Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................4
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀ MÁT..............................................5
2. Giới thiệu về khái quát động cơ 1TR-FE..................................................................5
2.1. Giới thiệu chung......................................................................5
2.1.1. Trọng lượng và kích thước xe....................................................6
2.1.2. Động cơ...................................................................................6
2.1.3. Khung xe..................................................................................7
1.1. Nhiệm, yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát động cơ........................................8
1.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát..........................................................................8
1.1.1.1. Làm mát động cơ và máy nén...............................................8
1.1.1.2. Làm mát dầu bôi trơn............................................................8
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát.............................................................................9
1.1.3. Phân loại hệ thống làm mát................................................................................9
1.1.3.1. Hệ thống làm mát bằng nước..........................................................................9
a. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi......................................................9
b. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.....................10
c. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức....................11
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng................12
6

5

4

3

2

1
7
11

8

9

10

...............................................12

*. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng........................13
*. Hệ thống làm mát một vòng hở....................................................14
d. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao..........................................................15

1


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên
ngoài................................................................................................15
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt
của khí thải.................................................................................................................. 16
1.1.3.2. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió)...........................................17
a. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên.....................................................17
b. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức...............................17
1.1.3.3. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng
khơng khí.....................................................................................................................19
1.2. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước.........................20

1.2.1. Kết cấu két làm mát..........................................................20
1.2.2. Kết cấu của bơm nước......................................................24
1.2.2.1. Bơm ly tâm.....................................................................................................24
1.2.2.2. Bơm piston..........................................................................26
1.2.2.3. Bơm bánh răng....................................................................26
1.2.2.4. Bơm cánh hút......................................................................27
1.2.2.5.Bơm guồng...........................................................................29
1.2.3. Kết cấu quạt gió................................................................30
1.2.3.1. Quạt gió dẫn động bằng đai...........................................................................30
1.2.3.2. Quạt gió chạy bằng điện................................................................................31
*. Khái quát.................................................................................................................31
*. Nguyên lý hoạt động...............................................................................................31
1.2.4. Van hằng nhiệt...................................................................32
Chương 2 Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE..............................................34
2.1. Sơ đơ hệ thống làm mát........................................................................................34
2.2. Các cụm chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ 1TR-FE....................36
2.2.1. Két làm mát.......................................................................................................36
2.2.1.1. Công dụng và yêu cầu....................................................................................36
2.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc........................................................................36
2.2.1.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................37
2.2.2. Nắp két................................................................................38
2.2.2.1. Công dụng và yêu cầu.........................................................38
2.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc............................................38
2.2.2.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................39
2.2.3. Bơm nước..........................................................................................................39
2.2.3.1. Công dụng và yêu cầu....................................................................................39
2


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

2.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc........................................................................40
2.2.3.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................41
2.2.4. Quạt gió dẫn động bằng đai..............................................................................41
2.2.4.1. Cơng dụng và yêu cầu....................................................................................41
2.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc........................................................................42
2.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................42
2.2.4. Van hằng nhiệt...................................................................................................43
2.2.4.1. Công dụng và yêu cầu....................................................................................43
2.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động......................................................................43
2.2.4.3. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................44
2.2.5. Khớp chất lỏng..................................................................................................44
2.2.5.1. Công dung và yêu cầu....................................................................................44
2.2.5.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động......................................................................45
2.2.5.3. Nguyên lý hoạt động.......................................................................................46
2.2.5.4. Các dạng hư hỏng và cách khắc phục sửa chữa.............................................47
Chương 3. Tính tốn kiểm nghiệm nhiệt động cơ 1TR-FE.........................................47
3.1. Tính tốn các q trình cơng tác...........................................................................48
3.1.1 Tính tốn q trình nạp......................................................................................48
3.1.2. Tính tốn q trình nén..........................................................50
3.1.3. Tính tốn q trình cháy...................................................................................51
3.1.4. Q trình giãn nở...................................................................53
3.1.5. Tính tốn các thơng số của chu trình cơng tác......................53
3.2. Xây dựng đồ thị công...........................................................55
3.2.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén......................55
3.2.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở................55
3.2.3. Lập bảng tính.........................................................................56
3.2.4. Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công...........56
3.2.5 Vẽ đồ thị cơng....................................................................................................57
3.3. Tính tốn hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE......................................................58
3.3.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh....................................................58

3.3.2. Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió............................................62
3.3.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát............................63
3.3.4. Tính kiểm nghiệm bơm nước.............................................................................65
3.3.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió................................................................................68
3.3.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ..................................................................73
3.3.6.1. Tính các thơng số của két nước......................................................................73
3


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
3.3.6.2. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra mơi trường bên ngồi.........75
9. Kết luận...................................................................................................................80
Tài liệu tham khảo.......................................................................................................81

LỜI NĨI ĐẦU
Sau q trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực,
em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp
và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên
ngành. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm
cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.
Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của
động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020 ”
Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các
phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ 1TR-FE
trang bị trên xe TOYOTA INNOVA 2020, trong đó đi sâu vào tính tốn kiểm
nghiệm nhiệt động cơ và két làm mát.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo cịn ít và điều kiện thời gian
không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em khơng tránh khỏi những thiếu sót, kính
mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối
cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Dương Việt Dũng, các thầy cô giáo

bộ mơn,các thầy ở xưởng thí nghiệm VAL cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ
án này.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2022.
Sinh viên thực hiện.

Lê Sỹ Tú

4


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀ MÁT
Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao,chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc
tốt của các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bơi trơn, hệ thống khởi
động, hệ thống làm mát…. Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc
của động cơ phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc của các hệ thống này. Hệ thống làm
mát là một trong những hệ thống quan trọng đó của động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc
với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng
25  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt
nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittơng có thể lên tới 600 oC,cịn nhiệt độ của nấm
xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả
xấu như:
- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của
các chi tiết máy
- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát.
- Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt.
- Giảm hệ số nạp.
- Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ.

Để khắc phục các hậu quả xấu trên.Vì vậy cần thiết phải làm mát động cơ..
1.1. Nhiệm, yêu cầu và phân loại hệ thống làm mát động cơ
1.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện q trình truyền nhiệt từ
khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ
của các chi tiết khơng q nóng nhưng cũng khơng q nguội. Động cơ quá nóng sẽ
gây ra các hiện tượng như đã nói, còn quá nguội tức là động cơ được làm mát quá
nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh
cơng ít do đó hiệu suất nhiệt của động cơ thấp, ngoài ra do nhiệt độ động cơ thấp
ảnh hưởng đến chất lượng dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng, dầu bơi trơn
khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến
các chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ
Hệ thống làm mát của động cơ 1TR-FE có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và
dầu bôi trơn.
5


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
1.1.1.1. Làm mát động cơ và máy nén
Hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động cơ, bảo đảm động cơ
có nhiệt độ ổn định trong suốt q trình làm việc. Ngồi ra, hệ thống cũng có nhiệm
vụ khơng kém phần quan trọng đó là rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh chóng
đưa động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc. Bên cạnh đó hệ thống làm mát cịn làm mát
cho máy nén khí nhằm tăng hiệu suất cho máy nén khí. Đường nước làm mát máy
nén khí được trích từ đường nước chính làm mát động cơ.
1.1.1.2. Làm mát dầu bơi trơn.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên
không ngừng do các nguyên nhân cơ bản sau:
- Dầu bôi trơn phải làm mát các trục, tỏa nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát
các ổ trục ra ngồi.

- Dầu bơi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cị mổ,
đi xupáp, piston...
Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và đảm
bảo khả năng bơi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bơi trơn. Đường dầu bôi trơn
được khoan song song với đường nước làm mát động cơ. Khi nước làm mát động
cơ đồng thời làm mát luôn cho dầu bôi trơn, nhằm hạ nhiệt độ cho dầu bôi trơn.
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát
Đối với động cơ 1TR-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ơtơ khác thì hệ
thống làm mát phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé.
- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83950C và nhiệt độ của dầu bơi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C.
- Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như
điều kiện đường sá, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí.
1.1.3. Phân loại hệ thống làm mát
1.1.3.1. Hệ thống làm mát bằng nước
Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm
mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và
làm mát ở nhiệt độ cao. Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau
và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ.
a. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
6


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống
này khơng 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:
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

Hình 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 sơi. Nước sơi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa
để bốc hơi ra ngồi 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 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 khơng 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 mịn
xilanh khơng đều.
7


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
b. 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 khơng 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 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.
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 khơng 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 khơng đều. Muốn khắc
phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn
8

Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này khơng
thích hợp cho động cơ ơ tơ máy kéo, mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại.
c. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
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 vịng tuần hồn và kiểu tuần hồn ta có các
loại tuần hồn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vịng
kín, kiểu cưỡng bức một vịng hở, kiểu cưỡng bức hai vịng tuần hồn. Mỗi kiểu
làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng
6

5

4

3

2

1
7
11

8

9

10

Hình 3-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.
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 bơi trơn.
Trên hình (3-3) là hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức của động cơ ô tô
máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua 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, một phần nước chảy 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.

9


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
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 khơng 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.
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước khơng phải là dịng

khơng khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dịng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước
sơng, biển. Vịng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một
vịng cịn gọi là nước vịng kín. Vịng thứ hai với nước sơng hay nước biển được
bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sơng,
biển nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ
tàu thủy.
6

5

4
3
2

8

7

1

9

10

Hình 3-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vịng tuần hồn
1-Đường 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 vịng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vịng kín; 10Bơm nước vịng 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 ngồi môi trường
10


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
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 ngồi mơi trường.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín
cịn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì
vậy, nước làm mát ở vịng làm mát ngồi, nước được hút từ bơm (7) qua két làm
mát (5) theo đường ống (6) đổ ra ngồi. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch
nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, 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.
*. 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 vịng kín.
4

5

3

2
1

6

7

8

Hình 3-5 Hệ thống làm mát một vịng hở.
1-Đường 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 sơng, biển. Hệ thống này có ưu
điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát đạt được ở 100 0C
hoặc cao hơn. Khi nước ở nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. 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.

11


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
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 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
khơng có lợi cho chế độ làm mát.
d. 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.

*. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngồi
2

3

4

5 6

p2 tra
,

p2 tvo
,

7
1

Hình 3-6 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- Khơng khí làm mat; 7- Bơm nước.
Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có
áp suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hồn (7).
Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p 2 > p1
truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ
chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có
áp suất cao p2 khơng sơi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t vào đến tra ). Áp suất p2 tương
ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra nên nước chỉ sơi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2.

12

Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
*. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt
của khí thải

1

3

2

5 6

4

7

8

9

PK > P1
p1 t1
p2

,

t

t'ra

ra

P1 t'1 > t1
P1

t

10
11

r

p2 , t1

PK >P1

12

16

15 14

13

Hình 3-7 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và
nhiệt của khí thải
1- Động cơ; 2- Tuabin tăng áp; 3- Đường thải; 4- Bộ tăng nhiệt cho hơi nước;
5- Bộ tăng nhiệt cho nước ra; 6- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ tách hơi;

7,9- Van tiết lưu; 8- Bộ tách hơi nước; 10- Tuabin hơi; 11- Bộ ngưng tụ;
12,14,15,16- Bơm nước; 13- Thùng chứa nước.
Hệ thống làm mát này có hai vịng tuần hồn và q trình hoạt động như sau:
- Vịng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng
nhiệt trước cho nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8). Nước tuần
hồn trong hệ thống tuần hồn làm kín nhờ bơm (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi
với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p 2. Từ động cơ nước lưu động ra với áp
suất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra.
Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t 2> t’ra> tra
nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách hơi
sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.
- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin (10),
rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ phận ngưng
tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ
tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi. Nước làm mát
của vịng tuần hồn ngồi chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ

13


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào mạch hở để piston làm
mát nước trong mạch kín.
Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu suất làm
việc của động cơ lên 6-7%, giảm được lượng tiêu hao hơi nước và khơng khí làm
mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh
trong nhiên liệu này.
Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt
độ của các chi tiết máy cao. Do đó cần đảm bảo các khe hở cơng tác của các chi tiết
cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt. Ngồi ra đối với

động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt
độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các
khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn.
1.1.3.2. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió)
Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ
yếu- phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Hệ thống
làm mát bằng khơng khí chia làm hai loai: làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên và
kiểu làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió).
Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát
hợp lý.
a. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản. Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố
trí trên nắp xilanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí
dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vng góc
với đường tâm xilanh. Đa số động cơ mơtơ và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu
này.
Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản
nhiệt dọc theo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến
tản nhiệt. Hệ thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để
lấy làm mát các phiến tản nhiệt.
Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm... thường động cơ bị quá
nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án
làm mát bằng khơng khí kiểu cưỡng bức.
b. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức

14


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển

của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ. Tuy nhiên,
hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp
xilanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các
phiến tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và
cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.
4

6

3
2

5

1
(A)

(B)

Hình 3-8 Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xi lanh
(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục.
(B)- Quạt gió hướng trục.
1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulơng; 4- Trục quạt gió;
5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó
là các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Nhưng
quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để
làm mát động cơ. Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng
lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động

đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.
Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dịng khơng khí làm mát động cơ bốn
xilanh dung quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy khơng khí qua cửa hút gió, qua
quạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các
xilanh, sau đó theo ống thải thốt ra ngồi.
Nhờ có bản dẫn gió nên dịng khơng khí làm mát được phân chia đều cho các
xilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều. Hơn nữa do khí có bản
dẫn gió, dịng khơng khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng
cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngồi ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho
dịng khơng khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…).
15


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tơn dày 0,8 ÷ 1mm. Để tránh rung và ồn, bản
dẫn gió được cố định vào thân máy.
1.1.3.3. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng
khơng khí
Xuất phát từ những u cầu kỹ thuật ta nhận thấy rằng động cơ làm mát bằng
nước so với động cơ làm bằng khơng khí có những ưu điểm sau:
- Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát bằng nước cao hơn do đó trạng thái
nhiệt của các chi tiết của động cơ làm mát bằng nước thấp. Vì vậy, nếu các điều
kiện phụ tải như nhau thì đối với động cơ xăng phải giảm tỉ số nén để tránh hiện
tượng kích nổ.
- Độ dài thân động cơ làm mát bằng nước ngắn hơn khoảng (1015), trọng
lượng nhỏ hơn (810) so với động cơ làm mát bằng khơng khí. Được như vậy là
ta có thể đúc các xilanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xilanh có thể giảm
đến mức tối thiểu.
- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của
thân động cơ, trục khuỷu và trục cam.

- Khi làm việc động cơ làm mát bằng nước có tiếng ồn nhỏ hơn.
- Tổn thất cơng suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước
nhỏ hơn động cơ làm mát bằng gió.
Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:
- Kết cấu thân máy và nắp xilanh rất phức tạp và rất khó chế tạo.
- Phải dùng két nước có cánh tản nhiệt bằng đồng. Kết cấu của két nước cũng
rất phức tạp, khó chế tạo và dùng vật liệu quý như đồng, thiết...
- Dễ bị rị rỉ nước xuống cácte nên có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu
bôi trơn ở dưới cácte.
- Khi trời lạnh có thể bị đóng băng trong áo nước và két nước có thể làm vỡ
hệ thống làm mát. Vì vậy khi động cơ làm việc ở vùng có nhiệt độ thấp, thường
phải dùng hỗn hợp nước có trộn glyxêrin hay glycôn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc
của nước làm mát.
- Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát vì nước bẩn hoặc nước cứng
đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt.
- Không thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.

16


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
1.2. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước
Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hồn của chất lỏng được
thực hiện một cách cưỡng bức dưới tác dụng của bơm nước bơm vào áo làm mát,
nước bị hâm nóng và qua đường nước ở nắp máy trở về két nước. Quạt gió có tác
dụng làm nguội nước ở két làm mát được nhanh chóng.
1.2.1. Kết cấu két làm mát
Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra khơng khí để
hạ nhiệt độ của nước và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làm việc. Vì vậy yêu
cầu két nước phải hấp thụ và toả nhiệt nhanh. Ðể đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phận

tản nhiệt của két nước thường được làm bằng đồng thau vì vật liệu này có hệ số tỏa
nhiệt cao.
Kích thước bên ngồi và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bố trí chung,
chiều cao của động cơ, chiều cao của mui xe, kết cấu của bộ tản nhiệt... Nhưng tốt
nhất là bề mặt đón gió của két làm mát nên có dạng hình vng để cho tỷ lệ giữa
diện tích chắn gió của quạt đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiến gần
đến một. Trên thực tế tỷ lệ đó chỉ chiếm 75 ÷ 80%.
Két làm mát được phân làm hai loai: két làm mát kiểu “nước- nước” và két
làm mát kiểu “nước - khơng khí” .
Két làm mát kiểu “nước-nước” được dùng trên động cơ có hai vịng tuần
hồn, nước làm mát như đã nói trên trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạo của két
nước này cũng tương tự két làm mát dầu nhờn bằng nước.
Két làm mát kiểu “nước- khơng khí”, thường dùng trên các loại ô tô máy kéo
bao gồm ba phần, ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dưới chứa nước
nguội để vào làm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giàn ống truyền
nhiệt. Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất của két làm mát.
Ðánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức hệ số truyền
nhiệt của bộ phận tản nhiệt lớn, cơng suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạt
gió. Cả hai chỉ tiêu đó đều phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:
- Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt.
- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két.
- Kết cấu của két.(diện tích bề mặt truyền nhiệt).

17


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

Hình 4-1 Sơ đồ két nước
Ðể giải quyết vấn đề thứ nhất, người ta dùng vật liệu chế tạo ống và lá tản

nhiệt có hệ số dẫn nhiệt cao như: đồng, nhôm.
Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng tốc độ lưu động của môi chất
thải nhiệt (nước) và môi chất thu nhiệt (không khí) nhằm tăng hệ số truyền nhiệt đối
lưu của chúng.
Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động đòi hỏi phải tăng công suất tiêu hao cho dẫn
động bơm nước và quạt gió.
Vấn đề thứ ba bao gồm việc chọn hình dáng và kích thước của ống và lá tản
nhiệt, và cách bố trí ống trên két.

18


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

g)
i)

Hình 4-2 Kết cấu một số ống nước

Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sâu trong các lá
tản nhiệt bằng đồng thau (hình 4.2a). Ống nước dẹt làm bằng đồng có chiều dày
thành ống là (0,13 - 0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống là (13÷20) x
(2÷4)mm. Cịn các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷ 0,12)mm.
Các ống được bố trí theo kiểu song song (hình 4.2a) hoặc theo kiểu so le
(hình 4.2.d). Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó tốt hơn
loại song song. Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng không
đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó (hình 4.2c).
Ðể tạo xốy cho dịng khơng khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta
còn dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 4.2b), trên lá dập rãnh thủng,
hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 4.2e) và trên phần sóng của

lá đó được dập lõm (chỗ có số 1). Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nên
cũng được ứng dụng rộng rãi trên động cơ ô tô. Trên một số máy kéo và tải nặng
người ta còn dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 4.2g). Loại này có
19


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từng ống rất đơn giản vì các ống không phải
hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằng
các đệm cao su chịu nhiệt.
Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệt
thì ống tản nhiệt đều là ống nước.
Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta cịn dùng bộ phận tản nhiệt ống
khơng khí hình trịn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong” (hình 42.i). Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém.
Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảm bước của
lá tản nhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cả chiều sâu
(chiều gió) cũng như tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ống theo chiều sâu).
Nhưng tăng chiều sâu nhiều cũng khơng có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền
nhiệt của dãy ống đã ổn định thì nếu tăng chiều sâu lên 50%, khả năng tản nhiệt của
két tăng15% , còn nếu tăng chiều sâu lên 100% thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăng
thêm 20%. Cần chú ý rằng các biện pháp nâng cao hiệu quả trên đây đều kéo theo
sự gia tăng sức cản khí động của két. Thơng thường két nước dùng trên ơ tơ sức cản
khí động của khơng khí qua két không vượt quá 300 (N/m2).
Ðánh giá kết cấu két làm mát dùng trên ô tô máy kéo bằng hệ số hiệu quả và
hệ số thu gọn Theo [2] tập 3k ta có như sau:
w/m2
1

2

100
80
3
60
40

4

20
0

4

8

12

kk.kk

Hình 4-3 Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt k với tích số của vận tốc và mật độ
khơng khí (ωkk.ρkk) của các loại két làm mát khi tốc độ nước là 0,4 m/s.
1. Các ống dẫn nước bố trí chếch với hướng gió một góc 45 0; 2. Các ống dẫn
nước so le; 3. Các ống dẫn nước bố trí song song; 4. Loại két nước tổ ong.
Hệ số hiệu quả η =

Flm
(m2/W)
Ne

(7-1)

20


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
Hệ số thu gọn φ =

Flm
Vk

(1/m)

(7-2)

Giá trị của η và φ nằm trong khoảng sau:
+ η = (0,14  0,20).10-3 m2/W - đối với ô tô du lịch.
+ η = (0,20  0,41).10-3 m2/W - đối với ô tô tải.
+ φ = 900  1100 (1/m) - trị số lớn nhất đối với ô tô du lịch, trị số nhỏ nhất đối
với ô tô tải.
Flm- Diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m2).
Ne- Cơng suất có ích, danh nghĩa của động cơ (W).
Vk- Thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m3).
1.2.2. Kết cấu của bơm nước
Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm
mát. Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp
suất nhất định. Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thay đổi
trong phạm vi (68÷245) l/Kwh và với tần số tuần hồn khoảng (7 ÷ 12) lần /phút.
Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm
piston, bơm bánh răng, bơm guồng...được lần lượt giới thiệu ở phần sau.
1.2.2.1. Bơm ly tâm

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ.
Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để
dồn nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát.
12

13 14

15
16

11

10
9
8

7

6

5

4

3

2

1

Hình 4-4 Kết cấu bơm nước ly tâm
21


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vịng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vịng chặn lớn, 7Lị xo, 8- Bánh cơng tác, 9- Mặt bích, 10- Trục bơm, 11- Đai ốc, 12- Đường nối với
van hằng nhiệt, 13- Ổ bi, 14- Puly dẫn động, 15- Đệm điều chỉnh, 16- Then bán
nguyệt.
Trên hình 4-4: giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp
ở mặt đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puly (14),
lắp chặt trên trục bơm nhờ then bán nguyệt (16). Rãnh lắp đai truyền có thể thay đổi
kích thước nhờ sự thay đổi số lượng vòng đệm (15).
Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường được chế tạo
bằng đồng hoặc chất dẻo. Ðể giảm kích thước, bơm tỷ số truyền giữa trục bơm nước
(10) và trục khuỷu thường chọn gần bằng 1 (đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với
động cơ tốc độ thấp). Nước ở chỗ vào cánh có áp suất (0,02 ÷ 0,04) Mpa và tốc độ
1,0 m/s. Cột áp do bơm tạo ra khoảng (0,05 ÷ 0,15) Mpa và tốc độ nước trên đường
ống dẫn vào bơm không vượt q (2,5 ÷ 3) m/s. Cơng suất tiêu hao để dẫn động
bơm chiếm khoảng (0,5-1,0) % cơng suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷
0,01)Ne. Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (13), để bao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng
các phớt (1) và bao kín bằng vịng chặn (6).
Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không
ồn và hiệu suất cao. Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được
vùng áp thấp đủ khi hút nước (khơng q (2,94 ÷ 4,9).10 4 N/m2), do đó khơng có
năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm,
đồng thời phải xả khơng khí hết ra khỏi bơm.
1.2.2.2. Bơm piston
Bơm nước kiểu piston thường chỉ được dùng trong hệ thống làm mát của động
cơ tàu thủy tốc độ thấp. Ở động cơ tốc độ cao vì để tránh lực quán tính rất lớn của
các khối lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực do chu

trình cấp nước khơng liên tục của bơm nên người ta ít dùng loại này.

22


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
BÅM NỈÅÏC KIÃØ
U PISTON
10

A-A

8

9

9

20

A

A
1
2

7

3

4

5

6

Hình 4-5 Kết cấu bơm nước kiểu piston
1- Vỏ bơm; 2,4- Xilanh dẫn hướng; 3- Piston; 5- Thanh truyền; 6. Trục khuỷu của
bơm piston; 7- Đường nước vào; 8,9- Van nước; 10- Lò xo van nước.
Bơm nước piston có q trình hoạt động như sau: Piston bơm (3) bằng đồng
chuyển động trong xilanh dẫn hướng (2,4) của vỏ bơm (1). Piston nối với thanh
truyền (5) và chuyển động nhờ trục khuỷu (6). Khi piston (3) đi xuống, nước sẽ đi
qua van (8) vào khoang chứa bên trên piston (3). Khi piston đi lên, nước trong
khoang bị đẩy qua van (9) đi vào hệ thống làm mát.
1.2.2.3. Bơm bánh răng
Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệ
thống làm mát động cơ. Nó có ưu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với nước hở
(nếu dùng cho nước sơng hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánh răng chóng
mịn. Vì vậy, người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánh răng truyền lực ở
vỏ ngoài của bơm, khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ khơng chịu lực truyền, và để
giảm mài mịn bánh răng bơm, người ta còn chế tạo một trong hai bánh răng bơm
bằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm bằng cao su lưu hóa

23


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020
D
3

4

10

D-D

5

2
14
1

D
9

8

7

13

6

12

11

Hình 4-6 Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng
1- Trục bơm; 2-Bánh răng dẫn động; 3- Ổ bi; 4- Vành chặn dầu; 5- Bạc lót, 6-Vành
chặn nước; 7- Đệm lót, 8- Vịng cao su, 9- Lị xo, 10- Bánh răng bị động, 11- Cửa

hút nước vào; 12- Bánh răng chủ động; 13- Vỏ bơm; 14- Cửa thoát nước ra.
Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ.
Bơm quay nhờ bánh răng (2) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trục
khuỷu. Trục truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (3), còn ở đầu
kia lắp bánh răng bơm tựa trên hai bạc lót (5) và (7), các bạc lót này được bơi trơn
nhờ các đệm bằng tec- tơ-lit (7) và vịng cao su (8). Cịn bao kín dầu bơi trơn ổ bi
bằng vành chắn dầu (4). Bánh răng bị động (10) được làm bằng tec-tô-lit.
1.2.2.4. Bơm cánh hút
Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống
làm mát động cơ tàu thủy. Nó hút nước từ bên ngồi vỏ tàu (nước sông hoặc nước
biển) để làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát. Kết cấu và nguyên
lý làm việc của bơm cánh hút được thể hiện ở hình sau:

24


Khai thác kỹ thuật hệ thống làm mát của động cơ xe TOYOTA INNOVA 2020

1

2

I

3

4

II

5

6

III

IV

1-1

1-1
2-2

3-3

2-2
3-3

Hình 4-7 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút.
1- C ửa nước vào bơm; 2- Rảnh chứa nước, 3- Cửa nước ra;
4- Bánh răng dẫn động; 5-Ổ trục bơm, 6- Hai nữa thân bơm.
Kết cấu của bơm gồm: hai nửa thân bơm (6) (nửa trước và nửa sau). Các nửa
vỏ bơm lắp với hai nắp ở trục bơm. Bánh công tác cố định trên trục và được dẫn
động bằng bánh răng cơn (4). Nửa vỏ sau có cửa vào (1) và nửa vỏ trước có cửa ra
(3). Bên trong mỗi nửa vỏ có một rãnh vịng cung (2 ). Chiều sâu của các rãnh đó
thay đổi, ở giữa rãnh có chiều sâu lớn nhất và chiều sâu giảm dần đến khơng về hai
phía đầu mút của rãnh (hình 4-7b).
Ngun lý làm việc của bơm cánh hút như sau:
Ban đầu, dung tích cơng tác giữa hai cánh được mồi đầy nước (vị trí I). Khi
cánh quay thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II). Do chiều

sâu của rãnh (2) tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung tích
nên trong bơm hình thành độ chân khơng. Nhờ có độ chân khơng nước được hút
vào qua cửa (1), cánh quay tiếp tục được nửa vịng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu
giảm dần nước bị nén theo cửa (3) đi vào hệ thống làm mát.

25