Bất cứ động cơ nào khi hoạt động đều sinh ra một lượng nhiệt nhất định. Đối với động cơ đốt trong, nó hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi nhiệt năng thì cơ năng tại trục khuỷu (cốt máy), do đó trong quá trình hoạt động nó sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt rất lớn. Khi nhiệt độ động cơ quá cao mà không được kiểm soát, nó có thể gây nóng chảy các chi tiết kim loại bên trong động cơ như piston, xéc-măng (bạc piston), thanh truyền (tay dên), xu-pap hay xylanh…

Bên cạnh đó, nếu nhiệt độ tăng cao sẽ làm giãn nở các chi tiết bao kín buồng đốt gây ra các hiện tượng như bó kẹt pistol trong thành xylanh, nứt nắp quy lát hay nứt thân máy, thậm chí nó có thể dẫn đến các sự cố cháy nổ cực kỳ nguy hiểm cho người sử dụng ô tô. Bởi vì các lý do trên, động cơ đốt trong khi hoạt động luôn cần một hệ thống làm mát đi kèm để kiểm soát nhiệt độ của động cơ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và sản sinh công suất tối đa nhất.

Nguyên lý hoạt động hệ thống làm mát​

Hệ thống làm mát động cơ có thể được chia làm hai loại: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng làm mát và hệ thống làm mát bằng không khí. Hệ thống làm mát bằng không khí có thể được thấy trên các loại xe máy số hiện nay. Hệ thống làm mát bằng nước làm mát được sử dụng chủ yếu trên ô tô do khả năng làm mát hiệu quả của nó trong hầu hết các điều kiện vận hành trên xa lộ hay trong thành phố thường xuyên tắt đường.

Hệ thống làm mát bao gồm các mạch nước làm mát bên trong thân máy và nắp quy lát, các mạch nước làm mát này đi xung quanh thân máy và nắp quy lát để đạt hiệu quả làm mát tốt nhất. Một bơm nước được sử dụng để thực hiện tuần hoàn nước làm mát, van hằng nhiệt dùng để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát ở nhiệt độ cần thiết, két nước dùng để giải nhiệt nước làm mát và nắp két nước dùng để điều chỉnh áp suất bên trong đường ống nước làm mát.

Hệ thống làm mát hoạt động bằng cách vận chuyển nước làm mát tuần hoàn xung quanh thân máy và nắp quy lát. Khi nước làm mát tuần hoàn qua chúng, nó sẽ lấy nhiệt ra khỏi động cơ. Nước nóng sau đó sẽ được 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 ô tô chuyển động để làm mát nước. Khi nước nóng được làm mát, nó sẽ tiếp tục tuần hoàn trở lại vào bên trong động cơ để tiếp tục chu kỳ tuần hoàn liên tục nhờ vào hoạt động của bơm nước.

Van hằng nhiệt được đặt giữa động cơ và két nước để đảm bảo nước làm mát luôn được giữ ở một nhiệt độ làm việc nhất định. Nếu nước làm mát quá thất, van hằng nhiệt sẽ đóng lại không 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 hoàn nước về két nước.

Để tránh cho nước làm mát bị sôi, hệ thống làm mát được thiết kế để có khả năng chịu được áp suất. Khi áp suất càng cao, nhiệt độ sôi của nước sẽ tăng lên, nhưng nếu áp suất quá 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 được điều khiển thích hợp bởi nắp két nước. Khi áp suất bên trong hệ thống làm mát cao quá mức cho phép, nắp két nước sẽ mở ra để nước 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 hoàn kín.

Các bạn có thể tham khảo thêm về nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát động cơ đốt trong thông qua video dưới đây:

Nước làm mát​

Nước làm mát động cơ phải có khả năng chống đông cứng khi nhiệt độ môi trường dưới 0oC. Khi nước làm mát bị đông cứng, thể tích của nó sẽ giãn nở ra làm cho các đường ống cứng bên trong két nước làm mát bị vỡ gây hung hỏng két nước. Đồng thời các mạch nước bên trong động cơ cũng giãn nở ra gây nứt vỡ động cơ có thể dẫn đến những hư hỏng cực kỳ nghiêm trọng.

Bên cạnh đó, nước làm mát cũng không được gây ra sự ăn mòn hay oxi hóa cho động cơ. Bởi vì các chi tiết bên trong động cơ được chế tạo hoàn toàn bằng kim loại, đặt biệt là thân máy được chế tạo từ hợp kim nhôm. Nhôm và hợp kim nhôm là chất rất dễ bị oxi hóa khi tiếp xúc với chất gây ăn mòn như axít, ngay cả nước thường cũng có khả năng gây ăn mòn lớn với thân máy, gây ra các hư hỏng cho động cơ.

Khi các đường ống nước bên trong động cơ bị oxi hóa, nó sẽ sinh ra các cặn bẩn làm tắt nghẽn mạc nước làm mát động cơ, làm cho nước làm mát không thể tuần hoàn được, khi đó nhiệt độ động cơ sẽ tăng cao dẫn đến quá nhiệt. Khi nhiệt độ động cơ quá cao có thể dẫn đến các hệ lụy khác như: độ nhớt của nhớt bôi trơn sẽ giảm do đó không còn khả năng bôi trơn nên các chi tiết sẽ bị mài mòn nghiêm trọng dẫn tới những chi phí đại tu sửa chữa cực kỳ tốn kém.

Nhiệt độ động cơ quá cao cũng là nguyên nhân của tình trạng kích nổ đối với động cơ xăng, kích nổ xảy ra có thể gây ra các sự cháy nổ ô tô rất nguy hiểm cho người ngồi trên xe.

Do đó, việc lựa chọn nước làm mát cực kỳ quan trọng đối với động cơ. Nước làm mát sử dụng hiện nay thường là dung dịch Ethylene Glycol, nó là một chất lỏng hữu cơ không gây ăn mòn hóa học hoặc oxi hóa, đồng thời nhiệt độ sôi và nhiệt độ đóng băng của nó cũng rất thích hợp cho động cơ.​

Kiểm tra mực nước làm mát động cơ​

Hãy tập cho mình thôi quen luôn kiểm tra mực nước làm mát trong bình nước phụ trước mỗi chuyến đi. Nếu mực nước quá thấp, đừng vội mở nắp két nước cho đến khi động cơ nguội hẳn, thời gian nguội của động cơ khoảng vài giờ tùy loại động cơ.​

Tuyệt đối không được vận hành động cơ khi mực nước làm mát quá thấp, những hư hỏng nghiêm trọng có thể xảy ra gây ra các sự cố nguy hiểm cho người ngồi trên xe. Hãy luôn theo dõi kim báo nhiệt độ nước làm mát trên đồng hồ taplo để đảm bảo rằng động cơ trên chiếc xe của bạn vẫn được làm mát đầy đủ để có thể vận hành. Nhiệt độ vận hành ổn định của động cơ trong khoảng từ 90 đến 93 độ C, nghĩa là kim báo nhiệt độ đang ở mức giữa.

Trong một vài trường hợp, kim chỉ nhiệt độ nước làm mát động cơ ở vị trí thấp hơn khoảng đó rất nhiều so với khoảng nhiệt độ vận hành ổn định của động cơ (90oC – 93oC). Nhiệt độ nước làm mát quá thấp so với nhiệt độ vận hành cũng gây ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động cơ động cơ. Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp nhiên liệu sẽ được phun vào buồng cháy nhiều hơn làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu của xe. Đồng thời nhiệt độ làm nước làm mát động cơ thấp liên tục cũng là dấu hiệu cho thấy van hằng nhiệt đã bị hỏng hoặc nguyên nhân cũng có thể do người sử dụng ô tô đã lắp thêm các quạt làm mát không cần thiết. Khi các quạt này hoạt động sẽ làm giảm mức năng lượng có trong ac-quy nhanh chóng.​

Nguyên nhân hư hỏng hệ thống làm mát​

Két nước bị xì, rò rỉ nước làm mát ra ngoài, nguyên nhân có thể do két nước bị va đập sau một tai nạn nào đó.​

Két nước bị nghẹt do sử dụng không đúng nước làm mát tiêu chuẩn, đây là hư hỏng thường gặp khi người sử dụng ô tô chủ quan không đồng ý sử dụng nước làm mát đúng chuẩn mà thay vào đó là sử dụng nước thường chứa nhiều tạp chất. Khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ sinh ra các cặn bẩn và ghỉ sét gây nghẹt két nước.​

Hư hỏng van hằng nhiệt do sử dụng lâu ngày.​

Hư hỏng quạt làm mát két nước.​

Hoặc bị gẫy một đoạn nối ống nào đó gây rò rỉ nước.​