Đồ án môn Động cơ đốt trong: Thiết kế mô phỏng hệ thống làm mát trong động cơ đốt trong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ

 ĐỒ ÁN MƠN HỌC 
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

THIÊT KÊ MƠ PH
́
́
ỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 
TRONG ĐƠNG C
̣
Ơ ĐƠT TRONG
́

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN NHANH
Sinh viên thực hiện :

 
Lớp: 
                                                 TP. Hồ Chí Minh, 16 tháng 01 năm 2020

1


LỜI CẢM ƠN
E&F

Để hồn thành bài báo cáo này, nhóm em xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy 
Nguyễn Văn Nhanh, đã tận tình hướng dẫn trong suốt q trình thực hiện báo 

cáo Đồ án thiết kế cơ khí trong ơ tơ.
Nhóm   em   chân   thành   cảm   ơn   quý   thầy,   cô   trong   Viện   kỹ   thuật   Hutech, 
Trường Đại Học Cơng nghệ TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức trong  
q trình em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong q trình học 
khơng chỉ là nền tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà cịn là hành trang  
q báu để em bước vào ngành một cách vững chắc và tự tin.
Vì kiến thức bản thân cịn hạn chế, trong q trình thực hiện đồ án, em khơng 
tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ 
thầy cũng như các thầy cơ trong Viện kỹ thuật.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy !
TPHCM, ngày 16 tháng 01 năm 2020.
Sinh viên thực hiện

2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……………………………………………………………………...5
1.1. ĐĂT VÂN ĐÊ……………………………………………………………………………………5
̣
́
̀
1.2.GIƠI HAN CUA ĐÊ TAI …………………………….................................................................5
́
̣
̉
̀ ̀
1.3. MUC TIÊU ...……………………………………………………………………………………5
̣
1.4.NƠI DUNG ĐÊ TAI.…………………………………..................................................................5

̣
̀ ̀
1.5.CAC PH
́
ƯƠNG PHAP NGHIÊN C
́
ƯA …………………………………………..……………6
́
1.6.KÊT CÂU CUA ĐO AN……………….………..…….................................................................6
́
́
̉
̀ ́
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN ĐỘNG CƠ...........................7
2.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC....................................................................................7
2.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC.................................................................8
2.2.1. KÉT NƯỚC ..........................................................................................................................8
2.2.2. BƠM NƯỚC.........................................................................................................................9
2.2.3. VAN HẰNG NHIỆT............................................................................................................9
2.3. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC...........................................................11
2.3.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU BỐC HƠI..............................................11
2.3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN.........................12
2.3.3. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HỒN CƯỠNG BỨC..................................................13
2.3.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HỒN KÍN MỘT VỊNG............................................14
2.3.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT TUẦN HỒN HAI VỊNG.......................................................15
2.3.6. HỆ THỐNG LÀM MÁT MỘT VỊNG HỞ.......................................................................17
3


2.3.7. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Ở NHIỆT ĐỘ CAO.........................................18

2.3.8. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO KIỂU BỐC HƠI BÊN 
NGỒI............................................................................................................................................18
2.3.9. HỆ THỐNG LÀM MÁT CƯỠNG BỨC NHIỆT ĐỘ CAO CĨ LỢI DỤNG NHIỆT 
CỦA HƠI NƯỚC VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA KHÍ THẢI.................................................................19
2.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ (GIĨ).......................................20
2.4.1. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ KIỂU TỰ NHIÊN..............................21
2.4.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ KIỂU CƯỠNG 
BỨC................................................................................................................................................21
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 

2006­2011 2AZ­FE....................................................................................................................................23
3.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2AZ­FE.........................23
3.2. NGUN LÍ LÀM VIỆC..........................................................................................................24
3.3. CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TOYOTA CAMRY 2AZ­FE.........25
3.3.1. BƠM NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ­FE......................................................................25
3.3.2. KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ­FE.......................................................................27
3.3.3. NẮP KÉT NƯỚC TOYOTA CAMRY 2AZ­FE..............................................................29
3.3.4. VAN HẰNG NHIỆT...........................................................................................................31
3.4. HÌNH CHIẾU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÀM MÁT.....................................................33

3.4.1. KET N
́ ƯƠC
́ .......................................................................................................................33
3.4.2. BƠM NƯƠC
́ ......................................................................................................................36
3.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÀM MÁT..........................39
3.5.1. KIỂM TRA VÀ BỔ SUNG NƯỚC LÀM MÁT................................................................39
3.5.2. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG RỊ RỈ NƯỚC CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT..................40
4

3.5.3. KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG TẮC KÉT NƯỚC.................................................................41
3.5.4. KIỂM TRA VAN HẰNG NHIỆT.......................................................................................42

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ.........................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................44

5


CHƯƠNG 1 : GIƠI THIÊU ĐÊ TAI
́
̣
̀ ̀
1.1 Đặt vấn đề
Động cơ  đốt trong đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn 
động lực cho các phương tiện vận tải như  ơtơ, máy kéo, xe máy, tàu thủy, 
máy bay và các máy cơng tác như máy phát điện, bơm nước và lĩnh vực qn 
sự … Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ ơtơ là một trong những 
ngun nhân chính gây ơ nhiễm mơi trường, nhất là ở thành phố.
Sau khi học mơn học ‘‘động cơ  đốt trong’’, em đã vận dụng những 
kiến  thức   đã  học   để   làm   bài  tập   lớn‘‘tính   tốn  đồ   thị   cong   động   cơ   đốt 
trong’’. Trong q trình tính tốn để hồn thành đồ án mơn học chun nghành 
này, bước đầu đã gặp khơng ít khó khăn bỡ  ngỡ  nhưng với sự  nỗ  lực của  
chính bản thân cùng với sự  hướng dẫn và giúp đỡ  hết sức tận tình của các 
giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Nhanh, giờ đây sau một thời gian làm việc 
hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hồn thành xong bài 
tập lớn mơn học động cơ đốt trong. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận  
dụng lý thuyết đã học, vào tính tốn một bài tập cụ  thể  theo thơng số  cho  
trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và khơng tránh khỏi những sai sót. Vì vậy 

em rất mong được sự  xem xét, sự  giúp đỡ  chỉ  bảo và đưa ra ý kiến của các  
thầy để em hồn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra  
kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chun mơn và khả  năng tự  nghiên 
cứu của mình.
1.2  Giới hạn của đề tài:
Đề tài chỉ giới hạn ở việc giới thiệu về động cơ 2AZ­FE được sử sụng  
trên xe Toyota Camry 2006 ­ 2011 và hê thơng lam mat trên đơng c
̣
́
̀
́
̣
ơ. 
1.3  Mục tiêu
­

Tìm hiểu cấu tạo và ngun li hoat đơng cua hê thơng lam mat cua đơng 
́ ̣
̣
̉
̣
́
̀
́ ̉
̣
cơ 2AZ­FE

6

­

Tính tốn đo đạc các thơng số các chi tiết của hệ thống lam mat.
̀
́

     1.4  Nội dung đề tài
­ Tìm hiểu cấu tạo và ngun lí hoạt động của hê thơng lam mat
̣
́
̀
́
­ Tính tốn đo đạc các thơng số kĩ thuật của hệ thống lam mat.
̀
́
­ Vẽ  các hình chiếu: chiếu đứng, chiếu bằng, chiếu cạnh, mặt cắt và mơ 
phỏng, chuyển động 3D.
      1.5  Các phương pháp nghiên cứu
1.

Tìm hiểu các thơng tin liên quan

2.

Nghiên cứu lại mơn động cơ đốt trong

3.

Tham khảo mơ hình 

4.

Sử dụng phầm mềm soạn thảo Word

5.

Sử dụng phần mềm Solidwork 2019.

      1.6  Kết cấu đồ án
­

Nội dung tiểu luận word gồm 4 chương.

­

Bản vẽ  2D, 3D và mơ phỏng chuyển động của hệ  thống sinh lực trên 
Solidwork

7


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ 
THƠNG LÀM MÁT TRÊN ĐƠNG C
́
̣
Ơ
2.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC
Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần 
hồn xung quanh thân máy và nắp quy lát. Khi nước làm mát tuần hồn qua 
chúng, nó sẽ lấy nhiệt ra khỏi động cơ. Nước nóng sau đó sẽ đượ c đẩy về 

két nước làm mát, nước sẽ được chia nhỏ vào các ống nhỏ bên trong két 
nước và được làm mát bằng sức gió do quạt làm mát tạo ra đồng thời cùng 
với gió do khi ơ tơ chuyển động để làm mát nước. Khi nước nóng đượ c làm 
mát, nó sẽ tiếp tục tuần hồn trở lại vào bên trong động cơ để tiếp tục chu 
kỳ tuần hồn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước.
Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ  và két nướ c để  đảm bảo nướ c làm 
mát ln được giữ   ở  một nhiệt độ  làm việc nhất định. Nếu nước làm mát 
q thất, van hằng nhiệt sẽ  đóng lại khơng cho nước làm mát chảy về  két 
nước, mục đích của việc này là để  tăng nhiệt độ  nhanh chóng tới nhiệt độ 
làm việc. Khi nhiệt độ  nước đạt tới nhiệt độ  làm việc  ổn định, van hằng 
nhiệt sẽ mở ra để thực hiện tuần hồn nước về két nướ c.
Để tránh cho nước làm mát bị sơi, hệ thống làm mát đượ c thiết kế để có 
khả năng chịu được áp suất. Khi áp suất càng cao, nhiệt độ sơi của nước sẽ 
tăng lên, nhưng nếu áp suất q cao sẽ làm cho thân máy bị nứt hoặc các 
đường ống nước bị nổ. Do đó, áp suất trong hệ thống làm mát sẽ đượ c điều 
khiển thích hợp bởi nắp két nước. Khi áp suất bên trong hệ thống làm mát 
cao q mức cho phép, nắp két nước sẽ mở ra để nướ c đi vào bình nước 
phụ, làm giảm áp suất nước. Khi nhiệt độ nước làm mát giảm, nước trong 
bình nước phụ sẽ được hút về trở lại hệ thống. Hệ thống làm mát này 
được gọi là hệ thống làm mát tuần hồn kín.

8


2.2. Cấu tạo hệ thống làm mát bằng nước

2.2.1. Két nước:
Két nước có tác dụng để  chứa nước và truyền nhiệt từ  nước ra khơng khí 
để  hạ  nhiệt độ  của nước thơng qua dàn trao đổi nhiệt và cung cấp nước  
mát cho động cơ  khi làm việc. Để  đảm bảo u cầu làm mát tốt nhất, két 

nước được cấu tạo từ những đường ống, xen lẫn là những lá nhơm mỏng 
nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt. Tùy theo các u cầu khác nhau mà két nước 
được các hãng xe thiết kế với kích thước khác nhau.

9


1

2
3

4

247

5
6

7
8
156

69

Hình 2.2.1: Kết cấu két nước.
1­ Đường ống vào; 2­Nắp két; 3­ Ống thơng hơi; 4­ Ngăn trên; 5­ Giàn ống;
6­ Cánh tản nhiệt; 7­Ngăn dưới; 8­ Đường ống ra.
 
2.2.2. Bơm nước:

3

2

45 6 7 8 9 10
A

11

1
15
14
13

A

A

A

12

         
                                        HÌNH 2.2.2: K ẾT CẤU BƠM NƯỚ C ĐỘNG CƠ 
1­ Bulơng; 2­ Phớt làm kín; 3­ Buly dẫn động; 4­ Sạclíp; 5­ Ổ bi đỡ; 6­ Vú  
mở; 
7­ Vỏ bơm; 8­ Roan làm kín; 9­ Lị xo; 10­ Bánh cơng tá;, 11­ Nắp vỏ bơm  
;
10

 12­ Cửa ra; 13­ Cửa vàoTrục bơm ; 14­ Đệm; 15­ Then bán nguyệt. 
Bơm nước có tác dụng cung cấp lưu lượng nước với một áp suất nhất định 
trong hệ thống để làm mát cho động cơ. Để hiệu quả làm mát tốt hơn thì 
bơm có tốc độ quay nhanh hơn trục khuỷu 25­50%.
2.2.3. Van hằng nhiệt :
Van hằng nhiệt có nhiệm vụ tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát khi 
động cơ làm việc đảm bảo cho nhiệt độ nước làm mát trong giới hạn từ 
85­90oC, mặt khác cịn làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian đạt nhiệt độ tối ưu 
của động cơ sau khi khởi động.
Các chi tiết của van hằng nhiệt đều được làm bằng đồng, bên trong chứa 
hỗn hợp nước và rượu etylic dễ bay hơi.
Van hằng nhiệt được bố trí giữa két nước và động cơ, van đóng mở được 
tùy theo nhiệt độ của nước làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, 
van đóng để ngăn khơng cho nước ra két làm mát. Khi nhiệt độ của nước 
làm mát tăng, van mở để cho nước từ động cơ thốt ra két làm mát.

11


2.3. Phân loại hệ thống làm mát bằng nước
          2.3.1. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi: là loại đơn giản 
nhất. Hệ 
thống này khơng 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 ngun lý của hệ thống như sau:
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

Hình 2.3.1: 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 sơi. Nước sơi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thống của 
thùng chứa để bốc hơi ra ngồi 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 

12


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.
Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ 
giảm nhanh, do đó cần phải bổ sung nước thường xun và kịp thời. Vì vậy, 
kiểu làm mát này khơng 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 nơng 
nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thốt nước nhiều và hao 
mịn xilanh khơng đều.

2.3.2. 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 
hồn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà khơng 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 2.3.2: 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.

13


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 khơng 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 vịng tuần hồn.
Độ  chênh áp lực phụ  thuộc vào độ  chênh lệch nhiệt độ  của hai cột  
nước, do đó cường độ  làm mát có thể  tự  động điều chỉnh theo phụ  tải. Khi  
mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ 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 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 cịn phụ thuộc vào hiệu độ chênh 
chiều cao trung bình của hai cột nước, do đó phải ln ln 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 khơng đều.  
Muốn khắc phục nhược điểm này thì phải tăng tiết diện lưu thơng của nước  
trong động cơ  dẫn đến hệ  thống làm mát nặng nề  cồng kềnh. Do vậy, hệ 
thống làm mát kiểu này khơng thích hợp cho động cơ ơ tơ máy kéo, mà thường 
được dùng trên động cơ tĩnh tại.

2.3.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hồn cưỡng bức:
             
14


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

2.3.4.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng:
6

5

4

3

2

1
7
11

8

10

9

 

Hình 2.3.4. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng.
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;
 8­ Quạt gió; 9­ Ống dẫn nước về bơm; 10­ Bình làm mát dầu bơi trơn. 

Trên hình (1.3.4) là hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức của động cơ 
ơ tơ máy kéo một hàng xilanh. Ở đây, nước tuần hồn nhờ bơm ly tâm (3), qua 
15


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, m ột ph ần n ước ch ảy  
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 dịng khơng 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 hồn.
  Ưu điểm của hệ  thống làm mát cưỡng bức một vịng kín là nước sau  
khi qua két làm mát lại trở về động cơ. Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng 
việc trở lại nguồn nước để  tiếp tục làm mát động cơ. Vì vậy, hệ  thống này 
rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn  
nước.

2.3.5. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng:
Trong hệ  thống này, nước được làm mát tại két nước khơng phải là 
dịng khơng khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dịng nước có nhiệt độ  thấp  
hơn, như  nước sơng, biển. Vịng thứ  nhất làm mát động cơ  như   ở  hệ  thống 
làm mát cưỡng bức một vịng cịn gọi là nước vịng kín. Vịng thứ  hai với  
nước sơng hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để  làm mát 
nước vịng kín, sau đó lại thải ra sơng, biển nên gọi là vịng hở. Hệ thống làm 
mát hai vịng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.

16


6

5

4
3
2

8

7

1

9

10

 

Hình 2.3.5 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vịng tuần hồn
1­Đường nước phân phối; 2­ Thân máy; 3­ Nắp xilanh; 4­ Van hằng  
nhiệt; 
5­ Két làm mát; 6­ Đường nước ra vịng hở; 7­ Bơm nước vịng hở;
 8­ Đường nước vào bơm nước vịng hở; 9­ Đường nước tắt về bơm  
vịng kín; 10­ Bơm nước vịng 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 
ngồi mơi 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 ngồi mơi  

trường. 
Khi động cơ  mới khởi động, nhiệt độ  của nước trong hệ  thống tuần 
hồn kín cịn thấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát 
nước ngọt. Vì vậy, nước làm mát  ở  vịng làm mát ngồi, nước được hút từ 
bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống (6) đổ  ra ngồi. Van hằng nhiệt  
(4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nước ngọt làm mát thấp, 

17


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.

18


2.3.6. Hệ thống làm mát một vịng hở:
Hệ  thống làm mát kiểu này về  mặt bản chất khơng khác nhiều so với 
hệ thống làm mát cưỡng bức một vịng kín.  
4

5

3

2
1

6

7

8

Hình 2.3.6. Hệ thống làm mát một vịng hở.
1­Đường nước phân phối; 2­ Thân máy; 3­ Nắp máy; 4­ Van hằng nhiệt; 5­ Đường  
nước ra vịng hở; 6­ Đường nước vào bơm; 7­ Đường nước nối tắt về bơm; 8­  
Bơm nước.

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sơng, biển được bơm (8) hút 
vào làm mát động cơ, sau đó theo đường nước (5) đổ ra sơng, biển. Hệ thống  
này có ưu điểm là đơn giản. Tuy nhiên, ở một số kiểu động cơ nước làm mát 
đạt được ở 1000C ho ặc cao h ơn. Khi n ước  ở nhiệt đ ộ  cao, n ước s ẽ  bốc h ơi. 
Hơi nước có thể  tạo thành ngay trong áo nước làm mát (kiểu bốc hơi bên 
trong) hoặc hơi nước bị  tạo ra trong một thiết bị  riêng (kiểu bốc hơi bên 
ngồi). Do đó, cần phải có một hệ thống làm mát riêng cho động cơ.
So sánh hai hệ  thống làm mát kín và hở  của động cơ  tàu thủy thì hệ 
thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của  
nước làm mát phải giữ trong khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của 
các muối  ở  thành xilanh, nhưng với nhiệt độ  này do sự  làm mát khơng đều 

19


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. Ngồi ra, 
do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngồi tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong 
hệ thống hở cũng dao động lớn. Điều này khơng có lợi cho chế độ làm mát.
2.3.7. 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 ngồi và  
hệ  thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ  cao có lợi dụng nhiệt hơi nước và 
nhiệt của khí thải.
2.3.8. Hệ  thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ  cao kiểu bốc hơi bên 
ngồi: 

2

3

4

5 6

p2 tra
,

p2 tvo
,

7
1

Hình 2.3.8 : Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi 
bên ngồi.
 1­ Động cơ; 2­ Van tiết lưu; 3­ Bộ tách hơi; 4­ Quạt gió; 5­ Bộ ngưng tụ 
nước;
6­ Khơng khí làm mat; 7­ Bơm nước.

20


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 hồn (7). Quạt gió (4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). 
Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từ bơm tuần hồn qua động cơ 
đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất  p = p2 ­ 
p1 được điều chỉnh bởi van tiết lưu (2). Nước trong vùng có áp suất 
cao p2 khơng sơi mà chỉ nóng lên (từ nhiệt độ tvào  đến  tra ). Áp suất p2 
tương ứng với nhiệt độ sơi t2 > tra nên nước chỉ sơi ở bộ tách hơi có 
áp suất p1 < p2. 
2.3.9. Hệ  thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ  cao có lợi dụng nhiệt 
của hơi nước và nhiệt của khí thải:

1

3

2

5 6

4

7

8

9

PK > P1
p1 t1
p2

,

tra

t'ra

P1 t'1 > t1
P1

tr

10
11

p2 , t1

PK > P1

12

16

15 14

13

Hình 2.3.9: 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 vịng tuần hồn và q trình hoạt động 
như sau:
21


­ Vịng 1: Bộ tách hơi (8) đến bơm tuần hồn (14) vào động cơ (1), 
bộ tăng nhiệt trước cho nước tuần hồn (5) đến van tiết lưu (7), bộ 
tách hơi (8). Nước tuần hồn trong hệ thống tuần hồn làm kín nhờ 
bơm (11) bơm lấy nước từ bộ tách hơi với áp suất p1 đưa vào động 
cơ với áp suất p2. Từ động cơ nước lưu động ra với áp suất p2 và 
nhiệt độ tra rồi vào bộ tăng nhiệt (5), ở đây nhiệt độ nâng lên t’ra > tra. 
Nhưng do áp suất của p2 của nước tương ứng với với nhiệt độ sơi 
t2> t’ra> tra nên nước khơng sơi trong động cơ và cả bộ tăng nhiệt. 
Nước chỉ sơi ở bộ tách hơi sau khi qua bơm tiết lưu, tại đây áp suất 
giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1.
­ Vịng 2: Hơi từ bộ tách hơi (8) qua bộ tăng nhiệt (4), sau đó vào 
tuabin (10), rồi vào bộ ngưng tụ (11). Nước làm mát do hơi nước 
ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ (11) được bơm (12) bơm vào 
buồng chứa (13) rồi qua bơm (15) để bơm vào bộ tăng nhiệt (6), sau 
đó qua van điều tiết tự động (9) vào bộ tách hơi. Nước làm mát của 
vịng tuần hồn ngồi chảy vào bình làm mát dầu, đi làm mát đỉnh và 
qua bộ ngưng tụ (11) đều do bơm (16) của hệ thống bơm cấp vào 

mạch hở để piston làm mát nước trong mạch kín.
Ưu điểm của hệ thống làm mát này là: Có thể nâng cao được hiệu 
suất làm việc của động cơ lên 6­7%, giảm được lượng tiêu hao hơi 
nước và khơng khí làm mát, do đó ta rút gọn được kích thước bộ tản 
nhiệt, đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu 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 
cơng tác của các chi tiết cũng như cần phải dùng loại dầu bơi trơn có 
tính chịu nhiệt tốt. Ngồi ra đối với động cơ xăng cần phải chú ý đến 
hiện tượng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của nước làm 
mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các 
khe hở của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn.
2.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG KHƠNG KHÍ 
(GIĨ)
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 khơng khí chia làm hai loại: 
làm mát bằng khơng khí kiểu tự nhiên và kiểu làm mát theo cưỡng 
bức (dùng quạt gió). Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ 
mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý.

22


2.4.1. Hệ thống làm mát bằng khơng 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 vng góc với đường tâm xilanh. 
Đa số động cơ mơtơ 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 q nóng do làm mát kém. Để khắc phục nhược điểm này 
người ta đưa ra phương án làm mát bằng khơng khí kiểu cưỡng bức.
2.4.2. Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức:
Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là khơng phụ thuộc vào tốc độ di 
chuyển của xe dù xe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt 
cho động cơ. Tuy nhiên, hệ thống làm mát kiểu này vẫn cịn 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 2.4.2. Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xi lanh.
(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 Bulơng; 4­ Trục quạt gió;
5­ Tang trống có cánh dẫn; 6­ Bánh đai truyền.
23


  

24

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 dịng khơng khí làm mát động 
cơ bốn xilanh dung quạt gió hướng trục. Từ hình vẽ ta thấy khơng 
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 
thốt ra  ngồi.
Nhờ có bản dẫn gió nên dịng khơng 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, 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 bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dịng khơng 
khí đến làm mát các vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…).
Bản dẫn gió được chế tạo bằng tơn dày 0,8 ÷ 1mm. Để tránh rung và 
ồn, bản dẫn gió được cố định vào thân máy.


CHƯƠNG 3 : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM 
MÁT ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 
2006­2011 2AZ­FE
Động cơ 2AZ­FE của TOYOTA sử dụng hệ thống làm mát bằng nước kiểu 
tuần hồn cưỡng bức dạng kín. Đây cũng là hệ thống làm mát đa số xe sedan 
hiện nay.
3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát TOYOTA CAMRY 2AZ­FE

                       
*Cylinder head : đầu xilanh
*Bypass passage: đường ống tắt
*Cylinder block: thân xilanh
*Water pump: bơm nước
*Thermostat: van hằng nhiệt
*Reservoir tank: bình chứa nước làm mát
25