ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG HỆ THỐNG LÀM MÁT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

HỆ THỐNG LÀM MÁT

Ngành:
Lớp :

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
19DOTD1

Giảng viên hướng dẫn: Lê Văn Thoại

Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Linh

Mã SV: 1911252865 Lớp: 19DOTD1

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thắng Mã SV: 1911251116 Lớp: 19DOTD1
Sinh viên thực hiện: Ngô Minh Đức

Mã SV: 1911256061 Lớp: 19DOTD1

Tp.HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Họ và tên sinh viên (Nhóm gồm 3 sinh viên):
(1) Trần Khánh Linh
(2) Nguyễn Văn Thắng
(3) Ngô Minh Đức
I. Tên đề tài: Hệ thống làm mát.

MSSV: 1911252865
MSSV: 1911251116
MSSV: 1911256061

Lớp: 19DOTD1
Lớp: 19DOTD1
Lớp: 19DOTD1

II. Dữ liệu đầu vào:
Mơ hình mẫu động cơ.
Giáo trình động cơ đốt trong.

IV. Nội dung nhiệm vụ:
Trình bày tổng quan về hệ thống.
Thiết kế mô phỏng hoặc một cơ cấu/chi tiết trong hệ thống.

V. Kết quả tối thiểu phải có:
File báo cáo đồ án.
Bản vẽ chi tiết trên khổ giấy A3 hoặc A4 (PDF).
File gốc bản vẽ 2D,3D.
File mơ phỏng hoạt động (nếu có).
Ngày giao đề tài: 8/11/2021

Ngày nộp báo cáo: 22/12/2021
TP. HCM, ngày 16 tháng 09 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)
Tên đề tài: Hệ thống làm mát
Giảng viên hướng dẫn: Lê Văn Thoại
Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm: 3)
(1) Trần Khánh Linh

MSSV: 1911252865

Lớp: 19DOTD1

(2) Nguyễn Văn Thắng

MSSV: 1911251116

Lớp:19DOTD1

(3) Ngô Minh Đức

MSSV: 1911256061

Lớp: 19DOTD1

Tuần

Ngày

Nội dung thực hiện

1

Giao đề tài

2

Tuần 1 (Tìm hiểu tài liệu tham
khảo)

3

Tuần 2 (Tìm hiểu tài liệu tham
khảo)

4

Tuần 3 (Làm phần giới thiệu đề tài)

Kết quả thực hiện của sinh viên
(Giảng viên hướng dẫn ghi)


5

Tuần 4 (Làm phần kết cấu hệ
thống)

6

Tuần 5 (Làm phần kết cấu hệ
thống)

7

Tuần 6 (Làm kết luận)

8

Tuần 7 (Vẽ mô phỏng)

9

Tuần 8 (Vẽ mô phỏng)

10

Tuần 9 (Vẽ mô phỏng)

11

Tuần 10 (Chỉnh sửa, tổng hợp)

12

Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội
dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện;
Thái độ ; Kỹ năng; ….)


Cách tính điểm:
Điểm q trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH
Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ
án mơn học; Điểm q trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên

Mã số SV

Tiêu chí đánh giá về
q trình thực hiện
đồ án
Tính chủ Đáp ứng
động,
mục tiêu

tích cực,
đề ra
sáng tạo
(tối đa 5
(tối đa 5
điểm)
điểm)

Tổng điểm tiêu
chí đánh giá về
quá trình thực
hiện đồ án
(tổng 2 cột
điểm 1+2)
50%

Điểm
báo cáo
bảo vệ
đồ án
mơn
học
(50%)

Điểm q
trình =
0.5*tổng
điểm tiêu
chí +
0.5*điểm

báo cáo

1

3

4

5

2

Trần Khánh Linh

1911252865

4

4

8

9

8.5

Nguyễn Văn Thắng

1911251116

4

4

8

9

8.5

Ngơ Minh Đức

1911256061

4

4

8

9

8.5

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy
vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP. HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................. iii
LỜI NĨI ĐẦU ..................................................................................................... 1
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ .............. 2
1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát .......................................................... 2
1.1. Mục đích của hệ thống làm mát .....................................................................2
1.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát ............................................................................. 2
1.3. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát ....................................................................3
1.3.1. Làm mát động cơ và máy nén .....................................................................3
1.3.2. Làm mát dầu bôi trơn. ................................................................................3
1.4. Nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ ............................................................3

II. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT ........................................................ 4
2.1. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng ..................................................................4
2.1.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi...................................................................5
2.1.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên ...................................5
2.1.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức ....................................................6
2.1.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao ............................................9
2.1.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài ...........9
2.1.6. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước
và nhiệt của khí thải ...........................................................................................10
2.2. Hệ thống làm mát động cơ bằng khơng khí (gió) .......................................11
2.2.1. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên......................................11
2.2.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức ...........................................11
2.3. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát

bằng khơng khí .....................................................................................................12
I


III. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM
MÁT BẰNG NƯỚC .......................................................................................... 13
3.1. Kết cấu két làm mát ............................................................................................ 13
3.2. Nắp két nước ..................................................................................................15
3.3. Kết cấu của bơm nước ..................................................................................17
3.3.1. Bơm ly tâm ................................................................................................17
3.3.2. Bơm piston ................................................................................................17
3.4. Van hằng nhiệt...............................................................................................18
3.5. Quạt gió ..........................................................................................................21
3.5.1. Cơng dụng và u cầu ..............................................................................21
3.5.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc .................................................................21

IV: KẾT LUẬN ................................................................................................. 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 24

II


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Đồ thị quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu, độ mòn xylanh với nhiệt độ làm việc
của động cơ.
Hình 2.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
Hình 2.3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vịng.
Hình 2.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vịng tuần hồn.
Hình 2.6 Hệ thống làm mát một vịng hở.

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngồi.
Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và nhiệt
của khí thải.
Hình 2.9 Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xi lanh.
Hình 3.1. Cấu tạo của két nước.
Hình 3.2. Các dạng ống của két nước.
Hình 3.3. Cấu tạo của nắp két nước.
Hình 3.4. Nắp két nước được tháo ra từ cổ rót nước vào vộ tản nhiệt.
Hình 3.5. Kết cấu bơm nước ly tâm.
Hình 3.6. Kết cấu bơm nước kiểu piston.
Hình 3.7. Van hằng nhiệt.
Hình 3.8. Cấu tạo van hằng nhiệt.
Hình 3.9. Các kiểu van hằng nhiệt.
Hình 3.10. Kết cấu các loại van hằng nhiệt.
Hình 3.11. Kết cấu quạt gió động cơ.
Hình 3.12. Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt một cấp tốc độ.
III


LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ máy kéo là phương tiện sản xuất và kinh doanh trong sinh hoạt, không thể
thiếu được trong đời sống hiện nay. Cùng với sự tiến bộ chung của khoa học. Ngành ơ
tơ cũng có những bước phát triển mới với những thành quả quan trọng. Những biến đổi
mà địi hỏi phải có những nhận thức mới sâu rộng, những vấn đề đó có liên quan đến
cơng nghệ ô tô.
Tuy vậy muốn tiếp thu những kiến thức mới này thì phải nắm vững những kiến
thức cơ bản nhất. Những kiến thức này sẽ làm nền tảng cho bước phát triển tiếp theo.
Sau khi học xong môn “Động cơ đốt trong” chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm
đồ án mơn. Nhóm em được nhận đề tài: “ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ ”.
Trong phạm vi đồ án này, nhóm 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, mơ phỏng
hệ thống. Do kiến thức cịn 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 cơ trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn.
Đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy LÊ VĂN THOẠI. Em xin chân thành cảm
ơn thầy hướng dẫn LÊ VĂN THOẠI đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế đề tài
này. Xin cảm ơn các thầy cô, các cán bộ công nhân viên trong Viện Kỹ Thuật đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và thiết kế đề tài. Em xin kính
chúc các thầy ln mạnh khoẻ và có nhiều cống hiến hơn nữa trong sự nghiệp phát triển
của ngành ơ tơ nói riêng và ngành giao thơng vận tải nói chung của Việt Nam.

1


I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ
1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát
1.1. Mục đích của hệ thống làm mát
Trong q trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với
khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xylanh, thành xylanh 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 600oC, 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. 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
không quá nóng nhưng cũng khơng q nguội. Động cơ q nóng sẽ gây ra các hiện
tượng như đã nói, cịn q 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 bôi 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. Động cơ có hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức.
1.2. u cầu của hệ thống làm mát
Đối với động cơ cũng như các động cơ lắp trên xe ô tô khách 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 bôi trơn trong động cơ khoảng 95–1150C.
2


- 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.
1.3. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát của động cơ có nhiệm vụ làm mát động cơ, máy nén và dầu
bôi trơn.
1.3.1. 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.
1.3.2. 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 xupap, 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.
1.4. Nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ
-

Nhiệt độ nước làm mát động cơ từ 70 –80°C là vùng có suất tiêu hao nhiên liệu thấp.

-

Nhiệt độ của nước làm mát tăng thì độ mòn xylanh giảm.
Thực nghiệm cho thấy, tùy theo đặc điểm cấu tạo của từng loại động cơ cụ thể,

chất lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn, cùng một số các yếu tố khác. Khi tăng nhiệt độ

3


nước làm mát từ 50°C–90°C, công suất của động cơ có thể tăng lên khoảng 2,5–8% cịn
suất tiêu hao nhiên liệu có thể giảm từ 1,5–4 g/kW.
Đối với động cơ làm mát bằng nước, thì nhiệt độ tối ưu của nước từ động cơ ra
là 75–85°C. Nếu nhiệt độ nước làm mát lớn hơn, có thể tạo ra các bọc hơi trong hệ thống
kiểu tuần hồn kín, làm giảm hiệu quả làm mát và tạo nên những vùng có nhiệt độ quá

cao. Trong các động cơ làm mát bằng nước kiểu một vòng hở, để tránh hiện tượng kết
cặn trên bề mặt phía ngồi của lót xylanh, u cầu nhiệt độ nước ra khỏi động cơ không
nên vượt quá 50–55°C. Điều đó tuy khơng phải là chế độ nhiệt tối ưu đối với động cơ,
nhưng đó là địi hỏi của điều kiện vận hành động cơ.

Hình 1.1. Đồ thị quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu, độ mòn xylanh với nhiệt độ làm việc
của động cơ.

II. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT
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.
2.1. Hệ thống làm mát bằng chất lỏng
Trong hệ thống này, nước được dùng làm môi chất trung gian tải nhiệt khỏi các
chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ thống làm mát mà người ta
chia thành các loại: bốc hơi, đối lưu tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức.

4


2.1.1. 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- khoang nước bao quanh thành xylanh (8),
khoang nắp xylanh (5) và thùng chứa.
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

Hình 2.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi.
1- Thùng nhiên liệu; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3,4 Xupap 5- Nắp xylanh;
6- Thân máy; 7- Piston 8- Xylanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;
10- Cácte chứa dầu.
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
xylanh nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thốt nước nhiều và hao mịn
xylanh không đều.
2.1.2. 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.

5


4

5

7

6

8

9

3

2

1

Hình 2.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
1- Đường nước; 2- Xylanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két;
5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.
2.1.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức
Trong hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức. Khắc phục được nhược điểm vận
tốc lưu động của dòng nước thấp, làm tăng hiệu quả làm mát. Vận tốc lưu động của dòng
nước được tăng bởi một bơm nước lắp trong hệ thống được dẫn động từ trục khuỷu động
cơ. Hệ thống này thích hợp cho các động cơ có cơng suất và các động cơ trên ô tô.

Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức có ba loại sau:
1) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.

Hình 2.3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.

6


Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vịng 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 tuần hồn cưỡng bức một vịng rất phổ biến trên động cơ ơ tơ,
máy kéo và động cơ tĩnh tại, hình 2.3 và hình 2.4.

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng.
Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két
nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két 13 để làm mát dầu sau đó vào động cơ. Để phân
phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh và làm mát đồng đều cho mỗi xylanh, nước
sau khi bơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối đúc sẵn trong thân máy. Sau khi
làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với
nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt 5. Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa
phía trên của két nước. Tiếp theo, nước từ bình chứa trên đi qua các ống mỏng có gắn
các cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dịng khơng khí qua két do quạt 8
tạo ra. Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động. Tại bình chưa phía dưới
của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu
trình làm mát tuần hoàn.
2) 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 sông, biển.

7


Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn 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 vịng 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 2.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn.
1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xylanh; 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 vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vịng kín;
10- Bơm nước vịng kín.

3) 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 2.6 Hệ thống làm mát một vòng hở.

8


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 1000C 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.
2.1.4. 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.
2.1.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài
2

3

4

5 6

p2 tra
,

p2 tvaìo
,

7
1

Hình 2.7 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 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 p2 > 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
9


mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào đến tra ). Áp suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > tra
nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp suất p1 < p2.
2.1.6. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước và
nhiệt của khí thải
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 bơi 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.

Hình 2.8 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; 7,9Van tiết lưu; 8- Bộ tách hơi nước; 10- Tuabin hơi; 11- Bộ ngưng tụ;
12,14,15,16- Bơm nước; 13- Thùng chứa nước.

10


2.2. 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 yếuphiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xylanh, quạt gió và bản dẫn gió. Hệ thống làm mát

bằng khơng khí chia làm hai loại: Làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên và kiểu làm
mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió).
2.2.1. 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 xylanh và thân máy. Các phiến ở mặt trên nắp xylanh 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 xylanh. Đa số động cơ môtô 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 xylanh 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.
2.2.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức
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 xylanh 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 xylanh.

11


Hình 2.9 Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xylanh.
(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.
2.3. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát bằng

khơng khí
Xuất phát từ những yêu 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 xylanh liền một khối nên khoảng cách giữa các xylanh 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 công suất để dẫn động quạt gió của động cơ làm mát bằng nước nhỏ
hơn động cơ làm mát bằng gió.
12


Tuy vậy, hệ thống làm mát bằng nước cũng có những nhược điểm sau đây:
- Kết cấu thân máy và nắp xylanh 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.
- Khơng thuận lợi khi sử dụng ở vùng khan hiếm nước.

III. 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 hoàn 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.
3.1. 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 u 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

13


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%.
Ngăn chứa phía trên thường được làm bằng đồng hoặc tôn dập. Ở động cơ Diesel
và động cơ lớn ngăn trên được làm bằng gang đúc. Ngăn trên có cổ để rót nước và có
nắp đậy két nước.
Ngăn chứa phía dưới cũng được làm bằng đồng hoặc tôn dập. Ngăn dưới của két
nước có đường dẫn nước từ két tới bơm nước và đi làm mát động cơ. Phía đáy của ngăn
dưới có khoá để tháo nước khi súc rửa hoặc thay nước trong két.

Hình 3.1. Cấu tạo của két nước.
Đối với động cơ xăng, các ống nước của ngăn giữa được làm bằng đồng thau và

có chiều dày từ 0,2 – 0,35 mm. Những tấm lá đồng tản nhiệt có chiều dày 0,1 – 0,2 mm
và được đặt cách nhau 2,3 – 4,5 mm.
Trên các động cơ Diesel, các ống dẫn nước của ngăn giữa được làm bằng thép có
chiều dày từ 0,2 – 0,35 mm. Cánh tản nhiệt làm bằng tấm thép mỏng dày từ 0,15 –
0,25 mm. Ở các động cơ xăng cỡ nhỏ và trung bình, các đường ống của ngăn giữa được
hàn với ngăn trên và ngăn dưới tạo thành két nước hoàn chỉnh. Ở các động cơ Diesel cỡ
trung bình và lớn thì giữa các két nước được nối liền với ngăn trên và ngăn dưới bằng
các bulông.

14


Hình 3.2. Các dạng ống của két nước.
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 tăng 15% , 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
khơng vượt quá 300 (N/m2).
3.2. Nắp két nước
Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két, nó có tác dụng làm kín két nước
khơng cho nước văng ra ngồi. Đồng thời nắp két nước cịn có tác dụng giữ áp suất trong
két nước, làm cho nhiệt độ sôi của nước làm mát lớn hơn 1000C, giúp tăng hiệu quả làm
mát mà khơng cần tăng kích thước của két.
Trên nắp kết nước có bố trí hai van như hình(2.), một van có tác dụng giảm áp
và một van chân khơng. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao (110 – 1200C), làm cho áp
suất nước trong két tăng lên. Nếu áp suất ngăn trên của két nước lớn hơn 1,2kG/cm2 thì

áp lực này đủ sức thắng lực căng lò xo của van, khi đó nắp van mở ra để khơng khí và
nước thốt ra ngồi theo một đường ống 1.
Khi nhiệt độ động cơ giảm làm áp suất ở ngăn trên của két nước giảm xuống thấp
hơn 0,94 kG/cm2 thì khơng khí ngồi trời qua ống 1 vào phía trên van đẩy nắp van 3 của
15


ban khơng khí để vào ngăn trên của két nước. Nhờ có van một chiều đó mà áp suất trong
két nước luôn được ổn định. Các phần của nắp két nước và cổ rót nước của két nước được
thể hiện trên hình 3.4.

Hình 3.3. Cấu tạo của nắp két nước.

Hình 3.4. Nắp két nước được tháo ra từ cổ rót nước vào vộ tản nhiệt.

16


3.3. Kết cấu của bơm nước
Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thơng 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.
3.3.1. 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 ngồi rồi đi làm mát.

12

13 14

15
16

11

10
9
8

7 6
2 1
5 4 3
Hình 3.5. Kết cấu bơm nước ly tâm.

1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vịng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vịng chặn lớn, 7- Lị
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.
3.3.2. 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
17