Đối với một số loại động cơ, hệ thống làm mát bằng không khí đóng vai trò vô cùng quan trọng. Dưới đây là những thông tin chung về hệ thống làm mát bằng không khí, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ưu điểm, hạn chế của chúng. Hãy tham khảo!
1. Hệ thống làm mát là gì? Hệ thống làm mát bằng không khí là gì?
Hệ thống làm mát là khái niệm để chỉ hệ thống đảm nhận nhiệm vụ giữ cho nhiệt độ các chi tiết trong động cơ không vượt quá giới hạn cho phép khi động cơ được hoạt động. Hệ thống làm mát bao gồm 2 loại chính gồm: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước.
Hệ thống làm mát bằng không khí chính giữ nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ trong không khí xuống bằng một luồng khí lạnh. Có thể hiểu đơn giản thì hệ thống làm hạ nhiệt bằng không khí chính là hệ thống sử dụng hơi nước tự nhiên. Lúc này, không khí được làm mát bằng nước mát và được đưa vào trong môi trường cần làm mát để điều hòa nhiệt độ (môi trường của động cơ).
2. Phân loại và cấu tạo của hệ thống làm mát bằng không khí
Hệ thống làm mát bằng không khí được chia nhỏ làm 2 loại cơ bản bao gồm: làm mát bằng gió cưỡng bức và làm mát bằng gió tự nhiên. Mỗi hệ thống được cấu tạo khác nhau và hoạt động dựa theo nguyên lý riêng. Tuy nhiên, chúng đều có điểm chung là thực hiện nhiệm vụ làm mát không khí cho động cơ.
Cấu tạo cơ bản của hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức:
Bao gồm các bộ phận sau:
- Quạt hút gió: Có tác dụng làm tăng cường lượng gió đi vào hệ thống làm mát, điển hình khi di chuyển ở tốc độ chậm và những nơi đông đúc, tắc đường thì lượng gió đi vào động cơ càng lớn giúp giảm nhiệt và làm mát động cơ.
- Cánh tản nhiệt: Đóng vai trò giúp tản nhiệt, từ đó nhiệt độ được phân tán đồng đều.
- Tâm hướng gió
- Vỏ ngoài của động cơ, cửa thoát gió: Được cấu tạo bởi các đường rãnh liền khít nhau giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa không khí mát với động cơ. Khi động cơ hoạt động sẽ tạo ra nguồn năng lượng nhất định để quạt gió hoạt động và hút không khí từ bên ngoài môi trường vào trong hệ thống làm mát. Tiếp đến chúng làm mát động cơ rồi đi ra theo cửa thoát gió.
Cấu tạo cơ bản của hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên:
So với hệ thống làm mát bằng không khí cưỡng bức thì hệ thống tự nhiên có cấu tạo khác. Bởi xuất phát từ gió tự nhiên mà hệ thống này không cần đến quạt hút gió. Chúng chỉ cần bề ngoài của động cơ khi tiếp xúc với không khí sẽ tự khởi động quá trình làm mát.
Chính vì vậy, loại này không phổ biến. Chủ yếu, chúng áp dụng trên các dòng động cơ V hoặc động cơ có xi lanh xếp thẳng hàng, có thể nhìn thấy ngay bên ngoài xe.
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát bằng không khí
Trước tiên, chúng ta cần tìm hiểu, quá trình truyền nhiệt lượng sẽ được diễn ra giữa hai môi trường là kim loại của động cơ và môi trường không khí bên ngoài. Chính vì vậy, chúng chịu tác động của những yếu tố cơ bản như: vùng truyền nhiệt tiếp xúc, chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường không khí và kim loại trong động cơ và cuối cùng là hệ số truyền nhiệt (Hệ số truyền nhiệt giữa kim loại với nước tốt hơn khoảng 100 lần so với kim loại vào không khí.)
Chính vì vậy, khi kim loại với diện tích bề mặt không khí hoặc chênh lệch nhiệt độ (AT) hoặc kết hợp cả hai phải lớn hơn 100 lần trong động cơ làm mát bằng không khí để có được cùng một lượng truyền nhiệt sẽ làm tăng diện tích của cả 2.
Bên cạnh đó, xi lanh và nhiệt độ trong động cơ làm mát bằng không khí gấp khoảng hai lần so với động cơ làm mát bằng nước tương đương. Khi nhiệt độ của xilanh cao hơn sẽ có nhiều nhiệt đi qua bộ phận piston và xilanh đến dầu sẽ giúp hỗ trợ loại bỏ nhiệt dư thừa.
Có thể hiểu đơn giản thì hệ thống làm mát bằng không khí hoạt động theo nguyên lý sau:
- Đầu tiên, khi động cơ làm việc thì nhiệt độ của các chi tiết bao quanh khu vực buồng đốt sẽ được truyền tới bộ phận cánh tản nhiệt rồi tản ra bên ngoài không khí.
- Sau đó, nhờ hoạt động của cánh tản nhiệt mà động cơ sẽ được hạ nhiệt, làm mát nhanh hơn.
- Trường hợp các động cơ đặt tĩnh tại hệ thống còn sử dụng quạt gió sẽ làm tăng tốc quá trình làm mát và đảm bảo nhiệt độ trong động cơ ở mức đồng đều và tốt nhất cho quá trình vận hành.
Khi tìm hiểu về hệ thống làm mát bằng không khí, cần nắm rõ cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc của chúng để dễ dàng hình dung quá trình cũng như sớm phát hiện vấn đề và cách xử lý khi các bộ phận nói riêng và toàn hệ thống này nói chung gặp vấn đề.
4. Ưu điểm và hạn chế của hệ thống làm mát bằng không khí
Đây là hệ thống đóng vai trò quan trọng với khá nhiều loại động cơ. Bên cạnh cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động, nhiệm vụ chính,… thì hệ thống làm mát bằng không khí còn có những ưu điểm nổi trội và hạn chế nhất định, cụ thể:
4.1 Ưu điểm
Nói đến những ưu điểm của hệ thống làm mát nói chung và làm mát bằng không khí nói riêng thì không thể bỏ qua những điểm dưới đây:
- Thứ nhất: Làm mát bằng không khí là phương pháp đơn giản, không yêu cầu làm cho nước mát, ống hay bộ tản nhiệt, chất làm mát,… Đồng thời, phần đầu và đúc xi lanh không có vỏ bọc nước nên khá đơn giản, không bị phức tạp như các loại khác.
- Thứ hai: Không sử dụng chất lỏng làm mát nên hoàn toàn tránh được những vấn đề như đóng băng, ăn mòn, sôi,…
- Thứ ba: Một số động cơ làm mát bằng không khí có tuổi thọ xilanh và vòng tốt. Piston, vòng và sự khởi động xi lanh xảy ra tương đối nhanh vì ít vật liệu và khối lượng chất lỏng xuất hiện để làm nóng. Quá trình tản nhiệt và làm mát cũng diễn ra nhanh chóng hơn.
- Thứ tư: Trọng lượng của hệ thống làm mát tương đối nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích cho động cơ.
- Thứ năm, bởi cấu tạo đơn giản nên hệ thống làm mát không đòi hỏi công nghệ sản xuất quá đặc biệt. Chính vì vậy, chúng rất dễ kiểm tra và đơn giản trong quá trình bảo trì, bảo dưỡng.
- Thứ sáu: Hệ thống làm mát bằng không khí có giá rẻ hơn, tiết kiệm chi phí.
- Thứ bảy: Hệ thống này rất thích hợp với xe máy sử dụng động cơ xilanh đơn hoặc động cơ V thẳng hàng
Có nhiều nghiên cứu, so sánh đã chỉ ra, các dòng xe sử dụng động cơ xilanh đơn hoặc động cơ V đặt thẳng hàng thì việc sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí sẽ tối ưu hơn so với hệ thống làm mát bằng nước. Đây cũng chính là những ưu thế nổi trội của hệ thống này.
4.2 Hạn chế
Bên cạnh những ưu điểm thì hệ thống làm mát bằng không khí cũng tồn tại một số nhược điểm nhất định, điển hình phải kể đến như:
- Thứ nhất: Có thể gây tiếng ồn trong quá trình hoạt động: Với cơ chế hốc hút gió vào bên trong để làm mát động cơ mà hệ thống này có thể gây tiếng ồn trong quá trình động cơ hoạt động, xe vận hành. Bên cạnh đó, với hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức còn tích hợp thêm quạt hút gió. Loại quạt này cũng gây ra tiếng động lớn trong quá trình hoạt động nên tạo nên sự khó chịu cho người sử dụng.
- Thứ hai: Hệ thống làm mát bằng không khí khó thực hiện nhiệm vụ làm mát ở những động cơ phức tạp: Bởi cấu tạo nên đơn giản nên chúng khó khăn trong quá trình làm mát ở những động cơ quá phức tạp như: V-Twin, các động cơ trên ô tô hoặc mô tô các loại xe phân khối lớn,…
- Thứ ba: Một số loại hệ thống làm mát có chi phí tương đối cao.
Nhìn chung, hệ thống làm mát bằng không khí có những ưu điểm và hạn chế nhất định. Chúng cũng phù hợp với từng động cơ và loại xe khác nhau.
5. Phân biệt hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước
Như các thông tin được cung cấp phía trên thì hệ thống làm mát chia làm 2 loại chính là làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước. Chúng đều có điểm chung là thực hiện quá trình hạ nhiệt, làm mát cho động cơ. Tuy nhiên, 2 loại này đều có những điểm khác biệt nhất định. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết:
Tiêu chí
Hệ thống làm mát bằng không khí
Hệ thống làm mát bằng dung dịch
Cấu tạo
Bao gồm:
- Cánh tản nhiệt
- Thân máy
- Quạt gió
Bao gồm:
- Két nước
- Nắp két nước
- Van hằng nhiệt
- Bơm nước
- Quạt gió
Trọng lượng
Trọng lượng nhỏ hơn
Trọng lượng lớn hơn
Hiệu suất khởi động
Hệ thống làm mát bằng không khí có hiệu suất khởi động cao dẫn đến độ mài mòn xi lanh thấp
Có hiệu suất khởi động thấp dẫn đến độ mài mòn xi lanh lớn cao
Hiệu suất thể tích
Hiệu suất thể tích thấp thông thường do nhiệt độ đầu xi lanh cao
Hiệu suất thể tích cao thông thường do nhiệt độ đầu xi lanh thấp
Loại động cơ được sử dụng
Chủ yếu là các loại động cơ có công suất thấp
Do hệ số truyền nhiệt lớn nên sử dụng ở động cơ có công suất cao.
Mức độ bảo trì
Ít bảo trì
Phải bảo trì thường xuyên
Mức độ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu
Hệ thống làm mát bằng không khí không phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu
Chịu ảnh hưởng lớn từ khí hậu, điển hình phải sử dụng giải pháp chống đóng băng vào mùa lạnh.
Khả năng gây tiếng ồn
Cao hơn
Thấp hơn
Khả năng kiểm soát khi sử dụng
Đơn giản
Phức tạp
Mỗi loại hệ thống làm mát sẽ có những đặc điểm cũng như ưu thế nhất định. Chính vì vậy, chúng sẽ có tính ứng dụng khác nhau. Khi tìm hiểu về các loại động cơ với dòng xe cụ thể, người dùng có thể hiểu hơn về hệ thống này.
Hiện nay, hệ thống làm mát trên các loại xe khá đa dạng. Bên cạnh xe máy, ô tô thì một số loại xe khác như xe nâng động cơ dầu, điện,… đều có thể tích hợp hệ thống làm mát. Khi nhiệt độ được hạ thấp, đồng đều thì quá trình động cơ hoạt động và xe vận hành cũng được tốt hơn.
Phía trên là những thông tin chúng tôi cung cấp về hệ thống làm mát bằng không khí ở động cơ. Hy vọng bài viết hữu ích cho nhiều người. Khách hàng có nhu cầu mua xe nâng chạy dầu, điện,… vui lòng liên hệ hotline 0869 285 225 để được đội ngũ chuyên viên tư vấn chi tiết!
Xem thêm:
- Hệ thống đánh lửa là gì? Nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo và sự cố thường gặp
- Vệ sinh buồng đốt động cơ: Hướng dẫn chi tiết nhất!
