Đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 pptx

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 6
2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 7
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498 7
2.3.CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ CA498 8
2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 8
2.3.2. Cơ cấu phân phối khí 10
2.3.3. Hệ thống nhiên liệu của động cơ CA498 11
2.3.4. Hệ thống bôi trơn động cơ CA498 12
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 13
3.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 14
3.1.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: 14
3.1.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên: 15
3.1.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức: 17
3.1.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: 17
3.1.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: 18
3.1.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở: 20
3.2.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: 21
3.2.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước
và nhiệt của khí thải: 22
3.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT
BẰNG NƯỚC 24
3.3.2. Kết cấu của bơm nước 28
3.3.2.1. Bơm ly tâm 28
3.3.2.2.Bơm piston 30
3.3.2.4. Bơm cánh hút 32
3.3.2.5. Bơm guồng 33
3.3.3.Kết cấu quạt gió 34
3.3.4.Van hằng nhiệt 35
3.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHÔNG KHÍ (GIÓ) 37

SVTH: Lê Văn Khoa - Lớp: 02C4 Trang 1
Đồ án tốt nghiệp
3.5. SO SÁNH ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KIỂU LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ
KIỂU LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ 44
5.KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 46
4.1. SƠ ĐỒ, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÀM MÁT 46
4.1.1. Sơ đồ hệ thống làm mát: 46
4.1.2. Mục đích của hệ thống làm mát: 47
4.1.3. Yêu cầu của hệ thống làm mát: 47
4.2. CÁC BỘ PHẬN VÀ MÔI CHẤT LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠ CA498.47
4.2.1. Két làm mát: 47
4.2.1.1. Công dụng và yêu cầu: 47
4.2.1.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc: 48
4.2.2. Nắp két: 49
4.2.2.1. Công dụng và yêu cầu: 49
4.2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc: 49
4.2.3. Bơm nước: 50
4.2.3.1. Công dụng và yêu cầu: 50
4.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc: 50
4.2.4. Van hằng nhiệt 52
4.2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động 52
4.2.5. Quạt gió 53
4.2.5.1. Công dụng và yêu cầu: 53
5.3.5.2.Kết cấu và nguyên lý làm việc: 54
4.3.6. Dung môi làm mát 54
5. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA HỆ
THỐNG LÀM MÁT 55
5.2. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA 55
5.2.1. Két làm mát: 56
5.2.2. Nắp két: 57

5.2.3. Bơm nước: 57
5.2.4. Van hằng nhiệt: 58
5.2.5. Quạt gió: 58
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
5.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT. 58
5.3.1. Kiểm tra và bổ sung nước làm mát: 58
5.3.2. Kiểm tra hiện tượng rò rỉ nước của hệ thống làm mát: 59
5.3.3. Kiểm tra hiện tượng tắc két nước: 60
5.3.4. Kiểm tra van hằng nhiệt: 60
5.3.5. Kiểm tra, điều chỉnh bộ truyền đai: 61
5.3.6.Thông rửa hệ thống làm mát: 61
5.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP, XẢ NƯỚC TRONG HỆ THỐNG LÀM MÁT.
63
5.4.1. Cấp nước làm mát: 63
5.4.2. Xả nước làm mát: 63
6.TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM NHIỆT KÉT LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ
CA498 63
6.1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT QUA VÁCH CÓ CÁNH.
63
6.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA KÉT NƯỚC, BƠM NƯỚC VÀ QUẠT GIÓ 68
6.3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KIỂM TRA KÉT NƯỚC 69
6.4. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CƠ TRUYỀN CHO NƯỚC LÀM
MÁT 72
6.5. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT KÉT LÀM MÁT TRUYỀN RA MÔI
TRƯỜNG 74
6.6. TÍNH KIỂM NGHIỆM QUẠT GIÓ: 78
6.7. TÍNH KIỂM NGHIỆM BƠM NƯỚC 83
7.KẾT LUẬN 84
8.TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực,
sinh viên 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: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ
TÍNH TOÁN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 ”
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 CA498,
trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra két làm mát.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không
cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không 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
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
chân thành cảm ơn cô giáo KS Nguyễn Thị Băng Tuyền, thầy giáo TS Huỳnh Văn
Hoàng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007.
Sinh viên thực hiện.
LÊ VĂN KHOA.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 5
Đồ án tốt nghiệp
1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI.
Trong quá trình hoạt động của động cơ, nhiệt độ của buồng cháy tỏa ra rất lớn
2000÷2500
0
C. Với nhiệt độ như vậy nếu không làm mát hoặc làm mát không đủ sẽ

gây ra nhiều tác hại như: cháy xupáp, dầu nhờn biến chất, gây bó piston và xecmăng
trong xilanh, giảm hiệu suất và công suất của động cơ. Do vậy hệ thống làm mát động
cơ là một trong các hệ thống để giải quyết những vấn đề đó.
Mục đích của đề tài là:
- Giúp cho sinh viên hiểu rõ về các phương án làm mát trong động cơ và
vận dụng vào từng động cơ cụ thể.
- Khảo sát hệ thống làm mát động cơ CA498. Phương pháp kiểm tra sửa
chữa hệ thống làm mát.
- Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát theo
các thông số thực tế và rút ra nhận xét.
Với mục đích trên đề tài này có ý nghĩa không kém phần quan trọng đối với
sinh viên ngành Cơ khí Giao thông chúng ta.
Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên củng cố lại các kiến
thức đã được học và tập cho sinh viên cách nghiên cứu làm việc độc lập, tạo điều kiện
thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 6
Đồ án tốt nghiệp
2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498.
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498.
Động cơ CA498 là động cơ diesel bốn kỳ, bốn xilanh được xếp thành một dãy
thẳng hàng, dung tích các xilanh là 3,168lít, thứ tự nổ 1-3-4-2 và làm mát bằng chất
lỏng theo phương pháp cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín. Động cơ này do Trung
Quốc sản xuất và được công ty cơ khí ô tô Đà Nẵng lắp ráp trên xe tải.
2.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ CA498.
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của động cơ:
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
- Tên động cơ
- Cách bố trí xilanh
- Số xi lanh
- Thứ tự nổ

- Đường kính xilanh
- Hành trình piston
- Dung tích xilanh
- Tỉ số nén
- Công suất cực đại
- Số vòng quay ứng với công
suất cực đại.
- Momen cực đại
- Tốc độ ứng với momen cực
đại
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất khi đầy tải
-Chiều quay của động cơ
- Hệ thống bôi trơn
D
S
V
h
ε
N
e
n
đm
Me
max
n
M
g
e
CA498

Thẳng hàng
4
1-3-4-2
98
105
3,168
18,5
62,5
3600
196
1900÷2100
≤ 220
Ngược chiều kim
đồng hồ
Cưỡng bức
mm
mm
lít
kW
vòng/phút
N.m
vòng/phút
g/kW.h
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
- Hệ thống làm mát
- Hệ thống khởi động
- Trọng lượng
- Dài x rộng x cao
G

h
Bằng nước kiểu tuần
hoàn cưỡng bức
Bằng điện
245
(684 x 603 x 722)
Kg
mm
2.3.CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ CA498.
18
2
3
4
5
6
8
11
12
14
16
17
1
7
10
13
15

Hình 2.1: Kết cấu động cơ CA498.
1-Thân máy , 2-Trục khuỷu, 3-Bộ điều tốc, 4-Thanh truyền, 5-Đường nạp không khí,
6-Vòi phun, 7-Lò xo xupáp, 8-Trục cò mổ, 9-Đường thải, 10-Xupáp, 11-Đũa đẩy, 12-

Pittông, 13-Con đội, 14-Trục cam, 15-Đối trọng, 16-Chân máy, 17-Bầu lọc dầu,
18- Các te
2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 8
Đồ án tốt nghiệp
Trục khuỷu và thanh truyền được nối với nhau nhờ hai bulông tạo thành cơ cấu.
Cơ cấu này là cơ cấu làm việc chính của động cơ. Nó có tác dụng biến đổi chuyển
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, biến đổi lực của môi
chất công tác cháy tác dụng lên piston thành momen quay của trục khuỷu. Cơ cấu này
gồm có: Piston, secmăng, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà.
+ Trục khuỷu của động cơ CA498:
1 2
3
4
Hình 2.2: Trục khuỷu động cơ CA498
1- Má khuỷu, 2- Chốt khuỷu, 3- Cổ trục khuỷu, 4- Đối trọng
Trục khuỷu là chi tiết chịu lực chính của động cơ nên được đúc bằng gang đặc
biệt có độ bền cao. Trục khuỷu của động cơ CA498 bao gồm có các khuỷu, phần đầu
trục, đuôi trục và các đối trọng. Trên các má khuỷu có khoan các lỗ nghiêng để dẫn
dầu từ cổ trục khuỷu lên bôi trơn chốt khuỷu. Phần đầu trục khuỷu có lắp puly nhờ
then hình bán nguyệt để giúp trục khuỷu dẫn động cơ cấu phân phối khí và bơm dầu
bôi trơn động cơ.
Thanh truyền gồm có ba phần: đầu nhỏ, thân và đầu to. Đầu to thanh truyền có
hai phần: một phần liền với thân thanh truyền, còn một phần được tháo rời, đó là nắp
đầu to. Hai phần của đầu to được lắp với nhau nhờ hai bulông. Bên trong lỗ đầu to có
lắp hai nửa bạc. Thân thanh truyền là hợp kim thép phủ một lớp 42CrMo. Phần thân
mở rộng dần về phía đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp chốt cùng với lỗ bệ đỡ
chốt trên piston tạo thành một cơ cấu bản lề. Ở hai đầu chốt piston có vòng hãm để
chống chốt piston dịch chuyển ngang.
+ Piston và secmăng:

SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
Piston được đúc bằng hợp kim nhôm chịu tải trọng cao. Trên đỉnh piston có
hình dạng ω để tạo thành buồng cháy thống nhất. Piston có ba secmăng, hai secmăng
khí và một secmăng dầu.
Piston được làm mát bằng dầu bôi trơn của hệ thống bôi trơn theo phương pháp
vung tóe. Trên bệ chốt piston có khoét rãnh dầu vào làm mát đỉnh piston.

2.3.2. Cơ cấu phân phối khí.
Cơ cấu phân phối khí có tác dụng điều chỉnh quá trình nạp, xả khí trong động cơ
thông qua việc đóng mở xupáp nạp và xupáp thải. Cơ cấu phân phối khí gồm các chi
tiết chính: trục cam, trục cò mổ, xupáp, đũa đẩy, cò mổ…
Hình 2.3.
Cơ cấu phân
phối khí động cơ CA498.
1-Bulông cò mổ, 2-Cò mổ, 3-Giá đỡ trục cò mổ, 4-Lót lò xo cò mổ, 5-Lò xo định vị cò
mổ, 6-Đai ốc, 7-then, 8- Vít chỉnh khe hở nhiệt, 9- Đũa đẩy, 10-Con đội, 11-Chốt, 12-
Trục cò mổ, 13,14-Móng ngựa, 15- Chén chặn, 16-Lò xo xupáp, 17- 18-Vòng chặn lò
xo, 19-ống dẫn, 20,22- Vòng xupáp, 21,23-Xupáp
Nguyên lý làm việc làm việc của cơ cấu phân phối khí của động cơ CA498.
Động cơ CA498 là động cơ bốn xilanh; mỗi xilanh có một xupáp nạp và một
xupáp xả. Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay dẫn động trục cam nhờ một cơ cấu
bánh răng gắn trên trục khuỷu và một bánh răng trên trục cam thông qua một bánh
răng trung gian nhưng phải đảm bảo tỉ số truyền làm việc giữa hai trục là 2 (trục khuỷu
quay hai vòng thì trục cam quay một vòng). Khi trục cam quay, nhờ cơ cấu cam biến
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
10
Đồ án tốt nghiệp
chuyển động quay của trục cam thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của đũa đẩy
thông qua con đội. Đầu trên của đũa đẩy tiếp xúc trực tiếp với đuôi của cò mổ, đầu của

cò mổ tiếp xúc với đuôi của xupáp tùy theo thời điểm làm việc của động cơ và thứ tự
làm việc mà xupáp xả hay xupáp nạp mở hoặc đóng. Khi xupáp ở vị trí mở hết mức
đúng thời điểm đầu của cơ cấu cam tiếp xúc với con đội.
2.3.3. Hệ thống nhiên liệu của động cơ CA498.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ có nhiệm vụ: chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo
cho động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và các tạp
chất cơ học, cung cấp nhiên liệu sạch, đồng đều cho từng xilanh đúng trình tự làm việc
của động cơ, đúng chính xác thời điểm theo quy luật đã định của động cơ, đồng thời
bảo đảm áp suất phun tơi nhiên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa trộn tốt giữa
nhiên liệu và không khí.
Hệ thống nhiên liệu động cơ CA498 bao gồm có thùng chứa nhiên liệu, một bầu
lọc dầu thô, bầu lọc tinh, vòi phun, các đường ống nhiên liệu cao áp và thấp áp, bộ
phận phân phối nhiên liệu, một bơm chuyển nhiên liệu- bơm thấp áp, cụm bơm cao áp
bao gồm có: bơm cao áp loại một dãy, bộ điều tốc, van cắt nhiên liệu (tắt động cơ).
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ CA498.
1- Đường dẫn nhiên liệu, 2- Bơm tiếp vận, 3- Bầu lọc tinh , 4- Bơm cao áp ,
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
11
Đồ án tốt nghiệp
5- Đường dầu hồi, 6- Vòi phun, 7-Bình lọc dầu thừa.
Hệ thống nhiên liệu trong động cơ CA498 hoạt động theo sơ đồ như trên, nhiên
liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ.
Bơm chuyển nhiên liệu (2) hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô vào
bơm chuyển nhiên liệu rồi đến bầu lọc tinh (3), tới bơm cao áp (4). Bầu lọc thô và lọc
tinh lọc sạch nước và các chất bẩn cơ học trong nhiên liệu. Bơm cao áp đẩy nhiên liệu
đi đến đường ống cao áp tới vòi phun (6) để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ.
Nhiên liệu dư thừa theo đường ống trở về thùng chứa và một phần trở về cửa hút của
bơm chuyển nhiên liệu.
2.3.4. Hệ thống bôi trơn động cơ CA498.
Động cơ CA498 dùng kiểu bôi trơn cưỡng bức và vung té. Nó có nhiệm vụ đưa

dầu nhờn đến bôi trơn các bề mặt ma sát, lọc sạch những tạp chất cặn bã trong dầu
nhờn và tẩy rửa các bề mặt ma sát này. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn động cơ CA498
còn có nhiệm vụ làm mát động cơ đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới
hạn cho phép để cho động cơ hoạt động có hiệu quả.
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống
bôi trơn động cơ CA498
1- dầu bôi trơn, 2- đường dầu đi đến bơm, 3- bơm dầu, 3a,b- van an toàn, 4- bầu lọc
thô, 5- bầu lọc tinh, 6- đường dầu chính, 7- cổ trục khuỷu, 8- chốt khuỷu, 9- trục cam,
10- đường dầu làm mát chốt piston, 11- vòi phun dầu làm mát piston, 12- đường dầu
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
12
1(b)
Đồ án tốt nghiệp
làm mát trục cam, 13- đũa đẩy, 14-cò mổ, 15- vòi phun nhiên liệu, 16-Cảm biến dầu
17-đường dầu ra làm mát tua bin, 18- tuabin, 19- đường dầu về, 20- đường dầu về từ
trục cam
Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn động cơ này, dầu bôi trơn (1) được hút
vào qua lưới lọc sơ bộ nhờ bơm dầu (3), dưới áp suất do bơm dầu tạo ra, dầu bôi trơn
đi qua bơm dầu đến bầu lọc thô (4) và lọc tinh (5) để tách nước và các cặn bẩn sau đó
theo đường dầu khoan sẵn trong khối động cơ đến đường dầu chính (6) để chảy vào
các ổ trục khuỷu, ổ trục cam Đường dầu trong trục khuỷu dẫn dầu bôi trơn các chốt,
đầu to thanh truyền, rồi theo đường dầu khoan sẵn trong thanh truyền lên bôi trơn chốt
piston. Trên đường dầu chính còn có các đường dầu khác đi bôi trơn cơ cấu phân phối
khí
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ.
Khi động cơ hoạt động, hỗn hợp nhiên liệu (nhiên liệu và không khí) cháy trong
buồng đốt của động cơ tỏa ra với một nhiệt độ lớn khoảng 2000÷2500
0
C, một phần
chuyển thành công, phần còn lại tỏa ra môi trường bên ngoài qua các chi tiết tiếp xúc

với khí cháy tiếp nhận (xilanh, piston, nắp xilanh, các xupáp, vòi phun, xecmăng ),
mặt khác cũng có nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi
tiết trong động cơ. Nếu không làm mát động cơ hay làm mát không đủ, các chi tiết của
động cơ sẽ nóng lên quá nhiệt độ cho phép, sẽ gây ra nhiều tác hại như: cháy xupáp,
dầu nhớt mất hết tính chất nhờn gây nóng cháy bạc lót, bó piston và xecmăng trong
xilanh…
Bởi vậy, cần làm mát động cơ bằng các phương pháp sau: Bằng không khí hay
bằng nước (chất lỏng) để duy trì nhiệt độ khoảng 80÷90
0
C để cho động cơ hoạt động
làm việc một cách ổn định.
3.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC.
Trong hệ thống làm mát bằng nước được chia ra ba kiểu như: làm mát bằng
nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu cưỡng bức. Căn cứ vào số vòng tuần
hoàn và kiểu tuần hoàn, người ta chia hệ thống làm mát thành các loại: Một vòng tuần
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
13
Đồ án tốt nghiệp
hoàn kín, một vòng tuần hoàn hở, hai vòng tuần hoàn (trong đó có một vòng kín một
vòng hở). 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.
3.1.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất. Hệ thống này
không cần bơm, quạt. Bộ phận chứa nước có hai phần: phần khoang chứa nước làm
mát của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân.
Sơ đồ kết cấu:
2
3
10 8 7 6 5
1

4
9
Hình 3.1. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi.
1-Xupáp; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3- Thùng nhiên liệu; 4- Que thăm dầu; 5-
Hộp cacte chứa dầu; 6- Thanh truyền ;7- Xy lanh; 8-Piston; 9- Thân máy; 10- Nắp
xilanh.
- Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao bọc chung quanh buồng cháy
nhận nhiệt của buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước. Nước sôi có tỷ trọng bé sẽ nổi
lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng
chứa có tỉ trọng lớn nên có xu hướng đi xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên,
do đó tạo thành dòng đối lưu tự nhiên.
+ Ưu điểm của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
14
Đồ án tốt nghiệp
- Kết cấu đơn giản.
- Do đặc tính lưu động đối lưu như đã nói ở trên nên hay dùng cho loại
động cơ đặt nằm dùng trong nông nghiệp.
+ Nhược điểm của hệ thống này là do kiểu làm mát bốc hơi tự nhiên nên nguồn
nước trong thùng giảm nhanh làm cho tiêu hao nước nhiều và hao mòn thành xylanh
không đều.
3.1.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
Trong hệ thống làm mát kiểu này, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch
áp lực giữa hai cột nước nóng và nguội mà không cần bơm. Cột nước nóng trong động
cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước.
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống :
6
7
8

10
5
9
4 2 13
Hình 3.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
1- Thân máy; 2- Xilanh; 3- Piston, 4- Nắp xilanh; 5- Đường nước ra két; 6- Nắp két,
7- Két nước; 8- Không khí làm mát; 9- Quạt gió; 10- Đường nước đi vào làm mát
động cơ.
- Nguyên lý làm việc:
Khi động làm việc, nhiệt độ từ buồng cháy tỏa ra làm cho nước nóng dần lên.
Nước nóng có khối lượng riêng nhỏ nên nổi lên trên và đi ra ngoài qua két làm mát.
Tại đây nước nóng được làm mát nhờ quạt (9) dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của
động cơ hút không khí qua để tản nhiệt cho nước. Nước sau khi tản nhiệt nên khối
lượng riêng tăng và đi xuống phía dưới két sau đó đi vào làm mát cho động cơ tạo
thành một vòng tuần hoàn kín.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
15
Đồ án tốt nghiệp
Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau:
Δp=ρghαΔt. (N/m
2
)
ρ - khối lượng riêng của nước (kg/m
3
).
h - hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và lạnh (m);
α - hệ số giản nỡ của nước 0,00018m
3
/m
3

. độ
Δt - độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và lạnh.
Như vậy, từ công thức ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ
Δt của hai cột nước. Do vậy với hệ thống mát này có những ưu điểm là chế độ làm mát
phù hợp với chế độ không tải của động cơ. 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 nhỏ. Vì
vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt được nhiệt độ ở chế độ làm việc.
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 làm mát không đều. Muốn giảm chênh lệch nhiệt
độ nước vào và nước ra của động cơ thì phải tăng kích thước thùng chứa nhưng làm
như vậy kết cấu cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho
động cơ ô tô máy kéo, mà dùng trên động cơ tĩnh tại.
3.1.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức:
Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên bé. Vì
vậy để tăng tốc độ lưu động của nước người ta dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức.
Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra. Tùy
theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ
thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu
cưỡng bức hai vòng tuần hoàn. Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu
nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.
3.1.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
16
Đồ án tốt nghiệp
1
2
3 4
6 7

8
9
10
11
12
13
14
15
5
Hình 3.3. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
1- Thân máy; 2- Nắp xilanh; 3- Đường nước ra khỏi động cơ; 4- Ống dẫn bọt nước;
5- Nhiệt kế; 6-Van hằng nhiệt; 7- Nắp rót nước; 8- Két làm mát; 9- Quạt gió; 10-
Puly; 11- Ống nước nối tắt vào bơm; 12- Đường nước vào động cơ; 13- Bơm nước;
14- Két làm mát dầu; 15- Ống phân phối nước.
- Nguyên lý làm việc.
Khi động cơ làm việc, nước trong hệ thống tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (13), qua
ống phân phối nước (15) 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 (15) đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp
máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ đến van hằng nhiệt (6). Nước từ van hằng
nhiệt được chia ra hai dòng: một dòng đi qua ống (11) tuần hoàn trở lại động cơ; một
dòng đi qua két (7) để tản nhiệt .
Nếu nhiệt độ của nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt
đóng lại không cho đi qua két mà theo đường tắc để đi vào làm mát động cơ. Nếu nhiệt
độ của nước lớn hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt mở cho nước đi qua két. Tại
đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra. Quạt được dẫn
động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ. Tại bình chứa phía dưới, nước có nhiệt độ
thấp hơn lại được bơm nước hút vào rồi đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm
mát tuần hoàn.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang

17
Đồ án tốt nghiệp
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 bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước
làm mát tiếp động cơ. Do đó, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài,
nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.
3.1.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng:
Đặc điểm của hệ thống này là, nước được làm mát tại két nước không phải là
dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như
nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức
một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được
bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển
nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu
thủy.
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
21
3
6
7
8
9
10
4
5
Hình 3.4. Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Bơm nước vòng kín; 5-
Đường nước tắt về bơm vòng kín; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát; 8- Đường nước
ra vòng hở; 9- Bơm nước vòng hở; 10- Đường nước vào bơm nước vòng hở.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
18

Đồ án tốt nghiệp
- Nguyên lý làm việc như sau:
Trong hệ thống này nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm nước
(4) dẫn nước đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh sau đó đến két làm mát
nước ngọt (7) để tản nhiệt cho nước. Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi
nguồn nước ngoài môi trường bơm vào do bơm (9) thông qua lưới lọc, qua các bình
làm mát dầu, qua két làm mát (7) làm mát nước ngọt rồi theo đường ống (8) đổ ra
ngoài môi trường.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín còn
thấp, van hằng nhiệt (6) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt. Vì vậy, nước
làm mát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (9) qua két làm mát (7) theo
đường ống (8) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (6) đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ
nước ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (7). Lúc này nước
ngọt có nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (6) rồi theo đường
ống đi vào bơm nước ngọt (4) để bơm trở lại động cơ.
3.1.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
5
3
7
4
2 1
6 8
Hình 3.5. Hệ thống làm mát một vòng hở.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
19
Đồ án tốt nghiệp
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.
- Nguyên lý làm việc như sau:

Quá trình hoạt động của 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 sông, 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
0
C 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.
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 50
0
÷ 60
0
C 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 không có lợi cho chế độ làm
mát.
3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT Ở NHIỆT ĐỘ CAO.
Các động cơ ngày nay, nhiệt độ làm mát của động cơ tăng lên rất nhiều; Ví dụ
nhiệt độ làm mát động cơ tàu thủy từ 30÷32
0
lên 60÷65
0
C, ở động cơ cao tốc lên đến
khoảng 80÷85
0

C và một số kiểu động cơ nhiệt độ trung bình của nước làm mát đã đạt
100
0
C hoặc cao hơn. Khi làm mát động cơ với nhiệt độ nước cao hơn 100
0
C, 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).
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.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
20
Đồ án tốt nghiệp

3.2.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
2
3
4
7
1
5
6
P
2 ,
t
ra
P

2 ,
t
vaìo
P
1 ,
t
vaìo
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- Không khí làm mat; 7- Bơm nước.
Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có áp
suất p
1
truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7). Quạt gió
(4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p
2
> p
1
truyền từ bơm
tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất ∆p
= p
2
- p
1
được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có áp suất cao p
2
không
sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t
vào
đến

t
ra
). Áp suất p
2
tương ứng với nhiệt độ sôi t
2
>
t
ra
nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p
1
< p
2
.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
21
Đồ án tốt nghiệp
3.2.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước
và nhiệt của khí thải:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
141516
Âæåìng næåïc laìm maït
âäüng cå
Âæåìng næåïc laìm maït

dáöu bäi trån
P
2 ,
t'
ra
t
ra
t'
ra

Âäüng Cå
1
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 vòng tuần hoàn và quá trình hoạt động như sau:
- Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) đến động cơ Diezel (1), bộ
tăng nhiệt trước của nước tuần hoàn (5) đến van tiết lưu (7), bộ tách hơi (8). Nước tuần
hoàn trong hệ thống tuần hoàn làm kín nhờ bơm (14) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với
áp suất p
1
đưa vào động cơ với áp suất p
2
. Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p
2
và nhiệt độ t
ra

rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’
ra
> t
ra
.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
22
Đồ án tốt nghiệp
Nhưng do áp suất của p
2
của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t
2
> t’
ra
> t
ra
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 p
2
xuống p
1
với nhiệt độ t
1
.
- 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 vòng
tuần hoàn ngoài chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và qua bộ 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 nhiệt độ cao là:
- Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6-7%. (ví dụ
dùng hệ thống làm mát nhiệt độ cao thì hiệu suất có thể đạt 0,46÷0,47 trong khi đó nếu
dùng hệ thống làm mát thông thường chỉ đạt 0,40÷0,42)
- Giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút
gọn được kích thước bộ tản nhiệt.
- Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng.
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 công tác của các chi tiết cũng
như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt. Ngoài 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.
3.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT
BẰNG NƯỚC.
3.3.1. Kết cấu két làm mát.
Két làm mát có tác dụng chứa nước nóng từ động cơ ra, hạ nhiệt độ cho nước và
cung cấp nước nguội vào trong động cơ khi động cơ làm việc. Vì vậy yêu cầu két nước
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
23
Đồ án tốt nghiệp
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 toả nhiệt cao.
Két làm mát dùng trên ô tô máy kéo gồm có ba phần chính là: ngăn trên chứa
nước nóng từ động cơ ra để làm mát, ngăn dưới chứa nước nguội sau khi đã tản nhiệt
cho môi trường để đi vào làm mát cho động cơ và giàn ống truyền nhiệt nối ngăn trên
với ngăn dưới
Để đánh giá chất lượng của két làm mát tức hệ số truyền nhiệt của bộ phận tản

nhiệt lớn, công 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 từ nước vào không khí của các ống và lá tản nhiệt.
- Tốc độ lưu động của nước và của không khí làm mát.
- Kết cấu của két. (diện tích bề mặt truyền nhiệt)
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.
Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng công suất của bơm nước và công
suất của quạt nhằm tăng hệ số truyền nhiệt đối lưu của chúng.
Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động của nước 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.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
24
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3.8. Kết cấu két nước
Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sau trong các lá tản
nhiệt bằng đồng thau (hình 6.9a). 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. Còn
các lá tản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷ 0,12)mm.
Các ống có thể bố trí theo kiểu song song như hình 3.9a hoặc bố trí theo kiểu so
le như hình 3.9d. Nhưng kiểu bố trí theo kiểu so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4 Trang
25