KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ KIA-HA

Trang 1
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 ĐỘNG
CƠ KIA-HA ”
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 hệ thống làm mát của động cơ KIA
HA.
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 chân
thành cảm ơn thầy Vũ Trí Xương, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em
hoàn thành đồ án này.
.
Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………...........
...........................................................
Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương 1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI.
1.1: Ý NGHĨA KINH TẾ:
Ngày nay động cơ đốt trong (ĐCĐT) đã phát triển rộng khắp mọi lĩnh vực giao
thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ ...) nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng
quốc phòng ...ngoài việc sử dụng song hành với các loại động cơ nhiệt khác, một số lĩnh
vực, cho đến nay chưa sử dụng được các loại động cơ khác, mà ĐCĐT là động lực duy
nhất được sử dụng. Tổng công suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công
suất thiết bị động lực do mọi nguồn năng lương tạo ra: bao gồm nhiệt năng, thuỷ năng,
năng lượng nguyên tử ,năng lượng mặt trời ....
Ngành công nghiệp chế tạo ĐCĐT được coi là bộ phận tất yếu của ngành cơ khí và nền
kinh tế quốc dân của hầu hết các nước, vấn đề tạo đội ngủ kỷ thuật về ĐCĐT có số

lượng và chất lượng nhất định phải được coi trọng. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu,
người ta phân ra một ĐCĐT làm nhiều hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định.
Hệ thống làm mát (HTLM) động cơ là một trong những hệ thống chính của động cơ
đốt trong. Có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng
cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng, nhưng
cũng không quá nguội. Quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng xấu như: giảm sức bền, độ
cứng vững và tuổi thọ của chúng ..., nếu quá nguội cũng không tốt, vì rằng quá nguội có
nghĩa động cơ được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để
sinh công ít do đó hiệu suất của động cơ nhỏ. Mặt khác, do nhiệt độ của động cơ thấp,
độ nhớt của dầu nhờn tăng, khiến cho dầu nhờn khó lưu động vì vậy làm tăng tổn thất cơ
giới và tổn thất ma sát. Hơn nữa khi nhiệt độ thành xylanh thấp quá, nhiên liệu sẽ ngưng
tụ trên bề mặt xylanh làm cho màng dầu bôi trơn sẽ bị nhiên liệu rữa sạch. Nếu trong
nhiên liệu có nhiều thành phần lưu huỳnh thì có thể tạo ra các axít do sự kết hợp của
nhiên liệu và hơi nước ngưng tụ trên bề mặt thành xy lanh, các axít đó gây ra hiện tượng
ăn mòn kim loại.
Tóm lại HTLM động cơ đóng một vai trò rất quan trọng và cần thiết cho động cơ. Vì
nó ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và công suất của động cơ.
Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2. Ý NGHĨA VỀ KỸ THUẬT:
Trong quá trình học tập các môn học chuyên ngành về động cơ đốt trong, đồ án tốt
nghiệp với đề tài khảo sát, mà cụ thể là khảo sát một hệ thống bất kỳ của động cơ đốt
trong giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu một trong các hệ thống đó, trên cơ sở khảo
sát tương tự sẽ nắm bắt sâu hơn các hệ thống khác của động cơ đốt trong. Ngoài ra, việc
khảo sát này còn giúp cho sinh viên có thêm kinh nghiệm, biết hướng để đi sâu tìm hiểu
một hệ thống bất kỳ trong động cơ đốt trong và thêm nhiều kinh nghiệm sau khi ra
trường. Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi làm mát là một trong những đề tài đã nói
trên.
Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 2. 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.
2.1. 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 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.
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: phần khoang chứa nước làm mát
của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân.
Sơ đồ kết cấu:
Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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
- 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.
Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.2. 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.
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
Trang 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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.
2.1.3. 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.
Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
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
Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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.

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.
2.1.3.2. 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
Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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.
- 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.
2.1.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5
3
7
4
2 1
6 8
Hình 3.5. Hệ thống làm mát một vòng hở.
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.
Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2. 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.
2.2.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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
.
Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.2. 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:
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:
Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- 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
.
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.
Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM
MÁT BẰNG NƯỚC.
2.3.1. 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
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.
Trang 18
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
Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.9. Kết cấu một số ống nước.
truyền nhiệt tốt nhất. Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng
không đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó như hình 3.9c.
Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta còn
dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 3.9b), trên lá dập rãnh thủng, hoặc dùng
ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 3.9e) và trên phần sóng của lá đó được dập
lõm (chỗ có số 1). Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nên cũng được ứng dụng
rộng rãi trên động cơ ô tô. Trên một số máy kéo và tải nặng người ta còn dùng ống tròn
có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 3.9g). Loại này có ưu điểm là thay thế do hỏng hóc

g)
Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
của từng ống rất đơn giản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới
như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chịu nhiệt.
Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệt thì
ống tản nhiệt đều là ống nước.
Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống
không khí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong” (hình 3.9h,i).
Loại này ít dùng vì hệ số truyền nhiệt kém.
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 không 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. Thông thường két nước dùng trên ô tô sức cản khí động của không khí qua két
không vượt quá 300 (N/m
2
).
Ðánh giá kết cấu két làm mát dùng trên ô tô máy kéo bằng hệ số hiệu quả và hệ
số thu gọn theo [2] ta có như sau:

0

20

40

60

80

100

4

8

12

ω
kk
.
ρ
kk

1

2

3

4

w/m
2
Hình 3.10. Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt K với tốc độ khối của không khí (ω
kk

.ρ
kk
) của
các loại két làm mát khi tốc độ nước là 0,4 m/s.
1. Các ống dẫn nước bố trí chếch với hướng gió một góc 45
0
.
2. Các ống dẫn nước so le.
k
Kg/(m
2
.s)
Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3. Các ống dẫn nước bố trí song song.
4. Loại két nước tổ ong.
Hệ số hiệu quả η =
e
lm
N
F
(m
2
/W)
Hệ số thu gọn φ =
k
lm
V
F
(1/m)

Giá trị của η và φ nằm trong khoảng sau:
η = (0,14 ÷ 0,20).10
-3
m
2
/W : đối với ô tô du lịch.
η = (0,20 ÷ 0,41).10
-3
m
2
/W : đối với ô tô tải.
φ = 900 ÷ 1100 (1/m) : trị số lớn nhất đối với ô tô du lịch, trị số nhỏ nhất đối với ô tô tải;
Flm: diện tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m
2
); N
e
: công suất có ích, danh nghĩa của
động cơ (W); V
k
: thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m
3
)
2.3.2. Kết cấu của bơm nước.
Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông 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] (50÷180[l/ml.h]) và với tần số tuần hoàn 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...
2.3.2.1. Bơm ly tâm.

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ ô tô
máy kéo ; động cơ tĩnh tại và tàu thủy. Vì loại bơm này có nhiều ưu điểm:
-Kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn, làm việc tin cậy.
-Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác.
-Giá thành tương đối rẻ
-Bơm tạo ra cột áp tương đối lớn so với bơm cánh hút
Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyên lý làm việc là lợi dụng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn
nước từ trong ra ngoài rồi đi làm mát.
Kết cấu của bơm ly ở (hình 3.11) gồm puly (1) lắp chặt trên trục bơm then bán
nguyệt (2). Ổ bi (9), (10) dùng để đỡ trục bơm. Bánh công tác (7) dùng để tạo ra cột áp
đưa nước làm mát động cơ. Vú mỡ (4), vòng chặn (5) dùng để bôi trơn các ổ bi và ngăn
không cho chất bôi trơn lọt ra ngoài.
1
2
3
4 5
6
7
8
91012
11
Hình 3.11. Kết cấu bơm nước ly tâm.
1- Puly, 2- Then bán nguyệt, 3- Trục bơm, 4- Vú mỡ, 5- Vòng chặn , 6- Lò xo, 7- Bánh
công tác, 8- Đai ốc, 9,10- Ổ bi, 11- Thân bơm, 12- Bulông,
Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, bánh công tác (7) thường được
chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo. Để đảm bảo hiệu suất của bơm thì khe hở hướng kính
giữa bánh công tác (7) và thân bơm (11) không được lớn hơn 1mm và khe hở chiều trục
không quá 0,2mm. Ðể giảm kích thước bơm, tỷ số truyền giữa trục bơm nước (3) và trục

khuỷu thường chọn gần bằng 1(đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độ
thấp). Cột áp toàn phần do bơm tạo ra khoảng 0,05 ÷ 0,15 MPa và tốc độ nước trên
đường ống dẫn vào bơm không vượt quá 2,5 ÷ 3 m/s. Công suất tiêu hao để dẫn động
Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
bơm chiếm khoảng 0,5-1,0% công suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷ 0,01)Ne. Trục
bơm được đặt trên hai ổ bi (9,10), để bao kín dầu mỡ ở ổ bi dùng các phớt và bao kín
bằng vòng chặn (5).
Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không
ồn và hiệu suất cao. Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được vùng áp
thấp đủ khi hút nước (không quá (2,94 ÷ 4,9).10
4
N/m
2
), do đó không có năng lực tự hút,
nên trước khi khởi động phải nạp đầy nước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả
không khí hết ra khỏi bơm.
2.3.2.2.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 lượng chuyển động của bơm và để tránh hiện tượng va đập thủy lực do
chu trình cấp nước không liên tục của bơm nên người ta ít dùng loại này.
20
3
1
2
9
7
6
7

A - A
A
A
5
8
4
10
Hình 3.12. Kết cấu bơm nước kiểu piston
1- Trục khuỷu của bơm piston; 2- Thanh truyền; 3,5- Xilanh dẫn hướng; 4- piston; 6- Vỏ
bơm; 7- Lò xo Van nước; 8,9- Van nước; 10. Đường nước vào.
Quá trình hoạt động của bơm nước piston như sau: Piston bơm (4) bằng đồng
chuyển động trong hai xilanh dẫn hướng (3) và (5) của vỏ bơm (6). Piston nối với thanh
truyền (2) và chuyển động nhờ trục khuỷu (1). Khi piston (4) đi xuống, nước sẽ đi qua
Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
van (9) vào khoang chứa bên trên piston (4). Khi piston đi lên, nước trong khoang bị đẩy
qua van (8) đi vào hệ thống làm mát.
Ưu điểm của bơm pittông là có thể tạo được áp suất lớn nhưng nhược điểm của
nó là chuyển động của chất lỏng qua bơm không đều, lưu lượng của bơm dao động. Kết
cấu của bơm cồng kềnh nên ít được sử dụng.
2.3.2.3.Bơm bánh răng.
Trên tàu thủy cũng thường dùng loại bơm bánh răng để bơm nước cho hệ thống
làm mát động cơ. Nó có ưu điểm gọn nhẹ, song khi làm việc với mạch nước hở (nếu
dùng cho nước sông hoặc nước biển) thì do nước bẩn nên bánh răng chóng mòn.Vì vậy,
người ta bố trí trong trường hợp này một cặp bánh răng truyền lực ở vỏ ngoài của bơm,
khi đó các răng trong vỏ bơm sẽ không chịu lực truyền, và để giảm mài mòn bánh răng
bơm, người ta còn chế tạo một trong hai bánh răng bơm bằng vật liệu tec-tô-lit hoặc làm
bằng cao su lưu hóa
3
1

2
7
8
D-D
D
13
D
14
12
11
6
9
4 5
10
Hình 3.13. Kết cấu bơm nước kiểu bánh răng.
1- Trục bơm; 2-Bánh răng dẫn động; 3- Ổ bi; 4- Vành chặn dầu; 5- Bạc lót, 6-Vành
chặn nước; 7- Đệm lót, 8- Vòng cao su, 9- Lò xo, 10- Bánh răng bị động, 11- Cửa hút
nước vào; 12- Bánh răng chủ động; 13- Vỏ bơm; 14- Cửa thoát nước ra.
Kết cấu bơm bánh răng dùng trên hệ thống làm mát của động cơ tàu thuỷ. Bơm
quay nhờ bánh răng (2) ăn khớp với hệ thống bánh răng truyền động từ trục khuỷu. Trục
truyền động bơm (1) một đầu dẫn động đặt trên ổ bi cầu (3), còn ở đầu kia lắp bánh răng
bơm tựa trên hai bạc lót (5) và (7), các bạc lót này được bôi trơn nhờ các đệm bằng tec-
tô-lit (7) và vòng cao su (8). Còn bao kín dầu bôi trơn ổ bi bằng vành chắn dầu (4). Bánh
răng bị động (10) được làm bằng tec-tô-lit.
Trang 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.3.2.4. Bơm cánh hút.
Bơm cánh hút thường được dùng cho mạch ngoài (mạch hở) của hệ thống làm
mát động cơ tàu thủy. Nó hút nước từ bên ngoài vỏ tàu (nước sông hoặc nước biển) để
làm mát nước ngọt ở mạch trong của hệ thống làm mát.

Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút được thể hiện ở hình 3.14:
Kết cấu của bơm gồm: Hai nửa trước (4) và nửa sau (5) của bơm. Các nửa thân
bơm lắp với hai nắp ổ trục (3) và (6) bằng các bu lông. Bánh công tác (7) cố định trên
trục (9), trục (9) này được dẫn động bằng bánh răng côn (10).
17
C
10
9
2
1
C
4
3
C-C
a)
3-3
I
b)
IIIII
3-3
2-2
IV
1-1
2
-
2
5
7
8
6

Hình 3.14. Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút.
1- Cửa hút; 2- Cửa thoát; 3,6- Ổ trục bơm; 4,5- Hai nửa thân bơm, 7- Bánh công tác; 8-
Rãnh chứa nước; 9- Trục bơm; 10- Bánh răng côn.
Nguyên lý làm việc của bơm cánh hút như sau :
Ban đầu, dung tích công tác giữa hai cánh được mồi đầy nước (vị trí I). Khi cánh quay
thì nước nằm giữa hai cánh cũng dịch chuyển theo (vị trí II). Do chiều sâu của rãnh tăng
dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung tích nên trong bơm hình thành