HỆ THỐNG làm mát ĐỘNG cơ 1TR FE

1
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................3
CHƯƠNG I...............................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT................................................................3
1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống làm mát...................................................................4
1.2. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát..........................................................6
1.2.1. Mục đích của hệ thống làm mát......................................................................6
1.2.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát.........................................................................6
1.3. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát...........................................................................7
1.3.1. Làm mát động cơ và máy nén..........................................................................7
1.3.2. Làm mát dầu bôi trơn......................................................................................7
1.4. Hệ thống làm mát bằng nước................................................................................8
1.4.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi........................................................................8
1.4.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên........................................9
1.4.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức......................................10
1.4.4. Hệ thống làm mát bằng nước ở nhiệt độ cao.................................................13
1.5. Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)...............................................15
1.5.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên...........................................16
1.5.2. Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức................................................16
1.6. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước......................17
1.6.1. Kết cấu két làm mát.......................................................................................17
1.6.2. Kết cấu của bơm nước...................................................................................21
1.7. Kết cấu quạt gió...................................................................................................27
1.8. Van hằng nhiệt.....................................................................................................29
1.9. So sánh ưu khuyết điểm của kiểu làm mát bắng nươc và kiểu làm mát bằng
không khí....................................................................................................................31
CHƯƠNG II...............................................................................................................32
KẾT CẤU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG
LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ 1TR-FE......................................................................32
2.1. Giới thiệu về động cơ 1TR-FE.........................................................................32
2.2.1. Công dụng và yêu cầu:..................................................................................36

2.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc:......................................................................37
2.3. Bơm nước.........................................................................................................38
2.3.1. Công dụng và yêu cầu:..................................................................................38
2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc:......................................................................38
2.4. Van hằng nhiệt.................................................................................................39
2.4.1. Công dụng và yêu cầu:..................................................................................39
2.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động.....................................................................39


2
2.5. Quạt gió...........................................................................................................40
2.5.1. Công dụng và yêu cầu:..................................................................................40
2.5.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc:......................................................................40
................................................................................................................................ 40
CHƯƠNG III..............................................................................................................41
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐÔNG CƠ 1TR-FE......................................41
3.1. Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh......................................................41
3.2. Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió.............................................45
3.3. Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát.............................46
3.4. Tính kiểm nghiệm bơm nước..............................................................................48
3.5. Tính kiểm nghiệm quạt gió.................................................................................51
3.6. Tính két giải nhiệt làm mát động cơ...................................................................55
3.6.1. Tính các thông số của két nước.....................................................................55
3.6.2. Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên ngoài........58
3.7. Kết luận................................................................................................................62
CHƯƠNG IV..............................................................................................................62
4.1.Một số dạng hư hỏng và cách khắc phục sữa chữa.............................................63
4.2.Quy trình tháo lắp hệ thống làm mát....................................................................65
Tài liệu tham khảo......................................................................................................71

3

LỜI NÓI ĐẦU
Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành ô tô, 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 chọn đề tài tốt nghiệp: “ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1TR-FE ”
Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao,chính là nhờ sự hỗ trợ và làm việc tốt của
các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động, hệ thống làm
mát…. Vì vậy công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất
lớn vào sự làm việc của các hệ thống này. Hệ thống làm mát là một trong những hệ thống
quan trọng đó của động cơ.
Mục đích của đề tài là:
- Nắm vững các kiến thức về hệ thống làm mát cho động cơ động cơ đốt trong.
- Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1TR-FE. Phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ
thống làm mát.
- Tính toán nhiệt của động cơ 1TR-FE.
- Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát theo các
thông số thực tế và rút ra nhận xét.
Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các
phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ 1TR-FE, trong
đó đi sâu vào tính toán kiểm tra nhiệt két làm mát.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không
cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các
thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin chân
thành cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Thành Bắc, các thầy cô giáo khoa Công nghệ Ô tô
cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Phương Nam

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT


4
1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống làm mát.
Việc đốt cháy hỗn hợp khí-nhiên liệu trong xy lanh động cơ sinh ra nhiệt độ đến
20000C hoặc cao hơn. Điều đó có nghĩa các chi tiết động cơ rất nóng. Tuy nhiên,
vách của xy lanh động cơ không được nóng hơn 260 0C. Nhiệt độ cao hơn là
nguyên nhân làm cấu trúc dầu bôi trơn bị phá vỡ, mất khả năng bôi trơn. Các chi
tiết động cơ khác cũng bị hư hỏng. Để phòng ngừa hiện tượng này người ta phải sử
dụng hệ thống làm mát để triệt tiêu một phần lượng nhiệt thừa, nó chiếm khoảng
khoảng 1/3 lượng nhiệt sinh ra trong buồng đốt. Hệ thống làm mát giữ cho động cơ
làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện hoạt động cũng như ở mọi tốc độ. Nó cũng
cho động cơ đạt được nhiệt làm việc bình thường một cách nhanh nhất khi bắt đầu
khởi động trong mùa đông giá rét. Và nó cũng cung cấp nguồn nhiệt sưởi ấm vào
trong khoang hành khách. Hầu hết các loại động cơ ô tô sử dụng làm mát bằng dung
dịch chất lỏng. Trong động cơ có những khoảng trống được gọi là áo nước, nó bao
bọc xung quanh các xy lanh và buồng đốt. Động cơ hoạt động dẫn động bơm nước
bơm tuần hoàn dung dịch làm mát qua lớp áo nước. Dung dịch làm mát hấp thu
nhiệt và vận chuyển tới bộ tản nhiệt. Dòng không khí chạy qua bộ tản nhiệt mang đi
lượng nhiệt thừa giúp phòng ngừa động cơ bị quá nóng.
Trong rất nhiều hệ thống làm mát, dung dịch làm mát chảy từ bơm nước qua thân
máy lên nắp máy rồi chảy vào nóc dàn tản nhiệt. Một vài động cơ lại có hệ thống
vận hành theo chiều ngược lại. Dung dịch làm mát chảy từ bơm nước qua đầu xy

lanh và xuống thân máy. Vị trí của van hằng nhiệt luôn được bố trí tuỳ theo hướng
chảy của dung dịch làm mát. Hệ thống làm mát gồm 5 phần cơ bản hoạt động cùng
lúc để điều khiển nhiệt độ của động cơ tránh bị quá nóng.
Đó là áo nước, bơm nước, van hằng nhiệt, dàn tản nhiệt và quạt gió.
Chất chống đóng băng và dung dịch làm mát.
Nước đóng băng ở 00C. Nếu chỉ sử dụng nước để làm mát động cơ không thôi, nó
sẽ đóng băng ngay khi nhiệt độ hạ thấp dưới 00C. Làm tắc nghẽn hệ thống tuần
hoàn và động cơ sẽ bị quá nhiệt. Nước cũng sẽ nở thêm 9% thể tích khi bị đóng
băng. Nó sẽ làm nứt vỡ các chi tiết của hệ thống làm mát cũng như động cơ. Điều
đó buộc người ta phải trộn thêm một lượng chất chống đóng băng cho dung dịch
làm mát.Chất chống đóng băng hay được dùng nhất là Ethylene glycol. Dung dịch


5
làm mát có pha chất chống đóng băng theo tỷ lệ 50:50 được khuyến khích sử dụng
cho hầu hết các động cơ ô tô. Dung dịch này sẽ không bị đóng băng ở nhiệt độ
-370C. Dung dịch làm mát có 70% chất chống đóng băng sẽ chịu được nhiệt độ thấp
hơn ở - 640C. (Chú ý: hỗn hợp dung dịch làm mát có tỉ lệ chất chống đóng băng cao
hơn 70% không nên sử dụng. Vì điểm đóng băng sẽ quay ngược chở lại -230C).
Việc khuyến khích sử dụng dung dịch làm mát có tỉ lệ chất chống đóng
băng tương đương theo tỉ lệ là 50:50 vì có ba lý do cơ bản như sau:
1. Vì sử dụng dung dịch làm mát trên điểm đóng băng của nó thấp -370C.
2. Điểm sôi của dung dịch làm mát cũng tăng lên đến 1080C. Nó tránh được hiện
tượng sôi nước làm mát khi xe hoạt động trong thời tiết nóng.
3. Nó bảo vệ cho phần kim loại trong hệ thống làm mát không bị đóng cặn.
Chất chống đóng băng còn bao gồm vài chất phụ gia khác như chất ức chế ăn mòn
và chất ức chế tạo bọt. Sự ăn mòn và gỉ sét sẽ làm giảm tuổi thọ các chi tiết kim
loại. Nó cũng tạo ra một lớp vỏ bọc làm giảm sự chuyền nhiệt từ kim loại đến dung
dịch làm mát. Trong động cơ có những chỗ bị ăn mòn, dung dịch làm mát có thể ở
nhiệt độ bình thường trong khi đó xy lanh và nắp máy lại bị quá nhiệt. Một trong

những lý do dung dịch làm mát có tỉ lệ chất chống đóng băng là 50% là đảm bảo hệ
thống làm mát có đủ hàm lượng chất ức chế ăn mòn. Chất ức chế tạo bọt giúp
phòng ngừa dung dịch làm mát sinh ra bọt khí khi lưu thông qua bơm nước. Bọt này
bao gồm những bong bong khí và chúng làm giảm sự dẫn nhiệt của dung dịch. Nếu
lượng bọt quá nhiều trong dung dịch, hệ thống làm mát trở nên kém hiệu quả dẫn
đến động cơ quá nóng.
Màu của chất đóng băng thường được nhuộm màu cho dễ phân biệt thường là màu
xanh. Nó còn có tác dụng dễ dàng được phát hiện ra nếu như hệ thống làm mát bị rò
rỉ.
Chất ức chế ăn mòn và tạo bọt dần dần mất đi tính hiệu quả của nó. Các nhà sản
xuất xe thường khuyến cáo thay thế dung dịch làm mát 2 năm một lần.
Có hai loại chất chống đóng băng Ethylene-glycol: high silicate và low silicate.
Hầu hết các động cơ ô tô sử dụng loại chất chống đóng băng high silicate. Nó có tác
dụng bảo vệ các chi tiết bằng hợp kim nhôm. Chất chống đóng băng low silicate
thường sử dụng trong các động cơ của các loại xe tải trọng lớn. Chất chống đóng


6
băng khuyến cáo sử dụng được ghi trong các quyển owners manual cho mỗi loại xe
đang được sử dụng hiện nay.
Đây là hình ảnh dung dịch làm mát bị pha trộn đủ loại nước như nước máy, nước
giếng khoan... sau một thời gian chạy bị biến chất và bên cạnh là dung dịch làm mát
chuẩn pha theo tỉ lệ 50:50.
1.2. Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát
1.2.1. Mục đích của hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí
cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh 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 pittông có thể lên tới 600oC,còn 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 quá 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 không quá nguội. Động cơ quá nóng sẽ gây ra các hiện tượng như đã nói,
còn quá 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 công 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 1TR-FE có hệ thống
làm mát tuần hoàn cưỡng bức.

1.2.2. Yêu cầu của hệ thống làm mát


7
Đối với động cơ 1TR-FE 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÷115 0C.
- 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 1TR-FE 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 quá trình làm việc. Ngoài ra, hệ thống cũng có nhiệm
vụ không 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 còn 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 bôi 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 ngoài.
- Dầu bôi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như cò
mổ, đuôi xupáp, piston...
Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu ổn định, giữ độ nhớt dầu ít thay đổi và
đảm bảo khả năng bôi 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.


8
1.4. Hệ thống làm mát bằng nước
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.
1.4.1. 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 xilanh (8),
khoang nắp xilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:
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 xilanh;
6- Thân máy; 7- Piston 8- Xi lanh; 9- Thanh truyền; 10- Trục khuỷu;
10- Cácte chứa dầu.
Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽ

sôi. Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra
ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới điền chỗ
cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư 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 hệ thống kiểu bốc hơi này.


9
Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm nhanh,
do đó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời. Vì vậy, kiểu làm mát này không
thích hợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải.
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 xilanh
nằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanh
không đều.

1.4.2. 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 không cần bơm. Cột nước nóng trong
động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước.
4

5

6

7

8

9

3

2
1

Hình 2-2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
1- Đường nước; 2- Xilanh; 3- Đường dẫn nước vào két làm mát; 4- Nắp két;
5- Két nước; 6- Quạt gió; 7- Đường nước làm mát động cơ.
Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm
nên nước nổi lên trên. Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi
tiết bao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khối
lượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trên
của két làm mát (5). Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hút
không khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nước
tăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một
vòng tuần hoàn.
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 của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước
bé. Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc. Sau đó


10
phụ tải tăng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động
của nước cũng tăng theo. Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao
trung bình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải
cao hơn ở nước ra của động cơ.
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 được làm mát không đều. Muốn khắc phục nhược điểm này thì
phải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề
cồng kềnh. Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo,
mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại.

1.4.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ
thống làm mát kiểu đối lưu. 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.

1.4.3.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
6

5

4

3

2

1

7

11

8

9

10

Hình 2-3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
1- Thân máy; 2- Đường nước ra khỏi động cơ; 3- Bơm nước;
4- Ống nước nối tắt vào bơm; 5- Nhiệt kế; 6- Van hằng nhiệt; 7- Két làm mát;


11
8- Quạt gió; 9- Ống dẫn nước về bơm; 10- Bình làm mát dầu bôi trơn.
Trên hình (3-3) là hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức của động cơ ô tô máy kéo
một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (3), qua ống phân phối nước 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 đúc sẵn trong thân máy. Sau
khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (2) ra khỏi động cơ với
nhiệt độ cao rồi đến van hằng nhiệt (6). Khi van hằng nhiệt (6) mở, một phần nước chảy
qua đường ống (4) về đường ống hút của bơm nước (3), một phần lớn nước qua van hằng
nhiệt (6) 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 không khí qua két do quạt (8) tạo ra. Quạt
được dẫn động bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ. Tại ngăn chứa phía
dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) 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 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.

1.4.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng
Trong hệ thống này, 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.
6

5

4
3
2

8

7

1

9

10


12
Hình 2-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 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 vòng kín; 10- Bơm
nước vòng kín.
Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơm
nước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt (5).
Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm
(7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theo
đường ống (5) 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 (4) 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 (7) qua két làm mát (5) theo đường ống
(6) đổ ra ngoài. Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước
ngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5). Lúc này nước ngọt có
nhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vào
bơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ.

1.4.3.3. 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 vòng kín.

4

5

3

2
1

6

7

8

Hình 2-5 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.


13
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 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 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.
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 không có lợi cho chế độ làm mát.

1.4.4. 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.

1.4.4.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài

2

p2

3

,

4

5 6

tra

p2 tvaìo
,

7
1

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài


14
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 p1 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 > 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 không sôi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ t vào 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.
1.4.4.2. 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

16

p2 , t1

15 14

10
11

P1

12

PK > P1

tr

t'1 > t1

13

Hình 2-7 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:


15
- Vòng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hoàn (14) vào động cơ (1), bộ tăng
nhiệt trước cho 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 (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi
với áp suất p1 đưa vào động cơ với áp suất p 2. 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.
Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sôi t2> 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 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 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 không 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 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.
1.5. Hệ thống làm mát động cơ bằng không khí (gió)
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 và bản dẫn gió. Hệ thống
làm mát bằng không khí chia làm hai loai: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và
kiểu làm mát theo cưỡng bức (dùng quạt gió).


16
Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát
hợp lý.
1.5.1. Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên
Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản. Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố
trí 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 vuông góc
với đường tâm xilanh. 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 xilanh 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 không khí kiểu cưỡng bức.
1.5.2. Hệ thống làm mát không 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

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
(A)

(B)

Hình 2-8 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh


17
(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- Bulông; 4- Trục quạt gió;
5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.
Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó
là các phiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió. Nhưng
quan trọng nhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để
làm mát động cơ. Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng

lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động
đến trạng thái nhiệt ổn định, quạt gió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.
Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốn
xilanh dung quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió, qua
quạt gió hướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các
xilanh, sau đó theo ống thải thoát ra ngoài.
Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho các
xilanh, khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều. Hơn nữa do khí có bản
dẫn gió, dòng không khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng
cao hiệu suất truyền nhiệt. Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho
dòng không khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…).
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm. Để tránh rung và ồn, bản
dẫn gió được cố định vào thân máy.
1.6. 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.

1.6.1. Kết cấu két làm mát
Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra không 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 yêu 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.


18
Kích thước bên ngoài 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 vuông để cho tỷ lệ giữa diện tích 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%.

Két làm mát được phân làm hai loai: két làm mát kiểu “nước- nước” và két
làm mát kiểu “nước - không khí” .
Két làm mát kiểu “nước-nước” được dùng trên động cơ có hai vòng tuần hoàn,
nước làm mát như đã nói trên trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạo của két nước này
cũng tương tự két làm mát dầu nhờn bằng nước.

Két làm mát kiểu “nước- không khí”, thường dùng trên các loại ô tô máy kéo
bao gồm ba phần, ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dưới chứa nước
nguội để vào làm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giàn ống truyền
nhiệt. Giàn ống truyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất của két làm mát.
Ðánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao 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 của vật liệu làm két tản nhiệt.
- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két.
- Kết cấu của két.(diện tích bề mặt truyền nhiệt).

Hình 2-9 Sơ đồ két nước


19
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, nhôm.
Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng tốc độ lưu động của môi chất
thải nhiệt (nước) và môi chất thu nhiệt (không khí) nhằm tăng hệ số truyền nhiệt đối
lưu của chúng.
Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động 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.

Hình 2-10 Kết cấu một số ống nước
Thông thường két làm mát được làm bằng các ống dẹt, cắm sâu trong các lá
tản nhiệt bằng đồng thau (hình 4.2a). 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 được bố trí theo kiểu song song (hình 4.2a) hoặc theo kiểu so le
g)

(hình 4.2.d). Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó tốt hơn
loại song song. Trong
i) một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng không
đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó (hình 4.2c).
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 4.2b), trên lá dập rãnh thủng,
hoặc dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 4.2e) và trên phần sóng của


20
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 4.2g). Loại này có
ưu điểm là thay thế do hỏng hóc 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 42.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 tăng15% , 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/m2).
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] tập 3 ta có như sau:


21
k

w/m2
1

2

100
80
3
60
40

4

20
0

4

8

12

ωkk.ρkk

Hình 4-3 Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt k với tích số của vận tốc và mật độ
không khí (ωkk.ρkk) 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 450.
2. Các ống dẫn nước so le.
3. Các ống dẫn nước bố trí song song.
4. Loại két nước tổ ong.
5. Hệ số hiệu quả η =

Hệ số thu gọn φ =

Flm
Vk

Flm
(m2/W)
Ne
(1/m)

(7-1)

(7-2)

Giá trị của η và φ nằm trong khoảng sau:
+ η = (0,14 ÷ 0,20).10-3 m2/W - đối với ô tô du lịch.
+ η = (0,20 ÷ 0,41).10-3 m2/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 (m2).
Ne- Công suất có ích, danh nghĩa của động cơ (W).
Vk- Thể tích tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt (m3).

1.6.2. 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


22
(68÷245) l/Kwh 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...được lần lượt giới thiệu ở phần sau.

1.6.2.1. 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 ngoài rồi đi làm mát.

12

13 14

15
16

11

10
9
8

7

6

5

4

3

2

1

Hình 2-11 Kết cấu bơm nước ly tâm
1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vòng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vòng chặn lớn, 7- Lò xo,
8- Bánh công 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.
Trên hình 4-4: giới thiệu kết cấu một loại bơm nước ly tâm dùng trên ô tô lắp ở mặt

đầu của thân máy và dẫn động quay bơm nước bằng đai truyền nhờ puly (14), lắp chặt trên
trục bơm nhờ then bán nguyệt (16). Rãnh lắp đai truyền có thể thay đổi kích thước nhờ sự
thay đổi số lượng vòng đệm (15).
Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường được chế tạo bằng
đồng hoặc chất dẻo. Ðể giảm kích thước, bơm tỷ số truyền giữa trục bơm nước (10) và trục
khuỷu thường chọn gần bằng 1 (đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độ
thấp). Nước ở chỗ vào cánh có áp suất (0,02 ÷ 0,04) Mpa và tốc độ 1,0 m/s. Cột áp 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 bơm chiếm khoảng (0,5-1,0) % công


23
suất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷ 0,01)Ne. Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (13), để
bao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng các phớt (1) và bao kín bằng vòng chặn (6).
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).104 N/m2), 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.

1.6.2.2. 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.

BÅM NÆÅÏC KIÃØU PISTON
10

8

9

A-A
9

20

A

A
1
2

7

3

4

5

6

Hình 2-12 Kết cấu bơm nước kiểu piston
1- Vỏ bơm; 2,4- Xilanh dẫn hướng; 3- Piston; 5- Thanh truyền; 6. Trục khuỷu của bơm
piston; 7- Đường nước vào; 8,9- Van nước; 10- Lò xo van nước.
Bơm nước piston có quá trình hoạt động như sau: Piston bơm (3) bằng đồng
chuyển động trong xilanh dẫn hướng (2,4) của vỏ bơm (1). Piston nối với thanh truyền (5)
và chuyển động nhờ trục khuỷu (6). Khi piston (3) đi xuống, nước sẽ đi qua van (8) vào

khoang chứa bên trên piston (3). Khi piston đi lên, nước trong khoang bị đẩy qua van (9) đi
vào hệ thống làm mát.


24
1.6.2.3. 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 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

D
3

4

10

D-D

5

2
14
1

D
9

8

7

13

6

12

11

Hình 2-13 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, 6Vành chặn nước; 7- Đệm lót, 8- Vòng cao su, 9- Lò xo, 10- Bánh răng bị động, 11Cửa 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- tôlit (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.

1.6.2.4. 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 sau:


25

1

2

I

3

4

II

5

6

III

1
122

3-3

IV
1-1
2-2
3-3

Hình 2-14 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút.

1- C ửa nước vào bơm; 2- Rảnh chứa nước, 3- Cửa nước ra;
4- Bánh răng dẫn động; 5-Ổ trục bơm, 6- Hai nữa thân bơm.
Kết cấu của bơm gồm: hai nửa thân bơm (6) (nửa trước và nửa sau). Các nửa vỏ
bơm lắp với hai nắp ở trục bơm. Bánh công tác cố định trên trục và được dẫn động bằng
bánh răng côn (4). Nửa vỏ sau có cửa vào (1) và nửa vỏ trước có cửa ra (3). Bên trong mỗi
nửa vỏ có một rãnh vòng cung (2 ). Chiều sâu của các rãnh đó thay đổi, ở giữa rãnh có
chiều sâu lớn nhất và chiều sâu giảm dần đến không về hai phía đầu mút của rãnh (hình 47b).
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 (2) tăng dần nên dung tích giữa hai cánh tăng lên. Do tăng dung tích
nên trong bơm hình thành độ chân không. Nhờ có độ chân không nước được hút
vào qua cửa (1), cánh quay tiếp tục được nửa vòng thì chiều sâu rãnh sẽ bắt đầu
giảm dần nước bị nén theo cửa (3) đi vào hệ thống làm mát.
Nhược điểm cơ bản của loại bơm cánh hút là hiệu suất bơm rất thấp. So với bơm li
tâm thì thua kém 3÷4 lần và khi bơm phải mồi nước. Vì vậy, người ta chỉ dùng loại bơm