NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TRFE TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2019

i

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐỖ VĂN ĐỨC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ
1TR-FE TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2019

CBHD:

T.S Vũ Hải Quân

Sinh viên:

Đỗ Văn Đức

Mã số sinh viên: 2018605436

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Hà Nội – 2022


ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


iii
MỤC LỤC
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................... ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................... iv
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ . 2

1.1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ơ TƠ .................. 2
1.1.1.

Cơng dụng .......................................................................................... 2

1.1.2.

Yêu cầu ............................................................................................... 3

1.1.3.

Phân loại ............................................................................................. 4

1.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ .............. 4
1.2.1.

Hệ thống làm mát bằng khơng khí theo kiểu tự nhiên ....................... 4

1.2.2.

Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức .................................... 5

1.3. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC .............................................. 6
1.3.1.

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi .......................................................... 6

1.3.2.

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên........................... 8

1.3.3.

Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức .......................... 9

1.3.4.

Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao ................................... 12

1.4. KẾT LUẬN ............................................................................................ 20
CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ

HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE TOYOTA
INNOVA 2019 ............................................................................................... 21
2.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE TOYOTA INNOVA ............... 21
2.2. ĐẮC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE
INNOVA ......................................................................................................... 23
2.2.1.

KÉT NƯỚC LÀM MÁT .................................................................. 24

2.2.2.

BƠM NƯỚC .................................................................................... 27

2.2.3.

QUẠT LÀM MÁT ........................................................................... 28

2.2.4.

VAN HẰNG NHIỆT ........................................................................ 32

2.2.5.

BÌNH GIÃN NỞ .............................................................................. 33


iv
2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG .............................. 34
2.4. Kết Luận ................................................................................................ 36
CHƯƠNG 3

QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA

CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE INNOVA ............................. 37
3.1. NỘI DUNG BẢO DƯỠNG .................................................................. 37
3.2. QUY TRÌNH KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG HỆ
THỐNG .......................................................................................................... 38
3.2.1.

Kiểm tra cụm bơm nước................................................................... 38

3.2.2.

Kiểm tra van hằng nhiệt ................................................................... 39

3.2.3.

Kiểm tra quạt làm mát ...................................................................... 40

3.2.4.

Kiểm tra két nước ............................................................................. 41

3.2.5.

Kiểm tra đường ống dẫn ................................................................... 42

3.3. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC, SỬA CHỮA ............... 42
3.3.1.

Két nước làm mát ............................................................................. 42

3.3.2.

Nắp két nước .................................................................................... 44

3.3.3.

Bơm nước ( Hình 35 trang 29) ......................................................... 45

3.3.4.

Quạt làm mát (Hình 3.6 Trang 31) ................................................... 45

3.3.5.

Van hằng nhiệt (Hình 3.5 trang 34) ................................................. 46

3.3.6.

Dung dịch làm mát ........................................................................... 46

3.4. SÚC RỬA HỆ THỐNG LÀM MÁT ................................................... 47
3.4.1.

Súc rửa hệ thống làm mát bằng dịng nước có áp suất cao ............. 47

3.4.2.

Súc rửa hệ thống làm mát bằng phương pháp dịng tuần hồn ........ 47

3.4.3.

Súc rửa hệ thống làm bằng dung dịch hoá học ................................ 48

3.5. QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG MƠI CHẤT LÀM MÁT 48
3.6. KẾT LUẬN ............................................................................................ 55
KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 57


v
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
1TR-FE

Diễn giải
Tên động cơ xăng trên xe Toyota Innova

Đơn vị
-

Là viết tắt của Double OverHead Camshaft, quá
DOHC

trình dẫn động mỗi bên xu pap nạp xả riêng biệt

-

bởi trục cam đôi.
Là tên viết tắt của Variable Valve Timming –
VVT-i

Intelligent, hệ thống điều khiển trục cam thông

-

minh.

L-EFI

Là tên viết tắt của Electronic Fuel Injection, hệ
thống phun xăng điện tử.

-

205: chiều rộng lốp, 55: bề dày lốp bằng 65%
205/55R17

chiều rộng lốp, R: cấu trúc lốp, 17: đường kính

-

vành bánh xe
HTLM

Hệ thống làm mát

-


ii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Hệ thống làm mát kiểu khơng khí động cơ 4 xylanh ........................ 5
Hình 1. 2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi ....................................... 7
Hình 1. 3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên ......................... 8
Hình 1. 4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng ..................... 9
Hình 1. 5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vịng tuần hồn .................. 10
Hình 1. 6 Hệ thống làm mát một vịng hở....................................................... 11
Hình 1. 7 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên
ngồi ................................................................................................................ 13
Hình 1. 8 Sơ đồ hệ thống ................................................................................ 14
Hình 1. 9 Két mước làm mát ........................................................................... 15
Hình 1. 10 Nắp két nước làm mát ................................................................... 16
Hình 1. 11 Van hằng nhiệt .............................................................................. 17

Hình 1. 12 Quạt làm mát ................................................................................. 18

Hình 2. 1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát ...................................................... 23
Hình 2. 2 Két cấu két nước làm mát ............................................................... 25
Hình 2. 3 Kết cấu nắp két nước ....................................................................... 26
Hình 2. 4 Kết cấu bơm nước ........................................................................... 27
Hình 2. 5 Kết cấu quạt làm mát....................................................................... 29
Hình 2. 6 Kết cấu khớp chất lỏng ................................................................... 30
Hình 2. 7 Đồ thị tốc độ quạt gió và tốc độ khớp chất lỏng ............................. 31
Hình 2. 8 Kết cấu của van hằng nhiệt ............................................................. 32
Hình 2. 9 Cấu tạo bình giãn nở ....................................................................... 34
Hình 2. 10 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt đóng ......... 35
Hình 2. 11 Sơ đồ ngun lý làm việc HTLM khi van hằng nhiệt mở ............ 35


iii

Hình 3. 1 Kiểm tra cụm bơm nước ................................................................. 38
Hình 3. 2 Kiểm tra van hằng nhiệt .................................................................. 39
Hình 3. 3 Kiểm tra ly hợp quạt gió ................................................................. 40
Hình 3. 4 Kiểm tra két nước ............................................................................ 41
Hình 3. 5 Kiểm tra đường ống dẫn.................................................................. 42
Hình 3. 6 Két nước bị gỉ sét ............................................................................ 43
Hình 3. 7 Két nước bị gỉ sét ............................................................................ 43
Hình 3. 8 Hư hỏng nắp két nước ..................................................................... 44
Hình 3. 9 Thay thế nước làm mát.................................................................... 46


iv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Bảng thông số xe Toyota Innova 2019-2.0V .................................. 21
Bảng 4.1. Bảng quy trình kiểm tra và bổ sung môi chất làm mát................... 48


1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội hiện đạu ngày nay, nhu cầu đi lại của con người ngày càng
tăng lên. Để giải quyết nhu cầu đó, sự phát triển của các phương tiện giao thơng
cũng phải phát triển theo. Ơ tơ là một trong số đó và đã trở nên phổ biến và
thông dụng đối với loại lĩnh vực. Các ưu tiên đối với ô tô ngày nay là tiện nghi,
tiết kiệm, an tồn, thẩm mỹ và thân thiện với mơi trường. Để đáp ứng những
yêu cầu đo, các hãng xe tiêu biểu là Toyota đã cho ra mắt nhiều công nghệ tiên
tiến để áp dụng trên xe hơi.
Các hệ thống bơi trơn, làm mát đã góp phần khơng nhỏ và cơ chế hoạt
động của động cơ, giúp tăng hiệu suất làm việc. Các hệ thống này đóng vai trị
quan trọng vào tuổi đời của động cơ. Trong quá trình nghiên cứu, em nhận thấy
rằng hệ thống làm mát là một hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu đối
với bất kỳ phương tiện giao thông nào. Không chỉ giúp động cơ chạy ổn định
mà còn giúp kéo dài tuổi thọ cho động cơ. Vì vậy, em chọn đề tài “Nghiên cứu
hệ thống làm mát động cơ 1TRFE trên xe Innova 2019” để tìm hiểu thêm về
hệ thống và sử dụng cho cơng việc sau này.
Do kiến thức cịn hạn chế, tư liệu tham khảo không nhiều và điều kiện thời
gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu
sót, rất mong quý thầy cô chỉ bảo để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện
tốt hơn nữa. Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Hải Quân cùng toàn
thể thầy cơ hội đồng chấm thi đã giúp em hồn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày ......tháng....... năm 2022
Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Đức

2
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG
CƠ

1.1.

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ơ TƠ

1.1.1. Cơng dụng
Nhiệt độ của các bộ phận như piston, xéc măng, xu pap, nắp xylanh..sẽ
tăng lên vì tiếp xúc với khí cháy và nhận khoảng 25÷35% nhiệt lượng nhiên
liệu tỏa ra khi nhiên liệu bị đốt cháy. Nhiệt độ của piston lên đến 600oC,nhiệt
độ ở nấm xu pap lên đến 900oC. Khi các chi tiết luôn trong trạng thái làm việc
ở nhiệt độ cao thì sẽ gây ra những hậu quả như:
- Các chỉ số bền của các chi tiết sẽ bị giảm đi đáng kể;
- Khi dầu bôi trơn luôn trong trạng thái làm việc ở nhiệt độ cao thì khả
năng bôi trơn sẽ bị giảm đi và tổn thất ma sát sẽ tăng lên;
- Có thể xảy ra hiện tượng giãn nở nhiệt dẫn đến piston bị kẹt trong
xylanh;
- Hệ số nạp bị giảm;
- Dễ phát sinh hiện tượng kích nổ đối với động cơ xăng.
Để giải quyết những vấn đề trên, hệ thống làm mát đã được trang bị trên
động cơ. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ là thực hiện quá trình truyền
nhiệt từ hỗn hợp khí cháy đi qua thành buồng cháy rồi đi đến dung môi làm mát
nhằm bảo đảm cho nhiệt độ của các chi tiết khơng q nóng mà cũng khơng
q nguội. Khi động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói, khi động

cơ quá nguội nghĩa là được làm mát quá nhiều vì vậy hư hao nhiệt cho dung
môi làm mát nhiều,hiệu suất nhiệt của động cơ thấp vì nhiệt lượng dùng để sinh
cơng ít, ngồi ra khi nhiệt độ động cơ thấp còn ảnh hưởng đến chất lượng của
dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn sẽ tăng lên, khi đó dầu bơi trơn sẽ khó
lưu động vì vậy làm tăng hao tổn cơ giới và tổn thất ma sát, khi đó các chỉ tiêu
kinh tế và công suất động cơ sẽ bị ảnh hưởng lớn.


3
* Làm mát động cơ và máy nén
Nhiệm vụ chính của hệ thống làm mát là làm mát động cơ để động cơ luôn
ở nhiệt độ ổn định trong quá trình hoạt động. Ngồi ra, hệ thống cịn có một
nhiệm vụ quan trọng khác. Nó làm giảm thời gian khởi động và nhanh chóng
đưa động cơ trở lại nhiệt độ hoạt động lý tưởng. Máy nén khí cũng được làm
mát bởi nước làm mát nhằm nâng cao hiệu suất của máy nén. Đường nước dùng
để làm mát máy nén được trích từ đường nước dùng để làm mát động cơ. [2]
* Làm mát dầu bôi trơn
Nhiệt độ của dầu bôi trơn liên tục tăng lên do tiếp xúc với các chi tiết mà
các chi tiết này nhận nhiệt trong quá trình động cơ hoạt động:
- Trong quá trình ma sát các ổ trục ngoài, nhiệt lượng tỏa ra bởi các trục
sẽ được dầu bôi trơn làm;
- Các chi tiết máy tiếp xúc trực tiếp với khí cháy được làm mát bởi dầu
bôi trơn.
Để đám bảo khả năng bôi trơn, nhiệt độ ổn định của dầu bôi trơn và độ
nhớt của nó nên làm mát dầu bơi trơn là hết sức quan trọng. Trên động cơ,
đường dẫn làm mát dầu bôi trơn được thiết kế song song với đường dẫn nước
làm mát để quá trình làm mát động cơ và quá trình làm mát dầu bơi trơn xảy ra
đồng thời.
1.1.2. u cầu
Những yêu cầu mà hệ thống làm mát phải đáp ứng để động cơ ln làm

việc ổn định:
- Q trình vận hành êm dịu và công suất tiêu hao cho hệ thống làm mát
nhỏ;
- Nhiệt độ của nước làm mát tại đầu ra của van hằng nhiệt nằm trong
khoảng từ 80 đến 95oC và dầu bôi trơn trong động cơ nằm trong khoảng từ 95
đến115oC [1] [3]


4
- Đảm bảo động cơ vận hành tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu
cũng như điều kiện cơ sở hạ tầng, kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí,lắp đặt và sửa chữa.
1.1.3. Phân loại
Dựa vào kết cấu và nguyên lý hoạt động đặc trưng, hệ thống làm mát chia
làm hai loại chính:
- Hệ thống làm mát bằng khơng khí;
- Hệ thống làm mát bằng nước.
HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ

1.2.

- Hệ thống làm mát của động cơ sử dụng sức gió để làm mát bao gồm ba
bộ phận chính: phiến tản nhiệt được bố trí trên thân máy và nắp xylanh, quạt
gió và bản dẫn gió.
- Dựa vào đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động, hệ thống này được
chia làm hai loại riếng biệt: Làm mát theo kiểu tự nhiên và làm mát theo kiểu
cưỡng bức.
Dựa vào đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động đặc trưng mà trang bị
hệ thống làm mát phù hợp với mỗi loại động cơ. [3]
1.2.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí theo kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát kiểu này được thiết kế rất đơn giản. Cách bố trí và vị trí

bố trí các phiến tản nhiệt trên nắp xylanh và thân máy . Các tấm tản nhiệt ở mặt
trên nắp xylanh luôn ln bố trí dọc theo hướng di chuyển của xe, các phiến
làm mát ở thân thường được bố trí vng góc với đường tâm của xylanh. Hệ
thống làm mát kiểu này rất phổ biến và được áp dụng hầu hết các loại động cơ
mô tô.
Tuy nhiên, một vài loại xe mơ tơ bố trí động cơ nằm ngang lại đặt phiến
tản nhiệt nằm dọc theo đường tâm xylanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa
các phiến tản nhiệt khi xe di chuyển. Hệ thống làm mát theo kiểu tự nhiên tận
dụng sức gió khi xe chạy trên đường để lấy làm mát cho các phiến tản nhiệt.


5
Do đó, khi xe leo dốc hay tải nặng hoặc di chuyển chậm thường động cơ
bị quá nóng do làm mát kém. Phương pháp làm mát bằng khơng khí kiểu cưỡng
cưỡng bức được sinh ra. [3] [4]
1.2.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức
Cái hay của hệ thống làm mát kiểu này là cho dù xe có đứng yên một chỗ
mà vẫn đảm bảo hiệu quả làm mát tốt cho động cơ. Song vẫn tồn tại một số
khuyết điểm như kết cấu phức tạp để chế tạo, phức tạp về cách bố trí, thiết kế
các tấm tản nhiệt và hình dạng của chúng.

Hình 1. 1 Hệ thống làm mát kiểu khơng khí động cơ 4 xylanh
(A)- Hệ thống làm mát nhờ sức gió sử dụng quạt gió hướng trục.
(B)- Quạt gió hướng trục.
1.Tang trống 2.Nắp đầu trục 3.Bulong 4.Trục quạt gió 5.Tang trống
có cánh dẫn 6.Bánh đai truyền.
Những tấm tản nhiệt được bố trí trên thân máy và nắp xylanh, bản dẫn gió
và quạt gió là ba bộ phận chính của hệ thống. Trong đó,quạt gió là bộ phận
quan trọng nhất,quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát
cho động cơ. Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp lượng gió với lưu

6
lượng gió lớn để làm mát cho động cơ. Thời gian để động cơ từ trạng thái nguội
cho đến khi đạt được nhiệt độ làm việc của động cơ được giảm đi bởi ly hợp
thủy lực hay điện từ.
Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động của dịng khơng khí đi vào để làm
mát động cơ bốn xylanh sử dụng quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ trên ta thấy
rằng khơng khí đi qua cửa hút gió, rồi qua quạt gió hướng trục rồi đi theo bản
dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các xylanh, sau đó đi theo đường
ống thải thốt ra ngồi.
Dựa vào bản dẫn gió nên dịng khơng khí đi vào để làm mát được phân
chia đều đến các xylanh, làm cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều. Hơn
nữa do khí có bản dẫn gió, dịng khơng khí bám sát mặt đỉnh của các phiến tản
nhiệt vì vậy hiệu suất truyền nhiệt sẽ được nâng cao. Ta có thể linh động trong
việc ưu tiên cho dịng khơng khí đi đến làm mát tại vùng có nhiệt độ cao nhất
để làm mát cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với khí cháy.
Bản dẫn gió có kết cấu bằng tơn có độ dày 0,8÷1mm. Để giảm thiểu rung
và ồn, bản dẫn gió được lắp cố định vào thân máy. [1]
1.3.

HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Dựa vào nguyên lý làm việc và kết cấu của mỗi hệ thống, thì hệ thống làm

mát kiểu này chia làm các loại kiểu làm mát chính như sau: làm mát theo kiểu
đối lưu tự nhiên, làm mát theo kiểu bốc hơi, làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức
và làm mát ở nhiệt độ cao. Tùy thuộc vào đặc tính của mỗi loại động cơ mà
trang bị kiểu làm mát phù hợp.
1.3.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của kiểu làm mát này được đánh giá

là đơn giản nhất. Hệ thống này không cần sử dụng bơm, quạt.


7
Bộ phận chứa nước gồm có hai phần: khoang nước bao quanh thành
xylanh (8), khoang nắp xylanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên
là hai khoang chứa nước chính.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

Hình 1. 2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

1.Thùng nhiên liệu 2.Khoang chứa nước bốc hơi 3,4.Xu páp 5.Nắp
xylanh 6.Thân máy 7.Piston 8.Xylanh 9.Thanh truyền 10.Trục khuỷu
11.Các te chứa dầu.
Hệ thống làm mát theo kiểu này, lượng nước trong thùng sẽ bị giảm nhanh,
do vậy cần phải bổ sung nước một cách thường xuyên và kịp thời. Vì vậy, hệ
thống làm mát kiểu này khơng phù hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận
tải nặng.
Kiểu làm mát này phù hợp với các động cơ đốt trong kiểu xylanh nằm
ngang do sự đơn giản trong kết cấu cũng như những đặc tính lưu động đối lưu
đã phân tích ở trên.
Hệ thống làm mát kiểu này có nhược điểm là thất thốt nước nhiều và hao
mịn xylanh khơng đồng đều. [3]


8
1.3.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
Với kiểu hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, mơi chất làm mát lưu
động tuần hồn nhờ vào sự chênh lệch áp lực giữa cột nước nóng và lạnh mà
khơng sử dụng bơm. Cột nước nóng bên trong động cơ và cột nước nguội chưa
trong thùng chứa hoặc bên trong két nước.

4

5

6

7

8

9

3

2

1
Hình 1. 3 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1.Đường nước 2.Hướng gió vào 3.Két nước 4.Nắp két 5.Đường dẫn
nước vào két làm mát 6.Quạt gió 7.Đường nước làm mát động cơ 8. Xylanh
9.Thân máy.
Sự lưu động nước làm mát trong hệ thống này dựa trên sự chênh lệch áp
suất giữa hai cột nước nóng và lạnh. Cột nước nóng có sẵn trong áo nước và
cột nước lạnh bên trong két nước làm mát. Đơng cơ sẽ nhanh chóng đạt tới
nhiệt độ làm việc vì khi mới khởi động động cơ dịng nước sẽ lưu động chậm
vì khi mới khởi động động cơ thì sự chênh lệch giữa hai cột nước cịn nhỏ. Sự
lưu động dòng nước sẽ tăng theo tốc độ của xe và chế độ tải của xe. Hiệu số
chiều cao trung bình giữa hai cột nước cũng ảnh hưởng đến độ chênh lệch áp
suất nên mực nước trong thùng chứa phải luôn được đảm bảo.
Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là lượng nước lưu động trong hệ
thống có vận tốc nhỏ nằm trong khoảng 0,120,19 m/s [2]. Điều đó dẫn đến sự


9
chênh lệch nhiệt độ nước đi vào và nước đi ra lớn, khi đó thành xylanh làm mát
sẽ khơng đồng đều. Các khắc phục là tăng tiết diện lư động của nước là mát
bên trong động cơ nhưng nó sẽ làm động cơ trở nên cồng kềnh và nặng nề. Vì
thế, hệ thống làm mát kiểu này khơng phù hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà
thường được sử dụng trên động cơ tĩnh tại. [3] [5]

1.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức có thể khắc phục được những
nhược điểm của hệ thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu
động được tạo ra từ sức đẩy cột nước của bơm. Sự phân chia các kiểu làm mát
trong hệ thống này như: kiểu cưỡng bức một vịng hở, hệ thống làm mát tuần
hồn cưỡng bức một vịng kín, kiểu cưỡng bức hai vịng tuần hồn là dựa vào
số vịng tuần hồn. Tùy thuộc vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc khác
nhau mà có những ưu nhược điểm riếng biệt. [3]
1.3.3.1.

Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng
6

5

4

3

2

1
7
11

8

9

10

Hình 1. 4 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vòng
1.Thân động cơ 2.Đường ống nước ra 3.Bơm 4.Đường nước đi tắt
5.Nhiệt kế 6.Van hằng nhiệt 7.Két nước 8.Quạt gió 9. Đường ống nước
vào 10.Bộ làm mát dầu bôi trơn.
Hệ thống làm mát cưỡng bức một vịng kín có ưu điểm là nước làm mát
sau khi đi qua két làm mát lại quay trở về động cơ. Do đó việc bổ sung nước là


10
rất ít, để tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát cho động cơ. Vì
vậy, hệ thống làm mát kiểu này rất thuận lợi đối với các loại xe chạy đường dài,
nhất là ở những vùng nguồn nước không được dồi dào.
1.3.3.2.

Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng

Với kiểu làm mát này, nước sẽ được làm mát ngay tại két nước mà ko cần
dịng khơng khí do quạt gió tạo ra mà dựa vào dịng nước có nhiệt độ thấp hơn,
như nước sơng, biển. Ở vịng làm mát thứ nhất thì qua trình tương tự ở hệ thống
cưỡng bức một vòng nên gọi là vịng kín. Nhưng đến vịng thứ hai, nước sơng
hay nước biển sẽ được bơm đến két nước làm mát, tại đây nước làm mát sẽ
được nước sông, nước biển làm mát. Sau khi làm mát cho nước làm mát, nước
sông, nước biển sẽ được thải ra sông nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai
vòng được sử dụng phổ biến nhất ở động cơ tàu thủy.
6

5

4

3
2

8

7

1

9

10

Hình 1. 5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hồn
1.Đường nước chính 2.Thân động cơ 3.Nắp máy 4.Van hằng nhiệt
5.Két nước 6.Đường nước đi ra 7.Bơm nước vòng hở 8.Đường nước vào
bơm nước vòng hở 9.Đường nước đi 10.Bơm nước vịng kín.
Ngun lý hoạt động của hệ thống như sau: nước ngọt làm mát động cơ
sẽ đi theo một chu trình kín, bơm nước (10) đến động cơ làm mát cho thân máy


11
và nắp xylanh đến két làm mát nước ngọt (5). Nước ngọt ở hệ thống kín sẽ được
làm mát nhờ nước ngồi mơi trường bơm vào bởi bơm (7) đi qua lưới lọc, đi
qua các bình làm mát dầu bơi trơn, rồi đi qua két làm mát (5) làm mát nước
ngọt rồi theo đường ống (5) đi ra ngồi mơi trường.
Khi mới khởi động động cơ, bên trong hệ thống tuần hồn kín thì nhiệt độ
của nước cịn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường dẫn nước đi qua két làm mát
nước. Do đó, nước làm mát ở vịng làm mát ngoài, nước sẽ được hút từ bơm
(7) đi qua két làm mát (5) rồi theo đường ống (6) đi ra ngồi. Van hằng nhiệt

(4) có thể bố trí trên mạch nước để khi nhnước làm mát ở nhiệt độ thấp, nó sẽ
đóng đường ống dẫn nước đi vào két làm mát (5). Lúc này nước có nhiệt độ
thấp sau khi làm mát động cơ đi qua van hằng nhiệt (4) rồi đi theo đường ống
đi vào bơm nước (10) để bơm quay trở lại động cơ. [3]
1.3.3.3.

Hệ thống làm mát một vịng hở

Hình 1. 6 Hệ thống làm mát một vịng hở
1.Đường nước chính 2.Thân động cơ 3.Nắp động cơ 4.Van hằng nhiệt
5.Đường nước đầu ra 6.Đường nước đầu vào 7.Đường nước đi tắt
8.Bơm.


12
Trong hệ thống này nước sông,nước biển được sử dụng làm nước làm mát
được bơm (8) hút vào để làm mát động cơ, sau đó đi theo đường nước (5) đổ ra
sông, biển. Ưu điểm của hệ thống này là nguyên lý đơn giản. Tại một số kiểu
động cơ thì nhiệt độ nước làm mát có thể lên tới 100 oC. Khi nước đạt được
nhiệt độ cao, nước sẽ bốc hơi. Q trình bốc hơi có hai kiểu, q trinh bốc hơi
xảy ra trong áo nước thì là bốc hơi bên trong, cịn q trình bốc hơi xảy ra ở
một thiết bị riêng thì gọi là bốc hơi bên ngồi. Vì vậy, cần phải có một hệ thống
làm mát riêng cho động cơ.
Ở động cơ tàu thủy, so sánh hai hệ thống làm mát kín và hở thì hệ thống
hở lại có kết cấu đơn giản hơn, tuy nhiên nhược điểm của nó là nhiệt độ của
nước làm mát phải bảo đảm trong khoảng 50÷600C [1] [3] để giảm sự đóng cặn
muối tại thành xylanh, ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên do sự làm mát
không đồng đều. Thêm nữa, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước bên ngoài tàu thay
đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này sẽ khơng
có lợi cho chế độ làm mát.

1.3.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao
Ở kiểu làm mát này, người ta chia làm hai loại chính:
- Hệ thống làm mát cưỡng bức ở nhiệt độ cao lợi dụng nhiệt hơi nước
và nhiệt khí thải.
- Hệ thống làm mát cưỡng bức ở nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.


13
1.3.4.1.

Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên

ngồi

2

p2

3

,

4

5

6

tra

p 2 tvào
,

7
1

Hình 1. 7 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 làm mát 5.Bộ ngưng tụ
hơi nước 6.Khơng khí làm mát 7.Bơm.
Ở hệ thống này,được chia làm hai vùng áp suất riêng biệt. Tại vùng thứ
nhất có áp suất p1 được truyền từ bộ tách hơi (3) đi qua bộ ngưng tụ (5)rồi đi
đến bơm tuần hồn (7). Quạt gió (4) được sử dụng để quạt mát bộ ngưng tụ (5).
Độ chêch lệch áp suất được van tiết lưu điều chỉnh tại vùng áp suất thứ hai có
áp suất p2 > p1, áp suất sẽ đi theo quá trình đi từ bơm rồi đi qua động cơ, sau đó
đi qua van tiết lưu.Nước làm mát sẽ nóng lên ở vùng có áp suất cao p2.Ở bộ
tách hơi có áp suất p1tra .


14
Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt

1.3.4.2.

của hơi nước và nhiệt của khí thải
1

3

2

6

5

4

7

9

8

P >P
p t
K
1

p2

1

1

t

,t'
ra

ra

P t'> t
1

1

1

P

11

1

t

10

r

p, t

> P

1

12

P

K

1

2

16

15

14

13

Hình 1. 8 Sơ đồ hệ thống
1.Động cơ 2.Turbine 3.Đường khí thải 4.Bộ tăng nhiệt hơi nước 5.Bộ
tăng nhiệt hơi nước đầu ra 6.Bộ tăng nhiệt cho nước đầu vào 7,9.Van tiết lưu
8.Bộ tách hơi nước 10.Turbine hơi 11.Bộ ngưng tụ 12,14,15,16.Bơm nước
13.Khoang chứa nước.

Hệ thống làm mát này có ưu điểm là có thể tăng hiệu suất làm việc của
động cơ lên khoảng 6-7%, tiết kiệm hơi nước và khơng khí làm mát,kích thước
bộ tản nhiệt được rút gọn đi, lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu này sẽ được đốt
cháy hoàn toàn.
Tuy nhiên, Nhược điểm của kiểu làm mát này các chi tiết máy có nhiệt độ
cao. Cần phải đảm bảo sự kín khít của các khe hở và các mối nối đường ống
tản nhiệt. Khơng chỉ thế, tính chịu nhiệt tốt cũng được đòi hỏi cao với các chi
tiết này đồng thời chất lượng dầu bơi trơn phải có tính chịu nhiệt tốt.

15
1.3.5. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng
nước
- Két nước làm mát:

Hình 1. 9 Két mước làm mát
Vai trò của két nước là để chứa nước nhằm mục đích truyền nhiệt từ nước
ra ngồi khơng khí để giảm nhiệt độ cho nước và cung cấp nước làm mát cho
động cơ khi động cơ đang làm việc. Để bảo đảm những yêu cầu làm mát tốt
nhất, kết cấu két nước được cấu tạo từ những đường ống nhỏ hẹp đan xen lẫn
là những lá nhôm mỏng để quá trình tản nhiệt thêm hiệu quả. Với những yêu
cầu khác nhau của mỗi hãng nên két nước được các hãng xe thiết kế,chế tạo với
kích thước,hình dạng khác nhau.


16
- Nắp két nước:

Hình 1. 10 Nắp két nước làm mát
Hệ thống làm mát ln khép kín để làm giảm sự hao hụt nước làm mát do
bốc hơi và được điều áp bằng một nắp két nước làm mát.Sự tăng áp sẽ làm nhiệt
độ sôi của nước tăng lên do đó làm tăng hiệu quả cho q trình làm mát. Nắp
két nước bao gồm hai van: Van chân không và van áp suất.
Khi nước làm mát tăng nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép,thì áp suất
bên trong két nước làm mát sẽ tăng theo,khi đó van áp suất sẽ tự động mở, và
nước làm mát chảy về bình nước phụ. Nếu nhiệt độ nước làm mát tăng cao
nhưng áp suất bên trong két nước thấpthì van chân khơng sẽ tự động mở ra
nhằm hút nước làm mát từ bình nước phụ trở về két nước nhằm bảo đảm hiệu
quả làm mát cho động cơ.

17
- Van hằng nhiệt:

Hình 1. 11 Van hằng nhiệt
Nguyên lý làm việc của van hằng nhiệt dựa vào nhiệt độ đặt ra để điều
chỉnh nhiệt độ của nước làm mát bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động
cơ đến két làm mát. Khi động cơ mới khởi động, van hằng nhiệt sẽ đóng để
nước làm mát chỉ được lưu thông bên trong động cơ, nhằm rút ngắn được thời
gian hâm nóng cho động cơ,giúp tiêu hao ít nhiên liệu hơn, giảm được lượng
khí thải. Sau khi nhiệt độ của động cơ đủ nóng, van hằng nhiệt tự động mở để
cho nước làm mát được lưu thông vào két nước, đặt động cơ luôn ở nhiệt độ
cho phép khi làm việc. [6]