Cách hoạt động của hệ thống làm mát động cơ

Hệ thống làm mát là người hùng thầm lặng của động cơ đốt trong. Nó lặng lẽ giữ cho động cơ của bạn ở nhiệt độ hoạt động, ngăn ngừa quá nhiệt và đồng thời cung cấp nhiệt ấm áp cho khoang hành khách. Lần duy nhất chúng tôi nhận thấy hệ thống làm mát là khi nó bị lỗi và điều đó thường rất nghiêm trọng.

Nhiệt độ bên trong buồng đốt của động cơ ô tô, (khu vực nhiên liệu cháy) có thể dễ dàng lên tới 1600 °. F. Nhiệt độ hoạt động của động cơ phải trong phạm vi 200 độ thấp. Đó là rất nhiều nhiệt phải được loại bỏ. Nhiệt độ hoạt động của động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất làm mát. Động cơ hư hỏng có thể xảy ra khá nhanh khi nhiệt độ nước làm mát bắt đầu tăng lên gần 300 độ.

Hệ thống làm mát động cơ hoạt động dựa trên sự truyền nhiệt chủ yếu. Truyền nhiệt là sự chuyển động của nhiệt năng từ nơi này sang nơi khác. Năng lượng nhiệt sẽ luôn tìm kiếm thứ gì đó mát hơn. Một ví dụ điển hình của việc này là đặt một lon nước ngọt (bia) ấm vào một thùng đá lạnh. Vì năng lượng nhiệt sẽ luôn chuyển sang vật gì đó lạnh hơn, năng lượng nhiệt trong vật liệu không thể truyền sang nước đá, làm cho cái lon lạnh đi. Lạnh, theo định nghĩa, là trường hợp không có nhiệt năng.

Dưới đây là cách hệ thống làm mát ô tô sử dụng cơ chế truyền nhiệt để giữ cho động cơ của bạn luôn mát và ấm áp của bạn:

Máy bơm nước tuần hoàn chất làm mát qua hệ thống làm mát. Máy bơm nước được dẫn động bởi cùng một dây đai truyền động phụ kiện vận hành máy phát điện, máy bơm trợ lực và máy nén điều hòa không khí. Các dây đai này được dẫn động bởi một ròng rọc ở phía trước trục khuỷu. Máy bơm nước sử dụng các cánh quạt quay để đẩy chất làm mát qua động cơ, bộ tản nhiệt và lõi bộ gia nhiệt.

Nước làm mát chảy qua động cơ thông qua các áo nước. Áo nước nằm khắp toàn bộ động cơ nhưng tập trung chủ yếu xung quanh các buồng đốt, vì đây là nơi sinh ra nhiệt và là nơi có nhiệt độ cao nhất.

Bộ điều nhiệt kiểm soát dòng chảy của chất làm mát. Bộ điều nhiệt là người gác cổng của hệ thống làm mát. Nó sử dụng van poppet hoạt động bằng lò xo được đóng lại khi động cơ nguội, chặn dòng nước làm mát và thường mở ở nhiệt độ nước làm mát từ 185 - 195 độ, tùy thuộc vào định mức của bộ điều nhiệt.

Khi bộ điều nhiệt đóng, nó sẽ ngăn dòng nước làm mát đi qua bộ tản nhiệt. Nước làm mát được dẫn qua động cơ bằng ống abypass. Điều này cho phép chất làm mát nóng lên mà không cần tác động làm mát của bộ tản nhiệt đang cố gắng làm mát nó. Bằng cách này, động cơ và chất làm mát có thể đạt được nhiệt độ hoạt động.

Khi đạt được nhiệt độ hoạt động, bộ điều nhiệt sẽ mở ra, cho phép nước làm mát chảy qua bộ tản nhiệt. Bộ điều nhiệt sử dụng lò xo lưỡng kim. Điều này có nghĩa là lò xo bao gồm hai kim loại riêng biệt co và giãn ra khác nhau khi tiếp xúc với sự thay đổi của nhiệt độ. Khi chất làm mát nóng làm nóng lò xo, cả hai kim loại đều kéo vào nhau, làm cho lò xo co lại, làm mở van poppet, cho phép chất làm mát chảy qua.

Sau khi chất làm mát chảy qua bộ tản nhiệt, nó tiếp tục theo chu kỳ nóng lên và hạ nhiệt. Khi chất làm mát đi qua động cơ, nhiệt sẽ truyền từ động cơ nóng sang chất làm mát. Sau đó, chất làm mát cực nóng này được bơm qua bộ tản nhiệt, nơi năng lượng nhiệt của nó được truyền vào khí quyển và chu trình tiếp tục.

Vì vậy, khi chất làm mát chảy qua bộ tản nhiệt, năng lượng nhiệt từ chất làm mát sẽ đi đến kim loại trong bộ tản nhiệt. Quạt làm mát thổi không khí qua các cánh tản nhiệt, cho phép nhiệt năng từ bộ tản nhiệt đi vào không khí, và nó sẽ đi xa. Kiểu như thổi vào khoai tây chiên của bạn để làm nguội chúng.

Quạt làm mát được truyền động bằng dây đai hoặc chạy bằng động cơ điện. Quạt truyền động bằng dây đai thường được trang bị ly hợp ly tâm hoặc ly hợp nhiệt. Ly hợp ly tâm làm chậm tốc độ của cánh quạt quay khi tốc độ động cơ tăng lên, bằng cách cho phép quạt quay tự do, ngắt khỏi mô-men xoắn của động cơ. Điều này dựa trên giả định rằng nếu tốc độ động cơ cao hơn, xe phải đang chuyển động xuống mặt đường. Khi xe chuyển động, không khí tự nhiên thổi qua bộ tản nhiệt, do đó, nó cần ít tốc độ quạt hơn. Cắt giảm tốc độ quạt làm giảm tải cho động cơ, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Bộ ly hợp nhiệt có lò xo lưỡng kim tích hợp giúp giảm mô-men xoắn đối với các cánh quạt khi động cơ nguội, cho phép chúng quay vòng. Khi lò xo nóng lên, nó cho phép cánh quạt hoạt động hoàn toàn. Điều này cũng hạn chế lực cản của quạt để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Quạt làm mát điện được kích hoạt bởi mô-đun điều khiển điện tử (ECM), sử dụng đầu vào từ bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ. Khi chất làm mát đạt đến nhiệt độ cao được xác định trước, ECM sẽ quay trên quạt. ECM sẽ tắt quạt khi chất làm mát đạt đến nhiệt độ thấp xác định trước.

Quạt điện là tốt nhất vì chúng không gây tải cho động cơ, giúp tiết kiệm nhiên liệu. Điều khiển điện tử quạt làm mát cho phép ECM kiểm soát nhiệt độ của chất làm mát, duy trì nhiệt độ chất làm mát tối ưu. ECM cũng sẽ bật quạt làm mát khi máy điều hòa không khí đang chạy. Dàn ngưng của máy điều hòa không khí được đặt ở phía trước của bộ tản nhiệt, do đó, bắt buộc phải có tốc độ cao liên tục thổi không khí qua bộ tản nhiệt và bình ngưng khi máy điều hòa không khí chạy.

Tất cả các hệ thống làm mát ô tô đều được bịt kín bằng nắp áp suất. Vì nhiệt làm tăng áp suất, nên áp suất trong hệ thống làm mát bắt đầu hình thành ngay khi nhiệt độ tăng. Không cần phải nói, nếu bạn quên kiểm tra áp suất này, nó có thể là một thảm họa. Nắp áp suất làm mát hệ thống làm mát ở áp suất xác định trước. Hầu hết các giới hạn đều được đặt ở áp suất 15 pound trên inch vuông (PSI). Điều này có nghĩa là ở 15 PSI, nắp sẽ thoát áp suất ra khí quyển. Nắp áp suất hoạt động theo nguyên tắc giống như bộ điều nhiệt. Lò xo lưỡng kim co lại, nâng con dấu và cho phép áp suất thoát ra ngoài.

Nắp áp suất có thể được đặt trên bộ chiếu sáng hoặc trên một chai tẩy dầu mỡ bằng nhựa. Bình tẩy dầu mỡ là một bình chứa được đặt trong khoang động cơ, cao hơn động cơ và bộ tản nhiệt. Chân thực tự nhiên tăng lên khi bị mắc kẹt trong chất lỏng, bất kỳ không khí nào trong hệ thống làm mát sẽ đi đến bình tẩy dầu mỡ và được đẩy ra khỏi lỗ thông hơi có áp suất. Không khí có hại cho hệ thống làm mát. Không khí bị kẹt sẽ ngăn dòng chất làm mát có thể gây ra tình trạng quá nhiệt, thiếu nhiệt cho khoang hành khách hoặc sai số đo nhiệt độ.

Hệ thống gắn nắp áp suất trên bộ tản nhiệt sử dụng bình tràn. Tất cả những gì bồn chứa này làm là bắt bất kỳ chất làm mát nào có thể thoát ra khỏi quá trình thoát áp suất. Nếu mức chất làm mát trong bộ tản nhiệt giảm xuống so với mức giảm và lưu lượng bình thường của hệ thống làm mát, chất làm mát sẽ được hút ra khỏi bình tràn và quay trở lại bộ tản nhiệt.

Bên cạnh việc giữ cho động cơ của bạn mát mẻ, hệ thống làm mát còn giúp giữ ấm cho bạn. Nhiệt thổi vào khoang hành khách vào những ngày đầu tiên được truyền từ chất làm mát nóng, đến lõi lò sưởi, và sau đó là không khí, được ép vào trong xe bằng động cơ quạt gió.

Một lõi lò sưởi về cơ bản là một bộ tản nhiệt mini. Dòng chảy làm mát đi qua một loạt các ống hẹp được nối với nhau bằng các lớp kim loại mỏng, sắp xếp theo cấu hình giống như tổ ong. Các ống nóng làm nóng tổ chức nhiệt, truyền năng lượng nhiệt của chúng ra không khí khi nó bị cưỡng bức qua lõi bộ gia nhiệt bằng động cơ quạt gió. Đây là lý do tại sao bạn thường nghe nói về bộ điều chỉnh nhiệt gây ra tình trạng không nóng. Nếu bộ điều nhiệt bị kẹt mở, chất làm mát không có cơ hội đạt đến nhiệt độ hoạt động. Không nóng có nghĩa là không nóng.

Vì vậy, đây là những điều cơ bản về cách hệ thống làm mát động cơ giữ cho động cơ không tự hủy. Động cơ ô tô thực hiện rất tốt trong việc che giấu tất cả những bạo lực đang thực sự diễn ra sâu bên trong động cơ đốt trong khi nó đang chạy. Nhiệt là sản phẩm phụ của tất cả những thứ đó và hệ thống làm mát của bạn liên tục chiến đấu trong trận chiến để kiểm soát nhiệt độ đó.