- 1 -

LỜI NÓI ĐẦU
Sự ra đời của động cơ đốt trong đã góp phần vào việc giải phóng sức lao
động cho con người, nâng cao năng suất lao động, thúc đẩy nhanh qúa trình phát
triển khoa học kỹ thuật. Ngày nay; với cuộc cách mạng khoa hoc kỹ thuật phát
triển nhanh chóng, mà đặc biệt là ở thế kỷ XXI, động cơ đốt trong có những
bước nhảy vọt về tính năng kỹ thuật khá hiện đại dựa trên sự bùng nổ của thời
đại công nghệ thông tin như hiện nay. Trên cơ sở đó càng góp phần vào sự phát
triển của xã hội; nâng cao đời sống vật chất và giá trò tinh thần cho con người
trong thời đại mới. Ở nước ta; qúa trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày
càng được đẩy mạnh; chính vì vậy ngành cơ khí cũng là một trong những ngành
mũi nhọn để thực hiện hai qúa trình trên. Với tầm quan trọng đó và dựa trên sự
hiểu biết của bản thân, nên em đã chọn đồ án tốt nghiệp của mình là” Thiết kế
mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hệ thống làm mát động cơ đốt trong
(ĐCĐT) trên máy tính”, dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn của Th.S- Phùng Minh
Lộc. Trong qúa trình thực hiện đề tài tốt nghiệp mặc dù em đã cố gắng tham
khảo nhiều tài liệu, tham khảo những ý kiến giúp đỡ về chuyên môn của thầy
giáo hướng dẫn; tuy nhiên không sao tránh khỏi những sai sót do trình độ còn
hạn chế và thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp có hạn. Kính mong sự chỉ dạy
của thầy hướng dẫn và qúy thầy trong bộ môn để em thấy được những mặt còn
hạn chế của mình nhằm khắc phục và rút ra những kinh nghiệm cho bản thân vềø
sau. Chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn- Th.S-Phùng Minh Lộc và qúy
thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ và chỉ dạy để em có thể hoàn thành tốt đồ
án tốt nghiệp này.
Nha trang ngày 20 tháng 4 năm 2006.
Sinh viên thực hiện:
Trần Quang Bình

- Chất có vai trò trung gian trong quá trình truyền nhiệt từ các chi tiết
nóng của động cơ ra ngoài được gọi là môi chất làm mát, đó có thể là nước,
không khí, dầu hoặc một số loại dung dòch đặc biệt.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 3 -

- Không khí được dùng làm môi chất làm mát chủ yếu cho động cơ có
công suất nhỏ, đại đa số động cơ đốt trong hiện nay (động cơ thuỷ) được làm
mát bằng nước vì có hiệu suất nhiệt làm mát cao khoảng 2,5 lần so với làm mát
bằng dầu.
1.1.2. 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)
0
C 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 bôi trơn ở giá trò 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 ngoài.
1.1.3. Yêu cầu
* Đối với hệ thống làm mát:
- 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.
- Nhiệt độ nước vào phải nằm trong giới hạn cho phép:
+Đối với hệ thống làm mát trực tiếp dùng nước làm mát ngoài tàu làm
mát cho động cơ thì nhiệt độ nước làm mát cho động cơ thải ra không quá

= (10-30)
0
C
- 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 bò 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 bò tắc,
không có góc đọng.
- Bình chứa nước phải có lỗ thoát hơi hoặc khí. Ngoài 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, rữa trôi dầu bôi trơn nên các chi tiết bò
mài mòn 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
đònh. 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. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 5 -

1.2 CÁC HÌNH THỨC LÀM MÁT CHO ĐỘNG CƠ
1.2.1 Hệ thống làm mát bằng gió tự nhiên (không khí)

- Xác suất quá lạnh nhỏ, lưu lượng không 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 công suất nhỏ như xe máy và các
máy công cụ khác. Không thích hợp cho động cơ ô tô hay tàu thuỷ.
- Phải có gân tản nhiệt để tăng diện tích làm mát.
* Phạm vi ứng dụng:
Ở Mỹ, hệ thống này ít sử dụng để trang bò cho xe ô tô; 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…
1.2.2 Hệ thống làm mát bằng nước
1.2.2.1 Hệ thống kàm mát kiểu bốc hơi

H.1-2: Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 7 -

1- Thân máy; 2- Pittông; 3- Thanh truyền; 4- Hộp carte trục khuỷu; 5-
Thùng nhiên liệu; 6- Bình bốc hơi; 7- Nắp xylanh.
- 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 thoáng của
bình(6) và bốc hơi mang theo nhiệt ra ngoài 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 không có nguồn nước bổ sung, tốc độ tiêu

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 không 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 vòng tuần hoàn.
* 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 tónh tại.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 9 -

1.2.2.3.Hệ thống làm mát cưỡng bức
1.2.2.3.1.Hệ thống làm mát trực tiếp

H. 1-4: Hệ thống làm mát trực tiếp
1-Miệng hút; 2,4,11- Van; 3- Bầu lọc nước; 5,15- Bơm nước; 6,14,16- Van ba
ngã; 7- Bình làm mát; 8- Động cơ; 9- Nhiệt kế; 10- Bô xả; 13- Lưới lọc sàn; 17-
đường nước ra.
- Trước khi khởi động động cơ, ta mở các van (2), (4) và kiểm tra các van
(6), (14) và(16) đúng vò trí hay không. Sau đó mới tiến hành khởi động động cơ.
Khi động cơ hoạt động, bơm (5) hút nước từ ngoài mạn tàu qua lưới lọc (1) van
(2), bầu lọc (3), van (4), qua bơm đến van (6), qua bầu làm mát (7) vào làm mát
động cơ. Nước làm mát sẽ vào làm mát cho xylanh động cơ trước rồi sẽ vào làm

gây tắc , ăn mòn động cơ.
* Phạm vi ứng dụng:
Hệ thống làm mát trực tiếp được sử dụng cho các động cơ thuỷ cỡ nhỏ.
1.2.2.3.2 Hệ thống làm mát gián tiếp
Hệ thống làm mát này gồm hai phần riêng biệt là hệ thống tuần hoàn
nước ngọt và hệ thống nước ngoài tàu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 11 -
H. 1-5: Hệ thống làm mát gián tiếp
1- Lưới lọc; 2,8- Van; 3- Bầu lọc; 4- Bơm nước; 5- Bình làm mát nước; 6- Bình
làm mát dầu; 7- Két nước ngọt (bình giãn nở); 9- Bơm tuần hoàn; 10- p kế; 11-
Nhiệt kế; 12- Đường nước ra.
a. Hệ thống tuần hoàn nước ngọt
- Trước khi khởi động cơ phải kiểm tra lại két nước ngọt (7) . Nếu thiếu
nước, cần kiểm tra lại xem hệ thống có bò rò rỉ hay không. Sau khi kiểm tra chắc
chắn mới bổ sung nước ngọt cho két (7), sau đó tiến hành mở van (8) và khởi
động động cơ. Động cơ hoạt động sẽ lai bơm (9) hoạt động. Bơm (9) đưa nước
vào làm mát xylanh, sau đó dâng lên làm mát cho nắp xylanh rồi theo đường
ống ra làm mát cho ống xả(13) . Nước sau khi làm mát ống xả sẽ qua van tự
động điều tiết nhiệt độ (15). Khi nhiệt độ nước còn thấp, van tự mở cho nước
qua thẳng bơm (9) và tiếp tục vào làm mát cho động cơ mà không đi qua bình
làm mát (5) để trao đổi nhiệt với nước ngoài tàu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 12 -

- 13 -

+ Nhờ khống chế được nhiệt độ nước vào và nước ra nên tránh
được hiện tượng ứng suất nhiệt, giảm tổn thất nhiệt cho nước làm mát.
Thời gian sử dụng nước lâu.
- Nhược điểm:
Do sử dụng nước ngọt nên phải có két dự trữ. Sử dụng nhiều bơm
nhiều đường ống nên hệ thống cồng kềnh, phức tạp; giá thành đắt, động cơ tổn
hao công suất vì phải lai hai bơm.
* Phạm vi ứng dụng:
Hệ thống làm mát trực tiếp được dùng cho các động cơ thuỷ có công suất
vừa và lớn.
1.2.2.4 Hệ thống làm mát dùng cho ô tô- máy kéo

H. 1-6: Hệ thống làm mát dùng cho ô tô- máy kéo
1- Bình dãn nỡ; 2- Bộ điều tiết nhiệt; 3- Nhiệt kế; 4- Đường nước đi làm mát; 5-
Bơm đẩy.
- Trên hình 1-6 trình bày sơ đồ hệ thống làm mát dùng cho ô tô, máy kéo;
sử dụng nước mềm để làm mát cho động cơ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 14 -

- 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,

Để làm mát cho động cơ diezen tàu thuỷ, người ta dùng các loại bơm sau đây:
+ Bơm kiểu thể tích: bơm piston; bơm bánh răng; bơm cánh quay.
+ Bơm ly tâm.
+ Bơm nước vào: bơm rự hút; bơm xoáy.
1.3.1.2. Bơm pittông
* Sơ đồ cấu tạo: H. 1-7
* Thuyết minh cấu tạo:
- Đây là cấu tạo của bơm pittông có năng suất 22m
3
/h, tốc độ quay 300
vòng/ phút, năng suất riêng 30 l/ ml.h ( N
e
= 750 ml ). Do cấu tạo của bơm, có
thể sử dụng nó làm bơm nước làm mát hay bơm nước hầm tàu. Vỏ bơm làm
bằng gang. Pittông 2 và bạc dẫn hướng 3 làm bằng hợp kim đồng – phốt pho.
Bơm được bôi trơn bằng mỡ đặc qua lỗ 5 bằng bơm mỡ staufe. Đệm căng của
cụm nắp bít được điều chỉnh bằng bạc dẫn hướng 4. Nóa của chốt thanh truyền 7
được vặn vào pittông bằng vít 6. Dưới pittông có bố trí một tấm kẽm bảo vệ 1.
Có thể dùng van xả để giảm áp suất trong hốc bơm. Mỗi một hành trình hút,
cùng với nước, còn có thêm một lượng không khí được hút vào bơm qua cửa
thông gió 11 ( để bơm làm việc “ mềm” ). Các van hút 8 và van nén 9 được
ghép trên trục bằng đồng thanh rèn. Đóa van được rèn bằng hợp kim đồng thanh
–phốt pho. Lò xo được chế tạo bằng thép mạ đồng. Nắp không khí có van an
toàn 10.
- Bơm thường được truyền từ vòng lệch tâm ở đầu trục khuỷu của động
cơ. Áp suất nén của bơm với tốc độ quay đònh mức thường vào khoảng (1¸1,5)
{at} dư. Tốc độ nước trong ống hút vào khoảng 1-2 {m/s} và trong ống nén

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 17 -


nước. Bơm được làm kín bằng đệm tectolit 4 và đệm cao su 5 để ngăn dầu từ ổ 9
chảy ra ngoài, người ta bố trí cái chắn dầu 7 và một vành bít khuất khúc giữa
bạc 6 và vòng 10. Việc sử dụng bánh răng bàng tectolit vào việc bôi trơn các ổ
bằng nước làm đơn giản bớt kết cấu cuả truyền động bơm.
- Năng suất sơ bộ của bơm bánh răng có thể tính theo công thức:
V = 60 . 2 D
bd.
m.n
v
. 10
– 6
, [ l/h]. Trong đó:
+ D
bd
- đường kính vòng tròn ban đầu của bánh răng bơm, {mm}
+ m – môđun của răng bơm, [mm]
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 19 -

+ b – chiều rộng bánh răng bơm, [mm]
+ n – tốc độ quay của bánh răng, [vòng/ phút].
+ η
v
= 0.6 ÷ 0.7 – hệ số cung cấp của bơm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 21 -

1.3.1.4. Bơm ly tâm
*Sơ đồ cấu tạo: H. 1-9
* Thuyết minh cấu tạo:
- 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.
- Ở các động cơ diezen có công suất và tốc độ quay trung bình, bơm
thường được truyền động từ trục khuỷu qua một hệ thống truyền động bánh xe
răng tăng tốc. Các động cơ diezen tàu thuỷ cỡ lớn, tốc độ quay chậm, thường

/l
1

thì tốc độ của các dòng nước trong bơm, ứng với tốc độ quay n
1
và n
2
sẽ được
xác đònh bằng quan hệ:
c
2
/c
1
= λn
2
/n
1;
và năng suất:
G
2
/G
1
= λ
3
n
2/
n
1
η
v2 /

- hiệu suất thuỷ lực của bơm thiết kế và bơm mẫu.
- Những kích thước kết cấu chủ yếu của bánh xe bơm:
D
2
/ D
0
= 1,4 + 2,2

b
2
/ D
2
= 0,065 + 0,25
- Chiều cao cột nước hút bò giới hạn bởi hiện tượng sinh bọt nước xảy ra
khi áp suất trong phần hút của bánh làm việc giảm xuống dưới áp suất hơi bão
hoà ứng với nhiệt độ đã cho. Người ta thường dùng cho hệ thống làm mát độc
lập vì khả năng tự hút cao.
- 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 thoát ra ngoài. Lưu lượng nước thoát ra
đều và liên tục.
* Ưu nhược điểm của bơm ly tâm:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 23 -

-Ưu điểm:
+ Lưu lượng nước đều và liên tục.
+ Bơm có khả năng hút được nước bẩn.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- 25 -

1.3.1.5. Bơm vòng nước
Để tạo độ chân không ở khoang hút, bơm vòng nước phải thật kín. Khi độ
kín kém, cần mồi nước đầy bơm khi khởi động. Lúc này van một chiều ở miệng
hút phải đóng kín. Lúc đã làm việc bình thường van này làm tăng sức cản hút.
Người ta sử dụng bơm vòng nước trong các hệ thống làm mát của máy có công
suất nhỏ là để khắc phục nhược điểm này, vì chúng có khả năng tự hút khá hơn