Giáo trình Động cơ đốt trong F1: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình Động cơ đốt trong F1 tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: hệ thống bôi trơn; hệ thống làm mát; hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng; phương pháp hình thành hỗn hợp trong động cơ xăng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 4

HỆ THỐNG BÔI TRƠN 4.1 Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

4.1.1 Vấn đề bôi trơn động cơ

Trong quá trình động cơ làm việc, ở các bề mặt ma sát các chi tiết có sự chuyển động tương đối nên sinh ra ma sát, gây cản trở sự chuyển động của chúng, đồng thời tại các bề mặt làm việc đó nhiệt độ sẽ tăng lên, các chi tiết máy bị mài mòn, có thể bị bó kẹt Do đó, công suất và tuổi thọ của động cơ giảm Vì những lí

do đó trên động cơ đốt trong phải có hệ thống bôi trơn (HTBT)

4.1.2 Công dụng của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn động cơ có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát để giảm tổn thất công do ma sát đồng thời làm sạch bề mặt ma sát Ngoài ra hệ thống bôi trơn còn có nhiệm vụ làm mát, bao kín và chống ô xy hóa

- Bôi trơn bề mặt ma sát làm giảm tổn thất ma sát: hệ thống bôi trơn đưa dầu

bôi trơn đến khoảng giữa các bề mặt ma sát có chuyển động tương đối với nhau Nhờ đó giảm được công ma sát và giảm mài mòn bề mặt làm việc của các chi tiết

- Làm mát bề mặt làm việc của các chi tiết có chuyển động tương đối Trong quá trình làm việc do tổn thất ma sát chuyển biến thành nhiệt năng làm nhiệt độ của

bề mặt chi tiết tăng cao Nếu không có dầu bôi trơn thì các bề mặt ma sát sẽ quá nóng gây ra hỏng hóc Vì vậy, trong trường hợp này dầu bôi trơn đóng vai trò là chất lỏng làm mát bề mặt ma sát, tải nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi bề mặt ma sát Đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của bề mặt ma sát

- Tẩy rửa bề mặt ma sát: Trong quá trình ma sát cọ sát vào nhau gây nên mài

mòn, mạt kim loại rơi ra bám trên bề mặt ma sát dầu nhờn chảy qua các bề mặt ma sát sẽ cuốn theo các tạp chất Đảm bảo các bề mặt ma sát luôn sạch, tránh được hiện tượng mài mòn do tạp chất cơ học

- Bao kín khe hở các bề mặt ma sát như giữa piston và xylanh giữa xéc măng

với piston Làm cho khả năng lọt khí qua các khe hở này giảm đi

- Chống ô xy hóa (kết gỉ): Khi các chi tiết có bề mặt để khô sẽ dễ bị ô xy hóa

Vì vậy, nhờ những chất phụ gia trong dầu bôi trơn mà các bề mặt ma sát sẽ không bị

ô xy hóa

- Rút ngắn quá trình chạy rà động cơ: Khi chạy rà động cơ phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt nhỏ, ngoài ra dầu bôi trơn còn được pha thêm một số chất phụ gia đặc biệt làm mềm tổ chức phân tử ở bề mặt ma sát Do đó, các chi tiết nhanh chóng rà khít với nhau, rút ngắn thời gian và chi phí chạy rà động cơ

4.1.3 Các dạng bôi trơn

Tùy theo tính chất bôi trơn cho các bề mặt ma sát mà ta có phương án bôi trơn thích hợp Thông thường gồm ba dạng sau:

Bôi trơn ma sát ướt: Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt của cặp lắp ghép

luôn luôn được duy trì bằng một lớp dầu bôi trơn ngăn cách

Bôi trơn ma sát nửa ướt: Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt của cặp lắp

ghép được duy trì bằng một lớp dầu bôi trơn ngăn cách không liên tục, mà chủ yếu

là nhờ độ nhớt của dầu để bôi trơn

Bôi trơn ma sát khô: Bề mặt lắp ghép của hai chi tiết có chuyển động tương

đối với nhau mà không có chất bôi trơn Ma sát khô sinh ra nhiệt làm nóng các bề

mặt ma sát khiến chúng nhanh mòn hỏng, có thể gây ra mài mòn dính

Hình 4-1 Các dạng bôi trơn

- Sự hình thành màng dầu bôi trơn trong quá trình làm việc của bạc và trục

Dầu được bơm tới khoảng khe hở của trục và bạc với một áp suất nhất định Khi

trục quay sẽ cuốn dầu bôi trơn theo tạo lên một cái nêm dầu giữa khe hở của trục và bạc có xu hướng nâng trục lên Tốc độ quay của trục càng cao, áp lực của nêm dầu càng lớn thắng được trọng lượng của trục sẽ có xu hướng đẩy trục lên đồng tâm với bạc Nhờ vậy trục sẽ được quay trên đệm dầu và giảm được ma sát tối đa Vùng làm

việc tối ưu khi trục quay tạo được nêm dầu nâng trục lên đồng tâm với bạc

Hình 4-2 Sự hình thành màng dầu

1 Bạc, 2 Trục, 3 Tải trọng của trục 4,5 Vùng phân bố tải trọng,

6 Bề mặt ma sát, 7 Dầu bôi trơn

4.1.4 Dầu bôi trơn và tính chất của nó

Dầu bôi trơn là sản phẩm được chế biến từ dầu mỏ, có pha thêm các chất phụ gia để nâng cao chất lượng dầu Hầu hết các nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn do dầu bôi trơn đảm nhận Sự làm việc tốt hay xấu của hệ thống bôi trơn quyết định phần lớn là do chất lượng dầu bôi trơn

4.1.4.1 Tính chất dầu bôi trơn

a Độ nhớt

Là tính năng vật lí đặc trưng cho khả năng lưu động của dầu bôi trơn Nhờ đặc tính này màng dầu bôi trơn dính được trên bề mặt ma sát Khi nhiệt độ tăng độ nhớt

sẽ giảm và ngược lại

- Độ nhớt quy ước: Là tỷ số thời gian dầu nhớt chảy qua thiết bị đo so với của cùng một thể tích nước cất ở 200C

- Đơn vị đo độ nhớt là Engler (0E) hay xăng ti tốc (cst) Độ nhớt của nước cất

ở 200C là 1 xăng ti tốc

b Đặc tính chống các bon hóa

Nhiệt độ thành xylanh cao nên dầu bôi trơn dễ bị cháy thành các bon Các bon tích lũy sẽ làm xéc măng bị dính kết, vách xylanh bị trầy xước Bụi than lẫn vào dầu bôi trơn sẽ làm tắc mạch dầu Do đó, dầu bôi trơn phải có khả năng chống các bon hóa

Ngoài ra dầu động cơ còn được đánh số theo nhiều chỉ số chất lượng khác như:

Độ kiềm, lượng tạp chất cơ học và nước, nhiệt độ bén lửa, nhiệt độ đọng, tính rửa

4.1.4.2 Kí hiệu và sử dụng dầu bôi trơn động cơ

Thông thường trên bao bì sản phẩm đều ghi rõ kí hiệu thể hiện các tính năng

và phạm vi sử dụng của từng loại dầu bôi trơn Hiện nay, quy cách kỹ thuật chủ yếu dựa trên các tiêu chuẩn của các tổ chức Hoa Kỳ Khi sử dụng lên dựa vào hai chỉ số quan trọng ghi trên bao bì là SAE và API

a Chỉ số SAE

Đây là chỉ số phân loại dầu theo độ nhớt ở 1000C và -180C của Hiệp hội kỹ sư

ô tô Hoa Kỳ ban hành tháng 6 -1989 Tại một nhiệt độ nhất định, ví dụ ở 1000C chỉ

số SAE lớn là độ nhớt của dầu cao và ngược lại Chỉ số SAE cho biết cấp độ nhớt (gồm hai loại)

+ Loại đơn cấp: Được chia thành dầu dùng trong mùa đông gồm SAE OW, SAE 5W, SAE 10W, SAE 15W, SAE 20W và SAE 25W Còn dầu sử dụng khác

với mùa đông gồm: SAE 20, SAE 30, SAE 40 và SAE 50 Chữ số càng cao dầu càng đặc

Hình 4-3 Ý nghĩa của kí hiệu trên các thùng dầu

+ Loại đa cấp: Là loại được pha thêm phụ gia để giữ cho độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ Ví dụ SAE 5W - 30 tương đương với hai loại dầu đơn cấp SAE 5W lúc lạnh và SAE 30 cho lúc nóng Các xe đời mới hầu hết đều dùng dầu đa cấp, (hình 4.3 giới thiệu các loại dầu phù hợp với nhiệt độ môi trường sử dụng động cơ) Dầu thường dùng ở nước ta là loại SAE 20W – 40

b Chỉ số API

API là chỉ số đánh giá chất lượng dầu bôi trơn của Viện hóa dầu Hoa Kỳ Chỉ số API cho biết cấp hạng chất lượng nhớt khác nhau theo chủng loại động

cơ Tới nay, viện dầu mỏ Mỹ đã chia dầu bôi trơn dùng trên động cơ xăng thành 8 loại và dùng trên động cơ Điezen thành 6 loại có phẩm chất sử dụng khác nhau là:

- Dầu dùng trên động cơ xăng: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG và SH

- Dầu dùng trên động cơ Điezen: CA, CB, CD, CE và CF Nhiệt độ môi trường

hiện nay, dầu từ SA đến SF đã lỗi thời, ít dùng Các xe đời mới đều dùng dầu SG đến

SH Dầu SF được SAE giới thiệu năm 1980, nó rửa sạch cặn bẩn chống tạo gỉ, giảm mài mòn chống tắc bình lọc tốt hơn các dầu trước đó Nhưng sau khi xuất hiện SG thì

SF trở lên lỗi thời Các động cơ xăng đời cũ có thể hoạt động an toàn nếu dùng dầu SG hoặc SH

Dầu dùng trên động cơ Điezen có phẩm chất CA, CB, CC đã lỗi thời, các dầu

CD, CE, CF chịu được tình trạng làm việc khốc liệt hơn

Dầu bôi trơn cũng có loại dùng cho cả động cơ xăng và Điezen như SG/CE hoặc SG/CF Có nghĩa là dùng cho động cơ xăng với chất lượng G còn dùng cho động cơ Điezen với chất lượng D Chỉ số cho động cơ nào viết trước? (S hay C) có nghĩa ưu tiên dùng cho động cơ đó

Khi sử dụng dầu phải tuân thủ hướng dẫn của nhà chế tạo động cơ về chỉ số SAE và API và thời gian thay dầu Phải sử dụng dầu có đúng chỉ số SAE theo yêu cầu, còn chỉ số API càng cao có nghĩa chất lượng dầu càng tốt, thời gian thay dầu càng lâu, số lần thay dầu ít hơn

Sau một thời gian động cơ làm việc, dầu biến chất và mất dần đặc tính không bảo đảm các công dụng thông thường lên phải thay kịp thời Nếu chế độ làm việc của động cơ khắc nghiệt hơn so với bình thường hoặc nếu động cơ cũ thì nên rút ngắn chu kì thay dầu

4.2 Các phương pháp bôi trơn

4.2.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu

Là phương án thường dùng trong các động cơ cỡ nhỏ công suất vài mã lực hoặc động cơ một xylanh kiểu nằm ngang, tốc độ thấp Dầu bôi trơn được chứa

trong các te nằm ngay dưới trục khủyu ở một khoảng cách thích hợp đủ để các thìa múc dầu gắn trên đầu to thanh truyền có thể tới được Khi động cơ làm việc các thìa múc dầu lên và vung té Lúc này trong hộp trục khuỷu sẽ hình thành một không gian sương mù gồm các giọt dầu có kích thước lớn đến các hạt dầu lơ lửng với kích thước rất nhỏ Các giọt dầu và hạt dầu sẽ bám lại trên bề mặt các chi tiết trong hộp trục khuỷu và bôi trơn chúng Ví dụ như: Piston, xylanh, ổ trục

* Ưu, nhược điểm:

Phương án này không đảm bảo lượng dầu bôi trơn và làm mát đối với tất cả các chi tiết trong động cơ đặc biệt là trong ổ trục khuỷu, ổ trục cam Chất lượng dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát kém do dầu không được lọc Nhưng kết cấu đơn giản (Hiện nay, bôi trơn bằng phương pháp vung té thuần túy không còn sử dụng)

Hình 4-5 Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu

1 Muôi vung dầu 2 Lỗ phun dầu lên vách xylanh

4.2.2 Phương án bôi trơn cưỡng bức

Hầu hết các động cơ đốt trong ngày nay đều sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức Dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt

ma sát dưới một áp suất nhất định Do đó, có thể đảm bảo được yêu cầu bôi trơn, làm mát, tẩy rửa các bề mặt ma sát Thông thường tùy theo vị trí chứa dầu Hệ thống bôi trơn cưỡng bức chia ra làm hai loại là hệ thống bôi trơn các te ướt và hệ thống bôi trơn các te khô

a Hệ thống bôi trơn trên động cơ 6 xylanh thẳng hàng

c)

b HTBT trên động cơ 4 xylanh c HTBT trên động cơ V8

Hình 4-6 Một số hệ thống bôi trơn thường gặp 1- Bơm dầu; 2- Trục cam; 3- Giàn đòn ghánh;

4 - Bầu lọc dầu; 5- Cổ chính; 6- Cổ biên

4.2.2.1 Hệ thống bôi trơn các te ướt

a Sơ đồ nguyên lí

Thể hiện trên hình 4-6 và hình 4-7,

b Nguyên lí làm việc

Khi động cơ làm việc bơm dầu được dẫn động lúc này dầu trong các te 1 qua phao lọc dầu 2 đi vào bơm Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao khoảng (26) KG/cm2

.được chia thành hai nhánh:

- Nhánh 1: Dầu bôi trơn đến két 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở về các te nếu nhiệt độ dầu cao quá quy định

- Nhánh 2: Đi qua bầu lọc thô 5 đến đường dầu chính 8 Từ đường dầu chính dầu theo nhánh 9 đi bôi trơn ổ trục khuỷu sau đó lên bôi trơn đầu to thanh truyền qua

lỗ khoan chéo xuyên qua má khuỷu, (Khi lỗ đầu to thanh truyền trùng với lỗ khoan trong cổ biên dầu sẽ được phun thành tia vào ống lót xylanh )

Hình 4-7 Hệ thống bôi trơn các te ướt

1- các te dầu; 2- phao lọc dầu; 3- bơm dầu; 4- van ổn áp; 5- bầu lọc thô; 6- Van an toàn; 7- đồng hồ báo áp suất; 8- đường dầu chính; 9- đường dầu đến ổ trục khuỷu; 10- đường dầu đến ổ trục cam; 11- bầu lọc tinh; 12- két làm mát dầu; 13-van nhiệt;

14- Đồng hồ báo mức dầu; 15- Miệng đổ dầu;16- que thăm dầu

Dầu từ đầu to thanh truyền theo đường dọc thân thanh truyền lên bôi trơn chốt piston Còn dầu ở mạch chính theo nhánh 10 đi bôi trơn trục cam… cũng từ đường dầu chính một đường dầu khoảng 1520% lưu lượng của nhánh dầu chính dẫn đến bầu lọc tinh 11 Tại đây những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại nên dầu được lọc rất sạch Sau khi ra khỏi bầu lọc tinh với áp suất còn lại rất nhỏ dầu trở về

các te1

Van ổn áp 4 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu ở đường ra khỏi bơm không đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ Khi bầu lọc thô 5 bị tắc van an toàn 6 sẽ mở, phần lớn dầu sẽ không đi qua bầu lọc mà lên thẳng đường dầu chính bằng đường dầu qua van để đi bôi trơn, tránh hiện tượng thiếu dầu cung cấp đến các bề mặt ma sát cần bôi trơn

Van nhiệt 13 chỉ hoạt động (Đóng) khi nhiệt độ dầu lên quá cao khoảng 800C Dầu sẽ qua két làm mát 12 trước khi về các te

Ưu, nhược điểm :

Do toàn bộ dầu bôi trơn chứa trong các te nên các te phải sâu để có dung tích lớn do đó làm tăng chiều cao động cơ Ngoài ra dầu trong các te luôn tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao lọt từ buồng cháy xuống mang theo hơi nhiên liệu và hơi axít sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu Không phù hợp cho các xe hoạt động ở vùng đồi núi có độ dốc lớn dầu bôi trơn sẽ bị dồn lên bơm dầu không thể hút được dầu, gây thiếu dầu

4.2.2.2 Hệ thống bôi trơn các te khô

a Sơ đồ nguyên lí

b Nguyên lí làm việc

Hệ thống bôi trơn các te khô khác cơ bản với hệ thống bôi trơn các te ướt ở chỗ có thêm từ một đến hai bơm dầu số 2, làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bôi trơn rơi xuống các te Từ các te dầu qua két làm mát 13 rồi về thùng chứa 3 bên ngoài động cơ Từ đây, dầu được bơm lấy đi bôi trơn giống như ở hệ thống bôi trơn các te ướt

Ưu, nhược điểm :

Do phần lớn lượng dầu được chứa trong thùng 3 ngoài các te của động cơ nên hệ thống bôi trơn các te khô khắc phục được những nhược điểm của hệ thống bôi trơn các te ướt Cụ thể là động cơ thấp hơn, tuổi thọ dầu bôi trơn được kéo dài nên chu kì thay dầu dài hơn Ngoài ra, động cơ làm việc lâu dài ở địa hình dốc mà không sợ bị thiếu dầu do phao không hút được dầu Nhưng hệ thống bôi trơn này phức tạp hơn

vì có thêm bơm dầu và thường được sử dụng cho động cơ diesel lắp trên máy ủi, xe

tăng hoặc các xe quân sự khác

Hình 4-8 Hệ thống bôi trơn các te khô

1 Các te dầu 2,5 Bơm dầu 3 Thùng dầu 4 Phao hút dầu 6 Bầu lọc thô

7 Đồng hồ báo áp suất 8 Đường dầu chính 9 Đường dầu đến ổ trục khuỷu

10 Đường dầu đến ổ trục cam 11 Bầu lọc tinh 12 Đồng hồ báo nhiệt độ dầu

13 Két làm mát dầu

4.2.3 Phương pháp bôi trơn pha dầu nhờn trong nhiên liệu

Đây là phương án được sử dụng trong các động cơ xăng hai kì cỡ nhỏ sử dụng dòng khí quét trong hộp trục khuỷu Dầu được pha với xăng theo một tỉ lệ nhất định 1/20 đến 1/25 Trong quá trình làm việc khí hỗn hợp có lẫn các hạt dầu rất nhỏ được đưa vào trong hộp trục khuỷu sau đó mới theo lỗ quét vào trong các xylanh Như vậy các hạt dầu sẽ bám trên bề mặt và bôi trơn các chi tiết máy trong hộp trục khuỷu như ổ trục, đầu to thanh truyền, chốt piston, piston, xylanh Một phần dầu không cháy hết trong xylanh sẽ chảy xuống góp phần bôi trơn trong mặt gương xylanh, piston và xylanh

* Các phương pháp pha dầu trong nhiên liệu

- Cách thứ nhất: Xăng và dầu được hòa trộn trước gọi là xăng pha dầu (thường bán ở các trạm xăng dầu)

Hình 4-9 Bôi trơn trong động cơ hai kì

- Cách thứ hai: Dầu và xăng chứa ở hai thùng riêng rẽ trên động cơ Trong quá trình động cơ làm việc, dầu và xăng được hòa lẫn song song tức là dầu và xăng được trộn theo định lượng khi ra khỏi thùng chứa

- Cách thứ ba: Dùng bơm phun dầu trực tiếp vào trong họng khuếch tán hay

vị trí bướm ga Nên định lượng dầu hòa trộn rất chính xác và có thể tối ưu hóa ở các chế độ, tốc độ và tải trọng khác

* Ưu, nhược điểm:

Phương án này tuy đơn giản nhưng không an toàn do khó đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn cần thiết Mặt khác, do dầu bôi trơn trong hỗn hợp bị đốt cháy cùng nhiên liệu nên dễ tạo muội than bám nên đỉnh piston ngăn cản quá trình tản nhiệt của piston

Dầu pha với tỉ lệ càng lớn muội than hình thành càng nhiều dẫn đến piston bị nóng quá dễ xảy ra cháy sớm, kích nổ, bu zi bị đoản mạch Động cơ khó khởi động

do dầu bị lắng xuống đáy buồng phao nhất là khi trời lạnh Ngoài ra, khí thải do dầu

bị đốt cháy trong quá trình cháy thải ra môi trường gây ô nhiễm Ngược lại pha ít

dầu bôi trơn dễ làm cho piston bị bó kẹt trong xylanh

4.2.4 Sơ đồ và nguyên lí làm việc hệ thống bôi trơn phối hợp cưỡng bức

4.2.4.1 Sơ đồ cấu tạo, hình 4-10,

4.2.4.2 Nguyên lí làm việc

Trong hệ thống này toàn bộ lượng dầu của hệ thống bôi trơn được chứa trong các te của động cơ Khi động cơ làm việc bơm dầu 2 được dẫn động từ trục cam của động cơ, dầu từ các te 1 được hút qua phao lọc dầu, phao này có lưới chắn để lọc sơ

bộ những tạp chất có kích thước lớn Ngoài ra, phao có khớp tùy động nên luôn luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu kể cả khi động cơ bị nghiêng Dầu qua bơm và được đẩy ra có áp suất cao khoảng 46 KG/cm2 qua đường ống vào bầu lọc dầu 6 Sau khi dầu được lọc sạch dầu được đưa vào két làm mát dầu 8 nếu nhiệt

độ dầu cao quá quy định Sau khi được làm mát dầu được đưa thẳng vào mạch dầu chính 13 bố trí dọc theo thân động cơ và từ đây dầu được dẫn qua các lỗ khoan đến

ổ trục khuỷu tương ứng Từ các rãnh vòng trên hai nửa bạc, dầu đi vào cổ trục theo

lỗ khoan hướng kính Sau đó sẽ sang lỗ khoan xuyên má khuỷu đến hốc lọc cổ biên

14, tại đây dầu tiếp tục lọc li tâm lần nữa và sau đó theo lỗ khoan hướng kính lên bôi trơn các bề mặt làm việc của cổ biên, bạc đầu to thanh truyền

Một phần dầu từ đường dầu chính 13 được đưa đến bôi trơn các ổ trục cam 10

tương ứng các lỗ khoan xuyên trong thân động cơ

Để bôi trơn cơ cấu xu páp trên nắp xylanh thì trên ổ trục cam có khoan một lỗ khoan xuyên hướng kính tương ứng với các lỗ của hai đường dầu 17 và đường dầu

a b c

Hình 4-10 Sơ đồ hệ thống bôi trơn phối hợp cưỡng bức 1- Các te dầu; 2- Bơm dầu; 3- Van an toàn; 4- Que thăm dầu; 5- Bánh răng trung gian; 6- Bình lọc li tâm; 7- Van nhiệt; 8- Két làm mát; 9- Van ổn áp; 10- Trục cam; 11- Đồng hồ đo áp suất dầu; 12- Trục giàn cần bẩy xupap; 13- Đường dầu chính; 14- Khoang chứa dầu trong chốt khuỷu ; 15- Trục khuỷu ; 16- Miệng phễu đổ dầu

a Đến trục đòn ghánh; b Đến cần đẩy; c Đến xylanh

18 khi các cặp lỗ này trùng nhau, dầu sẽ được phun thành dòng vào lỗ khoan dọc trục đòn gánh 12 bằng đường dầu 18 Theo các lỗ khoan hướng kính dầu từ trong trục được đưa đến bôi trơn các ổ trục đòn gánh Từ đây dòng dầu được chia thành hai nhánh Nhánh thứ nhất đi theo lỗ khoan trong tay đòn ngắn đến đầu hình cầu của đũa đẩy và nhánh thứ hai phun luôn xuống cùng xu páp qua lỗ khoan trong tay đòn dài ( hình a,b )

Dầu sau khi đã bôi trơn được xả trở về các te từ nắp xylanh Đi theo các khoang bố trí đũa đẩy (đồng thời bôi trơn đũa đẩy và con đội)

Van nhiệt 7 hoạt động trong trường hợp nhiệt độ dầu thấp, độ nhớt của dầu lớn

sẽ làm tăng sức cản lưu động của dầu qua két làm mát Nếu sức cản này lớn hơn lực

lò xo của van thì van sẽ mở cho dầu đi tắt đến đường dầu chính và bỏ qua giai đoạn làm mát

Van an toàn 9 có nhiệm vụ xả bớt dầu trong mạch dầu chính 13 trở về các te khi áp suất trong mạch dầu chính vượt quá giới hạn cho phép (34,5 KG/cm2) Như vậy, trong hệ thống bôi trơn động cơ dòng dầu liên tục sẽ có nhiệm vụ bôi trơn

và làm mát các ổ khuỷu, ổ đầu to thanh truyền, các ổ trục cam

Các chi tiết còn lại trong hộp trục khuỷu gồm piston, xylanh, xec măng, đầu nhỏ thanh truyền, các ổ trục cam

Cam phối khí bánh răng phân phối khí, được bôi trơn bằng dầu vung té hoặc phun té

4.3 Các bộ phận của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn thông dụng nhất hiện nay là hệ thống bôi trơn cưỡng bức phối hợp Kết cấu bao gồm rất nhiều bộ phận như: Bơm dầu, bầu lọc, két làm mát dầu, các đồng hồ báo áp suất và nhiệt độ Sau đây sẽ giới thiệu một số bộ phận chủ yếu

+ Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

+ Bơm bánh răng ăn khớp trong

- Bơm kiểu piston

- Bơm cánh gạt

- Bơm rôto

4.3.1.1 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

a Sơ đồ cấu tạo

Cấu tạo gồm có: Thân bơm đúc bằng gang hoặc thép Trong thân bơm có khoang rỗng chứa hai bánh răng Thông với khoang này có đường dầu vào 6 và đường dầu ra 5 Nối giữa hai đường là van ổn áp gồm có lò xo 10 và viên bi cầu 11 Bánh răng chủ động 4 được lắp cố định với trục chủ động còn bánh răng bị động 2 lắp quay trơn trên trục

a) b)

Hình 4-11 Bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài

1- Thân bơm ; 2- Bánh răng bị động ; 3- Rãnh giảm áp ; 4- Bánh răng chủ động ;5- Đường dầu ra ; 6- Đường dầu vào ; 7- Đệm làm kín ; 8- Nắp điều chỉnh van ; 9- Tấm đệm điều chỉnh ; 10- Lò xo ;11- Viên bi A- Buồng đẩy B- Buồng hút

b Nguyên lí làm việc

Khi động cơ làm việc thông qua trục cam bằng cặp bánh răng ăn khớp làm cho bánh răng chủ động 4 quay, bánh răng bị động 2 sẽ quay theo chiều ngược lại

Ở khoang A, khi các bánh răng ra khớp sẽ làm thể tích khoang A tăng lên áp suất sẽ giảm, dầu được hút từ các te qua phao đi vào buồng hút Dầu từ khoang A điền đầy vào khoảng giữa hai răng rồi được guồng sang phía khoang B Tại đây, do các bánh răng vào khớp thể tích giảm, áp suất tăng dầu bị ép nên có một áp suất nhất định đi

theo đường dầu ra lên bầu lọc thô

Hình 4-12 Dẫn động bơm dầu

Khi áp suất ở phía buồng đẩy quá lớn, áp lực dầu thắng sức căng lò xo 10 mở

bi 11 để tạo ra một dòng dầu chảy ngược về đường dầu vào Áp suất dầu sẽ giảm đi van bi đóng lại ngăn không cho dầu từ buồng đẩy về đến buồng hút

Rãnh giảm áp 3 có tác dụng tránh hiện tượng chèn dầu giữa các răng khi vào khớp Nhờ vậy, giảm được ứng suất và sức mỏi của bánh răng Đối với loại bơm này, lưu lượng và hiệu suất bơm phụ thuộc rất nhiều vào khe hở hướng kính giữa đỉnh răng với thân bơm, khe hở hướng trục giữa mặt đầu bánh răng và nắp bơm Thông thường các khe hở này không vượt quá 0,1mm

4.3.1.2 Bơm bánh răng ăn khớp trong

a Sơ đồ cấu tạo, hình 4-13

Bơm này thường được lắp trên đầu trục khuỷu vành ngoài của bơm lắp với ổ trục vành trong lắp với trục khuỷu Ưu điểm của loại này là kết cấu gọn nhẹ, lưu lượng bơm lớn

b Nguyên lí làm việc

Khi động cơ làm việc, bánh răng trong được dẫn động và quay với tỉ số truyền thích hợp Do bánh răng trong luôn luôn ăn khớp với bánh răng ngoài lên làm bánh

răng ngoài quay theo cùng chiều Dầu được hút ở nơi các bánh răng ra khớp (có thể tích tăng áp suất giảm) và guồng sang phía các răng vào khớp Tại đây dầu sẽ có một áp suất cao nhất định được chuyển qua phía đường ra đi bôi trơn

Hình 4-13 Bơm dầu kiểu bánh răng ăn khớp trong

1- Khoang lưỡi liềm; 2- Buồng hút; 3- Van ổn áp; 4- Buồng đẩy

5- Bánh răng trong; 6- Bánh răng ngoài

4.3.1.3 Bơm cánh gạt

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 4-14 Bơm dầu kiểu cánh gạt 1- Thân bơm 2- Đường dầu vào 3- Cánh gạt 4- Đường dầu ra

5- Rôto 6- Trục dẫn động 7- Lò xo

b Nguyên lí làm việc

Rôto 5 nhận được truyền động từ trục cam hoặc bộ chia điện Khi rôto quay mang theo các phiến gạt 3 quay Nhờ lực văng ly tâm và lò xo 7 phiến gạt 3 luôn luôn tì sát bề mặt vỏ bơm 1 tạo thành các không gian kín Và nhờ rôto và stato lắp lệch tâm tạo ra buồng hút và buồng đẩy

Ở buồng hút thể tích tăng, áp suất giảm dầu được hút từ thùng chứa và được các phiến gạt, gạt sang phía buồng đẩy

Loại bơm này có ưu điểm rất đơn giản, nhỏ gọn Nhưng nhược điểm là mài mòn bề mặt tiếp xúc giữa phiến gạt và thân bơm rất nhanh

4.3.1.4 Bơm dầu kiểu rôto

a Cấu tạo

Gồm có vỏ chứa hai rôto lồng vào nhau (rôto trong và rôto ngoài ) Rôto ngoài khoét lõm hình sao đỉnh tròn Rôto trong dạng chữ thập đỉnh tròn và lắp lọt vào trong rôto ngoài Rôto trong gắn trên trục bơm và rôto ngoài lắp trong thân bơm Trục dẫn động bơm đặt lệch tâm trong thân bơm làm cho đỉnh răng của hai rôto ăn khớp về một phía của thân bơm

b Nguyên lí làm việc

Khi trục bơm quay thì rôto trong quay làm rôto ngoài quay qua một răng ăn khớp Các rôto quay tạo thành túi chứa dầu ở phía cửa vào của bơm và truyền tới cửa ra đi cung cấp Vì các đỉnh của hai rôto lắp khít lên không cho dầu đi ngược trở lại đường dầu vào

Hình 4-15 Bơm dầu kiểu rôto

1- Rôto ngoài; 2- Rôto trong;3- Khoang dầu ra; 4-Túi chứa dầu;5- Khoang dầu vào

4.3.2 Bầu lọc dầu

Bầu lọc dầu để lọc sạch các cặn bẩn và tạp chất có trong dầu bôi trơn vì trong quá trình sử dụng do sự bào mòn của chi tiết lên sinh ra mạt kim loại, muội dầu, chất keo than và các tạp chất khác làm bẩn dầu Do đó, dầu phải thường xuyên được lọc sạch thì mới đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường

Các bầu lọc thường được phân loại theo hai đặc điểm sau:

*Theo phương pháp lọc chia ra:

- Bầu lọc thấm: Đây là bầu lọc sử dụng phần tử lọc cơ học như lưới lọc, tấm cáp, băng lọc, sợi bông, giấy, dạ… Các bầu lọc này có kết cấu và nguyên lí lọc gần tương tự như các bầu lọc nhiên liệu

- Bầu lọc li tâm: Đây là bầu lọc sử dụng lực li tâm để văng các cặn bẩn ra khỏi dầu

4.3.2.1 Lưới lọc dầu sơ bộ

Để ngăn các tạp chất bên ngoài lẫn trong dầu đi vào các chi tiết động cơ Một

bộ lưới mỏng đặt trong đáy dầu chỉ để cho dầu lọt qua và ngăn lại các cặn bẩn Bộ lưới lọc này gắn trực tiếp với bơm dầu hoặc nối với bơm bằng đường ống Bộ lọc có thể đặt tĩnh tại hoặc đặt trên ngõng trục Bộ lọc này luôn nổi phía trên mặt dầu và có chốt để giới hạn mức nổi của phao Các cặn dầu và tạp chất bị ngăn lại dưới đáy dầu, dầu sạch đi qua phao tới bơm Nếu mức dầu thay đổi phao nổi theo và luôn ở phía trên mặt dầu giữ mức cung cấp dầu sạch thường xuyên cho bơm

4.3.2.2 Bầu lọc thô

Thường lắp trực tiếp trên đường dầu đi bôi trơn lên lưu lượng dầu phải đi qua bầu lọc là rất lớn Vì vậy, tổn thất áp suất dầu khi qua bầu lọc thô không được quá lớn chỉ khoảng 0,1MN/m2 Lọc thô chỉ lọc được các cặn bẩn có kích thước lớn hơn

0,03 mm và tùy thuộc vào phần tử lọc sử dụng Các phần tử lọc thô thường gặp trong động cơ hiện đại có các loại sau: Loại tấm, loại dải, loại lưới…

a Bầu lọc thô dùng tấm kim loại

Hình 4-16 Bầu lọc thô dùng tấm kim loại

1- Nút lỗ xả; 2- Vỏ bầu lọc; 3- Trục tấm quét; 4- Thân bầu lọc; 5- Van thông; 6-

Lò xo; 7- Vỏ giữ lò xo; 8- Đai ốc; 9- Trục giữa; 10- Ốc chắn; 11,16 - Đệm; 12- Tay gạt; 13- Lá lọc; 14- Lá trung gian hình sao; 15- Tấm quét; 17- Bulông bắt

tấm lọc

Nguyên lí làm việc: Dầu bôi trơn có áp suất cao chui qua các khe hở nhỏ của phần

tử lọc và để lại các cặn bẩn có kích thước lớn hơn khe hở rồi theo đường dầu ra đi bôi trơn

Nếu lõi lọc dầu bị tắc dầu bôi trơn sẽ không chui qua lõi lọc được, dưới tác dụng của áp suất dầu thắng được sức căng lò xo 6 và mở bi 5 ra để dầu đi thẳng vào đường dầu chính Để gạt cặn bẩn bám trên phần tử lọc ta xoay gạt 12, lõi lọc quay theo các tấm gạt 15 sẽ gạt sạch các tạp chất bám phía ngoài lõi lọc

b Bầu lọc thô dùng dải lọc kim loại

Bao gồm các dải băng định hình bằng kim loại số 3 cuốn xung quanh khung 4

trên bề mặt của dải có các gờ lồi 2 và khi cuốn chồng lên nhau sẽ hình thành khe hở

1, chiều cao của khe hở khoảng 0,04 0,09mm

Hình 4-17 Kết cấu dải lọc kim loại

1- Khe lọc 2- Gờ 3- Dải 4- Khung

c Bầu lọc thô dùng lưới lọc bằng đồng

Thường dùng trên động cơ tàu thủy hoặc động cơ tĩnh tại Kết cấu lưới lọc gồm các khung lọc 5 bọc bằng lưới đồng ép sát trên trục của bầu lọc Lưới đồng dệt rất dày có thể lọc sạch các tạp chất có kích thước 0,10,2mm

Hình 4-18 Bầu lọc thô có lưới lọc bằng đồng

1-Thân bầu lọc 2- Đường dầu vào 3- Nắp bầu lọc 4- Đường dầu ra

- Bầu lọc tinh li tâm

- Bầu lọc tinh cơ học

a Bầu lọc tinh cơ học loại thấm

* Cấu tạo: Phần tử lọc làm bằng giấy xếp thay thế được bao gồm một hộp

trụ có đục lỗ bên ngoài Hai tấm kim loại tròn có lỗ ở giữa đậy hai đầu lõi lọc Khi lắp phần tử lọc vào trụ 2, nó bị ép sát vào nắp, dưới tác dụng của lò xo và được bao kín hai đầu bằng đệm 6 Van thoát tải 5 gồm một lá van hình cốc làm bằng nhựa Ở trạng thái đóng lò xo sẽ đẩy van lên trên cùng và ngăn không cho dầu chưa lọc đi vào khoang trong của phần tử lọc Còn lắp 8 sẽ đậy kín phần trên của thân bơm nhờ ống trụ 2 và đai ốc 7

Hình 4-19 Bầu lọc tinh cơ học loại thấm 1- Nút lỗ xả 2- Thanh giữa 3- Thân bầu lọc 4, 10- Cảm biến chỉ áp suất dầu bôi trơn 5- Van chuyển 6- Đệm khít 7- Đai ốc lắp 8- Nắp 9- Lõi lọc

Nguyên lí làm việc: Khi dầu được bơm đầy vào thân bầu lọc (khoảng 15

20% lưu lượng đường dầu chính), một phần các tạp chất cơ học và nước sẽ lắng xuống đáy bầu lọc Sau khi đi qua lớp các tông xốp phần tạp chất còn lại cũng được lọc sạch Dầu sạch sẽ chảy dọc trong ống trụ 2 xuống dưới và rơi trở về các te

Trong trường hợp độ chênh lệch áp suất dầu phía trong và phía ngoài phần tử lọc vượt quá 0,7 0,9 KG/cm2, lá van bị đẩy xuống mở cho dầu vào trực tiếp trong ống trụ 2, sau đó đi thẳng về các te Thông thường khi phần tử lọc chưa bị bẩn, độ chênh lệch áp suất này chỉ vào khoảng 0,1 0,2 KG/cm2.

b Bầu lọc tinh cơ học loại tấm kim loại

Cấu tạo: Lõi lọc gồm các phiến kim loại dập 8 và tấm lọc 7 bằng giấy xếp xen

kẽ Trong lõi lọc có lắp ống trung tâm Thân ống có lỗ nhỏ Miệng dưới của ống bắt với lỗ dầu ra và lỗ dầu vào, vỏ bầu lọc lắp với ống đưa dầu vào Nắp bầu lọc lắp chặt với đầu trên ống trung tâm bằng đai ốc, lõi lọc lồng vào ống trung tâm trên và dưới có tấm chắn Phía trên cùng có lò xo ép chặt

Hình 4-20 Bầu lọc tinh cơ học loại tấm kim loại

1- Nắp bầu lọc; 2- Lõi lọc; 3- Vỏ; 4- Nút cửa xả; 5- Mũ ốc giữ đầu ra

6- Cửa dầu vào; 7- Tấm lọc; 8- Đệm; 9- Cung hở

Nguyên lí làm việc: Dầu bôi trơn từ mạch dầu chính theo đường ống đi vào

thân bầu lọc qua lỗ 6 trên vỏ Lọt qua khe hở giữa lỗ khoét rỗng và chỗ khuyết Tạp chất sẽ bị gạt lại ngoài lõi lọc và dầu sạch chảy vào lỗ khoét dầu và rãnh dầu Dầu

đi qua lỗ nhỏ ở ống trung tâm vào trong trung tâm rồi qua lỗ dầu ra theo đường trở

về các te

c Bầu lọc tinh kiểu li tâm

Bầu lọc tinh là bầu lọc sử dụng phương pháp tách và giữ lại các tạp chất cơ học có trong dầu bằng lực li tâm

Hình 4-21 Bầu lọc dầu li tâm của động cơ ZMZ-53

1- Trục rôto; 2- Ziclơ; 3- Máng dầu; 4- Rôto; 5- Nắp rôto; 6- Vỏ bầu lọc; 7- Lưới lọc; 8- Đai ốc bắt chặt nắp rôto; 9- Đai ốc bắt chặt rôto;

10- Đai ốc tai hồng bắt chặt vỏ bầu lọc

Ưu điểm:

+ Khả năng lọc tốt hơn nhiều bầu lọc tinh khác Khi vòng quay của rôto đạt giá trị định mức bầu lọc có thể giữ lại các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn

1 3 m và toàn bộ nước

+ Mức độ cặn bẩn lắng trong bầu lọc ảnh hưởng rất ít đến mức độ lọc và không ảnh hưởng đến khả năng đi qua của bầu lọc Vì vậy chúng làm việc với độ tin cậy cao

+ Kiểm tra và bảo dưỡng, không cần phải thay thế các phần tử lọc

Nhược điểm: Hiệu quả lọc phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ quay của động cơ

Tức là dầu không được sạch khi ở số vòng quay động cơ thấp

Cấu tạo: Trục rôto 1 kết cấu dạng trục rỗng có hai bậc Rôto 4 được lắp

động với trục giữa bằng ổ bi Hai ziclơ 2 được bố trí ở đáy rôto có lỗ phun ngược chiều nhau, 3 là máng dầu để hứng dầu thừa

Nguyên lí làm việc: Khi động cơ làm việc dầu từ đường dầu chính rẽ nhánh

đi vào trục rỗng rôto 1 của bầu lọc, rồi qua những lỗ nhỏ khoan trên trục tràn ra chứa đầy trong rôto 4 Từ khoảng trống dưới nắp 5 dầu bôi trơn chảy qua lưới lọc 7

và ziclơ 2 đi vào thân bầu lọc và từ đó chảy về máng dầu Dưới tác động của những tia dầu bôi trơn phun qua hai ziclơ, rôto 4 bằng nhựa hóa học quay rất nhanh Lúc này các phần tử dầu cũng quay theo và do lực li tâm các cặn bẩn có tỉ trọng lớn hơn

sẽ văng ra ngoài và bám vào quanh thành rôto rồi lắng xuống dưới Còn những phần tử dầu sạch, sẽ ở gần trục rôto hơn và dầu qua các ziclơ 2 là dầu sạch được dẫn ra ngoài đưa trở về các te

4.3.2.4 Bầu lọc toàn phần

Hiện nay hầu hết trên các xe ô tô hiện đại đều chỉ sử dụng duy nhất một bầu lọc dầu trong hệ thống bôi trơn đó là bầu lọc toàn phần Nó sẽ kết hợp cả lọc thô và lọc tinh và được bố trí nối tiếp với đường dầu chính để lọc toàn bộ dầu trước khi đi bôi trơn Sau đây giới thiệu một số loại điển hình

a Bầu lọc toàn phần kiểu li tâm (Xe ZIL 130)

Cấu tạo: Bầu lọc này được lắp trực tiếp vào động cơ bằng các bulông ở phía trước đường dầu chính

Nguyên lí làm việc:

Dầu bôi trơn từ bơm chảy theo đường ống 18 đi vào trục rỗng rôto của bơm

Hình 4-22 Bầu lọc li tâm toàn phần của động cơ ZIL-130

1- Ziclơ; 2- Tấm lót; 3- Rôto; 4- Vòng đệm khít; 5- Nắp; 6- Lưới lọc;

7- Miếng đệm; 8- Vỏ; 9- Trục rôto; 10- Vòng của tấm đệm; 11- Vòng hãm;

12, 13, 14- Bulông; 15- Vòng chặn; 16- ống của trục; 17- Vòng bi chặn;

18- ống dẫn dầu; 19- Khoang rỗng

Từ đây, dầu đi dọc theo khe hở giữa khoang rỗng của rôto và bề mặt ngoài

ống 16 sau đó đi qua lỗ D và Đ đi vào khoang rôto ở khu vực nằm dưới tấm ngăn 7 Chỉ một phần dầu nhỏ đi qua lưới lọc 6 vào hai lỗ E và được phun thành tia ra ngoài theo hai lỗ phun tia 1 Vì áp suất dầu trong rôto lớn và đường kính lỗ phun tia nhỏ nên sẽ tạo ra hai tia phun ngược chiều và có tốc độ lớn Phản lực p của hai tai phun ngược chiều này sẽ làm hình thành hai ngẫu lực sinh ra mô men làm quay rôto với tốc độ quay rất lớn 500600 vòng/phút Sau khi phun toàn bộ lượng dầu này sẽ được xả trở về các te (15  20% lưu lượng bơm ) Phần dầu còn lại tiếp tục chuyển lên qua tấm chắn 7 và đồng thời cùng quay với rôto Dưới tác dụng của lực văng li tâm cặn bẩn trong dầu bị tách dần ra khỏi dầu và bị giữ lại trên bề mặt của nắp rôto

5 Khi dầu lên tới khu vực phía trên của chụp 5 dầu hầu như đã được lọc sạch và tiếp tục đi xuống theo khe hở giữa tấm chắn 7 và thân rôto 3 đến lỗ C Từ đây dầu sạch lần lượt đi qua lỗ A đi dọc theo lòng trong của ống 16 và đường dẫn dầu 19 đi bôi trơn động cơ

b Bầu lọc toàn phần kiểu thấm

Hình 4-23 Cấu tạo bầu lọc toàn phần kiểu thấm

1- Nắp bầu lọc.; 2- Vỏ; 3- Giấy xếp; 4- Ống trung tâm; 5- Đệm kín

Phần lớn ô tô hiện đại đều sử dụng loại bầu lọc này vì những ưu điểm sau,

- Lọc rất sạch, kết cấu đơn giản, làm việc ổn định

- Dễ dàng trong công tác bảo dưỡng sửa chữa

Nhược điểm: Thời gian sử dụng ngắn

Cấu tạo: Gồm một lõi lọc bao quanh ống dầu ra, lõi lọc được quấn thành

nhiều lớp: Lớp vải, lớp giấy, lưới lọc mịn bằng kim loại hoặc vải, dạ có độ thẩm thấu cao Trên thân ống dầu ra được khoan nhiều lỗ để dầu sạch đi vào, các đường dầu vào, ra được bố trí trên nắp bầu lọc Đáy bầu lọc có van an toàn

Nguyên lí làm việc:

Dầu có áp suất cao từ bơm dầu chuyển tới đi vào trong bầu lọc qua các lỗ vào trên nắp bầu lọc Dầu sẽ thẩm thấu qua các phần tử lõi lọc để đi vào đường ống dầu

ra qua các lỗ khoan trên thân ống Trên đường đi đó các tạp chất sẽ bị giữ lại hầu như toàn bộ, kể cả các phần tử có kích thước nhỏ Dầu sạch sau khi ra khỏi bầu lọc

sẽ được chuyển tới mạch dầu chính đi bôi trơn động cơ

Trong trường hợp lõi lọc bị tắc, áp suất dầu trong bầu lọc sẽ tăng cao, thắng được sức căng lò xo van an toàn đẩy viên bi nối thông đường dầu vào ra bầu lọc Dầu được đi bôi trơn mà không cần lọc, để hệ thống bôi trơn hoạt động liên tục khi động cơ làm việc

Đáy bầu lọc có nút xả dầu và một nam châm sẽ giữ lại các mạt kim loại có trong dầu Sử dụng loại bầu lọc này phải chú ý thay định kỳ theo quy định

4.3.2.5 Két làm mát dầu

Trong quá trình bôi trơn động cơ, dầu bôi trơn bị nóng lên làm giảm độ nhớt

và giảm hiệu quả bôi trơn do vậy ở một số loại động cơ có bố trí két làm mát dầu để giữ cho nhiệt độ của nó ở trong khoảng nhất định (70 800C )

Cấu tạo và nguyên lí làm việc:

Két làm mát dầu (bằng không khí) gồm có các ống dẫn dầu bằng thép hoặc đồng ghép với những lá tản nhiệt như két nước phía trước két làm mát dầu có lắp van an toàn để tránh làm vỡ ống tản nhiệt khi nhiệt độ của dầu thấp (áp suất của dầu sẽ lớn) Lò xo van điều chỉnh với áp suất 1,5 2 kg/cm2 Khi áp suất dầu lớn van này sẽ mở để dầu không đi qua két mà trở về các te hoặc qua bầu lọc thô đi bôi trơn Khi dầu nóng tới 75800C sức cản của két nhỏ, van sẽ đóng lại cho dầu đi qua két làm mát

Hình 4-24 Két làm mát dầu bằng không khí

a- dạng chung; b- van đóng; c- van mở

4.3.3 Các bộ phận kiểm tra và theo dõi hệ thống

4.3.3.1 Đồng hồ áp suất dầu bôi trơn

Đồng hồ này được nối với đường dầu chính để kiểm tra tình hình hoạt động của hệ thống bôi trơn Nó giúp lái xe theo dõi tình hình hoạt động của hệ thống bôi trơn lúc xe đang chạy

a Đèn chỉ báo

Được lắp nối tiếp với ắc quy, trong điều kiện làm việc bình thường áp suất dầu bôi trơn do bơm dầu tạo ra sẽ đội màng 7 võng lên cắt mạch điện làm đèn báo tắt, báo hiệu tình hình làm việc của hệ thống bôi trơn tốt Nếu thiếu dầu bôi trơn hoặc có trở ngại trong hệ thống bôi trơn, áp suất dầu bôi trơn tụt xuống còn khoảng 0.6 KG/cm2 màng 7 trở về vị trí cũ, tiếp điểm 2 đóng mạch đèn báo sẽ sáng báo hiệu nguy hiểm

Hình 4-25 Mạch điện đèn chỉ báo

1- Đầu nhạy cảm; 2- Tiếp điểm; 3- Đèn báo ắc quy; 4- Khoá công tắc

; 5- Lò xo; 6- Khâu cách điện; 7- Màng

b Đồng hồ báo áp suất dầu

Đồng hồ này giúp lái xe theo dõi tình hình hoạt động của hệ thống bôi trơn bôi trơn động cơ lúc xe đang chạy Loại đồng hồ cơ khí được dùng phổ biến, chi tiết chính của đồng hồ là ống đồng dẹt uốn cong hình dấu hỏi Một đầu bịt kín điều khiển kim chỉ áp suất, đầu kia liên lạc với bơm dầu Khi bơm hoạt động áp suất dầu bôi trơn đẩy ống đồng dãn ra kéo kim di chuyển trên mặt đồng hồ

Hình 4-26 Sơ đồ nguyên lí áp kế đo dầu bôi trơn

1- Không khí; 2- Dầu bôi trơn áp suất cao; 3- ống đồng dẹp

4.3.3.2 Bộ phận báo mức dầu

- Bộ chỉ báo mức dầu hoặc que thăm dầu được dùng để đo mức dầu ở các te

động cơ Que thăm dầu có các dấu hiệu nhận biết mức độ đầy đủ hoặc thiếu dầu bôi

trơn

- Một số xe còn có đèn báo để báo mức dầu thấp Gồm bộ cảm biến mức dầu

trong các te nối với đèn CHECK OIL LEVEL ở bảng điều khiển Khi bạn bật khóa

điện đến vị trí CRANK or START bộ cảm biến này sẽ kiểm tra mức dầu trong

thùng chứa nếu dầu đầy đèn chỉ báo tắt khi khóa điện trở về RUN nếu động cơ thiếu

từ một lít dầu trở nên bộ cảm biến sẽ bật sáng đèn CHECK OIL LEVEL

4.3.3.3 Bộ phận báo thay dầu

Bảng điều khiển của một số ô tô hiện đại có trang bị bộ giám sát thời gian sử dụng dầu hoặc đèn chỉ báo thay dầu, đèn này sẽ thông báo cho người lái xe khi cần phải thay dầu của động cơ Hoạt động của đèn thay dầu được điều khiển bằng module điều khiển thân xe (BCM) hoặc module điều khiển truyền động công suất (PCM) Module này theo dõi thời gian làm việc của động cơ, ở nhiệt độ chất làm mát, tốc độ động cơ và các biến số khác

4.3.4 Thông gió hộp trục khuỷu

Trong quá trình động cơ làm việc, khí nén và khí cháy có nhiệt độ cao thường lọt từ buồng cháy xuống hộp trục khuỷu mang theo hơi nhiên liệu và các sản phẩm cháy làm cho dầu bôi trơn giảm độ nhớt, bị phân hủy gây thiếu dầu bôi trơn

Để tránh các tác hại trên động cơ được tổ chức thay đổi khí bên trong hộp trục khuỷu hay còn gọi là thông gió hộp trục khuỷu theo những phương án sau

4.3.4.1 Thông gió hở

Hình 4-28 Thông gió hở hộp trục khuỷu 1- bầu lọc gió; 2- nắp xylanh; 3- lọc khí thông gió; 4- ống gió vào

5- cửa gió ra; 6- ống ra; 7- lọc ngăn dầu

Đây là kiểu thông gió tự nhiên, để khí trong hộp trục khuỷu tự thoát ra ngoài Khí trong hộp trục khuỷu lưu động là do piston chuyển động tạo thành vùng áp suất thấp ở miệng ra (5) của ống (6) Nên khí trong hộp trục khuỷu tự thoát ra ngoài

Không khí vào được lọc bụi ở bộ lọc (3) còn khí thoát ra được gạn lại dầu ở bộ phận lọc (7) tại đây dầu bôi trơn rơi trở lại các te

Phương án này đơn giản nhưng hiệu quả thông gió không cao gây ô nhiễm môi trường và kinh tế động cơ thấp

4.3.4.2 Thông gió kín

Đây là kiểu thông gió lợi dụng độ chân không trong đường nạp, hút khí trong hộp trục khuỷu đưa vào trong xylanh của động cơ cùng với khí nạp mới, cụ thể không khí từ bầu lọc gió (5) qua đường thông gió trên nắp bầu lọc theo ống (2) vào hộp trục khuỷu Sau khi thông gió hộp trục khuỷu khí theo ống (3) trở lại bầu lọc và được hút vào động cơ

Hình 4.29 Thông gió kín hộp trục khuỷu

1-ống đổ dầu ; 2- ống gió vào ; 3- ống gió ra ;4- đường nạp ;

5- bầu lọc gió ; 6- đầu giữ bụi

Câu hỏi ôn tập chương 4

1 Đặc điểm, nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn? các dạng bôi trơn thường gặp?

2 Đặc điểm, công dụng, tính chất của dầu bôi trơn?

3 Nêu các phương pháp bôi trơn? phân loại hệ thống bôi trơn?

4 Khái niệm, ưu nhược điểm, phương án bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu?

5 Khái niệm, ưu nhược điểm, phương pháp bôi trơn cưỡng bức?

6 Khái niệm, ưu nhược điểm, phương pháp bôi trơn pha dầu nhờn trong nhiên liệu?

7 Đặc điểm, nhiệm vụ, kết cấu của các bộ phận trong hệ thống bôi trơn?

Chương 5

HỆ THỐNG LÀM MÁT 5.1 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát

5.1.1 Công dụng

Khi động cơ làm việc hỗn hợp khí và nhiên liêụ cháy trong xylanh của động

cơ Nhiệt độ trong các xylanh có thể đạt đến 22000C hoặc cao hơn, làm cho nhiệt độ của các bộ phận trong động cơ nóng lên, nó có thể gây tới các tác hại cho động cơ

Vì vậy để giảm bớt nhiệt độ trong động cơ ô tô người ta đã chế tạo ra hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ của các chi tiết, để giữ nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép, và do đó đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ

Sự cần thiết phải làm mát cho động cơ Hệ thống làm mát hấp thụ tới các chi tiết của động cơ, đảm bảo cho động cơ làm việc ở nhiệt độ thích hợp, trung bình nhiệt độ hỗn hợp khí có thể lên tới hàng nghìn độ Khí cháy tới nhiệt độ 20000C Nếu được làm mát tốt nó sẽ tăng hệ số nạp, tăng công suất, tăng sức bền, tăng độ cứng vững, tăng tuổi thọ của các chi tiết Nếu không làm mát tốt gây ra sự bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như pittông- xylanh, trục khuỷu với bạc lót Độ nhớt của dầu bị giảm mất tính năng bôi trơn, giảm sức bền, giảm độ cứng vững, giảm tuổi thọ của các chi tiết Gây kích nổ trong động cơ xăng, làm cho hỗn hợp khó bốc hơi, quá trình hòa trộn nhiên liệu kém

Hệ thống làm mát có tác dụng duy trì chế độ làm việc cho động cơ khi nhiệt

độ ổn định Giữ cho động cơ ở nhiệt độ thích hợp và ở tất cả các tốc độ, điều kịên vận hành Làm cho động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành bình thường một cách nhanh chóng

5.1.2 Yêu cầu và phân loại

5.1.2.1 Yêu cầu

- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp

- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xylanh được làm mát như nhau

- Nếu làm mát bằng nước phải đảm bảo đưa nước có nhiệt độ thấp đến vị trí

có nhiệt độ cao, nước phải chứa ít ion

- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nước khi súc rửa để

sử dụng bảo quản dễ dàng

5.1.2.2 Phân loại

Hệ thống làm mát động cơ được phân loại theo các đặc điểm sau:

Theo môi chất làm mát được sử dụng gồm có 2 loại :

+ Kiểu vòng tuần hoàn kín

+ Kiểu vòng tuần hoàn hở

+ Kiểu 2 vòng tuần hoàn

Hệ thống làm mát bằng nước tự nhiên gồm 2 loại:

Đây là kiểu làm mát tự nhiên:

Lợi dụng tốc độ tương đối giữa dòng không khí chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của động cơ để không khí nhận nhiệt từ động cơ truyền ra ngoài Để tăng cường hiệu quả làm mát xung quanh nắp máy và thân máy có các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc của động cơ

Ưu điểm: ít chi tiết nên dễ chăm sóc bảo dưỡng, nhanh đạt được nhiệt độ làm

việc định mức Không bị ảnh hưởng của nước tới dầu bôi trơn Phù hợp với những nơi khan hiếm nước như sa mạc, rừng sâu Thường được dùng cho xe mô tô, xe quân sự

Nhược điểm: Hiệu quả làm mát rất kém, động cơ thường bị nóng quá tải,

nhất là khi các cánh tản nhiệt bị bẩn Muốn làm mát tốt cánh tản nhiệt phải lớn gây cồng kềnh, tốn nguyên vật liệu

- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

- Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

5.2.2.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Hình 5-1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

1 Thân máy 2 Pit tông 3 Thanh truyền 5 Hộp các te trục khuỷu

5 Thùng nhiên liệu 6 Bình bốc hơi 7 Nắp xylanh

Đây là hệ thống đơn giản nhất Bộ phận chứa 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 chứa nước bao bọc quanh buồng cháy,

nước sẽ sôi 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, và nước có tỷ

trọng cao nên chìm xuống tạo thành dòng lưu động đối lưu tự nhiên

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nên thích hợp với động cơ nông nghiệp cỡ nhỏ,

giá thành thấp, ít công chăm sóc bảo dưỡng

Nhược điểm: Do làm mát bốc hơi, nếu không có nguồn nước bổ sung tốc độ

tiêu hao nước rất lớn Vì vậy, hệ thống làm mát kiểu bốc hơi không thích hợp cho động cơ ô tô Mặt khác tốc độ lưu động của nước khi đối lưu tự nhiên rất nhỏ nên làm mát không đồng đều dẫn tới các hiện tượng chênh lệch lớn về nhiệt độ giữa các phần tử được làm mát

5.2.2.2 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Hình 5-2 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

1 Thân máy, 2 Xylanh, 3 Nắp xylanh, 4 Đường nước ra két nước

5 Nắp để rót nước, 6 két nước, 7 Không khí làm mát, 8 Quạt gió

9 Đường nước vào động cơ

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên nước, lưu động tuần hoàn nhờ độ chênh lệch khối lượng riêng () ở nhiệt độ khác nhau Nước làm mát nhận nhiệt của xylanh trong thân máy 1 () giảm nên nước nổi lên trên trong khoang của nắp xylanh 3, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ nước tiếp tục tăng và khối lượng riêng tiếp tục giảm, nước tiếp tục nổi lên theo

đường dẫn ra khoang phía trên của két làm mát 6 Quạt gió 8 được dẫn động từ puly

từ trục khuỷu động cơ hút không khí qua két Do đó nước trong két được làm mát,

tỷ trọng của nước tăng lên, nước chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng tuần hoàn

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, ít tốn công chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa, giá

thành thấp Thích hợp với động cơ nông nghiệp cỡ nhỏ Hiệu quả làm mát tương đối tốt Do nó tự điều chỉnh hệ thống làm mát theo phụ tải

Nhược điểm: Tốc độ lưu động của nước nhỏ chỉ khoảng 0,12 ÷ 0,19m/s Điều

này dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn Vì vậy, nước làm mát không đồng đều Muốn giảm độ chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra khỏi động

cơ thì phải tăng kích thước thùng chứa, két nước và tăng chiều cao lắp đặt két nước, điều đó làm cho động cơ rất cồng kềnh Do đó, không thích hợp với động cơ nhiều xylanh và những động cơ dùng cho vận tải

5.2.2.3 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Để tăng tốc độ lưu động của nước làm mát động cơ, người ta dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức Trong hệ thống này tốc độ lưu động của nước chủ yếu do bơm nước quyết định

a Hệ thống làm mát một vòng hở

Hình 5-3 Hệ thống làm mát một vòng hở

1 Thân máy, 2 Nắp máy, 3 Van hằng nhiệt

4 Đường nước ra, 5 Lưới lọc, 6 Bơm nước

Trong hệ thống này nước làm mát là nước sông hồ, biển được bơm 6 hút vào làm mát động cơ Sau đó theo đường ống nước 4 đổ ra sông hồ, biển Vì nước sông

hồ là nước bẩn nên cần lưới lọc bớt cạn bẩn, rác

Ưu điểm: Hệ thống có kết cấu đơn giảm nên ít khi chăm sóc bảo dưỡng, thích

hợp với loại xuồng máy, ca nô, thuyền cỡ nhỏ

Nhược điểm: Do phải đảm bảo nhiệt độ nước làm mát thấp (khoảng 600C) để giảm hiện tượng đóng cặn trong khoang nước của động cơ (tăng trở nhiệt của quá trình trao đổi nhiệt) nên chênh lệch nhiệt độ lớn Điều đó, dẫn đến ứng suất nhiệt của các chi tiết được làm mát khá lớn

b Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng

Hình 5-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng

1 Thân máy, 2 Nắp xi lanh, 3 Van hằng nhiệt, 4 Két làm mát

5 Đường nước ra vòng hở, 6 Bơm vòng hở

7 Đường nước vào vòng hở, 8 Bơm nước vòng kín

Trong hệ thống này nước được làm mát ở két nước 4 không phải bằng dòng không khí do quạt gió tạo ra mà bằng nước có nhiệt độ thấp hơn như nước sông hay nước biển Hệ thống có 2 vòng tuần hoàn

Vòng thứ nhất: Làm mát động cơ, nước qua van 3 vào két 4 được bơm 8 hút

và đẩy vào động cơ tạo thành vòng tuần hoàn kín

Vòng thứ hai: Nước sông hồ, biển được bơm 6 chuyển đến két làm mát, để làm mát nước vòng kín, sau đó được thải ra sông, ra biển nên được gọi là vòng hở

Ưu điểm: Tác dụng môi chất có tỷ nhiệt cao, làm mát trực tiếp két nước ở

phương pháp này đạt hiệu quả làm mát rất cao Được sử dụng rất phổ biến cho động

cơ tầu thuỷ

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết, tốn công chăm sóc bảo dưỡng,

chịu ứng suất lớn, hoạt động kém trong môi trường lạnh, dễ vỡ áo nước và két nước

c Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

Hình 5-5 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1 Thân máy, 2 Nắp xylanh, 3 Đường nước ra khỏi động cơ, 4 Ống dẫn bọt nước

5 Van hằng nhiệt, 6 Nắp giót nước, 7 Két làm mát, 8 Quạt gió

9 Puly, 10 Ống nước nối tắt về bơm, 11 Đường nước vào động cơ

12 Bơm nước, 13 Két làm mát dầu, 15 Ống phân phối nước

Ở hệ thống này thường dùng cho động cơ ô tô, máy kéo một hàng xylanh Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két làm mát dầu 13 để làm mát dầu, sau đó được đưa vào động cơ Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh và làm mát đều cho mỗi xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 qua ống phân phối 14 được đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy, rồi