ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ Ô TÔ: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÀM MÁT

/>MỤC LỤC
Danh mục các bảng .................................................................................... 4
Danh mục các hình ảnh .............................................................................. 5
Lời mở đầu.................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Ô TÔ 7
1.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ .................................................. 7
1.1.1 Làm mát động cơ và máy nén ............................................................. 7
1.1.2 Làm mát dầu bơi trơn .......................................................................... 8
1.2 Mục đích và u cầu của hệ thống làm mát ............................................ 8
1.2.1 Mục đích ......................................................................................... 8
1.2.2 Yêu cầu về hệ thống làm mát .......................................................... 9
1.3 Các loại hệ thống làm mát ........................................................................ 9
1.3.1 Hệ thống làm mát bằng nước .......................................................... 9
1.3.2 Hệ thống làm mát bằng khơng khí................................................. 17
1.4 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát .............................. 20
1.4.1

Kết cấu két làm mát ..................................................................... 20

1.4.2 Kết cấu của bơm nước................................................................... 21
1.4.3 Kết cấu quạt gió ............................................................................ 22
1.4.4 Van hằng nhiệt .............................................................................. 24
1.5 So sánh ưu nhược điểm của kiểu làm mát bằng nước và kiểu làm mát
bằng khơng khí ......................................................................................... 26


/>CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN XE TOYOTA VIOS 2015 ........... 28
2.1 Giới thiệu về xe Toyota Vios 2015 ........................................................ 28
2.2 Hệ thống làm mát của xe toyota vios 2015 ............................................. 32
2.2.1

Sơ đồ nguyên lý ........................................................................... 33

2.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc các cụm chi tiết hệ thống làm mát xe
toyota vios 2015 ....................................................................................... 35
2.2.2.1 Két nước làm mát ........................................................................ 35
2.2.2.2 Nắp két

.................................................................................... 37

2.2.2.3 Bơm nước ................................................................................... 38
2.2.2.4 Quạt gió dẫn động bằng điện ....................................................... 40
2.2.2.5 Van hằng nhiệt ............................................................................ 43
2.2.2.6 Bình giãn nở................................................................................ 45
2.3 Kết luận ................................................................................................ 47
CHƯƠNG 3 : NHỮNG HƯ HỎNG, QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO
DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT ...................................... 48
3.1 Những hư hỏng thường gặp và nguyên nhân , cách khắc phục ................ 48
3.1.1 Két làm mát .................................................................................. 48
3.1.2 Nắp két ......................................................................................... 49
3.1.3 Bơm nước ..................................................................................... 49
3.1.4 Van hằng nhiệt .............................................................................. 50
3.1.5 Quạt gió ........................................................................................ 51
3.1.6 Dung mơi làm mát ........................................................................ 51
3.2 Nội dung bảo dưỡng ............................................................................... 51


/>3.2.1 Bảo dưỡng thường xuyên .............................................................. 51
3.2.2 Bảo dưỡng định kỳ ........................................................................ 52
3.3 Quy trình kiểm tra các chi tiết trong hệ thống làm mát ........................... 52

3.3.1 Kiểm tra hoạt động của quạt làm mát ............................................ 52
3.3.2 Kiểm tra cụm bơm nước ............................................................... 53
3.3.3 Kiểm tra két nước làm mát ............................................................ 53
3.3.4 Kiểm tra van hằng nhiệt ................................................................ 54
KẾT LUẬN ................................................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 57


/>Danh mục các bảng
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2015 ........................ 30
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 2015 ........................ 31


/>Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi .................................... 10
Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên............... 11
Hình 1.3: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn một vịng ................ 13
Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng ................. 15
Hình 1.5: Hệ thống làm mát một vịng hở ............................................. 16
Hình 1.6: Hệ thống làm mát bằng khơng khí động cơ 4 xi lanh ............ 18
Hình 1.7: Két nước làm mát ................................................................. 20
Hình 1.8: Kết cấu bơm ly tâm............................................................... 22
Hình 1.9: Kết cấu quạt gió .................................................................... 23
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt điện ............. 24
Hình 1.11: Kết cấu van hằng nhiệt........................................................ 25
Hình 2.1: Tổng thể xe TOYOTA VIOS 2015 ....................................... 29
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát ........................................ 33
Hình 2.3: Két nước làm mát ................................................................. 36
Hình 2.4: Kết cấu nắp két nước làm mát ............................................... 37
Hình 2.5: Kết cấu bơm nước................................................................. 39

Hình 2.6: Kết cấu quạt gió .................................................................... 41
Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện quạt làm mát động cơ ................................ 42
Hình 2.8: Van hằng nhiệt ...................................................................... 44
Hình 2.9: Bình giãn nở ......................................................................... 45


/>Lời mở đầu
Ơ tơ đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu
trong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: khai thác tài
nguyên, dịch vụ công cộng, xây dựng, quân sự và đặc biệt là nhu cầu di
chuyển ngày càng cao của con người. Một chiếc ô tô hiện đại ngày nay phải
đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thân
thiện với mơi trường,… Chính vì thế các nhà chế tạo ơ tơ nói chung và hãng
xe TOYOTA nói riêng đã khơng ngừng cải tiến và hoàn thiện chúng bằng
việc đưa nhiều cơng nghệ mới nhằm đáp ứng những nhu cầu đó.
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 bôi trơn, hệ thống làm mát…. Vì vậy
cơng 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. Trong quá trình học tập em nhận thấy
hệ thống làm mát là một hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu trong bất
cứ loại xe nào. Nó khơng những giúp động cơ làm việc được ổn định mà còn
giúp tăng tuổi thọ cho động cơ. Chính vì vậy em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu
hệ thống làm mát của động cơ trên xe Toyota Vios 2015” để tìm hiểu thêm và
củng cố lại kiến thức về hệ thống giúp cho công việc sau này.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo cịn ít và điều kiện thời
gian khơng cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong các thầy chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối
cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S NGUYỄN MINH THẮNG ,
các thầy cô giáo trong khoa công nghệ ô tô cùng các bạn đã giúp em hoàn
thành đồ án này.

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2021
Sinh viên thực hiện
Vương Văn Anh


/>CHƯƠNG 1 : TỔNG QUÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Ô TÔ

* Đặt vấn đề:
Việc đốt cháy hỗn hợp khí-nhiên liệu trong xylanh động cơ sinh ra nhiệt
độ khoảng 20000C hoặc cao hơn. Điều đó có nghĩa các chi tiết động cơ rất
nóng. Tuy nhiên, vách của xylanh động cơ khơng được nóng hơn 2600C.
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
nhiệt lượng thừa, nó chiếm 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 đơng giá
lạnh. 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 xylanh 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 đến bộ tản nhiệt. Dịng khơng khí chạy qua bộ tản
nhiệt mang đi lượng nhiệt thừa giúp phòng ngừa động cơ bị quá nóng.
1.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát động cơ
Hệ thống làm mát của động cơ 1NZ-FE có nhiệm vụ làm mát động cơ,
máy nén và dầu bôi trơn.
1.1.1

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 q trình làm việc. Ngồi ra, hệ thống cũng
có nhiệm vụ khơng 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 cịn 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.
1.1.2

Làm mát dầu bơi trơn

Trong q 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 ngồi.
- Dầu bơi trơn tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết máy có nhiệt độ cao như
cị mổ, đi 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 bơi trơn, vì vậy cần phải làm mát dầu bơi 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 bơi trơn.
1.2 Mục đích và u cầu của hệ thống làm mát
1.2.1

Mục đích

Trong q trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiếp xúc
với khí cháy như: piston, xecmang, xupap, nắp xylanh, thành xylanh chiếm
khoảng 25~35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết
thường bị đốt nóng mãnh liệt, nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600 0C, cịn
nhiệt độ nấm xupap có thể lên tới 9000C. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao
gây ra những hậu quả xấu như:
- Phụ tải nhiệt 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 bơi trơn nên làm tăng tổn
thất ma sát.
- Có thể gây bó kẹt piston trong xylanh do hiện tượng giãn 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 q trình truyền nhiệt từ
khí cháy qua thành buồng đốt rồi đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt
độ của các chi tiết khơng q nóng nhưng cũng khơng q nguội. Động cơ
quá nguội tức là động cơ được làm mát quá nhiều vì vậy tổn thất nhiệt cho
dung dịch làm mát nhiều, nhiệt lượng để sinh cơng 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 tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát, ảnh hưởng lớn đến các chi tiêu kinh tế
và công suất động cơ.
1.2.2

Yêu cầu về hệ thống làm mát

Đối với động cơ 1NZ-FE cũng như các động cơ lắp trên xe ơ tơ khác 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 bơi trơn trong động cơ khoảng
95÷1150C.
- 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 Các loại hệ thống làm mát
1.3.1

Hệ thống làm mát bằng nước

a) 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.
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 thoáng 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
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.
1

2

3

4
5

6

7

8

9

10

11

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
Sơ đồ nguyên lý
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.


/>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 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 nông

nghiệp cỡ nhỏ.
Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thốt nước nhiều và hao
mịn xilanh khơng đều
b) Hệ thống làm mát 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 khơng cần bơm.
Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong

4

5

6

7

8

9

3

2

1
Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
két nước.
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 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 còn 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 thông 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 tô máy kéo, mà thường
được dùng trên động cơ tĩnh tại.


/>
c) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn kín một vịng

6

5

4

3

2

1
7
11

8

9

10

Hình 1.3: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn 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 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 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 hoàn.
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


/>d) Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng
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 vòng cịn gọi là nước vịng kín. Vịng thứ hai với nước sông
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 vòng
được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.

Hình 1.4: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hồn hai vịng
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; 8Đường nước vào bơm nước vòng hở; 9- Đường nước tắt về bơm vịng kín; 10Bơm 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 xi lanh 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 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.
e) 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 vịng kín.

Hình 1.5: 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.
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 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 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
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 50 ÷ 600C để giảm bớt sự đóng cặn của
các muối ở thành xi lanh, 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 xi lanh 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 khơng có lợi cho chế độ làm mát.
1.3.2

Hệ thống làm mát bằng khơng khí

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 loai: 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.
a) 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 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.
b) Hệ thống làm mát khơng 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.

Hình 1.6: 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.
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.


/>
1.4 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát
Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hồn 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.
1.4.1

Kết cấu két làm mát

Hình 1.7: Két nước làm mát
Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra khơng
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
u 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.
Kích thước bên ngồi 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
vng 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 - khơng khí” .
Két làm mát kiểu “nước-nước” được dùng trên động cơ có hai vịng tuần
hồn, 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 ơ tơ
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).
1.4.2

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. Các loại bơm dùng trong hệ thống làm mát động

cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơm guồng... Bơm ly
tâm là loại bơm được dùng phổ biến nhất trên các động cơ ô tô hiện nay


/>Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh
để dồn nước từ trong ra ngồi rồi đi làm mát.
12

13 14

15
16

11

10
9
8

7

6

5

4

3

2

1

Hình 1.8: Kết cấu bơm ly tâm
1- Phớt, 2- Vú mỡ, 3- Vòng chặn dầu, 4- Ống lót, 5- Vít cấy, 6- Vịng
chặn lớn, 7- Lị xo, 8- Bánh cơng 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.
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 (khơng q (2,94 ÷ 4,9).104
N/m2), do đó khơng có năng lực tự hút, nên trước khi khởi động phải nạp đầy
nước vào ống hút và bơm, đồng thời phải xả khơng khí hết ra khỏi bơm.
Bơm piston, bơm bánh răng và bơm cánh hút thường chỉ được sử dụng ở
hệ thống làm mát động cơ tàu thủy
1.4.3

Kết cấu quạt gió

Cần phải có một lưu lượng khơng khí lớn đi qua két nước để làm mát.
Thơng thường, nếu xe chạy thì lưu lượng khơng khí đã đủ làm mát. Nhưng
khi xe dừng hoặc chậm thì lưu lượng khơng khí khơng đủ. Vì vậy động cơ đã


/>được trang bị quạt làm mát để tạo ra lượng khơng khí cưỡng bức qua két làm
mát.Trong hệ thống làm mát bằng nước, dùng két làm mát bằng khơng khí,
quạt gió dùng để tăng tốc độ của dịng khơng khí qua két nhằm nâng cao hiệu
quả làm mát. Quạt gió thường là quạt hướng trục. Quạt gió của động cơ có thể
chạy bằng khơng khí hoặc điện. Những động cơ đặt dọc ở thân xe có trục sau
là trục chủ động thường sử dụng là quạt cơ khí được lắp cùng trục với bơm

nước.Có hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của quạt: đó là năng suất (lưu
lượng gió) của quạt và công suất tiêu tốn cho dẫn động quạt. Ðối với một két
nước cụ thể, năng suất thể hiện bằng tốc độ gió qua két làm mát. Hai chỉ tiêu
trên phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: số vịng quay của quạt, kích thước
cánh, góc nghiêng của cánh và vị trí tương quan giữa quạt và két nước.

B

B

B

1
2
3

Ø310

Ø620

4

5
6
7

8
100

B

Hình 1.9: Kết cấu quạt gió

1-Cánh quạt; 2-Xương đĩa bắt cánh quạt; 3-Mayơ; 4-Then bán nguyệt;
5-trục quạt; 6-Đai ốc; 7-Bulong bắt quạt; 8-Xương quạt.


/>Hệ thống quạt điện nhạy cảm với nhiệt độ của nước làm mát, và nó chỉ
cung cấp một lưu lượng khơng khí thích hợp khi nhiệt độ lên cao. Ở nhiệt độ
bình thường, quạt ngừng quay để động cơ ấm lên và giảm tiêu hao nhiên liệu,
giảm tiếng ồn. Tốc độ quay của quạt điện có thể thay đổi trong ba cấp hoặc vơ
cấp, nhờ hiệu quả làm mát có thể điều chỉnh và phù hợp với nhiệt độ nước
làm mát

6
3 4

1

5

2

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt điện
1-Bình điện; 2-Cơng tắc nhiệt độ nước làm mát; 3-Lị xo; 4-Cuộn dây;
5-Quạt; 6-Khóa điện.
- Nhiệt độ nước làm mát thấp.
Công tắc nhiệt độ nước làm mát đóng, và nhờ thế rơle quạt được nối
mát. Lực từ trường của cuộn dậy của rơle sẽ giữ các tiếp điểm ở vị trí ngắt, và
dịng điện khơng đến quạt được.

- Nhiệt độ nước làm mát cao.
Công tắc nhiệt độ nước làm mát mở, và mạch rơle bị ngắt. Khi đó, các
tiếp điểm tiếp xúc với nhau, cung cấp dịng điện cho quạt quay với tốc độ cao.
1.4.4

Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt hoạt động tùy theo nhiệt độ dùng để điều chỉnh nhiệt độ
nước làm mát bằng cách điều khiển nước làm mát đi từ động cơ đến két làm
mát. Van hằng nhiệt được lắp trên đường nước giữa nắp xilanh với bình làm
mát. Van hằng nhiệt đóng hay mở tùy theo nhiệt độ nước làm mát. Khi động


/>cơ cịn lạnh van hằng nhiệt đóng, lúc này nước không qua két làm mát mà đi
tắt về bơm. Khi động cơ nóng lên van hằng nhiệt mở, nước làm mát đi qua
két, sau đó mới về bơm.
Bằng cách đóng đường nước dẫn tới két khi động cơ lạnh, động cơ sẽ
ấm lên nhanh chóng, khi đó nhiệt độ của động cơ vẫn được giữ lại trong động
cơ thay vì ra két làm mát, nhờ đó rút ngắn thời gian hâm nóng động cơ, tiêu
hao ít nhiên liệu và giảm được lượng khí xả. Sau khi hâm nóng, van hằng
nhiệt giữ cho động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp khơng
có van hằng nhiệt. Nhiệt độ làm việc càng cao sẽ cải thiện hiệu quả của động
cơ và giảm được khí xả. Van hằng nhiệt dùng trên hệ thống làm mát bằng
nước chia làm hai loai: loại dùng chất lỏng làm chất giãn nở và loại dùng chất
rắn làm chất giãn nở.
Van hằng nhiệt dùng chất lỏng làm chất giãn nở (van hằng nhiệt
kiểu hộp xếp)
Van hằng nhiệt có tác dụng giúp cho động cơ nhanh chóng đạt tới
nhiệt độ quy định trong trường hợp động cơ mới khởi động.

Hình 1.11: Kết cấu van hằng nhiệt