm mát. + Các hư hỏng: - Két nước bị tắc (tắc một phần) do sự đóng cặn của các chất khoáng trên thành ống. - Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két và giảm sự truyền nhiệt của thành ống hoặc ống nước bị thủng làm rò rỉ nước. - Cánh tản nhiệt của giàn ống bị dập do va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két. - Các ống nối dẫn nước vào két hoặc ra từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn của nước qua két. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thông rửa két nước, tẩy sạch các chất bám trên thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa bằng nước rửa hóa chất kết hợp tạo dòng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát. Chú ý, khi thông rửa phải tháo van hằng nhiệt ra khỏi hệ thống làm mát. Có thể tháo cả hai ống nối giữa két và động cơ rồi rửa riêng cho từng cụm két và động cơ. Phương pháp này tuy tốn nước hơn nhưng sạch hơn phương pháp rửa chung cho toàn hệ thống. - Gò, hàn lại ống nước tản nhiệt. Số lượng hàn lấp không quá 10% tổng số ống. - Nắn thẳng lại các cánh tản nhiệt. - Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, nếu lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa hoặc thay thế két mới. Phải thay két mới nếu: - Số ống nước móp méo lớn hơn 20%. - Số đường ống bị tắc lớn hơn 10%. - Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn hơn 20%. Sau khi sửa chữa xong phải thử độ kín khít các bộ phận. 3.2.2. Nắp két. + Hư hỏng: - Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng. - Lò xo của áp suất và van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay vòng đệm cao su mới đảm bảo kín khít của két. - Thay thế nắp két mới cùng chủng loại. 3.2.3. Bơm nước. Trong quá trình làm việc, các chi tiết của bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng. + Hư hỏng: - Vòng bít bi hư hỏng. Nếu vòng bít bị hư hỏng nước làm mát bị rò ra ngoài thì lượng rò rỉ được thoát ra ngoài qua lỗ xả trên thân máy bơm, để nước làm mát không thâm nhập vào các vòng bi. Vì vậy khi có hiện tượng rò rỉ hoặc có nước làm mát thoát ra ngoài qua lổ xả thì nguyên nhân có thể là do vòng bít hoặc vòng bi bị hỏng. - Rò rỉ nước qua lỗ thăm ở thân bơm và bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy. - Trục bơm bị rơ ngang do ổ bi bị hỏng. - Bánh công tác của bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ. + Cách khắc phục, sửa chữa. Thông thường máy bơm không thể sửa chữa bằng cách tháo rời nó ra, mà thường phải thay cả bộ. Tuy nhiên, cũng có một số kiểu máy bơm nước tháo ra để sửa chữa. - Kiểm tra bộ phận phớt bao kín nếu hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín trên thân bơm nếu bị mòn rỗ có thể doa và mài bóng lại hoặc doa rộng rồi đóng ống lót và mài bóng bề mặt tiếp xúc. Cần thay các roan đệm mới giữa mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước. - Thay ổ bi mới cùng tiêu chuẩn. - Thay thế bánh công tác mới phù hợp hoặc thay thế bơm mới. Cho phép sửa chữa bánh công tác nhưng phải đảm bảo độ cứng vững. 3.2.4. Quạt gió dẫn động bánh đai + Hư hỏng: - Cánh bắt không chặt trên giá. - Bánh đai dẫn động quạ gió bị hư hỏng. - Cánh quạt gió nứt, gãy,cong vênh. + Cách khắc phục, sửa chữa: - Cần bát chặt cánh quoạt trên giá - Nếu bị nứt, gãy phải thay mới cùng thông số kỹ thuật, có thể hàn các vết nứt. Thông thường nếu cánh quạt gió có bị hư hỏng điều gì đều được thay mới vì giá thành của cánh quạt rẻ, dễ thay thế. 3.2.5. Van hằng nhiệt. + Hư hỏng - Van hằng nhiệt bị liệt hay kẹt luôn ở vị trí đóng hoặc không mở to đường nước qua két, làm cho nước không được làm nguội, động cơ quá nóng. Nếu nếu van bị liệt hay kẹt ở vị trí mở to thì dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, hiện tượng này kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu và tăng ô nhiễm môi trường. + Cách khắc phục, sửa chữa: - tháo van ra khỏi động cơ, tẩy rửa và làm sạch các cáu bẩn bám trên van, kiểm tra sự đóng mở của van theo nhiệt độ, nếu van đóng, mở ở nhiệt độ không đúng với yêu cầu cần phải thay thế. 3.2.6. Khớp chất lỏng. + Hư hỏng - Dầu silicon trong khớp chất lỏng dùng một thời gian sẽ bi biến chất, do đó tốc độ của quạt không thay đổi theo quy luật trước + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay thế khớp chất lỏng mới cùng kích cở CHƯƠNG IV. QUY TRÌNH THÁO, KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ LẮP HỆ THỐNG LÀM MÁT. Động cơ Inova được làm mát bằng nước, kiểu tuần haonf cưỡng bức cấu tạo chính gồm: bơm nước, két nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các áo nước trong than máy và náo máy. Bươm nước kiểu ly tâm lắp đồng trục với quạt gió. Bươm nước vào quạt gió được dẫn động pu-li trục khuỷu nhờ dây đai. 4.1. Quy trình tháo lắp két nước của động cơ Inova Quy trình tháo két nước của động cơ Inova Số thứ tự Chuẩn bị Nội dung công việc Yêu cầu kỹ thuật 1 Kìm Xả nước làm mát Xả nước vào chậu 2 Tuốc nơ vít Tháo dây kéo cửa trước Nới lỏng rồi tháo 3 Tuốc nơ vít Tháo các ống nước Nới lỏng rồi tháo 4 Tuốc nơ vít Tháo 2 đường ống dẫn dầu ở phía trước két 5 Choòng 12, 14 Tháo bảo hiểm cánh quạt 6 Kìm, cờ lê dẹt 14,22 Tháo két nước Chú ý các đệm cao su 4.2. Quy trình lắp két nước của động cơ Inova. Quy trình lắp ngược lại với quy trình tháo, khi lắp lưu ý: trước khi lắp, các chi tiết phải được vẹ sinh sạch sẽ. Các phớt làm kín ( cao su, gỗ phíp ) không được dính xăng dầu mỡ. Khi lắp phải tra mỡ vào các ổ bi, khoang chứa. Các gioăng đệm làm kín phải bảo đảm, không có hiện tượng rò rỉ chảy nước. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ NHỮNG KIẾN NGHỊ. Sau khi khảo sát và tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát của hệ thống làm mát động cơ TOYOTA INOVA được trang bị trên xe em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động cơ được làm mát tốt ở mọi chế độ làm việc. Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm và quạt gió là tương đối nhỏ và khả cung cấp nước làm mát của bơm cũng như không khí đối với với quạt gió cho hệ thống là đảm bảo.