Chương 7. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT, BÔI TRƠN
7.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT
7.1.4. Các phương án làm mát động cơ bằng không khí (gió)
Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ yếu: phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh; quạt gió và bản dẫn gió. Hệ thống làm mát bằng không khí chia làm hai loại: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và làm mát kiểu cƣỡng bức (dùng quạt gió). Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý.
7.1.4.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên:
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản. Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố trí trên nắp xilanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông
Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệt dọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến tản nhiệt. Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng gió khi xe chạy trên đường để lấy làm mát các phiến tản nhiệt.
Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm... thường động cơ bị quá nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mát bằng không khí kiểu cƣỡng bức.
7.1.4.2. Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức:
Hệ thống kiểu này có ƣu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe, dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ. Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhƣợc điểm là kết cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp, rất khó chế tạo, do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lƣợng và cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.
1 2 3 4
6
5
a
c d b
(A)
(B) Hình 7-18. Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh.
(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục (B)- Quạt gió hướng trục
1- tang trống có cánh quạt, 2- nắp đầu trục, 3- bulông, 4- trục quạt gió, 5- bánh đai truyền, 6- tang trống có cánh dẫn.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cƣỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu, đó là các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Nhƣng quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lƣợng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ. Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu, cung cấp gió với lưu lƣợng lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.
Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốn xylanh, dùng quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió(
khu vực a), qua quạt gió hướng trục (khu vực b) rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các xylanh (khu vực c), sau đó theo ống thải (khu vực d) thoát ra ngoài.
Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát đƣợc phân chia đều cho các xylanh, khiến cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều. Hơn nữa, do khí 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 ƣu tiên cho dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…).
Bản dẫn gió đƣợc chế tạo bằng tôn dày 0,8 † 1mm. Để tránh rung và ồn, bản dẫn gió đƣợc cố định vào thân máy
7.1.5. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng không khí.
Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật, ta nhận thấy rằng, động cơ làm mát bằng nước so với động cơ làm bằng không khí có những ưu điểm sau:
Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn, do đó trạng thái nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp. Vì vậy, nếu các điều kiện phụ tải nhƣ nhau, thì đối với động cơ xăng nếu làm mát bằng không khí thì phải giảm tỉ số nén để tránh hiện tƣợng kích nổ.
Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng 1015, trọng lƣợng nhỏ hơn 810 so với động cơ làm mát bằng không khí. Đƣợc nhƣ vậy là do có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảm đến mức tối thiểu.
Do giảm đƣợc độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của thân động cơ, trục khuỷu và trục cam.
Khi làm việc, động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.
Tổn thất công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió.
Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:
Kết cấu thân máy và nắp xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo.
Phải dùng két nước tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của két nước cũng rất phức
Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước, có thể làm vỡ hệ thống làm mát. Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của nước làm mát.
Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt.
Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.