Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong - Chương 5 pot

Chửụng 5 Heọ thoỏng laứm maựt

98











Chương 5 – Hệ thống làm mát

99

Chương 5
HỆ THỐNG LÀM MÁT
I. NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT
I.1. Công dụng của hệ thống làm mát
Trong quá trình động cơ làm việc, môi chất công tác được đốt cháy và giãn nở sinh công trong
xylanh động cơ. Quá trình cháy trong động cơ làm sản sinh ra một nhiệt lượng khá lớn, làm cho các
chi tiết máy tiếp xúc trực tiếp với khí cháy như: nắp máy, xylanh, piston, xécmăng, bò đốt nóng.
Lượng nhiệt truyền cho các chi tiết này chiếm từ 25 ÷ 35% nhiệt lượng do hỗn hợp cháy sinh ra.
Khi động cơ làm việc, nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 500
o
C, nhiệt độ nấm supap lên tới
900
o

C. Nhiệt độ các chi tiết cao quá có thể gây ra các ảnh hưởng sau:
-

Phụ tải nhiệt của các chi tiết máy lớn làm giảm sức bền, tuổi thọ và độ cứng vững.
-

Nhiệt độ cao sẽ giảm chất lượng của dầu bôi trơn và làm tăng tổn thất ma sát.
-

Dễ xảy ra hiện tượng bó kẹt piston trong xylanh do giãn nở vì nhiệt.
-

Giảm hệ số nạp, từ đó làm giảm công suất động cơ.
-

Đối với động cơ xăng dễ xảy ra hiện tượng cháy kích nổ làm giảm tuổi thọ, sức bền các chi
tiết và giảm công suất của động cơ.
Tuy nhiên, khi làm mát cho động cơ quá nhiều cũng không tốt, bởi vì tổn thất nhiệt sẽ quá lớn
làm giảm hiệu suất của động cơ. Mặt khác, do nhiệt độ của động cơ thấp làm dầu bôi trơn khó lưu
thông, ảnh hưởng đến chất lượng bôi trơn và làm tăng tổn thất ma sát. Nhiệt độ của động cơ quá thấp
còn làm cho nhiên liệu khó bay hơi, dễ ngưng tụ và phá hủy màng dầu bôi trơn trên thành xylanh.
Đồng thời nhiệt độ thấp còn ảnh hưởng đến quá trình cháy và làm giảm công suất của động cơ.
Để đảm bảo cho động cơ làm việc một cách hiệu quả với tuổi thọ và độ tin cậy cao, trên động
cơ phải trang bò hệ thống làm mát để giải nhiệt cho các chi tiết và giữ cho động cơ luôn làm việc
trong khoảng nhiệt độ ổn đònh, nghóa là giữ cho nhiệt độ làm việc của động cơ không cao quá và cũng
không quá thấp.
I.2. Nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ
6
5

70

75

80

85

Tiêu hao nhiên liệu

(g/ml.h)
T
o
C

1
6
5

170

175

180

Toàn tải

2

3

Độ mòn xylanh

(
mm/1000h
)

60

T

o
C

70

80

90

0

0,02

0,04

0,06

0,08

2

1

Hình
5
.1.
Đồ thò quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu, độ mòn xylanh với nhiệt độ làm việc của động cơ.

75% tải

50% tải

Động cơ hai kỳ

Động cơ bốn kỳ


Chương 5 – Hệ thống làm mát

100

Từ đồ thò (hình 5.1) ta có nhận xét:
-

Nhiệt độ nước làm mát động cơ từ 70 ÷ 80
o
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 nước làm mát từ 50
o
C ÷
90
o
C, công suất của động cơ có thể tăng lên khoảng 2,5 ÷ 8% còn 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
o
C.
Nếu nhiệt độ nước làm mát lớn hơn, có thể tạo ra các bọc hơi trong hệ thống kiểu tuần hoàn 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 ngoài của lót xylanh, yêu cầu
nhiệt độ nước ra khỏi động cơ không nên vượt quá 50 ÷ 55
o
C. Điều đó tuy không phải là chế độ nhiệt
tối ưu đối với động cơ, nhưng đó là đòi hỏi của điều kiện vận hành động cơ.
II. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT
II.1. Hệ thống làm mát bằng không khí (bằng gió)
Hệ thống làm mát bằng không khí (hình 5.2) thường được lắp đặt trên một số động cơ cỡ nhỏ,
hoặc một số động cơ ô tô làm việc thường xuyên trong vùng thiếu nước, sa mạc,
Hệ thống làm mát bằng không khí
chủ yếu gồm có quạt gió, hộp chắn hướng
luồng gió và các cánh tản nhiệt ở phía ngoài
xylanh và nắp xylanh. Những động cơ làm
mát bằng không khí, quanh xylanh và nắp
xylanh được đúc thành các cánh tản nhiệt
để tăng diện tích tiếp xúc với không khí,

truyền nhiệt từ buồng đốt ra ngoài động cơ
được nhanh hơn. Khoảng cách giữa các
cánh tản nhiệt khoảng từ 2 ÷ 4mm, chúng
nằm theo phương vuông góc với đường tâm
của các xylanh. Những cánh tản nhiệt ở
phần nắp máy và phần đầu xylanh phải có
diện tích tiếp xúc với không khí lớn hơn các
cánh tản nhiệt ở phía cuối xylanh.
Hệ thống làm mát (hình
5.3) có cấu tạo đơn giản, quạt
gió 1 được dẫn động từ trục
khuỷu cung cấp không khí với
lưu lượng lớn làm mát động cơ.
Bản hướng gió 3 có tác dụng
phân phối không khí sao cho các
xylanh và từng xylanh được làm
mát đồng đều nhất.
Hình
5
.2.
Sơ đồ làm mát bằng không khí.
Cánh
tản
nhiệt

Đo
äng cơ

Gió vào

Hình 5.3. Hệ thống làm mát bằng không khí.
1 – Quạt gió; 2 – Cánh tản nhiệt; 3 – Tấm hướng gió;
4 – Vỏ bọc; 5 – Đường thoát không khí.
1

5

2

3

4

Chương 5 – Hệ thống làm mát

101

Đối với động cơ nhiều xylanh, quạt gió được đặt ở đầu động cơ, trên trục có bulông và được
dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu của động cơ. Xung quanh quạt gió có hộp bao kín để hướng cho
luồng gió từ quạt thổi vào chạy theo chiều ngang động cơ, qua các cánh tản nhiệt của các xylanh để
hiệu quả làm mát các xylanh được cao hơn. Tốc độ quay của quạt gió phụ thuộc vào tốc độ của trục
khuỷu động cơ.
II.2. 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.
II.2.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Đây là kiểu làm mát đơn giản nhất. Bộ phận chứa nước bao gồm các khoang trong thân máy,
nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6 lắp với thân máy 1. Khi động cơ làm việc, nước tại các khoang bao
bọc buồng cháy sẽ sôi. Nước có nhiệt độ càng cao tỷ trọng càng giảm, nổi lên mặt thoáng của bình và

bốc hơi ra ngoài làm mát động cơ. Sau khi mất nhiệt, tỷ trọng của nước lại tăng lên làm nước lại chìm
xuống tạo thành lưu động đối lưu
tự nhiên (hình 5.4).
Do làm mát bằng bốc hơi,
nếu không có nguồn nước bổ
sung, tốc độ tiêu hao nước rất
lớn. Mặt khác, do tốc độ lưu
động của nước khi đối lưu tự
nhiên rất nhỏ nên làm mát không
đồng đều dẫn tới có hiện tượng
chênh lệch về nhiệt độ giữa các
phần được làm mát.
Chính vì vậy, hệ thống
này chỉ thích hợp cho động cơ cỡ
nhỏ đặt nằm ngang trong nông
nghiệp, không thích hợp cho
động cơ ô tô.
II.2.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên (hình 5.5), nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh
lệch khối lượng riêng

ở các giá trò nhiệt độ khác nhau. Nước làm mát nhận nhiệt của xylanh trong
thân máy 1,

giảm nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt
của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng và

tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên
theo đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6. Quạt gió 8 được dẫn động bằng puly từ trục
khuỷu động cơ hút không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát,


giảm nên nước sẽ chìm
xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn.
Tốc độ lưu động của nước trong phương pháp này cũng chỉ vào khoảng 0,12 ÷ 0,19 m/s. Điều
đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy làm mát không đều. Muốn giảm sự
chênh lệch này thì phải tăng kích thước bình chứa, két nước và tăng chiều cao lắp đặt két, điều đó
làm cho động cơ rất cồng kềnh. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng cho những động cơ tónh tại.
Hình
5
.4.

Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
4

5

6

7

1

2

3

1

–
thân máy; 2

–
piston; 3

–

thanh truyền; 4

–
hộp trục khuỷu;
5 – bình nhiên liệu; 6 – bình bốc hơi; 7 – nắp xylanh.
1

2

3

4

5

6

7

Chương 5 – Hệ thống làm mát

102













II.2.3. 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 công suất cao và các động cơ trên ô tô.
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức có ba loại sau:
1) Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín

Hình 5.6. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng trên động cơ ô tô.

Hình
5
.5.

Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên.
1
–
thân máy; 2
–
xylanh; 3
–
nắp xylanh; 4
–
đư
ờng nước ra két; 5
–
nắp
két
nước;

6 – két nước; 7 – không khí làm mát; 8 – quạt gió; 9 – đường nước làm mát vào động cơ.
1

2

3

4

5

6

7

9

8

Chú thích
1 – nước vào làm mát nắp

xylanh;
2 –
các đường nước làm
mát động cơ;
3 – van điều nhiệt và đườn
g
nước nối tắt về bơm;
4 – nước về két;
5 – nước ra khỏi két;
6 –
nước vào làm mát thân
máy;
7 – nước vào làm mát

xylanh và nắp xylanh.


Chương 5 – Hệ thống làm mát

103

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng rất phổ biến trên động cơ ô tô, máy kéo và
động cơ tónh tại, hình 5.6 và hình 5.7.
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 14 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 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 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 hoàn hai vòng
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước 4 không phải bằng dòng không khí do
quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn, ví dụ như nước sông hay nước biển. Hệ thống có
hai vòng nước tuần hoàn. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như đã xét ở hệ thống tuần hoàn cưỡng bức
một vòng còn được gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm 6
Hình
5
.8.

Hệ thống làm mát cưỡng bức hai vòng
.


1

2

3

4

5

6

7

8

Chú thích

1 – thân máy; 2 – nắp xylanh;

3 – Van hằng nhiệt;
4 – Két làm mát;
5 – Đường nước ra vòng hở;
6 – Bơm vòng hở;
7 – Đường nước vào vòng hở;

8 – Bơm nước vòng kín.

Chú thích

1 – thân máy; 2 – nắp xylanh;
3 – nước ra khỏi động cơ;
4 – ống dẫn bọt nước;
5 – van hằng nhiệt;
6 – nắp rót nước;
7 – két làm mát;

8 – quạt gió; 9 – puly;
10 – ống nước nối t
ắt về bơm;
11 – đ
ường nước vào động cơ;
12 – bơm nước;
13 – két làm mát dầu;
14 – ống phân phối nước.
Hình 5.7. S
õ ðồ ngun lý
hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng.
1

2

3

4
5

6

7

8

10

11

9

12

13

14







Chương 5 – Hệ thống làm mát

104

chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, ra biển nên được gọi là
vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng rất phổ biến cho động cơ tàu thủy (hình 5.8).
3) Hệ thống làm mát một vòng hở
Trong hệ thống này, nước làm mát là
nước sông, biển, được bơm 6 hút vào làm mát
động cơ sau đó theo đường nước 4 đổ ra sông,
biển (hình 5.9).
Ưu điểm của hệ thống này là rất đơn
giản. Tuy nhiên, do phải bảo đảm nhiệt độ
nước làm mát thấp (khoảng 60
o
C) để giảm

hiện tượng đóng cặn trong khoang nước của
động cơ (tăng trở nhiệt của quá trình trao đổi
nhiệt) nên chênh lệch nhiệt độ lớn. Điều đó
dẫn đến ứng suất nhiệt của các chi tiết làm mát
khá lớn.
Hệ thống làm mát một vòng hở chỉ được
dùng cho động cơ tàu thủy.
II.3. So sánh hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng không khí
So sánh giữa phương pháp làm mát bằng nước với phương pháp làm mát bằng không khí thấy
phương pháp làm mát bằng nước có ưu điểm sau:
-

Hiệu quả làm mát cao và ổn đònh hơn.
-

Mức độ đồng đều khi làm mát cho các xylanh trong cùng động cơ tốt hơn.
-

Giảm được khả năng phát sinh kích nổ trong động cơ xăng.
-

Giảm tiếng ồn khi động cơ làm việc.
-

Giảm được chiều dài động cơ.
-

Tổn hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ hơn. Khi làm mát bằng nước tiêu hao 3 ÷ 9 %
còn khi làm mát bằng không khí tiêu hao 4 ÷ 13% công suất động cơ (công suất tiêu hao
cho dẫn động quạt gió).

-

Kích thước của động cơ nhỏ gọn hơn do không phải bố trí các cánh tản nhiệt.
-

Quạt gió có công suất nhỏ hơn nên khi làm việc ít ồn hơn.
Chính vì những ưu điểm trên nên hệ thống làm mát bằng nước được dùng rất rộng rãi trên các
động cơ hiện nay. Tuy nhiên hệ thống làm mát bằng nước phức tạp hơn vì có các bộ phận như: két
nước, bơm, Đối với động cơ làm việc ở xứ lạnh, phải có các biện pháp chống đông cho nước. Ngoài
ra, nước có thể rò rỉ xuống cacte dầu gây mòn, tróc các chi tiết ma sát như piston, xylanh, trục và ổ
trục.
Động cơ làm mát bằng không khí rõ ràng dễ sử dụng và tiện lợi trong điều kiện thiếu nước
như ở sa mạc hay rừng sâu. Do đó, rất thích hợp cho động cơ công suất không lớn lắm, động cơ phục
vụ trong lâm nghiệp hoặc trong quân sự.
Hình
5
.9
.
Hệ thống làm mát một vòng hở
.

1

–
thân máy; 2

–
nắp máy; 3

–

van hằng nhiệt;
4 – đường nước ra; 5 – lọc nước; 6 – bơm nước.

1

2

3

4

5

6

Chương 5 – Hệ thống làm mát

105

III. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG CHẤT LỎNG
III.1. Két nước
Két nước có tác dụng chứa nước, truyền nhiệt từ nước ra không khí làm giảm nhiệt độ của
nước để cung cấp nước có nhiệt độ thấp làm mát cho động cơ. Két nước được chia thành 3 phần
chính:
Ngăn chứa phía trên thường được làm bằng đồng hoặc tôn dập. Ở động cơ Diesel và động cơ
cỡ 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 xúc rửa hoặc thay nước trong két.
Ngăn giữa của két nước làm thành các ống nối liền ngăn trên và ngăn dưới của két nước.

Các ống của ngăn giữa (hình 5.11) có mặt cắt hình tròn hoặc hình dẹt, xung quanh các ống có
gắn cánh tản nhiệt mỏng bằng đồng lá để truyền nhiệt ra không khí được nhanh chóng, làm giảm
nhiệt độ của nước làm mát.
Đối với động cơ xăng, các ống nước của ngăn giữa được làm bằng đồng thau 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 ngăn giữa của két nước được nối
liền với ngăn trên và ngăn dưới bằng các bulông.


Hình
5
.10.
Cấu tạo của két két nước.

1

5

4

2

3

6

Chú thích
1 – nắp két nước.
2 – ống dẫn nước vào két.
3 – ngăn chứa phía dưới.
4 – ống dẫn nước vào động cơ.
5 – ngăn giữa của két nước.
6 – ngăn phía trên của két.

Chương 5 – Hệ thống làm mát

106








III.2. Nắp két nước
Nắp két nước được bố trí trên đỉnh của két, nó có tác dụng làm kín két nước không cho nước
văng ra ngoài. Đồng thời nắp két nước còn có tác dụng giữ áp suất trong két nước, làm cho nhiệt độ
sôi của nước làm mát lớn hơn 100
o
C, giúp tăng hiệu quả làm mát mà không cần tăng kích thước của
két.
Trên nắp két nước có bố trí hai van như (hình 5.12), một van có tác dụng giảm áp và một van
chân không. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao (110 ÷ 120
o
C), làm cho áp suất nước trong két tăng

lên. Nếu áp suất ngăn trên của két nước lớn hơn 1,2 kG/cm
2
thì áp lực này đủ sức để thắng lực căng
lò xo của van, khi đó nắp van mở ra để không khí và nước thoát ra ngoài theo 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/cm
2
thì không khí ngoài trời qua ống 1 vào phía trên van đẩy nắp van 3 của van không khí để vào
ngăn trên của két nước. Nhờ có van một chiều đó mà áp suất trong két nước luôn luôn ổn đònh.
Các phần của nắp két nước và cổ rót nước của két được thể hiện trên hình 5.13.













Hình
5
.11.
Các dạng ống của két nước.
Ống dẹt
Cánh tản nhiệt

Ống tròn

Cánh tản
nhiệt
Hình 5.12. Cấu tạo của nắp két nước.

5


4
1

2

3

a)

b)

Chú thích

1 – ống dẫn đến bình dự trữ.

2 – van giảm áp.
3 – van chân không.
4 – lò xo van chân không.
5 – lò xo van giảm áp.
Chương 5 – Hệ thống làm mát

107

Hình
5
.1
4
.

Van điều nhiệt.
1

–

ống rỗng; 2,6

–
supap
dưới; 3

–
t
hân; 4

–

ống xếp;

5 – đáy ống xếp; 7 – giá đỡ; 8 – bi; 9 – supap trên.
Hình
5

.1
5
.
Cấu tạo van điều nhiệt.
5
4

2
1
9

8

7

6

3

III.3. Van điều nhiệt và phương pháp bố trí
III.3.1. Van điều nhiệt
Van điều nhiệt hay còn gọi là van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước
làm mát khi động cơ làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát trong giới hạn từ 85 ÷ 90
o
C, mặt
khác còn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ sau khi khởi động.
Các chi tiết của van điều nhiệt được làm bằng đồng (hình 5.14).

Hình
5
.1
3
.
Nắp két nước được tháo ra từ cổ rót nước vào ở bộ tản nhiệt.

Nắp két
nước

Đệm kín phía trên
Van giảm áp lực

Van giảm chân không
Bền mặt làm kín bên trên

Ống dẫn

Gờ khoá an toàn
Bề
mặt khóa cam

Cổ nối bộ tản nhiệt
Gờ cổ nối

Bề mặt làm kín

bên dưới
Đệm kín
phía dưới

Gờ khoá

Lò xo giảm áp
Chương 5 – Hệ thống làm mát

108

Van điều nhiệt được bố trí giữa két nước và động cơ, van đóng mở được tuỳ theo nhiệt độ của
nước làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, van đóng để ngăn không cho nước ra két. Khi
nhiệt độ nước làm mát tăng, van mở để cho nước từ động cơ thoát ra két làm mát.
Trên (hình 5.15) giới thiệu cấu tạo của van hằng nhiệt. Ống xếp 4 được hàn với đáy 5, mặt
trên của ống xếp gắn chặt với một supap phụ 6 và ống rỗng bòt đầu trên 1. Đầu trên của ống là supap
9. Khi nhiệt độ nước dưới 70
o
C, áp suất hơi trong ống xếp còn thấp nên ống xếp co lại dưới tác dụng
lực đàn hồi của thành ống. Supap 9 đóng kín đường đến két nước và supap phụ mở để nước đi ra khỏi

động cơ, qua đường tắt đến cửa vào của bơm nước. Khi nhiệt độ nước làm mát vượt quá 70
o
C, áp suất
hơi trong ống xếp đẩy dài ống xếp ra làm đóng supap phụ và mở supap 9 để nước đi đến két nước.
Nếu nhiệt độ nước vượt quá 85
o
C supap phụ 3 sẽ đóng kín tất cả các lỗ bên sườn của van hằng nhiệt
làm cho đường nước từ máy đi tắt về bơm đóng kín.
Hầu hết các động cơ trên ôtô hiện nay đều dùng loại van hằng nhiệt như hình 5.17. Loại van
này có 2 kiểu: một kiểu có kèm van chuyển dòng và một kiểu không có van chuyển dòng. Van
chuyển dòng hoạt động cùng với van chính (khi van chính mở, van chuyển dòng đóng).









Trên van hằng nhiệt có bố trí một van xả khí, nó dùng để xả bọt khí trong hệ thống làm mát
khi nước làm mát được đổ thêm vào hệ thống.
Chú thích

1 – thân van điều nhiệt.
2 – van (supap).
3 – ống xếp.
4 – ống nối tắt về bơm.
5 – ống đến két làm mát.
a) Khi nhiệt độ nước làm mát thấp.

b) Khi nhiệt độ nước làm mát cao.

1

2

2

1

4

3

5

Hình
5
.1
6
.
Chế độ làm việc của van điề
u nhiệt
.

a)

b)

Van xả khí

Bạc

(cao su)

Van

Sáp

Xylanh

Van chuyển dòng

Xylanh

Sáp

Van

Van xả khí

Loại có van chuyển dòng

Loại
không
có van chuyển dòng

Hình
5

.1
7
.
Các kiểu van hằng nhiệt.
Chương 5 – Hệ thống làm mát

109

III.3.2. Phương pháp bố trí
Có 2 cách bố trí van hằng nhiệt:
1) Bố trí ở đường nước ra (không có van chuyển dòng)
Nước làm mát động cơ chảy qua mạch chuyển dòng mà không phụ thuộc vào nhiệt độ của
nước làm mát (hình 5.18).

a) Khi van hằng nhiệt đóng.
1 – van hằng nhiệt.
2 – đường nước nối tắt về bơm.
3 – két nước.
4 – bơm nước.

Van hằng nhiệt đóng

1

2

3

4

4

3

1

2

Van hằng nhiệt mở

b) Khi van hằng nhiệt mở.

Hình 5.18. Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước ra.
Chương 5 – Hệ thống làm mát

110

2) Bố trí ở đường nước vào (có van chuyển dòng)
Ngày nay loại này được sử dụng khá phổ biến, nó có đặc điểm là trên van hằng nhiệt có bố trí
van chuyển dòng (hình 5.19).
4

2

3

1

Van hằng nhiệt đóng


a) Khi v
an hằng nhiệt đóng
.


4

2

3

1

Van hằng nhiệt
mở

b)
Khi v
an hằng nhiệ
t
mở


Hình 5.19. Van hằng nhiệt bố trí ở đường nước vào.
1 – van hằng nhiệt.
2 – đường nước nối tắt về bơm.

3 – két nước.
4
–
bơm nước.

Chương 5 – Hệ thống làm mát

111

Kiểu bố trí này có các ưu điểm:
-

Có đường đi nối tắt về bơm lớn hơn và bảo đảm việc phân phối đồng đều nhiệt độ đến
động cơ trong khi hâm nóng.
-

Đóng hoàn toàn đường đi nối tắt về bơm khi động cơ nóng lên hay nhiệt độ cao, do đó hiệu
quả làm mát tốt hơn.
-

Van hằng nhiệt phản ứng một cách nhanh chống để ổn đònh nhiệt độ nước làm mát.
III.4. Bơm nước
Bơm nước có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với một áp suất nhất đònh trong hệ thống để
làm mát cho động cơ. Trong các loại động cơ đốt trong làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức
hiện nay hay dùng nhất là loại bơm nước kiểu ly tâm (hình 5.20) bởi nó đơn giản, có cấu trúc chắc
chắn và giá thành hợp lý. Ngoài ra còn có bơm piston, bơm bánh răng nhưng rất ít dùng.

Bơm nước có thân được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm, được đặt phía trước thân máy và
dẫn động bằng đai răng hoặc đai thang từ trục khuỷu động cơ.
Trên bơm có đường dẫn nước vào được nối với ngăn phía dưới của két nước bằng ống cao su
và đường nước ra được nối với đường nước vào thân máy. Cánh bơm được đút bằng gang hoặc hợp
kim đồng, cánh bơm được lắp trong thân và cố đònh ở cuối trục bơm. Trục bơm được cố đònh trong
thân bơm và chuyển động trên các ổ bi. Phần đuôi trục lắp bánh công tác và đầu trục được lắp puly
để dẫn động bơm. Phớt chặn được lắp giữa bánh công tác và thân bơm, để ngăn nước rò rỉ ra ngoài
đầu trục bơm.
Khi động cơ làm việc, trục bơm quay trong vỏ bơm làm các bánh công tác cũng quay theo.
Nước từ phần dưới của két được đưa vào phần giữa của cánh bơm, dưới tác dụng của lực ly tâm nước
được đẩy từ bên trong cánh ra ngoài cánh tạo áp lực đẩy nước đi trong hệ thống.


Hình
5
.
2
0
.
Bơm nước kiểu ly tâm.


Ổ bi

Trục bơm

May ơ quạt gió

Bánh công tác

Phớt ngăn
nước
Bánh công tác

Đường nước vào

Đường
nước
ra