Hệ thống làm mát bằng không khí là gì? Cấu tạo & Nguyên lý làm việc

Hệ thống làm mát bằng không khí là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò đối với động cơ như thế nào? Bài viết dưới đây của Xe nâng Doosan Việt Nam sẽ tổng hợp những thông tin về hệ thống làm mát bằng không khí, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của hệ thống này.

Hệ thống làm mát bằng không khí là gì?

Hệ thống làm mát là bộ phận quan trọng, có nhiệm vụ duy trì và giữ nhiệt độ các chi tiết trong động cơ không vượt quá giới hạn cho phép. Nó được chia làm hai loại: Hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước.

Trong đó, hệ thống làm mát bằng không khí có nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ trong không khí xuống bằng một luồng khí lạnh hay còn được gọi là hơi nước tự nhiên. Nó được sử dụng trong nhiều loại động cơ khác nhau.

Cấu tạo của hệ thống làm mát bằng không khí

Hiện nay, hệ thống làm mát bằng không khí được chia làm hai loại bao gồm: Hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức và làm mát bằng gió tự nhiên. Mỗi loại sẽ có cấu tạo và hoạt động khác nhau, tuy nhiên chúng có một nhiệm vụ chung là làm mát không khí cho động cơ.

1. Cấu tạo của hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức

• Quạt gió hút mùi: Đem đến công dụng tăng cường lượng gió đi vào hệ thống làm mát, đặc biệt là những lúc di chuyển ở tốc độ chậm, nhưng nơi đông đúc, tắc đường thì lượng gió đi vào động cơ càng lớn.
• Cánh tản nhiệt: Giữ vai trò tản nhiệt và phân tán một cách đồng đều.
• Tâm hướng gió: Đây là một bộ phận không thể thiếu của hệ thống làm mát bằng không khí.
• Vỏ ngoài của động cơ, cửa thoát gió: Được cấu tạo bởi các đường rãnh liền khít nhau giúp gia tăng diện tích tiếp xúc giữa không khí mát với động cơ.

2. Cấu tạo của hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên

• Hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên nên không cần đến quạt hút gió.
• Mặt khác, nó chỉ cần bề ngoài của động cơ khi tiếp xúc với không khí sẽ có khả năng tự khởi động quá trình làm mát.

Chính vì lý do đó, hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên không được thông dụng, nó chỉ được dùng cho các dòng động cơ V hoặc động cơ có xi lanh xếp thẳng hàng.

>>> Tham khảo ngay:

Bộ ly hợp là gì? Cấu tạo & Nguyên lý làm việc của bộ ly hợp ô tô, xe máy

Xupap là gì? Cấu tạo và công dụng của xupap trên ô tô, xe máy

Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát bằng không khí

Hệ thống làm mát bằng không khí vận hành khá đơn giản. Trước tiên chúng ta cần hiểu về quá trình truyền nhiệt lượng được diễn ra giữa hai môi trường là kim loại của động cơ và môi trường không khí bên ngoài. Chính vì thế, hệ thống làm mát sẽ chịu ảnh hưởng của các yếu tố như: Vùng truyền nhiệt tiếp xúc, sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường không khí và kim loại trong động cơ, cuối cùng là hệ số truyền nhiệt.

Do đó, sự chênh lệch hoặc kết hợp giữa kim loại và diện tích bề mặt không khí phải lớn hơn gấp 100 lần trong động cơ làm mát bằng không khí thì mới có được một lượng truyền nhiệt vừa đủ để tăng diện tích của cả hai.

Mặt khác, xi lanh và nhiệt độ bên trong động cơ của hệ thống làm mát không khí thường gấp khoảng hai lần so với động cơ làm mát bằng nước tương đương. Khi nhiệt độ của xi lanh cao hơn nó sẽ có nhiều nhiệt đi qua bộ phận piston và xi lanh đến dầu, từ đó giúp hỗ trợ loại bỏ nhiệt dư thừa.

Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát bằng không khí được hoạt động như sau:

• Đầu tiên, khi động cơ làm mát hoạt động thì nhiệt độ của các chi tiết bao quanh khu vực buồng đốt sẽ được truyền tới các bộ phận cánh tản nhiệt rồi tản ra bên ngoài không khí.
• Tiếp theo, nhờ hoạt động của cánh tản nhiệt mà động cơ sẽ được hạ nhiệt và làm mát nhanh hơn.
• Trong trường hợp động cơ được đặt tĩnh tại hệ thống còn sử dụng quạt gió sẽ làm tăng tốc quá trình làm mát, tản nhiệt một cách hiệu quả nhất.

Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát bằng không khí

Hiện nay, hệ thống làm mát bằng không khí được sử dụng trong nhiều loại động cơ khác nhau. Ngoài những ưu điểm thì nó vẫn còn những hạn chế cần được khắc phục trong tương lai.

1. Ưu điểm

• Làm mát bằng không khí đơn giản, không yêu cầu nhiều về nước làm mát, ống hay bộ tản nhiệt. Cấu tạo đơn giản với phần đầu và đúc xi lanh không có vỏ bọc nước nên khá đơn giản, không bị phức tạp như các loại khác.
• Không sử dụng các loại chất làm mát động cơ nên hạn chế được tình trạng ăn mòn, đóng băng, sôi… 
• Đa số các loại động cơ sử dụng hệ thống làm mát này đều có tuổi thọ vòng và xi lanh tốt hơn các loại động cơ khác. Đồng thời, quá trình làm mát cũng diễn ra nhanh chóng hơn.
• Trọng lượng của hệ thống làm mát tương đối nhỏ gọn giúp tiết kiệm được diện tích cho động cơ.
• Với cấu tạo đơn giản nên hệ thống làm mát dễ dàng sản xuất, sửa chữa và thay thế.
• Hệ thống làm mát bằng không khí thích hợp sử dụng cho các loại động cơ xi lanh đơn hoặc động cơ V thẳng hàng.

2. Nhược điểm

• Phát ra tiếng ồn vì hoạt động theo cơ chế hốc hút gió vào bên trong để làm mát động cơ. Đặc biệt, đối với hệ thống làm mát bằng gió cưỡng bức còn tích hợp thêm quạt hút gió gây ra tiếng động lớn trong quá trình hoạt động.
• Không có khả năng làm mát cho các loại động cơ có cấu tạo phức tạp như trên ô tô, mô tô hoặc các loại xe phân khối lớn khác.
• Hiện nay hệ thống làm mát bằng không khí có mức giá thành tương đối cao.

So sánh hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng không khí

Như đã nói ở trên, hệ thống làm mát có hai loại: Làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước. Mỗi loại sẽ có những đặc điểm và nguyên lý hoạt động khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết về hai loại hệ thống làm mát này.

Hệ thống làm mát bằng không khí trên xe máy

1. Tại sao xe máy thường làm mát bằng không khí?

• Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản do đó công nghệ sản xuất không đòi hỏi quá đặc biệt. Đầu xi lanh cấu tạo ít phức tạp và không cần đến vỏ bọc nước.
• Chi phí và thời gian bảo dưỡng ít tốn kém hơn so với hệ thống làm mát bằng hơi nước. Nếu động cơ quá nóng, chủ xe chỉ cần loại bỏ bụi bẩn để đai truyền động quạt gió, cửa giảm sốc và bộ điều chỉnh hoạt động tốt hơn là khắc phục được.
• Trọng lượng nhẹ và lắp đặt đơn giản, không có quá nhiều chi tiết dư thừa.
• Tuổi thọ của vòng và xi lanh tốt hơn so với hệ thống làm mát bằng hơi nước.

2. Làm mát bằng không khí ở xe máy có hạn chế gì?

Việc sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí vẫn có khả năng gây ô nhiễm môi trường. Bởi lẽ, trong quá trình hoạt động nó thải ra lượng khí độc hại lớn, trong đó có HC và CO hay NOx. Ngoài ra, hệ thống làm mát này khó có thể ứng dụng cho những động cơ có cấu tạo phức tạp.

Như vậy, qua bài viết vừa rồi chắc hẳn quý bạn đọc đã hiểu rõ hơn về hệ thống làm mát bằng không khí. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng nó vẫn có những mặt hạn chế, đó là lý do hệ thống này vẫn ít được sử dụng rộng rãi trong các loại động cơ. Truy cập website doosan-iv.vn để cập nhật nhưng bài viết mới nhất.

>>> Xem thêm:

Bộ chế hòa khí ô tô, xe máy là gì? Cấu tạo và Nguyên lý làm việc của bộ chế hòa khí

Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và yêu cầu