Đề tài Khảo sát hệ thống làm mát và tính kiểm tra nhiệt của két nước động cơ DE12TIS

LỜI MÓI ĐẦU Sau thời gian học tập tập vừa qua chúng em đã trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực, sinh viên chúng em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho chúng em tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế. Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS” 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 DAEWOO-DE12TIS , trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra két làm mát . 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 cô giáo KS. Nguyễn Thị Băng Tuyền, thầy giáo TS. Huỳnh Văn Hoàng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007. Sinh viên thực hiện. VÕ VĂN HIỀN. 1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI. Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao,chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốt của các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động, hệ thống làm mát…. Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này. Hệ thống làm mát là một trong những hệ thống quan trọng đó của động cơ. Mục đích của đề tài là: Nắm vững các kiến thức về hệ thống làm mát cho động cơ động cơ đốt trong. Khảo sát hệ thống làm mát động cơ DAEWOO-DE12TIS. Phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống làm mát. Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát theo các thông số thực tế và rút ra nhận xét. Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa rất lớn đối với sinh viên ngành động lực chúng ta. Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên chúng em củng cố lại các kiến thức đã được học và thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cách nghiên cứu, làm việc một cách độc lập. Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai. 2.GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS. 2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS. 2.1.1. giới thiệu chung. Động cơ DE12TI là một trong những động cơ Diesel bốn kỳ, sáu xilanh thẳng hàng hiện đại và được sử dụng rộng rải hiện nay. Động cơ được lắp trên xe bus DAEWOO 49 chỗ. Xe DAEWOO có công thức lốp 4x2 là loại dùng chở khách, chủ yếu chạy trong đường thành thị. Xe có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghi cho người sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu, hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuật tương đối cao. Được nhập và sử dụng phổ biến ở Việt Nam trong những năm gần đây. Với trình độ kỹ thuật sản xuất tiên tiến của hãng DAEWOO đã cho ra đời loại động cơ DE12TIS. Hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn.... đều được trang bị đầy đủ và tối ưu. Với hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín và hệ thống bôi trơn cưỡng bức. Động cơ này do hãng DAEWOO Hàn Quốc sản xuất và được nhà máy sản xuất và lắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hải nhập về lắp trên xe Bus 49 chỗ ngồi. 2.1.2.Nguyên lý làm việc và kết cấu động cơ DAEWOO-DE12TIS. Động cơ DAEWOO-DE12TIS hoạt động được chia ra làm bốn kỳ rõ ràng: + Kỳ nạp: Không khí được hút vào xilanh trong kỳ nạp. Như trong động cơ xăng, piston khi đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) tạ ra độ chân không trong xilanh, xupáp nạp mở ra và cho phép không khí sạch đi vào xylanh. Xupáp xả đóng trong kỳ nạp. + Kỳ nén: Trong kỳ nén, piston đi từ điểm chết dưới (ĐCD) lên điểm chết trên (ĐCT). Lúc này cả hai xupáp nạp và xả đều đóng. Không khí được hút vào trong xilanh ở kỳ nạp bị nén lại cho đến khi áp suất tăng lên xấp xỉ 30 (kg/cm2) và nhiệt độ của nó tăng lên khoảng 500 đến 800oC. + Kỳ cháy giãn nở sinh công: Kỳ này xảy ra khi piston đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống (ĐCD) khi cả hai xupáp xả và nạp đều đóng kín, nó gồm quá trình cháy và quá trình giãn nở. Không khí trong xilanh được nén vào trong buồng cháy xoáy lốc được đặt ở trên đỉnh của mỗi buồng cháy. Ở cuối kỳ nén, vòi phun sẽ phun nhiên liệu ở dạng sương mù vào trong buồng cháy và hỗn hợp không khí-nhiên liệu sẽ bắt cháy do nhiệt độ tạo ra khi nén. Cả áp suất và nhiệt độ tăng lên đột ngột và phần nhiên liệu còn lại trong buồng cháy xoáy lốc sẽ được phun ngược trở lại vào buồng cháy chính nằm ở trên piston. Điều đó sẽ xé nhiên liệu thành các hạt nhỏ hơn và làm cho nó hoà trộn với không khí bên trong buồng cháy chính để bốc cháy được nhanh hơn. Năng lượng của sự cháy nhanh chóng giãn nở đẩy piston đi xuống. Lực đẩy piston thông qua thanh truyền và trục khuỷu được chuyển hoá thành chuyển động quay và tạo ra năng lượng cho ô tô. + Kỳ xả: Khi piston được ấn xuống đến điểm chết dưới (ĐCD), xupáp xả mở ra và khí cháy sẽ theo đó thoát ra ngoài khi piston đi lên. Khí cháy sẽ thoát ra hoàn toàn khi piston đi lên đến điểm chết trên và chu kỳ lại bắt đầu. Khi động cơ hoàn thành 4 kỳ trục khuỷu quay 2 vòng và tạo ra công suất. Đó là một chu kỳ làm việc của động cơ Diesel. Kết cấu của động cơ DAEWOO-DE12TIS. + Mặt cắt ngang: 
Hình 2.1: Mặt cắt ngang động cơ DE12TIS. 1- Lọc dầu; 2- Khối xilanh; 3- Bơm nhiên liệu; 4- Máy phát điện; 5- Làm mát dầu; 6- Nước làm mát đường ống thải; 7- Vòi phun nhiên liệu; 8- Cò mỗ; 9- Nắp đậy; 10- Nắp máy; 11- Đường ống thải; 12- Xecmăng; 13- Tuabin tăng áp; 14- Sọt hút dầu bôi trơn + Mặt cắt dọc:
Hình 2.2: Mặt cắt dọc động cơ DE12TIS. 1- Bơm nước; 2- Piston; 3- Xupap nạp; 4- Xupap xả; 5- Máy nén không khí; 6- Bình lọc không khí; 7- Nắp dậy giàn cò mổ; 8- Nắp máy; 9- Đũa đẩy;10- Thân máy; 11- Vỏ bánh đà; 12- Con đội; 13- Trục cam; 14- Bánh đà; 15- Trục khuỷu; 16- Phớt dầu; 17- Vành răng bánh đà; 18- Cácte; 19- Ống hút dầu; 20- Bơm dầu; 21- Bộ giảm rung; 22- Puly dẫn động. 2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DE12TIS:  Ký hiệu  Giá trị  Đơn vị   Loại động cơ Cách bố trí xi lanh Số xi lanh Thứ tự nổ Đường kính xi lanh Hành trình piston Dung tích xi lanh Tỉ số nén Công suất cực đại Số vòng quay ứng với công suất cực đại. Momen cực đại Tốc độ ứng với momen cực đại Tiêu chuẩn khí xả Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất khi đầy tải Chiều quay của động cơ Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống khởi động Trọng lượng Dài x rộng x cao  D S Vh ε Ne nđm Memax nM ge G L x b x h  DAEWOO Thẳng hàng 6 1-5-3-6-2-4 123 155 11,051 16,8 250 2100 1421 1260 Europe II 186 -Ngược chiều kim đồng hồ. -Cưỡng bức kết hợp với vung té. -Bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức. -Bằng điện. 950. (1368 x932 x 1151).  mm mm cc kW vòng/ph N.m vòng/ph g/kW.h Kg mm   2.3.CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN. 2.3.1. Trục khuỷu: Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất của động cơ đốt trong. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài (dẫn động các máy công tác khác), trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh. Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.Tuổi thọ của khuỷu trục, thanh truyền chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu. Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn, có độ chính xác cao. Không xảy ra hiện tượng dao động. Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và đồng đều, dể chế tạo. Đó là nói chung cho động cơ đốt trong còn xe DAEWOO nói riêng thì có các thành phần như sau: Trục khuỷu của động cơ DE12TIS được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép cácbon có thành phần cácbon trung bình như các loại thép 40÷50, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao. Thứ tự làm việc các xi lanh 1-5-3-6-2-4.
Hình 2.3: Kết cấu trục khuỷu động cơ DE12TIS 1- Cổ trụ khuỷu , 2- Chốt khuỷu, 3-Má khuỷu. 2.3.2. Thanh truyền: Thanh truyền là chi tiết nối piston với trục khuỷu hoặc guốc trượt của các piston (trong động cơ tỉnh tại tốc độ thấp). Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên piston xuống trục khuỷu, để làm quay trục khuỷu. Khi động cơ làm việc, thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: lực khí thể trong xi lanh, lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston, lực quán tính của thanh truyền. Ngoài ra thanh truyền của động cơ DE12TIS được chế tạo bằng thép cácbon và thép hợp kim, thép cácbon được dùng rất nhiều vì giá thành rẻ dể gia công, đặc biệt gồm có các thành phần như Mn, Ni,Vônphram, .... Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ I, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xilanh, bạc đầu to thanh truyền chế tạo hai nữa lắp ghép lại với nhau nắp đầu to thanh truyền lắp với thanh truyền nhờ hai bulông. Hình 2.4: Kết cấu thanh truyền động cơ DE12TIS. 1,2-Thân thanh truyền, 3- Nắp đầu to, 4- Bulông đầu to, 5- Bạc đầu nhỏ, 6- Lỗ dẫn dầu bôi trơn, 7- Hai nửa bạc. 2.3.3. Piston: Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong. Trong quá trình làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn, lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của piston với xilanh khi chịu lực. Piston có nhiệm vụ quan trọng như sau: Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu bôi trơn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy. Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực đó cho thanh truyền (trong quá trình cháy và giản nở) để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp. Trong động cơ hai kỳ, nhóm piston có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụ phối khí (đóng mở cửa nạp và cửa thải) Từ giới thiệu phần động cơ chung như thế thì ta đã nói ra phần tương tự của piston động cơ xe DAEWOO như sau:
Hình 2.5. Kết cấu piston động cơ DE12TIS. 1- Chốt piston; 2- Vòng chặn chốt piston; 3- Xecmăng dầu; 4- Xecmăng kh; 5- Xecmăng lửa. Piston của động cơ DE12TIS được chế tạo bằng hợp kim nhôm. Do điều kiện làm việc của piston như trên, nên vật liệu dùng để chế tạo piston có độ bền cao, phải đảm bảo các yêu cầu sau. Có sức bền lớn ở nhiệt độ cao và khi tải trọng thay đổi, có trọng lượng riêng nhỏ, hệ số giản nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém và nhiệt độ cao, chống được sự mài mòn hoá học của khí cháy. Vật liệu chế tạo piston thường dùng hiện nay là gang và hợp kim nhẹ, thép ít được dùng để chế tạo piston, trên piston được bố trí 1 xecmăng lửa, 1 xecmăng khí và 1 xecmăng dầu. Đường kính của piston: 123 [mm]. Trên piston được khoét rãnh để lắp xecmăng. Chiều cao rãnh để lắp các xecmăng 3 mm. 2.4.CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ. Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí. Thải sạch khí thải khỏi xilanh và nạp đầy khí hổn hợp không khí-nhiên liệu hoặc không khí mới vào xilanh để động cơ làm việc liên tục. Động cơ đốt trong thường dùng các loại cơ cấu phân phối khí sau đây:
Hình 2.6. Cơ cấu phân phối khí động cơ DE12TIS. Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp, van trượt, cơ cấu phân phối khí dùng xupáp được dùng rất rộng rải trong động cơ bốn kỳ vì nó kết cấu đơn giản và làm việc rất tốt. Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt tuy có nhiều ưu điểm như: Có thể bảo đảm tiết diện lưu thông lớn, dể làm mát cơ cẤu phân phối khí, ít tiếng ồn....nhưng do kết cấu quá phức tạp, giá thành chế tạo đắt nên rất ít khi dùng. Trong một số động cơ hai kỳ nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của chúng làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp, loại động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục, thanh truyền dẫn động piston. Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí. Cơ cấu phân phối khí, cần bảo đảm các yêu cầu sau: Đóng mở đúng thời gian qui định, độ mở lớn để dòng khí dể lưu thông, đóng kín xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp, ít mòn, tiếng kêu bé, dể điều chỉnh và sữa chữa, giá thành chế tạo rẽ. Cơ cấu phối khí kiểu một trục cam đặt ở thân máy, có đũa đẩy và cò mổ. Bộ dẫn động bánh răng truyền chuyển động từ bánh răng, trục khuỷu qua bánh răng trung gian đến bánh răng trục cam. Khi tháo lắp bánh răng cần chú ý dấu trên các bánh răng phải trùng nhau. Trục cam được chế tạo bằng thép bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần. Trục cam có 3 cổ trục lắp thẳng vào lốc máy, đầu trục cam có lắp bánh răng để dẫn động trục cam. Xupáp nạp và xupáp thải được dẫn động từ cò mổ, trục cam lại được dẫn động từ trục khuỷu. Khe hở giữa ống dẫn hướng và thân xupáp 0,08 mm. 2.5. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS. Hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel trong động cơ đốt trong có nhiệm vụ như sau: Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định. Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích buồng cháy. Đó là dùng chung cho động cơ đốt trong nói chung. Còn với hệ thống nhiên liệu của động cơ DE12TIS của xe DAEWOO thì được trình bày như sau: Hệ thống nhiên liệu của động cơ DE12TIS chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc qui định của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc của động cơ và cung cấp vào các xilanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định. Để đảm bảo được chức năng trên bầu lọc, bơm cung cấp nhiên liệu, thùng chứa phải đảm bảo tốt, đóng vai trò quan trọng hơn đó là bơm cao áp thẳng hàng.
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ DAEWOO-DE12TIS. 1- Lọc nhiên liệu, 2- vít xả không khí, 3- đường ống nhiên liệu, 4- bơm cao áp, 5- đường ống cao áp, 6- vòi phun, 7,8- đ ường ống nhiên liệu hồi, 9- thùng chứa nhiên liệu, 10- bơm chuyển nhiên liệu, 11- bơm tay. Hệ thống nhiên liệu trong động cơ DAEWOO-DE12TIS hoạt động theo sơ đồ như trên hình 2.7, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ. Bơm chuyển nhiên liệu (10) hút nhiên liệu từ thùng chứa (9) vào bơm chuyển nhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (1), tới bơm cao áp (2). Bầu 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 (5), tới vòi phun (6) để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ. Nhiên liệu dư thừa theo đường ống (7,8) trở về thùng chứa (9) và một phần trở về cửa hút của bơm chuyển nhiên liệu (10). 2.6. HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ DAEWOO-DE12TIS. Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ DAEWOO-DE12TIS. Hệ thống này sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung tóe. Nó có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến bôi trơn các bề mặt ma sát, lọc sạch những tạp chất cặn bã trong dầu bôi trơn và tẩy rửa các bề mặt ma sát. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn động cơ DAEWOO-DE12TIS còn có nhiệm vụ làm mát dầu bôi trơn đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo bôi trơn có hiệu quả.
Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ DAEWOO-DE12TIS. 1- Bơm dầu, 2,3,5,7- Van an toàn, 4,- Lọc dầu, 6- Làm mát dầu, 8- Đ ường dầu chính, 9- Trục khuỷu, 10- Thanh truyền,11- Piston, 12- Trục cam, 13- Trục cò mổ, 14- Cò mổ, 15- Máy nén khí, 16- Bơm nước, 17- Tubo tăng áp, 18- Máy phun nhiên liệu, 19- Đường dầu về, 20- Cácte. Dầu được đưa từ cácte đến đường dầu chính (8) nhờ bơm dầu (1). Trên đoạn đường này có các van an toàn nhằm ổn định áp suất dầu trước khi đi bôi trơn và làm mát dầu (6). Dầu từ đường dầu chính (8) phân chia để đi đến bôi trơn: trục khuỷu (9), piston (11), trục cam (12), trục cò mổ (13). Dầu cũng từ đường dầu chính này đi đến bôi trơn: máy nén khí (15), bơm nước (16), tubo tăng áp (17), máy phun nhiên liệu (18). 3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ. 3.1. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT. 3.1.1. Mục đích của hệ thống làm mát: Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ( 35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: làm giảm sức bền, tuổi thọ của các chi tiết máy, giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bôi trơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ. Động cơ DE12TS có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, một vòng kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu. 3.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát: Đối với động cơ DAEWOO-DE12TIS cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khách 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 83(950C 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. 3.2. NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT. Hệ thống làm mát của động cơ DAEWOO-DE12TIS có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén khí và làm mát dầu bôi trơn. 3.2.1. Làm mát động cơ và máy nén khí. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ có nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm vụ không kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát còn làm mát cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường nước làm mát máy nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ. 3.2.2. Làm mát dầu bôi trơn. Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau: - Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát các ổ trục ra ngoài. - Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò mổ, đuôi xupáp, piston... Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm bảo khả năng bôi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bôi trơn. Đường dầu bôi trơn được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm mát động cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn. 3.3.HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC. Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và làm mát ở nhiệt độ cao. 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. 3.3.1. 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: khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
Hình 3.1. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi. 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 chìm xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư 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 mòn xilanh không đều. 3.3.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên: Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm. Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước.
Hình 3.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên. 1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két; 5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ. Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy: nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát (5). Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nước tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn. Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải. 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 bé. Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải cao hơn ở nước ra của động cơ. 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 được làm mát không đều. Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại. 3.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức: Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu. 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. 3.3.3.1.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:
Hình 3.3. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng. 1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước; 4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn.