Đồ án hệ thông làm mát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nghiên cứu tTìm hiểu hệ thống
làm mát động cơ D-243 và đề xuất
quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ
thống làm mát
NGUYỄN VĂN CHÍNH


Ngành Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Chun ngành Cơng nghệ kỹ thuật ô tô

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Khổng Vũ Quảng

Bộ mơn:
Viện:

Cơ khí động lực

HÀ NỘI, 3/2018

Chữ ký của GVHD



ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ D-243 VÀ ĐỀ

XUẤT QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT.

Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên


Lời cảm ơn
Sau những năm học tập tại trường, với sự hướng dẫn và dạy dỗ tận tình của quý
thầy cơ, em đã tích lũy được cho mình những kiến thức cơ bản của sinh viên ngành
Công nghệ kỹ thuật ô tô và được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo cịn ít và điều kiện thời gian khơng
cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong
các thầy cơ trong bộ mơn chỉ bảo để đồ án của em được hồn thiện hơn. Cuối cùng em
xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Khổng Vũ Quảng đã giúp em hoàn thành đồ
án này.

Tóm tắt nội dung đồ án
. Các vấn đề nghiên cứu:
- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống làm mát, nhiệm vụ, yêu câu, phân loại được các
loại hệ thống làm mát. So sánh được ưu nhược điểm giữa hệ thống làm mát bằng nước
và khơng khí.
- Tìm hiểu tương đối về kết cấu, nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết chính có
trong hệ thống làm mát động cơ D-243
- Nắm bắt cơ bản cách kiểm tra, bảo dưỡng các chi tiết chính trong hệ thống làm
mát.
- Tính tốn kiểm tra đánh giá két làm mát của động cơ D-243

Sinh viên thực hiện
Ký và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.........................................................
1.1 Mục đích, yêu cầu và nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ đốt trong.............................3
1.1.1 Mục đích................................................................................................................................3
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát...............................................................................................3
1.1.3 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát.............................................................................................4
1.2 Các phương pháp và đặc điểm kết cấu của hệ thống làm mát ĐCĐT....................................4
1.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước.................................................................................................4
a.

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi...........................................................................................4

b. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên................................................................5
c. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức................................................................6
d. Hệ thống làm mát ở nhiệt độ cao..........................................................................................10
1.2.2. Các phương án làm mát bằng khơng khí............................................................................12
a. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên...................................................................13
b. Hệ thống làm mát bàng khơng khí kiểu cưỡng bức...............................................................13
1.3 Các vấn đề cần chú ý với hệ thống làm mát............................................................................14

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ D-243...............16
2.1 Giới thiệu về động cơ D-243.....................................................................................................16
2.2 Thông số kỹ thuật động cơ D-243............................................................................................17
2.3 Các cơ cấu của động cơ D-243.................................................................................................18
2.3.1 Thân máy.............................................................................................................................19
2.3.2 Nhóm trục khuỷu, piston, thanh truyền, bánh đà.................................................................23
2.3.3 Cơ cấu phân phối khí...........................................................................................................26
2.3.4. Hệ thống nhiên liệu.............................................................................................................28

2.3.5. Hệ thống bơi trơn...............................................................................................................30
2.3.6. Hệ thống cung cấp khơng khí..............................................................................................30
2.4.1 Các chi tiết của hệ thống làm mát bằng nước động cơ D-243.............................................33
a. Bơm nước.............................................................................................................................33
b. Van hằng nhiệt......................................................................................................................34
c. Quạt gió................................................................................................................................36
d. Két làm mát..........................................................................................................................37
e. Nắp két..................................................................................................................................39

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG
VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT............................41
1


ĐỘNG CƠ D-243.....................................................................41
3.1 Những thứ cần lưu ý khi làm việc với hệ thống làm mát.......................................................41
3.2 Các hư hỏng và cách khắc phục, sửa chữa.............................................................................41
3.2.1 Két làm mát.........................................................................................................................41
3.2.2 Nắp két nước........................................................................................................................43
3.2.3 Bơm nước............................................................................................................................44
3.2.4 Van hằng nhiệt.....................................................................................................................47
3.2.5 Quạt gió...............................................................................................................................48
3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng, nâng cao hiệu quả làm mát động cơ...................................................50
3.3.1 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát........................................................50
3.3.2 Bảo dưỡng hệ thống làm mát..............................................................................................54
a. Sục rửa hệ thống làm mát.....................................................................................................54
b. Thơng khí hệ thống làm mát.................................................................................................55
c. Thay nước làm mát...............................................................................................................55
d. Vệ sinh cánh tản nhiệt két làm mát......................................................................................56
e. Điều chỉnh lực căng dây đai dẫn động bơm nước và quạt....................................................56

3.3.3. Nâng cao hiệu quả làm mát................................................................................................57
3.4 Các phương pháp cấp, xả nước trong hệ thống làm mát.......................................................59
3.4.1 Cấp nước làm mát:..............................................................................................................59
3.4.2 Xả nước làm mát:................................................................................................................59
3.5 Kiểm tra, đánh giá két làm mát của hệ thống làm mát động cơ D-243....................................59
3.5.1 Tổng quan về lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh........................................................59
3.5.2 Các thơng số của két nước...................................................................................................64
3.5.3 Tính tốn các thơng số kiểm tra két nước............................................................................65
3.5.4 Xác định lượng nhiệt động cơ truyền cho két làm mát........................................................67
3.4.5 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền ra môi trường.....................................................69
KẾT LUẬN.....................................................................................................................................74

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................75

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Mục đích, yêu cầu và nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ đốt
trong.
1.1.1 Mục đích
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp
xúc với khí cháy như: Piston, xéc măng, xupap, nắp xi lanh, thành xi lanh chiếm
khoảng 25  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Nhiệt độ đỉnh piston có
thể lên đến 600℃ , cịn nhiệt độ xupap thải có thể lên đến 900℃ . Nhiệt độ của
các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: làm giảm sức bền, tuổi thọ
của các chi tiết máy, giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát,
bó kẹt các cặp chi tiết truyền động, giảm hệ số nạp, kích nổ trong động cơ
xăng… 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 bơi trơn tăng, dầu bơi trơn khó lưu
động vì vậy làm tăng tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các
chỉ tiêu kinh tế và công suất động cơ
Hệ thống làm mát của động cơ D-243 làm mát bằng chất lỏng, tuần hoàn
cưỡng bức từ một máy bơm ly tâm dẫn động bởi trục khuỷu. Điều khiển nhiệt
độ được thực hiện từ xa, sử dụng một cảm biến gắn trong đầu xi lanh. 
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát
Đối với động cơ D-243 cũng như các động cơ khác thì hệ thống làm mát
phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Làm việc êm dịu, tiêu hao công suất cho làm mát bé
- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở
khoảng 8595℃ và nhiệt độ của dầu bơi trơn trong động cơ khoảng 95÷115℃ .
- 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.
3


1.1.3 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Làm mát động cơ: hệ thống làm mát có nhiệm vụ chính là làm mát động
cơ, tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá
giá trị cho phép do đó đảm bảo điều kiện hoạt động bình thường của động cơ.
Ngồi ra hệ thống cũng có nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy, nhanh
chóng đưa động cơ đến nhiệt độ làm việc.
Làm mát dầu bơi trơn: trong q 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 q trình
ma sát các ổ trục ra ngồi.
- Dầu bôi 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 bôi 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.
1.2 Các phương pháp và đặc điểm kết cấu của hệ thống làm mát
ĐCĐT
Căn cứ vào môi chất làm mát, ta phân biệt hai loạt hệ thống làm mát: hệ
thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng khơng khí. Hầu hết các
động cơ đốt trong trên ô tô sử dụng phương pháp làm mát bằng nước. Làm mát
bằng khơng khí được sử dụng phổ biến cho các động cơ xe mô tô, xe máy và
một số loại xe chuyên dụng.
1.2.1 Hệ thống làm mát bằng nước

Trong hệ thống này nước được dùng làm môi chất trung gian truyền tải
nhiệt khỏi các chi tiết. Tùy thuộc vào tính chất lưu động của nước trong hệ
thống làm mát người ta chia thành các kiểu: làm mát kiểu bốc hơi, làm mát kiểu
đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức.
a. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Hệ thống làm mát 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
xilanh, khoang nắp xilanh và thùng chứa nước bay hơi ở phía trên. Khi động cơ
4

làm việc, nước nhận nhiệt của thành buồng cháy sẽ sơi tạo thành bọt nước, nổi
lên mặt thống của thùng chứa để bốc hơi ra ngồi khí trời. Sơ đồ nguyên lý hệ
thống như sau

Hình 1.1: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi
1- Thùng chứa nước;
Xi lanh;

2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3- Nắp xi lanh; 4- Thân máy;
6- Piston;

5-

7- Các-te chứa dầu;

Khi động cơ làm việc, nước bao xung quanh buồng cháy sẽ sơi. Nước sơi
có tỉ trọng bé hơn nên nổi lên bên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra
ngồi khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỉ trọng lớn chìm xuống thế vào
phần nước nóng nổi lên tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên. Căn cứ vào nhiệt
lượng của động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế.
Do dùng phương pháp bốc hơi, lượng nước trong thùng chứa sẽ giảm
nhanh, do đó cần bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Do vậy kiểu làm mát
này khơng thích hợp để bố trí trên các phương tiện vận tải mà thường được dùng
cho các động cơ đốt trong kiểu xilanh nằm ngang trên các máy công nghiệp cỡ
nhỏ.
b. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn
nhờ sự chênh lệch áp lực giữa 2 cột nước nóng và lạnh mà khơng cần bơm. Cột
nước nóng trong động cơ và cột nước lạnh trong thùng chứa hoặc két nước

5


Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1- Đường nước làm mát vào động cơ;
làm mát; 4- Nắp đậy két làm mát;
7- Nấp xilanh;

2- Không khí làm mát; 3- Đường dẫn nước vào két
5- Đường nước ra két; 6- Quạt gió;
8- Xi lanh;

9-Thân máy

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng
nước giảm nên nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận
nhiệt của các chi tiết bên trong buồng cháy khiến nhiệt độ của nước tiếp tục tăng
lên và khối lượng riêng của nước tiếp tục giảm nên nước nổi lên trên theo đường
dẫn ra khoang phía trên của két làm mát. Quạt gió được dẫn động bởi puly từ
trục khuỷu hút khơng khí qua két. Do đó nước trong két được làm mát được
chìm xuống khoang dưới. Tại bình chứa 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 hồn.
Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước,
do đó cường độ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải. Khi mới khởi
động do sự chênh lệch nhiệt độ hai cột nước nóng và nguội là bé nên chênh lệch
áp lực hai cột nước khơng nhiều. Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ nhanh
đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc. Sau đó phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ
của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nước tăng theo. Đơ chênh
áp lực cũng cịn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trung bình của hai cột

nước, do đó phải ln đảm bảo mức nước của thùng chứa luôn phải cao hơn
mức nước ra của động cơ.
c. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục nhược điểm của hệ
thống làm mát kiểu đối lưu. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy của
cột nước của máy bơm nước tạo ra.

6


Tùy theo số vịng tuần hồn và kiểu tuần hồn ta có các loại hệ thống tuần
hồn cưỡng bức như:
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng kín
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức một vịng hở
Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức hai vịng tuần hồn
Mỗi kiểu làm mát có những ngun lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi
sử dụng khác nhau.
Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn một vịng kín

Hình 1.3: Hệ thống làm mát cưỡng bức một vịng tuần hồn kín
1- Thân máy;

2- Nắp máy;

nhiệt; 6- Két nước làm mát;

3- Đường nước nóng vào két;

7- Quạt gió;

10- Đường nước làm mát động cơ;

4- Nhiệt kế;

5- Van hàng

8- Puly bơm;

9- Đường nước nối tắt vào bơm;

11- Bơm;

12- Đường nước làm mát dầu bơi

trơn;

Trên hình 1.3 là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức. Nước tuần hoàn
nhờ một bơm ly tâm (11) qua các đường ống các khoang chứa xilanh. Để phân
phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy
(1) chảy qua các ống phân phối đúc sẵn trong động cơ. Sau khi làm mát xilanh,
nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường (2) ra khỏi động cơ mang theo nhiệt
độ cao đến van hằng nhiệt (5). Khi van mở, một phần nước chảy qua đường ống
(9) về đường ống hút của bơm nước. Một phần nước qua van hằng nhiệt vào
ngăn chứa phía trên của két nước.
Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn
cánh tản nhiệt. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng khơng khí đi qua két do
7


quạt (7) tạo ra. Quạt được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu của động cơ. Tại

ngăn chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm (11) đẩy vào động
cơ thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn mới.
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 cưỡng bức tuần hồn hai vịng
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dịng
khơng khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dịng nước có nhiệt độ thấp hơn, như
nước sơng, biển. 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 vịng được dùng phổ
biến ở động cơ tàu thủy.

10

9

Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn
1- Đường nước phân phối;
5- Két nước làm mát;

2- Thân máy;

3- Nắp máy;

6- Đường nước ra vòng hở;

vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vịng kín;

4- Van hằng nhiệt;

7- Bơm nước; 8- Đường nước vào
10- Bơm vịng kín;

Nước trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngồi mơi trường bơm
vào do bơm (7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) rồi
theo đường ống (6) đổ ra ngồi mơi trường.
Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hồn
kín cịn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng, đường nước đi qua két làm mát nước

8


ngọt. Vì vậy nước làm mát ở vịng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua
két làm mát rồi đổ ra ngoài qua đường ống (6).
Hệ thống làm mát một vòng hở
Hệ thống này cơ bản gần giống với hệ thống làm mát cưỡng bức một vịng
kín.

Hình 1.5: Hệ thống làm mát một vòng hở
1- Đường nước phân phối; 2- Thân máy;

3- Nắp máy;

5- Đường nước ra vòng hở; 6- Đường nước vào bơm hở;

4- Van hằng nhiệt;
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 ngồi). 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 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở
thành xilanh, nhưng với nhiệt độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất
nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên. Cũng do vách áo nước bị đóng cặn muối mà sự
truyền nhiệt từ xilanh vào nước làm mát cũng kém. Ngoài ra, do ảnh hưởng của
nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệ thống hở cũng dao
động lớn. Điều này khơng có lợi cho chế độ làm mát.

9


d. 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
0

0

dụ nhiệt độ làm mát động cơ tàu thủy từ 30÷32 lên 60÷65 C, ở động cơ cao tốc
0

lên đến khoảng 80÷85 C và một số kiểu động cơ nhiệt độ trung bình của nước
0

làm mát đã đạt 100 C hoặc cao hơn. Khi làm mát động cơ với nhiệt độ nước cao
0

hơn 100 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.
Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngồi.
2

4

3

5

6

P1 ,tvo

P2 ,tra

P2 ,tvo

7

1

Hình 1.6: 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;
6- Khơng khí làm mát;

5- Bộ ngưng tụ nước;

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 hoàn (7).
10


Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p 2 > p1
truyền từ bơm tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3),
độ chênh áp suất p = p2 - p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong
vùng có áp suất cao p2 khơng sơi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t vào đến tra). Áp
suất p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t 2 > tra nên nước chỉ sôi ở bộ tách hơi có áp
suất p1 < p2.
Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước
và nhiệt của khí thải

1

3

2

5 6

4

7

8

9

PK > P1
p1 t1
p2

,

tra

t'ra

P1 t'1 > t1
P1

11

p2 , t1

12

PK >P1

tr

16

15 14

10

13

Hình 1.7: Sơ đồ làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi
nước và nhiệt của khí thải
1- Động cơ;

2- Tuabin tăng áp;

5- Bộ tăng nhiệt cho nước ra;
Van tiết lưu;

8- Bộ tách hơi nước;

3- Đường thải; 4- Bộ tăng nhiệt cho hơi nước;

6- Bộ tăng nhiệt cho nước trước khi vào bộ tách hơi;

7,9-

10- Tua bin hơi; 11- Bộ ngưng tụ; 12,14,15,16- Bơm nước;
13- Thùng chứa nước

Hệ thống làm mát này có hai vịng tuần hồn và q trình hoạt động như
sau:
- Vịng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) 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 hồn làm kín nhờ bơm (14) bơm lấy nước
từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p2. Từ động cơ nước
lưu động ra với áp suất p2 và nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ
nâng lên t’ra > tra.
11


Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t 2> t’ra>
tra nên nước không sôi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. Nước chỉ sôi ở bộ tách
hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.
- Vòng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào tuabin
(10), rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước ngưng tụ trong bộ
phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào buồng chứa (13) rồi qua bơm (15)
để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách
hơi. Nước làm mát của vịng tuần hồn ngồi chảy vào bình làm mát dầu, đi làm
mát đỉnh và qua bộ 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 thơng thường chỉ đạt 0,40÷0,42)
- 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 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 cơng tác của
các chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt.
Ngồi ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ. Khi tăng
áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các
mối nối đường ống, các khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc
chắn hơn.
1.2.2. Các phương án làm mát bằng khơng khí

Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ
yếu:
- Phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh
- Quạt gió
- Bản dẫn gió
Hệ thống làm mát bằng khơng khí chia làm hai loại:
- Làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên
- Làm mát bằng khơng khí kiểu cưỡng bức (dùng quạt gió)
12


Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ để trang bị hệ thống làm mát
hợp lý.
a. Hệ thống làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên
Hệ thống này chỉ gồm các phiến tản nhiệt gắn trên nắp xilanh và thân
máy. Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theo hướng di
chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vng góc với đường tâm

xilanh. Đa số động cơ mơtơ và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này. Hệ
thống làm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để lấy làm
mát các phiến tản nhiệt. Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm...
thường động cơ bị quá nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này
người ta đưa ra phương án làm mát bằng khơng khí kiểu cưỡng bức.
b. Hệ thống làm mát bàng khơng khí kiểu cưỡng bức
Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là khơng phụ thuộc vào tốc độ di chuyển
của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ. Tuy
nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân
máy và nắp xilanh phức tạp, rất khó chế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và
hình dạng các phiến tản nhiệt.
Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và
cách bố trí các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.
4

6

3
2

5

1
(B)

(A)

Hình 1.8: Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ bốn xilanh
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- Bu lơng;

5- Tang trống có cánh dẫn;

6- Bánh đai;

4- Trục quạt gió;

13


Ba bộ phận chủ yếu trên hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức là các
phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản hướng gió. Phần
quan trọng nhất là quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết với tốc độ cao để làm
mát động cơ. Quạt gió được dẫn động bơi trục khuỷu, cung cấp gió với lưu
lượng lớn để làm mát động cơ.
1.3 Các vấn đề cần chú ý với hệ thống làm mát
Khi thiết kế bất kỳ hệ thống làm máy nào cũng phải đảm bảo các yêu cầu
sau đây:
- Đảm bảo động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và điều kiện khí hậu
- Tiêu hao cơng suất tương đối bé
- Kết cấu của hệ thống làm mát phải gọn nhẹ
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, lắp ráp và sửa chữa. Vật liệu đảm bảo điều
kiện truyền nhiệt tốt và giá thành phải chăng.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi có kết cấu đơn giản, phù hợp
cho các đông cơ máy nông nghiệp nhỏ. Nhược điểm là tiêu hao nhiều nước, phải

bổ sung liên tục và hao mịn xilanh khơng đều.
Từ những u cầu kỹ thuật và dựa vào đặc điểm của các hệ thống làm
mát, ta có thể nhận xét hệ thống làm mát bằng nước tối ưu hơn hệ thống làm mát
bằng khơng khí ở nhiều điểm:
- Hiệu quả làm mát cao hơn.
- Độ dài thân động cơ được trang bị hệ thống làm mát bằng nước ngắn hơn
từ 10-15%, cân nặng cũng nhỏ hơn khoảng 8-10% so với hệ thống làm mát bằng
không khí.
- Do giảm được độ dài của thân động cơ nên có thể tăng độ cứng vững của
các chi tiết thân động cơ, trục cam, trục khuỷu.
- Gây 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 bàng gió.
Nhược điểm so với hệ thống làm mát bằng khơng khí:
- Kết cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp và khó chế tạo.
- Kết cấu của két nước phức tạp, khó chế tạo, dùng các ngun liệu đắt tiền
như đồng…
- Có thể bị rị rỉ nước xuống các-te gây ảnh hưởng đến dầu bôi trơn.
14


- Ở những nơi có nhiệt độ thấp, nước có thể bị đóng băng gây vỡ hệ thống
làm mát.
- Phải thường xuyên bảo dưỡng hệ thống làm mát tránh nước bẩn, đóng cặn
làm giảm khả năng truyền nhiệt.
- Khơng thuận lợi khi ở vùng khan hiếm nước.

15

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ D-243
2.1 Giới thiệu về động cơ D-243
Động cơ diesel D-243 của nhà máy động cơ Minsk được coi là một trong
những động cơ phổ biến và được tìm kiếm nhiều nhất kể từ năm 1974, gắn liền
với sự phổ biến của các dòng máy kéo MTZ -80/82. Theo thời gian, dòng động
cơ này trở thành đại diện cho các dòng động cơ của nhà máy đến từ Belarus này.
Động cơ D-243 có thơng số kỹ thuật cao, dễ sử dụng, không gây nhiều
tiếng ồn, khơng khó khăn trong q trình bảo dưỡng. Do tính linh hoạt và nhiều
ưu điểm đó, động cơ được sử dụng rộng rãi và được nâng cấp và chỉnh sửa để
cho ra đời dòng động cơ với nhiều cấu hình khác nhau. Hiện tại chúng được sử
dụng trong các loại máy sau:
- Máy kéo TTZ-80.10 của nhà máy Tashkent;
- Máy kéo MTZ-80/82 cải tiến hiện đại;
- Máy xúc EO-3323A từ nhà máy Tver;
- Trạm điện diesel AD-12/16/20/30

Hình 2.1: Động cơ D-243 hướng nhìn bên trái

16