Đồ án môn Động cơ đốt trong: Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

Chia sẻ: Văn Hùng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

137
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống làm mát của động cơ 2AZ-FE; tính toán đo đạc các thông số các chi tiết của hệ thống làm mát.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn Động cơ đốt trong: Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THIÊT KÊ MÔ PH ́ ́ ỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐÔNG C ̣ Ơ ĐÔT TRONG ́ Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN NHANH Sinh viên thực hiện : Lớp: TP. Hồ Chí Minh, 16 tháng 01 năm 2020 1
LỜI CẢM ƠN E&F Để hoàn thành bài báo cáo này, nhóm em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Nhanh, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện báo cáo Đồ án thiết kế cơ khí trong ô tô. Nhóm em chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Viện kỹ thuật Hutech, Trường Đại Học Công nghệ TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức trong quá trình em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý báu để em bước vào ngành một cách vững chắc và tự tin. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực hiện đồ án, em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cũng như các thầy cô trong Viện kỹ thuật. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ! TPHCM, ngày 16 tháng 01 năm 2020. Sinh viên thực hiện 2
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……………………………………………………………………...5 1.1. ĐĂT VÂN ĐÊ……………………………………………………………………………………5 ̣ ́ ̀ 1.2.GIƠI HAN CUA ĐÊ TAI …………………………….................................................................5 ́ ̣ ̉ ̀ ̀ 1.3. MUC TIÊU ...……………………………………………………………………………………5 ̣ 1.4.NÔI DUNG ĐÊ TAI.…………………………………..................................................................5 ̣ ̀ ̀ 1.5.CAC PH ́ ƯƠNG PHAP NGHIÊN C ́ ƯA …………………………………………..……………6 ́ 1.6.KÊT CÂU CUA ĐO AN……………….………..…….................................................................6 ́ ́ ̉ ̀ ́ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ...........................7 2.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC....................................................................................7 2.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC.................................................................8 2.2.1. KÉT NƯỚC ..........................................................................................................................8 2.2.2. BƠM NƯỚC.........................................................................................................................9 2.2.3. VAN HẰNG NHIỆT............................................................................................................9 2.3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC...........................................................11 2.3.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU BỐC HƠI..............................................11 2.3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN.........................12 2.3.3. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC..................................................13 2.3.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN KÍN MỘT VÒNG............................................14 2.3.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HOÀN HAI VÒNG.......................................................15 2.3.6. HỆ THỐNG LÀM MÁT MỘT VÒNG HỞ.......................................................................17 3
2.3.7. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Ở NHIỆT ĐỘ CAO.........................................18 2.3.8. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO KIỂU BỐC HƠI BÊN NGOÀI............................................................................................................................................18 2.3.9. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO CÓ LỢI DỤNG NHIỆT CỦA HƠI NƯỚC VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA KHÍ THẢI.................................................................19 2.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ (GIÓ).......................................20 2.4.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ KIỂU TỰ NHIÊN..............................21 2.4.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ KIỂU CƯỠNG BỨC................................................................................................................................................21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 20062011 2AZFE....................................................................................................................................23 3.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2AZFE.........................23 3.2. NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC..........................................................................................................24 3.3. CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TOYOTA CAMRY 2AZFE.........25 3.3.1. BƠM NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZFE......................................................................25 3.3.2. KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZFE.......................................................................27 3.3.3. NẮP KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZFE..............................................................29 3.3.4. VAN HẰNG NHIỆT...........................................................................................................31 3.4. HÌNH CHIẾU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT.....................................................33 3.4.1. KET N ́ ƯƠC ́ .......................................................................................................................33 3.4.2. BƠM NƯƠC ́ ......................................................................................................................36 3.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT..........................39 3.5.1. KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG NƯỚC LÀM MÁT................................................................39 3.5.2. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG RÒ RỈ NƯỚC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT..................40 4
3.5.3. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG TẮC KÉT NƯỚC.................................................................41 3.5.4. KIỂM TRA VAN HẰNG NHIỆT.......................................................................................42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ.........................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................44 5
CHƯƠNG 1 : GIƠI THIÊU ĐÊ TAI ́ ̣ ̀ ̀ 1.1 Đặt vấn đề Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô, máy kéo, xe máy, tàu thủy, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước và lĩnh vực quân sự … Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, nhất là ở thành phố. Sau khi học môn học ‘‘động cơ đốt trong’’, em đã vận dụng những kiến thức đã học để làm bài tập lớn‘‘tính toán đồ thị cong động cơ đốt trong’’. Trong quá trình tính toán để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ hết sức tận tình của các giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Nhanh, giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong bài tập lớn môn học động cơ đốt trong. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình. 1.2 Giới hạn của đề tài: Đề tài chỉ giới hạn ở việc giới thiệu về động cơ 2AZFE được sử sụng ̣ ̣ trên xe Toyota Camry 2006 2011 và hê thông lam mat trên đông c ́ ̀ ́ ơ. 1.3 Mục tiêu Tìm hiểu cấu tạo và nguyên li hoat đông cua hê thông lam mat cua đông ́ ̣ ̣ ̉ ̣ ́ ̀ ́ ̉ ̣ cơ 2AZFE 6
Tính toán đo đạc các thông số các chi tiết của hệ thống lam mat. ̀ ́ 1.4 Nội dung đề tài Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hê thông lam mat ̣ ́ ̀ ́ Tính toán đo đạc các thông số kĩ thuật của hệ thống lam mat. ̀ ́ Vẽ các hình chiếu: chiếu đứng, chiếu bằng, chiếu cạnh, mặt cắt và mô phỏng, chuyển động 3D. 1.5 Các phương pháp nghiên cứu 1. Tìm hiểu các thông tin liên quan 2. Nghiên cứu lại môn động cơ đốt trong 3. Tham khảo mô hình 4. Sử dụng phầm mềm soạn thảo Word 5. Sử dụng phần mềm Solidwork 2019. 1.6 Kết cấu đồ án Nội dung tiểu luận word gồm 4 chương. Bản vẽ 2D, 3D và mô phỏng chuyển động của hệ thống sinh lực trên Solidwork 7
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THÔNG LÀM MÁT TRÊN ĐÔNG C ́ ̣ Ơ 2.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy và nắp quy lát. Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng, nó sẽ lấy nhiệt ra khỏi động cơ. Nước nóng sau đó sẽ đượ c đẩy về két nước làm mát, nước sẽ được chia nhỏ vào các ống nhỏ bên trong két nước và được làm mát bằng sức gió do quạt làm mát tạo ra đồng thời cùng với gió do khi ô tô chuyển động để làm mát nước. Khi nước nóng đượ c làm mát, nó sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên trong động cơ để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước. Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ và két nướ c để đảm bảo nướ c làm mát luôn được giữ ở một nhiệt độ làm việc nhất định. Nếu nước làm mát quá thất, van hằng nhiệt sẽ đóng lại không cho nước làm mát chảy về két nước, mục đích của việc này là để tăng nhiệt độ nhanh chóng tới nhiệt độ làm việc. Khi nhiệt độ nước đạt tới nhiệt độ làm việc ổn định, van hằng nhiệt sẽ mở ra để thực hiện tuần hoàn nước về két nướ c. Để tránh cho nước làm mát bị sôi, hệ thống làm mát đượ c thiết kế để có khả năng chịu được áp suất. Khi áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước sẽ tăng lên, nhưng nếu áp suất quá cao sẽ làm cho thân máy bị nứt hoặc các đường ống nước bị nổ. Do đó, áp suất trong hệ thống làm mát sẽ đượ c điều khiển thích hợp bởi nắp két nước. Khi áp suất bên trong hệ thống làm mát cao quá mức cho phép, nắp két nước sẽ mở ra để nướ c đi vào bình nước phụ, làm giảm áp suất nước. Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước trong bình nước phụ sẽ được hút về trở lại hệ thống. Hệ thống làm mát này được gọi là hệ thống làm mát tuần hoàn kín. 8
2.2. Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước 2.2.1. Két nước: Két nước có tác dụng để chứa nước và truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệt độ của nước thông qua dàn trao đổi nhiệt và cung cấp nước mát cho động cơ khi làm việc. Để đảm bảo yêu cầu làm mát tốt nhất, két nước được cấu tạo từ những đường ống, xen lẫn là những lá nhôm mỏng nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt. Tùy theo các yêu cầu khác nhau mà két nước được các hãng xe thiết kế với kích thước khác nhau. 9
1 2 3 4 5 247 6 7 8 156 69 Hình 2.2.1: Kết cấu két nước. 1 Đường ống vào; 2Nắp két; 3 Ống thông hơi; 4 Ngăn trên; 5 Giàn ống; 6 Cánh tản nhiệt; 7Ngăn dưới; 8 Đường ống ra. 2.2.2. Bơm nước: 3 45 6 7 8 9 10 A 2 11 1 15 A 14 A A 13 12 HÌNH 2.2.2: K ẾT CẤU BƠM NƯỚ C ĐỘNG CƠ 1 Bulông; 2 Phớt làm kín; 3 Buly dẫn động; 4 Sạclíp; 5 Ổ bi đỡ; 6 Vú mở; 7 Vỏ bơm; 8 Roan làm kín; 9 Lò xo; 10 Bánh công tá;, 11 Nắp vỏ bơm ; 10
12 Cửa ra; 13 Cửa vàoTrục bơm ; 14 Đệm; 15 Then bán nguyệt. Bơm nước có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với một áp suất nhất định trong hệ thống để làm mát cho động cơ. Để hiệu quả làm mát tốt hơn thì bơm có tốc độ quay nhanh hơn trục khuỷu 2550%. 2.2.3. Van hằng nhiệt : Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát khi động cơ làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát trong giới hạn từ 8590oC, mặt khác còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ tối ưu của động cơ sau khi khởi động. Các chi tiết của van hằng nhiệt đều được làm bằng đồng, bên trong chứa hỗn hợp nước và rượu etylic dễ bay hơi. Van hằng nhiệt được bố trí giữa két nước và động cơ, van đóng mở được tùy theo nhiệt độ của nước làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, van đóng để ngăn không cho nước ra két làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát tăng, van mở để cho nước từ động cơ thoát ra két làm mát. 11
2.3. Phân loại hệ thống làm mát bằng nước 2.3.1. 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: 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 2.3.1: 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 12
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. 2.3.2. 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. 4 5 6 7 8 9 3 2 1 Hình 2.3.2: 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. 13
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. 2.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức: 14
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. 2.3.4.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: 6 5 4 3 2 1 7 11 8 9 10 Hình 2.3.4. 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. Trên hình (1.3.4) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua 15
ống phân phối nước đi vào các khoang chứa của các xilanh. Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6). Khi van hằng nhiệt (6) mở, m ột ph ần n ước ch ảy qua đường ống (4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng nhiệt (6) vào ngăn chứa phía trên của két nước. Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra. Quạt được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ. Tại ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn. Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ. Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động cơ. Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước. 2.3.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy. 16
6 5 4 3 2 8 7 1 9 10 Hình 2.3.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn 1Đường nước phân phối; 2 Thân máy; 3 Nắp xilanh; 4 Van hằng nhiệt; 5 Két làm mát; 6 Đường nước ra vòng hở; 7 Bơm nước vòng hở; 8 Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9 Đường nước tắt về bơm vòng kín; 10 Bơm nước vòng kín.. Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt (5). Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (5) đổ ra ngoài môi trường. Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì vậy, nước làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, 17
nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5). Lúc này nước ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ. 18
2.3.6. Hệ thống làm mát một vòng hở: Hệ thống làm mát kiểu này về mặt bản chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín. 5 4 3 2 1 6 7 8 Hình 2.3.6. Hệ thống làm mát một vòng hở. 1Đường nước phân phối; 2 Thân máy; 3 Nắp máy; 4 Van hằng nhiệt; 5 Đường nước ra vòng hở; 6 Đường nước vào bơm; 7 Đường nước nối tắt về bơm; 8 Bơm nước. Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông, biển được bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sông, biển. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 1000C ho ặc cao h ơn. Khi n ước ở nhiệt đ ộ cao, n ước s ẽ bốc h ơi. Hơi nước có thể tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên trong) hoặc hơi nước bị tạo ra trong một thiết bị riêng (kiểu bốc hơi bên ngoài). Do đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ. So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều 19
nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên. Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xilanh vào nước làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này không có lợi cho chế độ làm mát. 2.3.7. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao : Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao ở đây bao gồm hai hệ thống làm mát chính là hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài và hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và nhiệt của khí thải. 2.3.8. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: 2 3 4 5 6 p2 tra , p2 tvaìo , 7 1 Hình 2.3.8 : Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài. 1 Động cơ; 2 Van tiết lưu; 3 Bộ tách hơi; 4 Quạt gió; 5 Bộ ngưng tụ nước; 6 Không khí làm mat; 7 Bơm nước. 20