Hệ thống làm mát động cơ, thiết bị và nguyên lý hoạt động
nội dung
Bất kỳ cơ chế nào cũng tạo ra một lượng nhiệt trong quá trình hoạt động. Điều này đặc biệt đáng chú ý ở động cơ đốt trong (ICE), về nguyên tắc thì khác xa lý tưởng, vì vậy một phần đáng kể năng lượng đốt cháy nhiên liệu phải nhanh chóng được thải vào khí quyển, tránh quá nhiệt. Nhưng một số thành phần khác của xe cũng cần tản nhiệt, thường thì tất cả điều này phục vụ cho một mạch duy nhất với chất làm mát. Những khó khăn bổ sung nảy sinh do yêu cầu duy trì nhiệt độ hoạt động trong một phạm vi hẹp, nơi tất cả các hệ thống có thể hoạt động ở chế độ bình thường tối ưu.
Các cách làm mát khác nhau
Cuối cùng, nhiệt năng đi vào môi trường, tức là vào khí quyển. Nhưng bằng cách này, có thể xuất hiện các chất mang nhiệt trung gian, mang lại sự thuận tiện trong việc tổ chức quá trình. Do đó, có ba cấu tạo có thể có của hệ thống làm mát.
- Có thể thổi trực tiếp các bộ phận được làm nóng bằng không khí bên ngoài. Để làm được điều này, các cánh tản nhiệt được thực hiện trên các bộ phận tải nhiệt của động cơ, làm tăng diện tích trao đổi nhiệt và toàn bộ động cơ được thổi tự nhiên bằng áp suất tốc độ cao trong chuyển động hoặc bằng lực, một quạt mạnh, thường bằng một bộ truyền động đai từ puli trục khuỷu. Phương pháp này không phải là tốt nhất, vì các bộ phận bị bẩn, ổ cắm xuống cấp và việc duy trì nhiệt độ chính xác là rất khó. Thông thường, làm mát bằng không khí được kết hợp với làm mát bằng dầu, trong đó một bộ tản nhiệt thích hợp được cung cấp.
- Hoàn hảo hơn là phương pháp sử dụng chất làm mát bổ sung, thường là dung dịch chống đông của ethylene glycol trong nước - chất chống đông. Chất làm mát (chất làm mát) luân chuyển liên tục giữa các bề mặt làm mát và bộ tản nhiệt bên ngoài, được cung cấp bởi một máy bơm (máy bơm) nước. Chuyển động tự nhiên cũng có thể, nhưng điều này đã lỗi thời và không được sử dụng.
- Trong những trường hợp hợp lý, cả hai phương pháp đều được sử dụng, chúng ta có thể nói về làm mát lai. Điều này không phải lúc nào cũng hợp lý, bởi vì nếu có các thể tích ổn nhiệt, thì tốt hơn là sử dụng chúng. Ví dụ, dầu trong cacte được bơm qua các bộ trao đổi nhiệt, tại đây, nó đổ năng lượng dư thừa vào mạch chính bằng chất chống đông. Mặc dù trong các động cơ không được tải nhiều, các cánh tản nhiệt trên một cacte hợp kim nhẹ là khá đủ.
Các hệ thống làm mát bằng chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất được làm kín, tức là đóng kín. Điều này có lợi khi tăng nhiệt độ của chất làm mát lên trên điểm sôi, nhiệt độ này tăng lên khi áp suất tăng và làm cho quá trình truyền nhiệt mạnh hơn.
Thành phần và chức năng của một hệ thống làm mát bằng chất lỏng điển hình
Tất cả các thiết bị bao gồm các đơn vị chức năng chính và các bộ phận:
- các hốc và rãnh được làm bằng kim loại của đầu và khối xi lanh tạo thành áo làm mát;
- bộ tản nhiệt chính, nơi dẫn luồng không khí từ bên ngoài, và chất chống đông được bơm từ bên trong;
- một máy bơm nước cung cấp lưu thông với khối lượng nhất định;
- một bộ điều nhiệt có tác dụng duy trì nhiệt độ động cơ ở mức tính toán, phân phối lại dòng chất lỏng giữa một mạch nhỏ, từ đầu ra của máy bơm đến đầu vào qua các sơ mi, và một mạch lớn, bao gồm cả bộ tản nhiệt chính;
- quạt cho luồng không khí cưỡng bức của bộ tản nhiệt, bật khi cường độ của luồng tới không đủ hoặc không có;
- các thành phần bổ sung, bình giãn nở, bộ tản nhiệt làm nóng bên trong, cảm biến, van và thiết bị điện tử.
Trong khi động cơ nóng lên đến nhiệt độ hoạt động, tuần hoàn đi qua một mạch nhỏ, sau đó van điều nhiệt mở nhẹ và một phần chất lỏng đi vào bộ tản nhiệt, làm giảm nhiệt độ dư thừa. Dưới tải nặng, khi dòng nhiệt lớn nhất, toàn bộ khối lượng chất chống đông được bơm qua bộ tản nhiệt.
Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng ở chế độ này, luồng không khí cưỡng bức của các ô tản nhiệt có thêm quạt sẽ được kết nối. Anh ta có thể làm việc với các cường độ khác nhau, cho đến sức mạnh tối đa. Và chỉ khi điều này không giúp ích được gì, áp suất trong hệ thống đạt đến giá trị tới hạn, van xả khẩn cấp sẽ mở trong phích cắm của bộ tản nhiệt hoặc bình giãn nở, chất chống đông ngay lập tức sôi lên và văng ra ngoài. Ở giai đoạn này, chỉ có tài xế mới có thể cứu động cơ bằng cách nhanh chóng tắt máy và bắt đầu sửa chữa. Nếu không, động cơ quá nóng, chèn hoặc biến dạng không thể phục hồi được. Hệ thống được trang bị đèn báo nhiệt độ nước làm mát, mũi tên, đèn số hoặc đèn đỏ thông thường. Người lái xe phải chú ý đầy đủ đến thông số này, đặc biệt là trong điều kiện nặng nhọc, nắng nóng hoặc tải trọng tối đa.
Thiết kế của bộ tản nhiệt và bình giãn nở
Để trao đổi nhiệt hiệu quả với không khí, lõi của bộ tản nhiệt được làm dưới dạng ống tròn mỏng hoặc các ống khác được nối với nhau bằng các đường gân phụ làm bằng kim loại dẫn nhiệt tốt là đồng hoặc nhôm. Tất cả điều này tạo thành một cấu trúc tổ ong, được giới hạn bởi hai bể chứa, qua đó chất chống đông được thải ra ngoài và cung cấp cho các tổ ong.
Đôi khi bộ tản nhiệt làm mát chính được kết hợp với bình ngưng hệ thống khí hậu hoặc dầu. Trong trường hợp thứ hai, một quạt khác thường được lắp đặt, được bật liên tục ở chế độ làm mát bên trong.
Khi chất chống đông được làm nóng, thể tích của nó tăng lên, bình giãn nở được yêu cầu để bù đắp cho điều này. Nó trong mờ để kiểm soát trực quan mức chất lỏng, không thể chấp nhận được sự rò rỉ của mức chất lỏng. Phích cắm được trang bị van giảm áp khẩn cấp đã đề cập ở trên. Dữ liệu hiệu chuẩn lò xo van là riêng lẻ cho từng động cơ, cũng như nhiệt độ hoạt động.
Bơm và bộ điều nhiệt
Việc duy trì nhiệt độ và tính đồng nhất của quá trình khởi động động cơ phụ thuộc vào tình trạng của các thiết bị này. Chất lỏng phải chuyển động với tốc độ cao, mang theo một lượng nhiệt đáng kể. Vì vậy, cánh quạt máy bơm nước được tính toán kỹ lưỡng và lắp đặt vào vỏ có khe hở chính xác. Giá trị của nó được hỗ trợ bởi ổ trục mà trục bánh công tác quay trên đó, phản ứng dữ dội trong đó là không thể chấp nhận được.
Sự xuất hiện của trò chơi dẫn đến sự cố của phớt máy bơm. Các điều kiện của cuộc sống của anh ta không dễ dàng, anh ta giữ một chất lỏng nóng và lỏng dưới áp suất cao. Việc mòn hộp nhồi hoặc chuyển động bất thường của các cạnh làm việc dẫn đến rò rỉ, giảm áp suất và xâm nhập chất chống đông vào các bộ phận truyền động của thiết bị.
Bộ điều nhiệt bao gồm hai van được điều khiển bởi một hình trụ gấp nếp với một chất đặc biệt bên trong. Nó nở ra rất nhiều khi bị đốt nóng, làm di chuyển các thân van. Khi một trong số chúng mở ra một đường bao lớn, đường viền thứ hai sẽ chồng lên một đường viền nhỏ và ngược lại. Điều này kiểm soát nhiệt độ của động cơ.
Quạt được điều khiển bằng cảm biến nhiệt độ. Trên các động cơ cũ, một trong số chúng được lắp vào két tản nhiệt và khi nhiệt độ tăng lên, nó cung cấp điện qua rơ le tới rơ le của động cơ điện cánh quạt. Các động cơ hiện đại chứa một bộ phận điều khiển chung với một cảm biến duy nhất ở đầu bộ phận. Sau khi vượt quá ngưỡng nhất định, thiết bị sẽ gửi lệnh đến rơ le quạt. Nếu có một điểm hở trong mạch của cảm biến tương tự này, quạt sẽ chạy liên tục và lỗi điều khiển sẽ hiển thị trên bảng điều khiển.
Bảo trì và sửa chữa hệ thống
Công việc có kế hoạch bao gồm việc thay thế chất chống đông kịp thời. Nó chứa trong thành phần của nó nhiều chất chống ăn mòn, chống tạo bọt, bôi trơn và các chất phụ gia khác được phát triển theo thời gian. Ăn mòn bên trong hệ thống là không thể chấp nhận được, vì vậy chất lỏng phải được thay đổi thường xuyên. Các chất chống đông đơn giản nhất kéo dài khoảng hai năm, những chất chống đông hiện đại hơn - lên đến năm. Việc bỏ lỡ ngày thay thế dẫn đến sự suy giảm không thể phục hồi trong quá trình truyền nhiệt bên trong vỏ động cơ.
Trục trặc thường liên quan đến rò rỉ và giảm mực chất lỏng trong bể. Điều này đòi hỏi phải theo dõi liên tục. Nếu phát hiện rò rỉ chất lỏng, hệ thống phải được điều áp, nghĩa là, tạo áp suất dư lên nó và xác định trực quan vị trí rò rỉ. Áp suất phải thấp để không làm biến dạng cấu trúc tốt của bộ tản nhiệt.
Việc sử dụng nước thay vì chất chống đông là không thể chấp nhận được; ăn mòn các bộ phận làm bằng kim loại đen và kim loại màu sẽ ngay lập tức bắt đầu. Sau đó, động cơ sẽ không thể hoạt động bình thường được nữa. Trong trường hợp nghiêm trọng, bạn có thể thêm tạm thời một lượng nhỏ nước cất, sau đó tiến hành sửa chữa, rửa sạch hệ thống và đổ chất chống đông mới với dung sai được khuyến nghị chính xác cho động cơ này. Các thiết kế khác nhau ngụ ý một thành phần phụ gia khác nhau trong thành phần của chất làm mát.
