Đồ án Thiết kế hệ thống làm mát động cơ D6AC trên xe Huyndai

LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong đang phát triển mạnh, gĩư vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường hàng không cũng như trong nhiều ngành công nghiệp khác. Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới đã đạt mức 30 triệu chiếc / năm và có khả năng tăng cao hơn nữa. Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung và ngành công nghiệp ô tô nói riêng của các nước khác nhau. Tuỳ thuộc chủ yếu là năng lực của ngành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước. Để thuận tiện việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ đốt trong cũng như trong ô tô ra nhiều hệ thống, như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát...trong đó mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Hệ thống làm mát cũng đóng một vai trò rất quan trọng cho động cơ. Việc khảo sát một hệ thống bất kỳ trong động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểu những hệ thống khác. Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống làm mát trên động cơ D6AC được lắp trên xe HYUNDAI là một trong những đề tài quan trọng không thể thiếu. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành đề tài này. Nhưng do trình độ có hạn, tài liệu khó khăn, thời gian ngắn nên trong quá trình em thực hiện không tránh khỏi sai sót. kính mong sự chỉ bảo tận tình của thầy cô trong khoa cơ khí giao thông, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Trần Thanh Hải Tùng, để em hoàn thành được đề tài tốt. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy, cô. Đà Nẵng: ngày ...tháng ...năm 2006. Sinh viên thực hiện ĐOÀN MẠNH HÙNG. 1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI. 1.1: Ý NGHĨA KINH TẾ: Ngày nay động cơ đốt trong (ĐCĐT) đã phát triển rộng khắp mọi lĩnh vực giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ ...) nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng quốc phòng ...ngoài việc sử dụng song hành với các loại động cơ nhiệt khác, một số lĩnh vực, cho đến nay chưa sử dụng được các loại động cơ khác, mà ĐCĐT là động lực duy nhất được sử dụng. Tổng công suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực do mọi nguồn năng lương tạo ra: bao gồm nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng nguyên tử ,năng lượng mặt trời .... Ngành công nghiệp chế tạo ĐCĐT được coi là bộ phận tất yếu của ngành cơ khí và nền kinh tế quốc dân của hầu hết các nước, vấn đề tạo đội ngủ kỷ thuật về ĐCĐT có số lượng và chất lượng nhất định phải được coi trọng. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta phân ra một ĐCĐT làm nhiều hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Hệ thống làm mát (HTLM) động cơ là một trong những hệ thống chính của động cơ đốt trong. Có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng, nhưng cũng không quá nguội. Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng xấu như: giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của chúng ..., nếu quá nguội cũng không tốt, vì rằng quá nguội có nghĩa động cơ được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. Mặt khác, do nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt của dầu nhờn tăng, khiến cho dầu nhờn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. Hơn nữa khi nhiệt độ thành xylanh thấp quá, nhiên liệu sẽ ngưng tụ trên bề mặt xylanh làm cho màng dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rữa sạch. Nếu trong nhiên liệu có nhiều thành phần lưu huỳnh thì có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của nhiên liệu và hơi nước ngưng tụ trên bề mặt thành xy lanh, các axít đó gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại. Tóm lại HTLM động cơ đóng một vai trò rất quan trọng và cần thiết cho động cơ. Vì nó ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ. 1.2: Ý NGHĨA VỀ KỸ THUẬT: Trong quá trình học tập các môn học chuyên ngành về động cơ đốt trong, đồ án tốt nghiệp với đề tài khảo sát, mà cụ thể là khảo sát một hệ thống bất kỳ của động cơ đốt trong giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu một trong các hệ thống đó, trên cơ sở khảo sát tương tự sẽ nắm bắt sâu hơn các hệ thống khác của động cơ đốt trong. Ngoài ra, việc khảo sát này còn giúp cho sinh viên có thêm kinh nghiệm, biết hướng để đi sâu tìm hiểu một hệ thống bất kỳ trong động cơ đốt trong và thêm nhiều kinh nghiệm sau khi ra trường. Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi làm mát là một trong những đề tài đã nói trên. 2. KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ D6AC. 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG XE HYUNDAI. Ngày nay xã hội tiến lên cơ giới hóa ở mức cao, nhằm giảm sức lao động và tính hiệu quả kinh tế. Trước nhu cầu đó, đòi hỏi chúng ta phải lựa chọn hợp lý đối với các phương tiện chuyên chở hàng hoá cần thiết. Trong đó hãng xe HYUNDAI do Hàn Quốc sản xuất, nó đóng một vai trò quan trọng gần như không thể thiếu để vận chuyển các loại hàng hoá trên đường bộ. Hãng xe HYUNDAI được sử dụng rộng rãi bởi vì hãng này sản xuất ra nhiều chủng loại trọng tải khác nhau, có nhiệm vụ làm việc khác nhau như : xe kéo rơ moóc, xe ben cỡ lớn, xe ben cỡ nhỏ ... chúng phù hợp cho từng công việc. Còn về mẩu mã và chất lượng thì hãng xe HYUNDAI rất đẹp và rất tốt được lắp ráp trên dây chuyền hiện đại, cấu hình phù hợp cho từng loại đường ở nước ta. Đặc biệt ca bin thoáng mát, tư thế ngồi lái rất thoải mái, tầm nhìn người lái dễ và có hệ số phanh rất an toàn.Các thiết bi phụ tùng thay thế nhiều. Chính hãng xe HYUNDAI có những ưu điểm trên nên chiếm tương đối lớn ở thị trường nước ta. 2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ D6AC. có 6 máy piston thẳng hàng :1-5-3-6-2-4 Thể tích làm việc : 11,149 cc. Hành trình piston : 140 mm Đường kính xy lanh : 130 mm Số vòng quay cực đại : 2200 vòng / phút. Tỷ số nén : 15,5 Công suất cực đại : 340 PS/2200 vòng / phút. Mô men cực đại : 140 kg.m / số vòng quay 1400 vòng / phút. Khối lượng khô (chưa có dầu bôi trơn, nhiên liệu, nước làm mát): 990 kg Khối lượng đầy đủ : 1035 kg Kích thước bao chiều dài : 1338,6 mm Kích thước bao chiều rộng : 1041,9 mm Kích thước bao chiều cao : 1171,6 mm Ap suất van an toàn : 12 kg / cm2 Có turbo tăng áp. Thông số  Giá trị  Đơn vị   Số kỳ  4    Số xy lanh  6 xy lanh xếp thẳng hàng    Thứ tự làm việc  1-5-3-6-2-4    Đường kính ( hành trình  130 x 140  [mm]   Dung tích xy lanh  1858  [cm3]   Tổng dung tích  11149  [cm3]   Kiểu buồng cháy  Buồng cháy thống nhất    Tỷ số nén  15,5:1    Công suất  340 PS/2200[v/ph]    Góc phun sớm  17o trước điểm chết trên    Góc phân phối khí - Góc mở sớm xu páp nạp - Góc đóng muộn xu páp nạp - Góc mở sớm xu páp thải - Góc đóng muộn xu páp thải  (1 = 100 (2 = 460 (3 = 560 (4 = 100   2.3. CƠ CẤU KHUỶU TRỤC, THANH TRUYỀN, PISTON. -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 gia công cao, bề mặt làm việc của trục cần có độ bóng bề mặt độ cứng cao. Không xẩy ra hiện tượng giao động. Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều, phải dể chế tạo. Đó là nói chung cho động cơ đốt trong còn xe hyun đai nói riêng thì có các thành phần như sau, Trục khuỷu của động cơ D6AC được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép các bon có thành phần các bon 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. Đường kính cổ trục khuỷu: 100 mm
Hình 2.1 Kết cấu trục khuỷu. 1-Đầu trục khuỷu để lắp bánh răng lai các cơ cấu; 2- Cổ biên; 3- Phần đuôi trục khuỷu để lắp bánh đà; 4- Cổ trục khuỷu. -Thanh truyền : Thanh truyền của động cơ D6AC được chế tạo bằng thép hợp kim đặc biệt, gồm có các thành phần như Mn, Ni, vôn phram... Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ y, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xy lanh. Bạc đầu to thanh truyền chế tạo hai nữa ghép lại với nhau, nắp đầu to thanh truyền lắp với đầu to thanh truyền:100mm.
Hình2.2 :Kết cấu thanh truyền. 1 -Đầu to thanh truyền; 2-Đầu nhỏ thanh truyền; 3- Thân thanh truyền. - 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 pittong 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 các te (hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu súc lên buồng cháy. Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy 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. Hình 2.3. Kết cấu piston. 1- Xecmăng lữa; 2- Xecmăng khí; 3- Xecmăng dầu; 4- Vòng chặn chốt piston; 5- Chốt piston; 6- Piston. Trong động cơ hai kỳ, nhóm piston có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụ phối khí (đóng mở lỗ nạp, lỗ quét và lỗ thải) từ giới thiệu phần động cơ chung như thế thì ta đã nói ra phần tương tự của động cơ piston xe hyunđai như trên. Piston của động cơ D6AC 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 giãn 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 được ít dùng để chế tạo piston, trên piston được bố trí 2 xéc măng khí và một séc măng dầu. Đường kính của piston: 130 [mm].Trên piston được khoét rãnh để lắp séc măng: chiều cao rãnh để lắp séc măng khí 4 mm, chiều cao để lắp séc măng dầu là 5 mm. 2.4. CƠ CẤU PHỐI KHÍ. Cơ cấu phối khí kiểu một trục cam đặt ở thân máy, có đũa đẩy và cò mổ. Bộ dẫn động dây đai truyền chuyển động từ bánh đai trục khuỷu qua dây đai lên bánh đai trục cam. Kết hợp với bánh đai của bơm nước để làm cơ cấu căng đai. Khi tháo lắp dây đai phải chú ý dấu trên bánh đai phải trùng với dấu của hộp bảo vệ đai. Trục cam có năm cổ trục lắp thẳng vào ổ đỡ trên nắp máy .Đầu trục cam có lắp bánh đai để dẫn động trục cam.
Hình 2.4: Sơ đồ dẫn động phối khí. 1- Con đội; 2- Nắp chắn; 3- Đụa đẩy; 4- Vít điều chỉnh; 5- Bu lông nắp máy; 6- Nắp ca bô; 7- Cò mổ; 8- Móng hảm xupap; 9- Chén chận xupap; 10- Lò xo xupap; 11- Ống dẫn hướng xupap; 12- Lỗ lắp vòi phun; 13- Xupap nạp; 14- Xupap thải. Xupap nạp và xupap thải được dẫn động từ cò mổ, trục cam được dẫn động từ trục khuỷu. Đường kính của thân xupap : 8 mm. Khe hở giữa ống dẫn hướng và thân xupap: 0,08 mm Có turbo tăng áp kiểu hướng kính.
Hình 2.5: Sơ đồ dẫn động cam. 1- Dẫn động bơm dầu, 2- Bánh răng dẫn động trục cam, 3- Bánh răng dẫn động bơm nước, 4,8-Bánh răng dẫn động trung gian, 5-Bánh răng trục cân bằng, 6- Dẫn động bơm nhiên liệu, 7- Bánh răng trục khuỷu. 2.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT. Động cơ D6AC có hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng kín, tuần hoàn cưỡng bức. Bao gồm áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước. Hệ thống làm mát được sử dụng nước nguyên chất, có pha chất phụ gia chống rĩ. - Két làm mát được lắp trên đầu xe, két làm mát có đường nước vào từ van hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm. Trên két nước có các dàn ống dẫn gắn các cánh tản nhiệt. -Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu. -Quạt gió được dẫn động bằng dây đai, có đường kính (320-12A. -Van hằng nhiệt đóng khi nhiệt độ nhỏ hơn 80OC và bắt đầu mở ở nhiệt độ 85OC.
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ D6AC. Két làm mát nước; 2- Van hằng nhiệt; 3- Ống dẫn không khí; 4- Ống dẫn nước làm mát; 5-Nắp đậy; 6- Cảm biến mức nước; 7- Thùng chứa; 8- Ống dẫn nước ra; 9- Làm mát dầu; 10- Bơm nước; 11- Quạt gió. 2.6. SƠ ĐỒ HỆ THÔNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D6AC. Nguyên lý làm việc: Bơm dầu (3) hút dầu từ hộp cacte (1) sau khi đã được lọc sơ bộ tại lưới lọc (2) đặt trước cổ hút bơm dầu nhờn trong hộp cacte, đưa dầu đến bộ làm mát dầu bôi trơn (5). Dầu bôi trơn sau khi được làm mát (nếu nhiệt độ của dầu quá lớn) qua bầu lọc dầu (7) đi đến các đường dầu chính như sau: + Bôi trơn các cổ trục khuỷu, cổ trục đầu to thanh truyền. + Ống phun dầu lên phía dưới piston để bôi trơn thành xilanh và làm mát đỉnh piston. + Bôi trơn các chi tiết của cơ cấu phân phối khí: Trục cam, con đội, cò mổ,... + Bôi trơn tuabin tăng áp. + Bôi trơn hệ bánh răng phối khí. + Bôi trơn bơm cao áp. Sau đó dầu bôi trơn từ trục khuỷu, hệ bánh răng phối khí, dầu từ cơ cấu phân phối khí sẽ tự rơi về hộp cacte. Còn dầu bôi trơn từ bơm cao áp và tuabin tăng áp suất theo các ống dẫn về hộp cacte. Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất quá cao (có hiện tượng bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn (4) mở (áp suất mở van cao hơn 6,0 kg/c
) dầu bôi trơn sẽ thoát trở về thùng cacte. Trong trường hợp bầu lọc (7) bị bẩn, tắc, dầu đi bôi trơn sẽ bị thiếu. Để đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho hệ thống thì van (8) sẽ mở (khi áp suất lớn hơn 2,5kg/
) cho dầu đi thẳng vào các đường dầu chính. Trước bộ làm mát có van (6) khi động cơ mới khởi động, dầu bị lạnh dặc lại thì van (6) đóng đường dầu không cho đi qua bộ làm mát và chạy trực tiếp đến bầu lọc. Còn khi động cơ hoạt động, khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn
C thì van (6) mở đường dầu qua các đường ống làm mát của bộ làm mát để đi đến bầu lọc.
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ D6AC. 1- Hộp cácte; 2- Lưới lọc; 3- Bơm dầu; 4- Van an toàn; 5- Bộ làm mát dầu nhờn; 6- Van hằng nhiệt; 7- Lọc dầu; 8- Van an toàn; 9- Trục khuỷu; 10- Ông phun dầu làm mát piston; 11- Piston; 12- Trục cam; 13- Con đội; 14- Dàn mò mổ; 15- Xupap;16- Bánh răng dẫn động trục cam; 17- Tuabin tăng áp; 18- Bơm cao áp. 2.7. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU. Hệ thống nhiên liệu động cơ D6AC: chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục theo khoảng thời gian quy định. Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ là lọc sạch nước và các tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho một chu trình ứng với chế độ làm việc của động cơ. Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc đúng quy định của động cơ và cung cấp vào các xy lanh đúng lúc theo một quy luật đã định. Để đảm bảo chức năng trên, bầu lọc, bơm cung cấp nhiên liệu, thùng chứa và các hệ thống ống dẫn phải đảm bảo tốt. Đóng vai trò quan trọng hơn đó là bơm cao áp phân phối..
Hình 2.8: Hệ thống nhiên liệu của động cơ D6AC. 1-Thùng dầu; 2- Nắp thùng dầu; 3- Lọc thô; 4- Đường dầu thừa; 5- Buồng đốt động cơ; 6-Vòi phun; 7-Bơm tay; 8-Bầu lộc tinh; 9-Bộ điều tốc bơm cao áp; 10- Bơm thấp áp. 3. ĐẶC ĐIỂM KẾTCẤU HTLM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. 3.1.YÊU CẦU CHUNG VỀ HTLM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi tiết máy tiếp xúc với khí cháy như ( piston, xéc măng, xupáp, nắp xy lanh, thành xy lanh) chiếm khoảng 25-35 % nhiệt lượng do nhiên liệu cháy trong buồng cháy tỏa ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt, như nhiệt độ ở đỉnh piston có thể lên tới 600OC, còn nhiệt độ ở nấm xu páp có khi lên đến 900OC, nhiệt độ các chi tiết máy cao sẽ gây ra các hậu quả xấu sau: - Phụ tải nhiệt của các chi tiết máy cao, sẽ làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của chúng. - Do nhiệt độ cao, độ nhớt của dầu bôi trơn giảm, nên tổn thất ma sát tăng. - Có thể gây kẹt bó piston trong xylanh, do hiện tượng giãn nở nhiệt. Giảm hệ số nạp. - Đối với động cơ xăng, dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ. Để khắc phục hậu quả xấu trên, 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 để môi chất làm mát đủ đảm bảo nhiệt độ cho các chi tiết máy không bị quá nóng, cũng không quá nguội. - Nếu quá nóng thì gây ra các hiện tượng xấu như đã nói trên. - Nếu quá nguội lạnh cũng không tốt, vì rằng quá nguội có nghĩa động cơ làm mát quá nhiều, vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. Mặt khác do nhiệt độ của động cơ thấp, độ nhớt của dầu nhờn tăng, khiến cho đầu nhơn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát. Khi nhiệt độ thành xylanh qua thấp, nhiên liệu sẽ bị ngưng tụ trên bề mặt thành xylanh, làm cho màng dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rửa sạch, nếu trong nhiên liệu có nhiều thành phần lưu huỳnh thì có thể dễ tạo ra các a xít do sự liên kết giữa nhiên liệu và hơi nước ngưng tụ trên bề mặt thành xy lanh. Các axít đó gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại. Tóm lại, mức độ làm mát động cơ ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ. Khi thiết kế tính toán hệ thống làm mát phải chính xác khi chọn vật liệu làm ống tản nhiệt...Vì vậy, để xây dựng được dữ liệu trong quá trình dùng tin học để tính toán được xây dựng trên cơ sở lý thuyết của hệ thống làm mát. Trong thời gian nhiên liệu cháy, trong xylanh của động cơ có một nhiệt lượng lớn toả ra, một phần chuyển thành công, phần còn lại được đưa ra ngoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận. Nếu không làm mát hay làm mát không đủ các chi tiết đó như: xylanh, piston, nắp xylanh, xupap thải, vòi phun ống thải...các chi tiết này sẽ nóng lên không đều hoặc nóng quá nhiệt độ cho phép gây ra các tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến phá hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiệt độ lớn do đó độ nhớt bị phá huỷ dẫn đến mất tác dụng bôi trơn. Ở nhiệt độ 200(300oC dầu nhớt sẽ bốc cháy. Nhóm piston có thể bị bó kẹt trong xylanh vì giãn nở, hệ số nạp (v sẽ giảm, ở động cơ xăng dễ cháy cháy kích nổ. Vì vậy, cần làm mát động cơ bằng không khí hay bằng nước (bằng chất lỏng). Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản hơn hệ thống làm mát bằng nước. Vì làm mát bằng không khí thì không cần két nước, bơm nước và ống dẫn nước, giảm được trọng lượng của động cơ và dễ sử dụng, nhưng nhược điểm là khó điều chỉnh nhiệt độ khi tải trọng của động cơ không thay đổi. 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 cưỡng bức, kiểu hở. Hầu hết các động cơ đốt trong làm mát bằng chất lỏng (như nước, dầu hay nhiên liệu) nhưng chủ yếu làm mát bằng nước, một số động cơ có công suất nhỏ, động cơ 2 kỳ làm mát kiểu không khí. Động cơ ô tô máy kéo hiện nay sử dụng hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín vì chúng có nhiều ưu điểm: như áp suất nước cao, nhiệt độ bốc hơi cao, vì vậy lượng nước bốc hơi chậm, hao nước giảm từ (6(8) lần so với kiểu kín. 3.2.HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC. Hệ thống làm mát bằng nước trong động cơ có đặc điểm là hiệu quả làm mát cao nhưng trong quá trình làm việc đòi hỏi phải bổ sung nước làm mát, vì nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trơng hệ thống làm mát, ta có các phương án làm mát sau: 3.2.1 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 gồm hai phần: Khoang nước bao quanh thành xylanh, khoang nắp xylanh và thùng chứa nước bốc hơi ở phía trên. Khi động cơ làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước, nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời.
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi. 1-Thân máy; 2-Piston; 3- Thanh truyền; 4- Các te chứa dầu; 5- Thùng nhiên liệu; 6- Khoang chứa nước bốc hơi; 7- Nắp máy.
Hình 3.2: Sơ đồ động cơ nằm ngang dùng hệ thống làm mát kiểu bốc hơi. 1-Khoang chứa nước bốc hơi; 2- Thùng chứa nhiên liệu; 3- Nắp máy; 4- Thân máy; 5- Xylanh; 6- Thanh truyền; 7- Các te chứa dầu. Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn chìm xuống điền chổ cho nước nóng đã nỗi lên, do đó tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên. Căn cứ vào nhiệt lượng của động cơ để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi. Do làm mát bằng cách bốc hơi nước, mức nước trong thùng chứa sẽ giảm nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy kiểu làm mát này không thích hợp cho các động cơ dùng trên phương tiện vận tải mà thường cho các động cơ đốt trong kiểu xylanh nằm ngang trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ. 3.2.2.Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu tự nhiên. Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh. Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh áp lực của hai cột nước nóng và nước nguội, mà không cần bơm. Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước. Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy 1 (hình3.3), khối lượng riêng ( giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và ( tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6. Quạt gió 8 được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két.
Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên. 1-Thân máy; 2- Xylanh; 3- Nắp xylanh; 4- Đường nước ra két; 5- Nắp đậy; 6- Két nước; 7- Không khí làm mát; 8- Quạt gió; 9- Đường nước làm mát vào động cơ. Do đó, nước trong két được làm mát ( giảm nên 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 được tính theo công thức : (p = (.g.h.(. (t [N/m2] (3.1) (: khối lượng riêng của nước [kg/m3]; g: gia tốc trọng trường [m/s2]; h: hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và nguội [m]; (: hệ số giãn nở của nước ((=18.10-5 m3/m3oC ); (t: độ chênh nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội. Từ biểu thức (3.1) để có hiệu quả làm mát thì vận tốc của nước phải đủ lớn, nhưng vận tốc của nước lại phụ thuộc vào (p mà (p tỉ lệ bậc nhất với độ cao h. Trên thực tế, (p có giá trị bé vì chiều cao h bị hạn chế bởi kích thước bố trí chung. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên có ưu điểm là chế độ làm mát phù hợp với chế độ tải của động cơ, Khi mới khởi động do (t bé nên (p bé.Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt đến giá trị nhiệt độ ở chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì (t tăng theo và vận tốc nước cũng tăng lên. Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là vận tốc nước lưu động bé vào khoảng: V = 0,12(0,19 m/s. Điều đó dẫn đến hiệu quả làm mát kém. Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ và hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà dùng trên động cơ tĩnh tại.