Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................ Error! Bookmark not defined.
1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI. ...................................................................... 6
2.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498...................................................................... 7
2.1.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498................................................................... 8
2.2.CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ CA498. ....................................................... 9
2.3.CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ CA498. .......................................................... 10
2.3.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền .................................................................... 11
2.3.2. Cơ cấu phân phối ............................................................................................ 12
2.3.3. Hệ thống nhiên liệu của động cơ CA498
2.3.4. Hệ thống bôi trơn động cơ CA498
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ. ................... 13
3.1.HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC ........................................................... 13
3.1.1. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: ................................................................. 14
3.1.2. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên: ............................... 15
3.1.3. Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức:............................... 16
3.1.3.1.Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng: .............................. 16
3.1.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: .................................... 18
3.1.3.3.Hệ thống làm mát một vòng hở ................................................................... 19
3.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT Ở NHIỆT ĐỘ CAO. ................................................ 20
3.2.1. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài: ....... 20
3.2.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt của hơi nước
và nhiệt của khí thải: ............................................................................................. 21
3.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT
BẰNG NƯỚC............................................................................................................. 23
3.3.1. Kết cấu két làm mát. ................................................................................... 23
3.3.2.Kết cấu của bơm nước. ................................................................................ 27
3.3.2.1.Bơm ly tâm. .................................................................................................. 27
3.3.2.2.Bơm piston ................................................................................................... 29

4.2.1. Két làm mát: ................................................................................................ 45
4.2.1.1.Công dụng và yêu cầu: ................................................................................ 45
4.2.1.2.Kết cấu và nguyên lý làm việc: .................................................................... 46
4.2.2. Nắp két: ........................................................................................................ 47
4.2.2.1.Công dụng và yêu cầu: ................................................................................ 47
4.2.2.2.Kết cấu và nguyên lý làm việc: .................................................................... 47
4.2.3. Bơm nước: .................................................................................................... 48
4.2.3.1.Công dụng và yêu cầu: ................................................................................ 48
4.2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc: ................................................................... 49
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

4.2.4. Van hằng nhiệt. ............................................................................................ 50
4.2.4.1. Công dụng và yêu cầu. ............................................................................... 50
4.3.4.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động. ................................................................ 50
4.2.5. Quạt gió. ....................................................................................................... 52
4.2.5.1. Công dụng và yêu cầu: ............................................................................... 52
4.2.5.2.Kết cấu và nguyên lý làm việc: .................................................................... 52
4.2.6. Dung môi làm mát. ...................................................................................... 53
5. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA HỆ
THỐNG LÀM MÁT. ................................................................................................. 53
5.1. CÁC ĐIỀU CẦN CHÚ Ý KHI LÀM VIỆC TRÊN HỆ THỐNG LÀM MÁT.
..................................................................................................................................... 54
5.2. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC SỬA CHỮA.............................. 54
5.2.1. Két làm mát: ................................................................................................ 54
5.2.2. Nắp két: ........................................................................................................ 55

TRƯỜNG ................................................................................................................... 72
6.6. TÍNH KIỂM NGHIỆM QUẠT GIÓ: ............................................................... 76
6.7. TÍNH KIỂM NGHIỆM BƠM NƯỚC. ............................................................. 80
7. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 82
8.TÀI LIỆU THAM KHẢO. ..................................................................................... 82

SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực,
sinh viên được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên tổng
hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên
ngành. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho
bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.
Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ
TÍNH TOÁN KIỂM TRA KÉT LÀM MÁT ĐỘNG CƠ CA498 ”
Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng quát về các
phương pháp làm mát trong động cơ, các cơ cấu và hệ thống của động cơ CA498,
trong đó đi sâu vào tính toán kiểm tra két làm mát.
Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không
cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong
các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin
chân thành cảm ơn cô giáo KS Nguyễn Thị Băng Tuyền, thầy giáo TS Huỳnh Văn
Hoàng, các thầy cô giáo bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007.

thuận lợi cho công việc sau này của người kỹ sư tương lai.

SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498.
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ CA498.
Động cơ CA498 là động cơ diesel bốn kỳ, bốn xilanh được xếp thành một dãy
thẳng hàng, dung tích các xilanh là 3,168lít, thứ tự nổ 1-3-4-2 và làm mát bằng chất
lỏng theo phương pháp cưỡng bức tuần hoàn một vòng kín. Động cơ này do Trung
Quốc sản xuất và được công ty cơ khí ô tô Đà Nẵng lắp ráp trên xe tải.

2.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ CA498.
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của động cơ:
Tên thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

- Tên động cơ

CA498


Vh

3,168

lít

- Tỉ số nén

ε

18,5

- Công suất cực đại

Ne

62,5

kW

3600

vòng/phút

196

N.m

1900÷2100



Đồ án tốt nghiệp

- Hệ thống bôi trơn

Cưỡng bức

- Hệ thống làm mát

Bằng nước kiểu tuần
hoàn cưỡng bức

- Hệ thống khởi động

Bằng điện

- Trọng lượng

G

245

Kg

- Dài x rộng x cao

h

(684 x 603 x 722)


17

18

Hình 2.1: Kết cấu động cơ CA498.
1-Thân máy , 2-Trục khuỷu, 3-Bộ điều tốc, 4-Thanh truyền, 5-Đường nạp không khí, 6Vòi phun, 7-Lò xo xupáp, 8-Trục cò mổ, 9-Đường thải, 10-Xupáp, 11-Đũa đẩy, 12Pittông, 13-Con đội, 14-Trục cam, 15-Đối trọng, 16-Chân máy, 17-Bầu lọc dầu,
18- Các te
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

2.3.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Trục khuỷu và thanh truyền được nối với nhau nhờ hai bulông tạo thành cơ cấu.
Cơ cấu này là cơ cấu làm việc chính của động cơ. Nó có tác dụng biến đổi chuyển
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, biến đổi lực của môi
chất công tác cháy tác dụng lên piston thành momen quay của trục khuỷu. Cơ cấu này
gồm có: Piston, secmăng, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà.
+ Trục khuỷu của động cơ CA498:
1

2

3

4

Hình 2.2: Trục khuỷu động cơ CA498

thông qua việc đóng mở xupáp nạp và xupáp thải. Cơ cấu phân phối khí gồm các chi
tiết chính: trục cam, trục cò mổ, xupáp, đũa đẩy, cò mổ…

Hình 2.3. Cơ cấu phân phối khí động cơ CA498.
1-Bulông cò mổ, 2-Cò mổ, 3-Giá đỡ trục cò mổ, 4-Lót lò xo cò mổ, 5-Lò xo định vị cò
mổ, 6-Đai ốc, 7-then, 8- Vít chỉnh khe hở nhiệt, 9- Đũa đẩy, 10-Con đội, 11-Chốt, 12Trục cò mổ, 13,14-Móng ngựa, 15- Chén chặn, 16-Lò xo xupáp, 17- 18-Vòng chặn lò
xo, 19-ống dẫn, 20,22- Vòng xupáp, 21,23-Xupáp
Nguyên lý làm việc làm việc của cơ cấu phân phối khí của động cơ CA498.
Động cơ CA498 là động cơ bốn xilanh; mỗi xilanh có một xupáp nạp và một
xupáp xả. Khi động cơ làm việc, trục khuỷu quay dẫn động trục cam nhờ một cơ cấu
bánh răng gắn trên trục khuỷu và một bánh răng trên trục cam thông qua một bánh
răng trung gian nhưng phải đảm bảo tỉ số truyền làm việc giữa hai trục là 2 (trục khuỷu
quay hai vòng thì trục cam quay một vòng). Khi trục cam quay, nhờ cơ cấu cam biến
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

chuyển động quay của trục cam thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của đũa đẩy
thông qua con đội. Đầu trên của đũa đẩy tiếp xúc trực tiếp với đuôi của cò mổ, đầu của
cò mổ tiếp xúc với đuôi của xupáp tùy theo thời điểm làm việc của động cơ và thứ tự
làm việc mà xupáp xả hay xupáp nạp mở hoặc đóng. Khi xupáp ở vị trí mở hết mức
đúng thời điểm đầu của cơ cấu cam tiếp xúc với con đội.

2.3.3. Hệ thống nhiên liệu của động cơ CA498.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ có nhiệm vụ: chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo
cho động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và các tạp
chất cơ học, cung cấp nhiên liệu sạch, đồng đều cho từng xilanh đúng trình tự làm việc

nhờn và tẩy rửa các bề mặt ma sát này. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn động cơ CA498
còn có nhiệm vụ làm mát động cơ đảm bảo các tính năng lý hóa của chúng trong giới
hạn cho phép để cho động cơ hoạt động có hiệu quả.

Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ CA498
1- dầu bôi trơn, 2- đường dầu đi đến bơm, 3- bơm dầu, 3a,b- van an toàn, 4- bầu lọc
thô, 5- bầu lọc tinh, 6- đường dầu chính, 7- cổ trục khuỷu, 8- chốt khuỷu, 9- trục cam,
10- đường dầu làm mát chốt piston, 11- vòi phun dầu làm mát piston, 12- đường dầu
làm mát trục cam, 13- đũa đẩy, 14-cò mổ, 15- vòi phun nhiên liệu, 16-Cảm biến dầu
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

17-đường dầu ra làm mát tua bin, 18- tuabin, 19- đường dầu về, 20- đường dầu về từ
trục cam
Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn động cơ này, dầu bôi trơn (1) được hút
vào qua lưới lọc sơ bộ nhờ bơm dầu (3), dưới áp suất do bơm dầu tạo ra, dầu bôi trơn
đi qua bơm dầu đến bầu lọc thô (4) và lọc tinh (5) để tách nước và các cặn bẩn sau đó
theo đường dầu khoan sẵn trong khối động cơ đến đường dầu chính (6) để chảy vào
các ổ trục khuỷu, ổ trục cam... Đường dầu trong trục khuỷu dẫn dầu bôi trơn các chốt,
đầu to thanh truyền, rồi theo đường dầu khoan sẵn trong thanh truyền lên bôi trơn chốt
piston. Trên đường dầu chính còn có các đường dầu khác đi bôi trơn cơ cấu phân phối
khí...

3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ.
Khi động cơ hoạt động, hỗn hợp nhiên liệu (nhiên liệu và không khí) cháy trong
buồng đốt của động cơ tỏa ra với một nhiệt độ lớn khoảng 2000÷2500 0 C, một phần

mát của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân.
Sơ đồ kết cấu:
3

2

1

10

9

8

7

6

5

4

Hình 3.1. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi.
1-Xupáp; 2- Khoang chứa nước bốc hơi; 3- Thùng nhiên liệu; 4- Que thăm dầu; 5Hộp cacte chứa dầu; 6- Thanh truyền ;7- Xy lanh; 8-Piston; 9- Thân máy; 10- Nắp
xilanh.
- Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao bọc chung quanh buồng cháy
nhận nhiệt của buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước. Nước sôi có tỷ trọng bé sẽ nổi
lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời. Nước nguội trong thùng
chứa có tỉ trọng lớn nên có xu hướng đi xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên,


1

7

8

9

10

Hình 3.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.
1- Thân máy; 2- Xilanh; 3- Piston, 4- Nắp xilanh; 5- Đường nước ra két; 6- Nắp két,
7- Két nước; 8- Không khí làm mát; 9- Quạt gió; 10- Đường nước đi vào làm mát
động cơ.
- Nguyên lý làm việc:
Khi động làm việc, nhiệt độ từ buồng cháy tỏa ra làm cho nước nóng dần lên.
Nước nóng có khối lượng riêng nhỏ nên nổi lên trên và đi ra ngoài qua két làm mát.
Tại đây nước nóng được làm mát nhờ quạt (9) dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của
động cơ hút không khí qua để tản nhiệt cho nước. Nước sau khi tản nhiệt nên khối
lượng riêng tăng và đi xuống phía dưới két sau đó đi vào làm mát cho động cơ tạo
thành một vòng tuần hoàn kín.
Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau:
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp



SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
3

4

5

6

7

2

1
8
9

10

11

14

15


Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két
làm mát lại trở về động cơ do đó ít bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước
làm mát tiếp động cơ. Do đó, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài,
nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.

3.1.3.2. Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng:
Đặc điểm của hệ thống này là, nước được làm mát tại két nước không phải là
dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như
nước sông, biển. Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức
một vòng còn gọi là nước vòng kín. Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được
bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển
nên gọi là vòng hở. Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu
thủy.
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
1

2

3

4

5

6

7

8

3.1.3.3. Hệ thống làm mát một vòng hở:
- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:
4

5

6

7

3

2

1

8

Hình 3.5. 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.
- Nguyên lý làm việc như sau:
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Quá trình hoạt động của hệ thống này, nước làm mát là nước sông, biển được


Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
2

4

3

5

6

P1 ,tvaìo
P2 ,tra

P2 ,tvaìo
7

1

Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức nhiệt độ cao kiểu bốc hơi bên ngoài.
1- Động cơ; 2- Van tiết lưu; 3- Bộ tách hơi; 4- Quạt gió; 5- Bộ ngưng tụ nước;
6- Không khí làm mat; 7- Bơm nước.
Trong hệ thống này có hai vùng áp suất riêng khác nhau. Vùng thứ nhất có áp
suất p1 truyền từ bộ tách hơi (3) qua bộ ngưng tụ (5) đến bơm tuần hoàn (7). Quạt gió
(4) dùng để quạt mát bộ ngưng tụ (5). Vùng thứ hai có áp suất p2 > p1 truyền từ bơm
tuần hoàn qua động cơ đến van tiết lưu (2) của bình tách hơi (3), độ chênh áp suất p

9

t'ra

P2 ,t'ra

10

tra

11

Âæåìng næåïc laìm maït
âäü
ng cå

Âäü
ng Cå

12

Âæåìng næåïc laìm maït
dáö
u bäi trån

16

15

14

mạch kín.
Ưu điểm của hệ thống làm mát nhiệt độ cao là:
- Có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của động cơ lên 6-7%. (ví dụ
dùng hệ thống làm mát nhiệt độ cao thì hiệu suất có thể đạt 0,46÷0,47 trong khi đó nếu
dùng hệ thống làm mát thông thường chỉ đạt 0,40÷0,42)
- Giảm được lượng tiêu hao hơi nước và không khí làm mát, do đó ta rút
gọn được kích thước bộ tản nhiệt.
- Đốt cháy được nhiều lưu huỳnh trong nhiên liệu nặng.
Tuy nhiên, hệ thống làm mát này cũng có những nhược điểm cơ bản là nhiệt độ
của các chi tiết máy cao. Do đó cần đảm bảo các khe hở công tác của các chi tiết cũng
như cần phải dùng loại dầu bôi trơn có tính chịu nhiệt tốt. Ngoài ra đối với động cơ
xăng cần phải chú ý đến hiện tượng kích nổ. Khi tăng áp suất để nâng nhiệt độ của
nước làm mát trong hệ thống, cần phải đảm bảo các mối nối đường ống, các khe hở
của bơm phải kín hơn, bộ tản nhiệt phải chắc chắn hơn.

3.3. KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT
BẰNG NƯỚC.
3.3.1. Kết cấu két làm mát.
Két làm mát có tác dụng chứa nước nóng từ động cơ ra, hạ nhiệt độ cho nước và
cung cấp nước nguội vào trong động cơ khi động cơ làm việc. Vì vậy yêu cầu két nước
phải hấp thụ và toả nhiệt nhanh. Ðể đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phận tản nhiệt của két
nước thường được làm bằng đồng thau vì vật liệu này có hệ số toả nhiệt cao.
Két làm mát dùng trên ô tô máy kéo gồm có ba phần chính là: ngăn trên chứa
nước nóng từ động cơ ra để làm mát, ngăn dưới chứa nước nguội sau khi đã tản nhiệt
cho môi trường để đi vào làm mát cho động cơ và giàn ống truyền nhiệt nối ngăn trên
với ngăn dưới
Để đánh giá chất lượng của két làm mát 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:
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Đồ án tốt nghiệp

g)

Hình 3.9. Kết cấu một số ống nước.
truyền nhiệt tốt nhất. Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng
không đáng kể), người ta đặt ống chếch đi một góc nào đó như hình 3.9c.
Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta còn
dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 3.9b), trên lá dập rãnh thủng, hoặc
dùng ống dẹt hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 3.9e) và trên phần sóng của lá đó
được dập lõm (chỗ có số 1). Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nên cũng được
ứng dụng rộng rãi trên động cơ ô tô. Trên một số máy kéo và tải nặng người ta còn
dùng ống tròn có gân tản nhiệt hình xoắn ốc (hình 3.9g). Loại này có ưu điểm là thay
thế do hỏng hóc của từng ống rất đơn giản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và
ngăn nước dưới như các kiểu ống dẹt mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chịu
nhiệt.
SVTH: Lê Văn Khoa- Lớp: 02C4

Trang 25