Vấn đề làm mát giảm ứng suất nhiệt, tăng hiệu suất nhiệt động cơ đốt trong

Vấn đề làm mát giảm ứng suất nhiệt, tăng
hiệu suất nhiệt động cơ đốt trong.

Nhóm 17:

Lê Xn Dương
Trần Tơ Hiệu
I. Đặt vấn đề
1. Đối tượng, phạm vi, mục đích.
1.1. Đối tượng nghiên cứu: Động cơ đốt trong
1.2. phạm vi nghiên cứu: Hệ thống làm mát động cơ trên ôtô.
1.3. Mục đích nghiên cứu: Chọn ra một phương án làm mát làm giảm ứng suất
nhiệt, tăng tuổi thọ động cơ.
2. Giới thiệu vấn đề.
2.1. ảnh hưởng của chế độ làm mát đến ứng suất nhiệt của các chi tiết động cơ
Ứng suất nhiệt của ĐCĐT được đánh giá bằng các nhiệt độ trên bề mặt các chi tiết
và bằng độ giảm nhiệt độ trong các điểm đặc trưng của các chi tiết nhóm xy lanh - pít
tơng, xác định trực tiếp khả năng làm việc và độ tin cậy khai thác của các chi tiết này.
Khi động cơ làm việc với tải trọng không đổi, khi nâng cao nhiệt độ nước làm mát,
độ giảm nhiệt độ theo chiều dày các chi tiết nhóm xy lanh - pít tơng ?t và áp suất cực đại
của chu trình Pz được giảm (xem hình 8.4, 8.5), vì vậy ứng suất các chi tiết cũng được
giảm. Độ giảm nhiệt độ ∆t tăng và ứng suất bị tăng khi giảm đột ngột nhiệt độ nước làm
mát và tăng tải trọng.
Sự quá nóng cục bộ các chi tiết có thể xuất hiện khi giảm áp suất trong hệ thống
làm mát hoặc thất thốt khơng khí. Áp suất trong hệ thống làm mát được lựa chọn sao
cho từ trong khoang làm mát của ĐCĐT hạn chế sự sôi của nước làm mát (khoảng 0, 4
đến hơn 1kG/cm2).
Nâng cao áp suất trong khoang làm mát của động cơ làm xê dịch thời điểm xuất
hiện sự sôi bề mặt vào vùng nhiệt độ cao của nước làm mát và gây ra tăng hệ số tỏa nhiệt
từ vách xy lanh vào nước. Giảm áp suất nước trong khoang làm mát ĐCĐT làm xê dịch
thời điểm xuất hiện sự sôi bề mặt vào vùng nhiệt độ thấp hơn. Sự tạo thành hơi trong

khoang làm mát của ĐCĐT đưa đến sự xuất hiện các túi hơi và sự quá nóng cục bộ vách
xy lanh.
II. Giải quyết vấn đề.
2.1. Khái quát, chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu.
2.1.1. Khái quát.
Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy
tiếp xúc với các khí cháy nên có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ đỉnh piston có thể đạt đến
600oC cịn nhiệt độ xupap thải có thể đến 900oC. Nhiệt độ các chi tiết cao có thể dẫn đến
các tác hại cho động cơ như sau:
+ Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết.
+ Bó kẹt giữa các chi tiết chuyển động như piston-xylanh, trục Khuỷu-bạc lót…
+ Giảm hệ số nạp dẫn đến giảm cơng suất động cơ.
+ Kích nổ trong động cơ xăng.
2.1.2. Chức năng.
- Hệ thống làm mát có chức năng tản nhiệt từ các chi tiết của động cơ như piston,
xilanh, nắp xilanh. xupap, v.v… để chúng không bị quá tải nhiệt. Ngồi ra, làm mát động
cơ cịn có tác dụng duy trì nhiệt độ dầu bơi trơn trong một phạm vi nhất định để có thể
bơi trơn tốt nhất.


- Chất có vai trị trung gian trong q trình truyền nhiệt từ các chi tiết nóng của động
cơ ra ngồi được gọi là mơi chất làm mát, đó có thể là nước, khơng khí, dầu hoặc một số
loại dung dịch đặc biệt.
2.1.3. Nhiệm vụ.
Khi động cơ đốt trong làm việc, những bộ phận tiếp xúc với khí cháy sẽ nóng lên.
Nhiệt độ của chúng rất cao (400-500) 0C như: nắp xylanh, đỉnh piston, xupáp xả, đầu vòi
phun… Để đảm bảo độ bền nhiệt của vật liệu chế tạo ra các chi tiết máy đó, để đảm bảo
độ nhớt của dầu bơi trơn ở giá trị có lợi nhất, để giữ tốt nhiệt độ cháy của nhiên liệu trong
động cơ mà không xảy ra sự ngưng đọng của hơi nước trong xylanh… người ta phải làm
mát cho động cơ, tức là lấy bớt nhiệt của các bộ phận động cơ có nhiệt độ cao truyền ra

bên ngồi.
2.1.4. u cầu:
- Nước làm mát phải sạch, không lẫn tạp chất và các chất ăn mòn kim loại.
Nhiệt độ nước vào làm mát cho động cơ không nên quá thấp hoặc quá cao.
Độ chênh lệch về nhiệt độ giữa nước vào làm mát cho động cơ và nước ra
không được lớn lắm. Nếu sự chênh lệch này quá lớn sẽ gây ứng suất nhiệt làm các chi tiết
trong động cơ dễ bị nứt vỡ, tổn thất nhiệt lớn. Thông thường sự chênh lệch này như sau:
+ Đối với động cơ cao tốc : T = Tra -Tvào = (5 ÷ 10) 0C
+ Đối với động cơ thấp tốc : T = Tra -Tvào = (10 ÷ 30) 0C
- Để đảm bảo yêu cầu này, nước đưa vào làm mát phải được đưa từ nơi có nhiệt độ
thấp đến nơi có nhiệt độ cao (làm mát theo phương pháp ngược dòng).
- Các thiết bị như đường ống, nhiệt kế v.v… phải hoạt động chính xác, an toàn và
tin cậy.
- Đường đi của nước làm mát phải lưu thông được dễ dàng, không bị tắc, khơng có
góc đọng.
- Bình chứa nước phải có lỗ thốt hơi hoặc khí. Ngồi ra nếu cường độ làm mát quá
lớn, nhiệt độ các chi tiết thấp dẫn đến hiện tượng hơi nhiên liệu ngưng tụ đọng trên bề
mặt các chi tiết, rửa trôi dầu bôi trơn nên các chi tiết bị mài mịn nhanh chóng. Đồng thời
độ nhớt của dầu bôi trơn thấp nên ma sát giữa các chi tiết chuyển động tăng. Mặt khác
công suất tiêu hao cho các bộ phận của hệ thống làm mát sẽ tăng. Kết quả làm tăng tổn
thất cơ giới động cơ.
- Sự làm mát của động cơ sẽ đơn giản hơn nếu động cơ tạo nhiệt độ ổn định. ở công
suất cực đại, động cơ có nhiệt độ xung quanh cao hệ thống làm mát buộc phải loại bỏ
nhiệt với dung lượng tối đa để giảm nhiệt độ động cơ đến khoảng cho phép. Khi tải và
tốc độ động cơ thấp, hệ thống làm mát phải duy trì nhiệt độ trong khoảng cho phép.
2. Các phương án làm mát cho động cơ.
2.1. Hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên


Hình 1: Hệ thống làm mát bằng gió

1-Quạt gió; 2-Cánh tản nhiệt; 3-Tấm hướng gió; 4-Vỏ bọc; 5-Đường thốt khí
a. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống làm mát bằng gió cịn gọi là hệ thống làm mát
bằng khơng khí, có cấu tạo rất đơn giản. Quạt gió (1) được dẫn động từ trục khuỷu cung
cấp khơng khí với lưu lượng lớn làm mát động cơ. Để rút ngắn thời gian qúa độ từ trạng
thái nguội khi khởi động đến trạng thái ổn định nhiệt, quạt gió được trang bị ly hợp điện
từ hoặc thuỷ lực. Bản hướng gió (3) có tác dụng phân phối khơng khí sao cho các xylanh
được làm mát đồng đều. Các chi tiết cần làm mát như xylanh, nắp xupap v.v… phải có
gân tản nhiệt để tăng diện tích làm mát.
Nhờ có tấm hướng gió nên dịng khơng khí làm mát được phân chia đều cho các
xylanh, khiến cho nhiệt độ các xylanh tương đối đồng đều. Hơn nữa khi có tấm hướng
gió, dịng khơng khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu
suất truyền nhiệt . Ngồi ra nhờ có tấm hướng gió có thể bố trí cho dịng khơng khí đến
làm mát các vùng nóng nhất như xupap xả, buồng cháy v.v…
b. Ưu, nhược điểm của hệ thống:
- Ưu điểm
+ Hệ thống làm mát bằng không khí có cấu tạo đơn giản, khơng cần có két nước hay
bơm nước.
+ Giảm thời gian hâm nóng động cơ, truyền nhiệt ổn định, độ tin cậy của hệ thống
cao do khơng có nước làm mát. Nhiệt từ thành và nắp xylanh được dẫn trực tiếp theo
khơng khí.
+ Xác suất q lạnh nhỏ, lưu lượng khơng khí cung cấp nhiều để làm mát động cơ.
Sử dụng thuận lợi ở những vùng thiếu nước, ở các sa mạc hay rừng sâu.
- Nhược điểm:
+ Tăng kích thước động cơ, động cơ làm việc ồn .Yêu cầu cao về dầu bôi trơn và
nhiên liệu.
+ Chỉ sử dụng cho những động cơ có cơng suất nhỏ như xe máy và các máy công cụ
khác. Khơng thích hợp cho động cơ ơ tơ .
+ Phải có gân tản nhiệt để tăng diện tích làm mát.
c. Phạm vi ứng dụng:
Ở Mỹ, hệ thống này ít sử dụng để trang bị cho xe ơ tơ; chỉ có ở châu âu sử dụng cho

động cơ 2 kỳ, 4 kỳ, xe gắn máy, xe 3 bánh nhỏ, máy bay, v.v…
2.2. Hệ thống làm mát bằng nước
2.2.1. Hệ thống làm mát hở, kiểu bốc hơi
Hình1.2: Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

1-Thân máy; 2-Piston;
3-Thanh truyền;
4- Hộp carte trục khuỷu;
5-Thùng nhiên liệu;
6-Bình bốc hơi;
7-Nắp xylanh.
a. Nguyên lý hoạt động: Đây là kiểu làm mát rất đơn giản, bộ phận nước bao gồm
các khoang chứa nước làm mát của thân máy (1), nắp xylanh (7) và bình bốc hơi (6) lắp
với thân máy (1). Khi động cơ làm việc, tại những khoang nước bao bọc quanh buồng


chứa nước sẽ bốc hơi. Nước sôi nên tỷ trọng giảm sẽ nổi lên mặt thống của bình (6) và
bốc hơi mang theo nhiệt ra ngồi khí quyển. Nước sau khi mất nhiệt, tỷ trọng tăng lên
nên chìm xuống tạo thành lưu động đối lưu tự nhiên.
Do làm mát bằng bốc hơi, nếu khơng có nguồn nước bổ sung, tốc độ tiêu hao nước
rất lớn. Vì vậy hệ thống này khơng thích hợp cho động cơ ơ tơ. 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 rất lớn về nhiệt độ giữa các thành phần được làm mát.
b. Ưu, nhược điểm của hệ thống:
+ Ưu điểm:
Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi có kết cấu đơn giản, ít thiết bị khơng cần có bơm,
quạt gió.
+ Nhược điểm:
Có nhược điểm lớn nhất là tiêu hao nước nhiều và hao mòn thành xylanh không
đều.

c. Phạm vi ứng dụng:
Hệ thống này được sử dụng cho động cơ cỡ nhỏ đặt nằm ngang dùng trong nơng
nghiệp.
2.2.2. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên.

Hình 1.3: Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên
1-Thân máy; 2-Xylanh; 3-Nắp xylanh; 4-Đường ra két nước; 5-Nắp đổ rót nước;
6-Két nước; 7-Khơng khí làm mát; 8-Quạt gió; 9- Đường nước làm mát động cơ.
a. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động
tuần hoàn nhờ chênh lệch khối lượng riêng ở nhiệt độ khác nhau. Nước làm mát nhận
nhiệt của xylanh trong thân máy (1), khối lượng riêng giảm nên nước 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 khơng khí qua két. Do đó, nước trong két được làm mát, khối
lượng riêng tăng nên nước chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy,
thực hiện một vịng tuần hồn.
b. Phạm vi ứng dụng: Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên không được sử dụng
cho động cơ vận tải như ô tô, máy kéo…mà chỉ dùng ở động cơ tĩnh tại.
2.2.3. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.
Hình 1.4 trình bày sơ đồ hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức dùng cho ơ tơ, máy
kéo; sử dụng nước mềm để làm mát cho động cơ.
Khi trời lạnh, lúc mới khởi động động cơ còn nguội, bộ điều tiết nhiệt khơng cho
nước đi tới bình giãn nở (1) đi làm mát mà mở cho nước theo đường (6) trở về bơm.
Nhiệt độ nước ra được đo bởi nhiệt kế (3). Nhiệt độ nước vào ở hệ thống kín vào
khoảng từ (60-70)0C, nhiệt độ nước ra khoảng (85-95)0C. Khoảng nhiệt độ này có lợi cho


sự cháy và không xảy ra ngưng tụ nước trong xylanh. Trong hệ thống cũng có rất ít cấn
cặn nước vì khối lượng nước trong hệ thống khơng thay đổi.

1-Bình dãn nỡ;

2-Bộ điều tiết nhiệt;
3-Nhiệt kế;
4-Đường nước đi làm mát;
5- Bơm đẩy.

Hình 1.4: Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức dùng cho ô tô- máy kéo
a. Nguyên lý hoạt động:
Sau khi làm mát cho động cơ, nước nóng qua bộ điều tiết nhiệt (2) tới bình giãn
nở (1) đến các ống tản nhiệt. Khi nước qua các ống tản nhiệt này sé trao nhiệt cho khơng
khí do quạt hút qua, nguội đi và được bơm (5) đẩy đi làm mát cho đông cơ. Khi trời lạnh,
lúc mới khởi động động cơ cịn nguội, bộ diều tiết nhiệt khơng cho nước đi tới bình giãn
nở (1) đi làm mát, mà mở cho nước theo đường (4) trở về bơm.
b. Phạm vi ứng dụng:
Hệ thống này sử dụng thích hợp cho động cơ ô tô và máy kéo
2.3. Hệ thống làm mát bằng dầu nhớt (động cớ Elsbett)
Đây là động cơ sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu, hiện vẫn còn được nghiên cứu,
chưa đưa vào sử dụng rộng rãi. Việc làm mát đối với động cơ này không yêu cầu lớn lắm
nên dễ dàng làm mát bằng dầu nhớt.
2.4. Hệ thống làm mát kết hợp khơng khí và dầu nhớt
2.2. Hệ thống làm mát kết hợp nước và dầu nhớt.
3. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT.
Bơm nước, Bộ tản nhiệt (Két nước, quạt), Bộ làm mát dầu bơi trơn, Bộ làm mát khí
tăng áp, Các bộ phận an toàn, Các bộ phận chỉ báo, Các đường ống dẫn và không thể
không kể đến nước làm mát.
3.1. Bơm nước
3.1.1. Nhiệm vụ, phân loại.
a. Nhiệm vụ:
Bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp
suất nhất định. Lưu lượng của bơm nước làm mát tuần hoàn cần cho các loại động cơ
thay đổi trong phạm vi: 68 – 245 lít/KWh (50 – 180 lít/ml.h) và tần số tuần hồn từ 7 –

12 lần/ph.
b. Phân loại:
- Bơm ly tâm.
- Bơm xoáy.
- Bơm piston.
- Bơm bánh răng.
- Bơm guồng…
3.1.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.


3.1.2.1. Bơm ly tâm.
a. ơ đồ cấu tạo: (Hình 3.1)
Ở các động cơ diezen có cơng suất và tốc độ quay trung bình, bơm thường được
truyền động từ trục khuỷu qua một hệ thống truyền động bánh răng tăng tốc. Dùng bơm
ly tâm cho hệ thống làm mát kín tuần hồn (nước ngọt) là hợp lý hơn cả, vì trong trường
hợp này khơng u cầu tự hút.
- Bơm gồm có vỏ bơm 1, trục 5, bánh cơng tác 3 có mười cánh. Bánh công tác được
gắn trên trục nhờ đai ốc 2 và được quay cùng với trục 5 (qua bánh răng truyền động 6).
Để làm kín khoang bơm, người ta dùng đệm cao su 8, cụm làm kín kiểu khuất khúc 4,
vòng chắn 7 và van 9 dùng để tháo nước.
- Khi thiết kế bơm ly tâm cho động cơ diezen người ta thường dựa vào các đường
đặc tính thực tế của các bơm mẫu và dựa vào lý thuyết tương tự hình học của bơm.
- Những kích thước kết cấu chủ yếu của bánh công tác bơm:
D2/D0 = 1,4 + 2,2
b2/D2 = 0,065 + 0,25
- Vỏ bơm có hình dạng vỏ ốc làm cho nước có tốc độ chậm dần nhưng ngược lại áp
suất sẽ tăng dần cuối cùng thốt ra ngồi. Lưu lượng nước thốt ra đều và liên tục.

Hình 3.1: Bơm ly tâm
Bơm ly tâm có cấu tạo đơn giản và nhỏ gọn, hiệu suất cao, tuổi bền cao, và có thể

bố trí để có khả năng hút chân không. Nhờ việc loại bỏ được cơ cấu khuỷu trục – thanh
truyền nên bơm ly tâm có thể làm việc với tốc độ quay cao mà không gây chấn động.
b.Ưu nhược điểm của bơm ly tâm:
-Ưu điểm:
+ Lưu lượng nước đều và liên tục.
+ Bơm có kết cấu đơn giản, độ rung động nhỏ, làm việc êm.
+ Bơm ly tâm quay với tốc độ cao nên sự nối trực tiếp với động cơ không phải qua
hộp số làm giảm tổn thất cơ giới.
+ Bơm ly tâm ít bị tắc, ít xảy ra sự cố đột xuất. Khi hư hỏng dễ sữa chữa.
- Nhược điểm:
+ Khả năng tự hút kém.
+ Nếu có lẫn khơng khí trên đường ống hút thì bơm khơng hút được, phải tiến hành
xả gió.


+ áp suất thốt của bơm khơng cao.
Từ những ưu nhước điểm trên nên bơm ly tâm chỉ thích hợp cho nơi nào cần lưu
lượng và áp suất thấp.
3.1.2.2. Bơm xốy.
a.Sơ đồ cấu tạo: (Hình 3.2)
- Bánh cơng tác 1 có các cánh hướng tâm 2 được các rãnh 4 trong vỏ bơm 3 vây quanh.
Các rãnh này bị ngắt ở chỗ bố trí các ống xả 5 và ống xoáy 6.
- Cột nước của bơm được tạo ra do sự chênh lệch áp suất trong bánh 1 và trong rãnh
2, nảy sinh dưới tác dụng quay xoáy của nước, làm cho nước chuyển động từ bánh 1 vào
rãnh 2. Để khắc phục lực dọc trục ống được làm đối xứng theo cả hai phía của bánh.

Hình 3.2: Bơm xốy
* Kiểm tra tình trạng bơm nước:
- Tháo bơm nước ra nếu thấy nghi ngờ hoặc phát hiện ra bơm nước hư mới tháo ra
kiểm tra.

- Kiểm tra trục bơm xem có gãy hay khơng, bạc lót cịn tốt hay khơng, xem cánh quạt có mịn hoặc
gãy hay khơng, nếu hư dùng máy ép, ép cẩn thận ra để sữa chữa.
- Kiểm tra phớt cao su đầu phía trục gắn cánh quạt xem cịn tốt hay khơng, nếu phớt
này hư, nước sẽ chảy ra đầu trục.
- Kiểm tra vít tra dầu mỡ có bị nghẹt hay khơng.
- Xiết các đai ốc đều tay và đủ cứng.
- Khi lắp cánh quạt gió và trục bơm nhớ không được sai chiều.
- Thay puly dẫn động, thân bơm, trục puly nếu quá mòn. Mài thân bơm nếu có vết
xước hoặc mịn nhiều q mức độ cho phép thì phải thay.
- Bơm nước có mặt tựa cho vịng đệm đè chặt vào bánh cơng tác, phải thay bánh
cơng tác nếu q mịn, xước, rỗ hoặc gãy cánh quạt nước thay các cụm vòng đệm. Các
bơm dùng ổ bi phải thay trục hoặc ổ bi nếu hai chi tiết quá mòn.
- Cho động cơ hoạt động, mở thùng nước ra. Nếu nước bên trong có hiện tượng
chảy rối chứng tỏ bơm nước làm việc, rồ ga lên thấy nước chảy mạnh là bơm hoạt động
tốt
- Nếu nước bên trong lăn tăn chứng tỏ bơm không hoạt động, rồ ga lên nước hơi
cuộn là bơm hoạt động quá yếu.
- Trong lúc động cơ đang hoạt động thì quạt gió ln thổi gió về phía động cơ, nếu
thổi ra thùng nước là quạt bị lắp ngược.
- Vỏ bơm và nắp bơm được chế tạo bằng gang xám có thể có những hư hỏng lớn.
3.1.3. Các hư hỏng thường gặp


Bơm nước làm việc có tiếng kêu.
Ngun nhân:
+ Vịng bi bơm nước khơ dầu mỡ
+ Vịng bi và trục bị mòn rơ lỏng
+ Cánh quạt và puly bị rơ lỏng
Bơm nước bị rò chảy nước
Nguyên nhân:

+Thân bơm bị nứt vỡ.
+ Đệm giữa thân bơm và nắp bơm bị rách, ốc bắt khơng chặt.
+ Đệm gỗ phíp bị mịn.
+ Phớt cao su bị mịn hoặc có cặn bẩn bám vào.
Bơm khơng đạt áp suất
Nguyên nhân:
+ Dây đai bị chùng.
+ Rãnh puly, dây đai bị dính dầu mỡ dẫn đến trượt.
+ Khe hở hướng kính, hướng trục giữa cánh bơm và thân bơm quá lớn
+ Cách bơm bị sứt mẻ, vỡ lớn.
+ Thân bơm bị rò chảy nước.
3.2. Bộ tản nhiệt (két nước).
Bộ tản nhiệt là một bộ trao đổi nhiệt có hai đường ống dẫn. Một hệ thống giành cho
chất làm mát và một hệ thống giành cho khơng khí làm mát. Sự bố trí này cho phép bộ
tản nhiệt có khả năng giải nhiệt cho chất làm mát động cơ. Trong qúa trình làm việc,
nhiệt của chất làm mát nóng dần lên, khơng khí bên ngồi đi qua bề mặt các ống dẫn
chứa chất làm mát bên trong có nhiệt độ cao hơn. Tại đây chất làm mát sẽ được làm
nguội và tiếp tục đi vào động cơ để lấy nhiệt cho chu kỳ kế tiếp. Chu kỳ của chất làm mát
là một chu kỳ tuần hồn và liên tục.

Hình 3.9: Sơ đồ minh họa bộ tản nhiệt của động cơ
3.2.2. Quạt động cơ
Những hư hỏng thường gặp
Các ống làm mát, các tấm làm mát bị ăn mòn, bị nứt, bị xước và dẫn đến bị hỏng.
Ngồi ra các bình làm mát cịn có hiện tượng hư hỏng, rỉ nắp cũng như rỉ các tấm chắn.
Các vòng đệm bị mòn.


Hình3.8: Sơ đồ minh họa quạt động cơ và đai truyền động
- Khi máy làm việc ở nhiệt độ cao, khơng khí ở bên ngồi đi qua bộ tản nhiệt, nhờ

vào sự chuyển động của động cơ sẽ cung cấp đầy đủ khí làm mát cho bộ tản nhiệt. Tuy
nhiên, khi động cơ làm việc ở chế độ cầm chừng bộ tản nhiệt có thể cần thêm khơng khí
để tản nhiệt cho động cơ
3.3. Bộ làm mát dầu.
3.3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu.
Két làm mát dầu có tác dụng hạ thấp nhiệt độ của dầu xuống mức quy định 70 -80 0
C để bảo đảm chất lượng bôi trơn bằng cách đưa dầu nóng đi qua két làm mát dầu. Két
làm mát bằng khơng khí (gió) được đặt phía trước két nước làm mát động cơ.
Khi động cơ làm việc dầu lưu thông trong hệ thống bôi trơn, tiếp xúc với những
bộ phận bị đốt nóng, hoặc do ma sát nóng lên. Khi nhiệt độ của dầu lên quá 90 0C thì tính
chất bơi trơn của dầu kém đi, có hại cho các bề mặt làm việc, đồng thời dầu dễ bị biến
chất, thời gian dùng dầu ngắn lại. Vì vậy, trong hệ thống bôi trơn người ta chế tạo bộ làm
mát dầu. Két làm mát dầu gồm có các ống dẫn dầu bằng thép hoặc đồng ghép với những
lá tản nhiệt như két nước. Trước két làm mát dầu có lắp van an toàn để tránh làm vỡ ống
tản nhiệt khi nhiệt độ của dầu thấp (áp suất dầu sẽ lớn). Lò xo van điều chỉnh với áp suất
1,5 -2 Kg/cm2. Khi áp suất dầu lớn, van này sẽ mở để dầu không qua két mà trở về cácte
hoặc qua bầu lọc thơ đi bơi trơn. Khi dầu nóng tới 75 -85 0 C, sức cản của két nhỏ, van sẽ
đóng lại cho dầu qua két làm mát.
3.3.2. Các loại bình làm mát thường gặp .
Người ta làm giảm nhiệt độ của dầu bằng các bình làm mát. ở đây, dầu truyền
nhiệt cho môi chất làm mát như nước, không khí… Động cơ ơtơ, máy kéo thường dùng
khơng khí. Trên (hình 2.11) trình bày cấu tạo bình làm mát "dầu nước". Kết cấu bao gồm
các chi tiết cơ bản sau:
1. Nắp bình;
2. Tấm trịn;
3. Vỏ bình;

5. Nắp bình;
6. Các đai dẹt;
7. Các ống nước;

4. Đường dầu vào;

8. Đường dầu ra;

Hình 2.11: Bình làm mát dầu nước.
Trong vỏ 3 và hai nắp 5,1, có một ruột gồm các ống đồng song song, hai đầu gắn
vào hai tấm tròn 2, đoạn giữa gắn các đai dẹt 6. Ruột này có một đầu ghép chặt với vỏ,
đầu cịn lại (tấm 2) có thể trượt dọc tự do so với vỏ, phịng khi khối ống có dãn nở nhiệt,
các mối hàn sẽ không bị phá hỏng.
Nguyên lý làm việc: Thơng thường người ta cho nước có nhiệt độ thấp chuyển
động dọc trong các ống đồng, còn dầu nóng chuyển động vịng xoắn ốc ở phía ngồi. Nếu
cấn nước có đọng trong các thành ống, ta có thể làm sạch dễ dàng.
3.4. Bình làm mát khơng khí tăng áp.
Sơ đồ cấu tạo: (Hình 3.3)
Đây là hệ thống làm mát khơng khí tăng áp, ruột bình thường làm bằng
nhơm, kim loại hoặc chất dẻo, bao gồm hai phần: các ống nước và bộ phận của ống.

Hình 3.3: Bình làm mát kiểu nước - khơng khí
Các ống nước được nối từ thùng vào tới thùng ra, khơng khí lưu thơng bên ngoài và
sẽ được nước làm mát. Các ống thường có gờ bên ngồi, có tiết diện thẳng hoặc trịn.
Nếu kích thước cho phép thì người ta lồng bình làm mát này vào bên trong ống khơng khí
nén để rút gọn bớt kích thước của động cơ. Tuy nhiên loại bình này khó có kích thước
nhỏ gọn, điều đó làm tăng kích thước chung của động cơ


- Trong động cơ ơ tơ máy kéo, bình làm mát gồm hai phần: ngăn trên chứa nước
nóng cịn ngăn dưới chứa nước nguội và giàn ống truyền nhiệt nối ngăn trên và ngăn dưới
vơí nhau. Hiệu suất truyền nhiệt của bộ phận truyền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ

lưu động của hai dịng mơi chất. Vì vậy để tăng hệ số truyền nhiệt, phía sau bình làm mát
thường bố trí quạt gió đi qua giàn ống truyền nhiệt gồm các ống và lá tản nhiệt. Kết cấu
của bộ phận giàn ống tản nhiệt của bình làm mát. Loại két nước dùng ống dẹt có sức cản
khơng khí lớn hơn khoảng 2-3 lần so với ống tròn nhưng loại ống này khơng bền và khó
sữa chữa. Kiểu ống trịn có ưu điểm là kết cấu đơn giản dễ sữa chữa do làm mát bằng
những ống tháo lắp được mà không hàn vào hai ngăn chứa trên và dưới. Hơn nữa nếu tốc
độ gió đi qua giàn ống truyền nhiệt lớn thì hiệu quả truyền nhiệt của loại ống trịn càng
tốt. Do đó kiểu ống trịn được dùng khá phổ biến trong các loại bình làm mát của các loại
ơ tơ tải hay máy kéo .
3.6- Bình dãn nở
Hầu hết các động cơ đều có bình dãn nở làm bằng chất dẻo. Bình này chứa đựng
một phần chất làm mát và được nối với miệng rót của bộ tản nhiệt bằng ống chuyển tiếp.
Trong qúa trình hoạt động, động cơ gia tăng nhiệt độ, chất làm mát dãn nở chảy qua ống
chuyển tiếp rồi vào bình dãn nở. Khi động cơ ngừng hoạt động và nguội dần thì chất làm
mát co lại tạo ra áp thấp cục bộ trong hệ thống làm mát. Áp suất thấp này sẽ hút chất làm
mát từ bình dãn nở về bộ tản nhiệt qua ống chuyển tiếp. Ngồi ra bình dãn nở cịn có
nhiệm vụ loại bỏ bọt khơng khí để tăng khả năng truyền nhiệt.

Hình 3.10: Sơ đồ minh họa bình giãn nở
của động cơ
3.7. Nắp áp suất
- Hầu hết các hệ thống làm mát đều được làm kín và cung cấp áp suất bằng nắp áp
suất ở miệng rót của bộ tản nhiệt. Nắp áp suất có nhiệm vụ làm kín để giảm thất thoát của
chất làm mát do thoát hơi và phát huy cơng dụng của bình dãn nở. Sự cung cấp áp suất sẽ
làm tăng nhiệt độ sôi của chất làm mát và làm tăng hiệu qủa làm mát.
Ví dụ: nước sẽ sơi ở 100°C tại áp suất khí quyển. Khi áp suất trên bề mặt chất lỏng
tăng thì điểm sơi của chất lỏng đó cũng tăng theo. Cụ thể khi áp suất trên bề mặt chất
lỏng (nước) cao hơn áp suất khí quyển 103 kPa thì nhiệt độ sơi của nước sẽ là 127°C.
- Ngồi ra nắp áp suất cịn có tác dụng làm tăng cơng suất của bơm nước bằng cách
cung cấp áp suất cho bơm nước. Và khi áp suất quá cao, nắp áp suất sẽ có nhiệm vụ giảm

áp để xả áp suất dư. Nó cịn có nhiệm vụ chống áp thấp ngăn cản sự hình thành áp thấp
trong hệ thống bộ tản nhiệt khi động cơ ngừng

Hình 3.11: Sơ đồ minh họa nắp áp suất của bộ tản nhiệt động cơ
3.3. Van điều tiết nhiệt
Hình 3.4: Sơ đồ mô tả van điều
tiết nhiệt
3.3.1. Nhiệm vụ.
Nhiệm vụ của van điều tiết nhiệt độ là điều
chỉnh nhiệt độ của nước làm mát động cơ ở
nhiệt độ có lợi nhất. Khi động mới hoạt động,
+ độ
Thermostat:
nhiệt
nhiệt
trong động cơvan
chưiều
cao, nếu
nước vào
+
Water
outlet
elbow:
lối
ra
của
làm mát cho động cơ ngay sẽ làm cơng
suất

nước.
động cơ khơng phát huy được.
+Để
Gasket:
tự độngmiếng
giữ nướcđệm.
làm mát trong giới
+
Cylinder
head:
nắp
hạn cho phép, ở những điều kiệnxylanh
làm việc khác
nhau của động cơ người ta sử dụng van hằng
nhiệt để điều tiết nhiệt độ.
Ngoài ra, van điều tiết nhiệt độ cịn dùng
để làm nóng nhanh chóng động cơ khi mới khởi động, giúp động cơ tránh được hiện
tượng ứng suất nhiệt gây nứt vỡ các chi tiết máy.
3.3.2. Phân loại
Van điều tiết nhiệt độ được gắn ở chỗ nước làm mát ra khỏi động cơ. Có hai loại
van:
+ Van điều tiết nhiệt độ khống chế triệt để
+ Van điều tiết nhiệt độ khống chế không triệt để.
a.Sơ đồ cấu tạo:


Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý van điều nhiệt.
- Thermostat: Van điều nhiệt,
- Water pump: Bơm nước,
- Fan: Quạt động cơ,

- Raditor fillfer cap: Nắp két nước,
- Engine: Động cơ,
- Valve: Van,
-Thermostat close: Van điều nhiệt ở trạng thái
đóng,
- Thermostat open: Van điều nhiệt ở trạng thái mở.
b.Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ mới hoạt động, nhiệt độ của nước cịn thấp, van điều nhiệt đóng lại
khơng cho nước ra két làm mát mà phải qua bơm, trở về thân máy tiếp tục làm mát cho
động cơ. Khi nước đã nóng đến nhiệt độ qui định (động cơ xăng (70÷ 80)°C; động cơ
diesel (80÷ 85)°C) van mở cho nước ra két làm mát. Bên trong van là một hộp xếp bằng
đồng chịu co giãn, bên trong hộp xếp chứa một ít ête. Khi nhiệt độ nước lên cao, hộp xếp
giãn nở và ête chứa trong hộp là chất dễ bay hơi nên làm cho hộp giãn mạnh ra và mở
van cho nước ra đường phía trên đi đến két nước làm mát. Nếu nước làm mát có nhiệt độ
thấp, ête ngưng tụ dưới dạng chất lỏng và hộp xếp co lại đóng van.
3.3.2.1. Van điều tiết nhiệt độ khống chế khơng triệt để.
Sơ đồ cấu tạo: Hình 3.6
-Trên hình trình bày van điều tiết nhiệt độ . Khi nhiệt độ nước tăng, chất lỏng dễ bay
hơi trong hộp xếp 4 (phần tử thụ cảm) sẽ hóa hơi, làm tăng áp suất trong ống, nắp dưới hạ
xuống làm giảm tiết diện lưu thông của ống dẫn nước vào bơm 7, tăng thêm lượng nước
vào bình làm mát qua ống 3. Khi động cơ bắt đầu hoạt động, nước trong động cơ đi qua
van điều tiết nhiệt
-Được chia thành hai dòng: dòng chính khơng qua bình làm mát mà đi thẳng vào
bơm ; phần cịn lại đi qua bình làm mát.


Hình 3.6: Van điều tiết nhiệt độ khống chế khơng triệt để
1. van; 2. ổ đặt; 3. ống
vào bình làm mát; 4. hộp xếp;
5. ống dẫn nước vào; 6. cửa lưu; 7. ống dẫn nước tới bơm

- Khi nhiệt độ nước tăng lên 70 oC van bắt đầu giảm tiết diện lưu thơng của ống vào
bơm. Đến 85oC nó hồn tồn đậy kín ống, tất cả nước đều đi qua bình làm mát.
- Muốn điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát ở các chế độ khác nhau ta vặn vít điều
chỉnh 1. Ta gọi là van điều tiết nhiệt độ khống chế triệt để.
3.3.2.2. Van điều tiết nhiệt độ khống chế triệt để

Hình 3.7: Van điều tiết nhiệt độ khống
chế triệt để
1. van;
2. vỏ hộp van;
3. ống xylanh;
4. van;
5. cửa vào;
6. cửa đến bơm;
7. cửa vào làm mát;

Sơ đồ cấu tạo: Hình 3.7
Xylanh 3 hai đầu nối với van 1 và 4. Van 1 đóng mở đường đến bầu làm mát, van 4
đóng mở đường đến bơm. Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, chất lỏng dễ bay hơi còn
ở trạng thái lỏng, áp suất trong xylanh còn thấp, van 4 mở, van 1 đóng. Khi nhiệt độ nước
làm mát đạt đến mức quy định, chất lỏng bay hơi giãn nỡ làm áp suất trong xylanh tăng
lên làm van 4 đóng, van 1 mở. Tồn bộ nước làm mát sẽ qua van 1 đến cửa vào bình làm
mát làm nguội rồi trở về bơm
. 3.8. Các bộ chỉ báo của hệ thống làm mát
3.8.1. Bộ chỉ báo nhiệt độ chất làm mát
Bộ chỉ báo của hệ thống làm mát được lắp đặt ở bảng điều khiển của hệ thống làm
mát, bộ chỉ báo có nhiệm vụ cảnh báo nếu nhiệt độ của chất làm mát trong động cơ qúa
cao hoặc chất làm mát bị thiếu hụt hay bị hư hỏng trong hệ thống làm mát.
a/ Đèn chỉ báo nhiệt độ (Hình 3.12):

Khi chất làm mát động cơ và công tắc nhiệt nóng lên trên mức giới hạn cho phép, lá
thép tĩnh nhiệt ở đèn chỉ báo sẽ bị cong và làm cho đèn sáng lên

Hình 3.12: Sơ đồ minh họa đèn chỉ báo nhiệt độ của hệ thống làm mát
b/ Đồng hồ dùng điện:
Đồng hồ nhiệt độ này có nguyên tắc hoạt động tương tự như đồng hồ nhiên liệu và
đồng hồ đo áp suất dùng điện. Đồng hồ này gắn ở bảng điều khiển có thể là đồng hồ từ
tính hoặc đồng hồ nhiệt.

Hình 3.13: Sơ đồ minh họa đồng hồ nhiệt dùng điện
c/ Đồng hồ điện tử:
Đa số các động cơ hiện nay đều có lắp bảng điều khiển điện tử và trang bị đồng hồ
nhiệt điện tử để kiểm tra nhiệt độ chất làm mát dưới dạng đồ thị vạch. Các vạch xuất hiện
càng nhiều thì nhiệt độ chất làm mát càng cao. Nếu chất làm mát qúa nhiệt, ký hiệu nhiệt
độ ở trên hoặc dưới màn hiển thị sẽ chớp sáng. Ngồi ra, chng cảnh báo phát tín hiệu
âm thanh để người điều khiển biết động cơ đang ở trạng thái quá nhiệt.
d/ Đồng hồ kỹ thuật số:
Ngoài các đồng hồ nhiệt trên, hiện nay động cơ cịn có thể lắp đặt đồng hồ nhiệt kỹ
thuật số. Đồng hồ này có nhiệm vụ hiển thị nhiệt độ chất làm mát bằng chữ số theo nhiệt
độ.
3.8.2. Bộ chỉ báo mức chất làm mát
Phần lớn ở các bình dãn nở được làm bằng chất dẻo trong và mờ. Mức chất làm mát
được kiểm tra bằng cách quan sát mức chất lỏng trong bình dãn nở nối kết với đèn ở bảng


điều khiển. Một phao nhỏ trong bộ cảm biến di chuyển lên xuống theo sự thay đổi mức
chất làm mát. Khi mức chất làm mát thấp, phao đóng cơng tắc đèn ở bảng điều khiển và
làm cho đèn này sáng lên.

Hình 3.14: Sơ đồ minh họa bộ chỉ báo mức chất làm mát
4. Kiểm tra và sửa chữa HTLM.
4.1. Kiểm tra chẩn đốn chung.
4.1.1. Máy bị nóng.
Ngun nhân:
Khơng đủ nước trong két nước
Nước làm mát máy bị mất hay rò rỉ
Dây cu roa tăng không đúng
Đứt dây cu roa
Mấy cái lá trên két nước bị nghẹt
Van hằng nhiệt bị hư
Những đường ống trong lốc máy bị nghẹt vỉ bị rỉ sét
Bơm nước bị hư
Nắp két nước bị hư
Quạt két nước bị hư
4.1.2. Máy chậm nóng.
• Van đóng mở nhiệt độ bị hư
• Quạt ở két nứoc chạy liên tục
4.1.3. Nước làm mát bị rị.
• Ket nước bị rị
• Ống cao su nối vào kẹt nước bị lỏng
• Bơm nước bị rị
• Roong máy bị hư
• Siết ốc ở đầu lốc máy sai, bị vênh
• Lóc máy bị nứt
• Nắp của ket nước bị hư
Cách đơn giản để nhận biết lốc máy bi nứt hay bị rị bên trong:
• Các bác mở nắp két nước, rồ máy cho thật lớn. Nếu thấy bong bóng nổi lên thì chắc chắn
lốc máy bị rị.

Cách đơn giản nhận biết van nhiệt độ đóng mở bị hư:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•


Các bác bóp và rờ ống cao su trên và dưới của két nước, nếu một ống nóng, và một ống
bóp vào khơng thấy áp lực và thây lạnh là van này bị hư
4.2. Kiểm tra chẩn đốn bơm nước.
•

Kiểm tra các dấu hiệu rò rỉ quanh trục bơm và độ lỏng giữa trục và ổ bi. Nếu cần, phải
tháo để kiểm tra chi tiết
Bơm nước làm việc có tiếng kêu.
Ngun nhân:
+ Vịng bi bơm nước khơ dầu mỡ
+ Vịng bi và trục bị mòn rơ lỏng
+ Cánh quạt và puly bị rơ lỏng
Bơm nước bị rò chảy nước
Nguyên nhân:
+Thân bơm bị nứt vỡ.
+ Đệm giữa thân bơm và nắp bơm bị rách, ốc bắt khơng chặt.
+ Đệm gỗ phíp bị mịn.

+ Phớt cao su bị mịn hoặc có cặn bẩn bám vào.
Bơm không đạt áp suất
Nguyên nhân:
+ Dây đai bị chùng.
+ Rãnh puly, dây đai bị dính dầu mỡ dẫn đến trượt.
+ Khe hở hướng kính, hướng trục giữa cánh bơm và thân bơm quá lớn
+ Cách bơm bị sứt mẻ, vỡ lớn.
+ Thân bơm bị rò chảy nước.