Chương 7. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT, BÔI TRƠN
7.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
7.2.3. Các phương án bôi trơn trong động cơ đốt trong
7.2.3.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu.
2 4
1
2 3
a) b)
6
5
9 8
7
c)
Hình 7-19. Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu.
a- Bôi trơn vung té trong động cơ nằm; b- Bôi trơn vung té trong động cơ đứng; c- Bôi trơn vung té có bơm dầu đơn giản.
1- Cácte; 2 - Bulông thanh truyền; 3 - Thanh truyền; 4 - Thìa múc dầu;
5 - Bánh lệch tâm; 6 - Máng dầu phu; 7 - Điểm tựa;
8 - Thân bơm; 9 - Pittông bơm dầu.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn đƣợc chứa trong cácte.Khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền, dầu đƣợc múc và tung lên lúc thanh truyền dao động lắc. Nếu nhƣ mức dầu trong cácte bố trí xa thìa múc thì có thêm bơm dầu có kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng phụ 6, sau đó dầu nhờn đƣợc hắc tung lên. Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu, thìa múc hắc dầu lên một lần. Các hạt dầu vung té ra
đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn trên ổ trục thường có các vách ngăn hứng dầu khi dầu tung lên.
Phương pháp bôi trơn này đơn giản nhưng hiệu quả kém, dầu chóng bị hoá già.
Do đó ít dùng, chỉ dùng trên động cơ nhỏ kiểu cũ.
7.2.3.2. Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức.
Trong các động cơ đốt trong nói chung và động cơ ôtô nói riêng hiện nay đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức. Dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn, từ nơi chứa dầu được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần nhƣ đảm bảo các yêu cầu về bôi trơn làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát ổ trục của hệ thống bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn cƣỡng bức gồm các thiết bị sau: thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất, nhiệt độ dầu, ngoài ra còn có các van. Tuỳ theo vị trí chứa dầu và đưa dầu đi bôi trơn, người ta chia hệ thống bôi trơn cưỡng bức làm hai loại:
hệ thống bôi trơn cƣỡng bức cácte ƣớt và hệ thống bôi trơn cƣỡng bức cácte khô.
a) Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn chứa trong cácte 9 đƣợc bơm dầu 11 hút qua phao lọc 10 đến bầu lọc thô 13 rồi theo đường dầu chính 2 để đi bôi trơn các ổ trục khuỷu, trục cam....
Khi dầu qua bầu lọc thô 13 thì dầu đƣợc lọc sạch sơ bộ các chất cặn bẩn có kích thước hạt lớn. Một phần dầu (khoảng 15† 20%) lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp đi qua bầu lọc tinh 5 rồi trở về lại cácte.
11 14
13 1
10 9 8
2
7
6 3 4
5
12
Hình 7-20. Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt.
1- Đồng hồ áp suất; 2- Đường dầu chính; 3- Đường dầu lên chốt khuỷu;
4- Trục khuỷu; 5- Bầu lọc tinh; 6- Két làm mát dầu nhờn; 7- Van nhiệt độ;
8- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 9- Cácte; 10- Phao hút dầu; 11- Bơm dầu;
12- Van an toàn của bơm; 13- Bầu lọc thô; 14- Van an toàn của hệ thống bôi trơn.
Chú ý rằng lọc tinh có thể lắp gần hoặc lắp xa lọc thô nhƣng bao giờ cũng lắp theo mạch rẽ so với lọc thô.
Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lên quá 800C, do độ nhớt của dầu giảm sút, van nhiệt 7 sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát 6. Van một chiều 12, 14 có tác dụng nhƣ những van an toàn sẽ mở khi hệ thống làm việc quá tải.
Ngoài việc bôi trơn các bộ phận trên, để bôi trơn các bề mặt làm việc của xylanh, pittông...Người ta kết hợp tận dụng dầu văng ra khỏi ở đầu to thanh truyền.
Trong một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền có khoan một lỗ nhỏ để phun dầu về phía trục cam và xylanh.
Với sơ đồ nguyên lý làm việc nhƣ trên, hệ thống bôi trơn cƣỡng bức cácte ƣớt có những ƣu, nhƣợc điểm sau:
* Ƣu điểm:
Cung cấp lƣợng dầu bôi trơn khá đầy đủ cả về số lƣợng lẫn chất lƣợng, độ tin cậy làm việc của hệ thống tương đối cao.
* Nhƣợc điểm:
Do chứa dầu trong cácte và phao hút lấp lửng, hơn nữa diện tích mặt thoáng lớn lại khó bố trí chiều cao tầng dầu nên khi động cơ làm việc ở những độ nghiêng lớn, dầu sẽ dồn về một phía. Nhƣ vậy, lƣợng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu.
Phạm vi sử dụng: đƣợc sử dụng rộng rãi trên những ôtô làm việc ở địa hình tương đối bằng phẳng.
b) Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.
8 9
10 11
7 6
2
5 4 3 1
Hình 7-21. Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô 1- Đồng hồ đo áp suất; 2- Két làm mát dầu; 3- Van nhiệt độ;
4- Đồng hồ nhiệt độ; 5- Nút xả dầu; 6- Bơm chuyển; 7- Van an toàn của bơm;
8- Bơm dầu; 9- Bầu lọc thô; 10-Van an toàn; 11- Phao hút dầu Nguyên lý làm việc:
Chỉ khác hệ thống bôi trơn cƣỡng bức cácte ƣớt là trong hệ thống bôi trơn này có thêm hai bơm hút dầu từ cácte về thùng chứa. Sau đó, hai bơm dầu này sẽ chuyển dầu đi bôi trơn. Trong hệ thống bôi trơn cƣỡng bức cácte ƣớt, cácte chứa dầu bôi trơn còn ở đây là thùng chứa.
* Ƣu điểm:
Cácte chỉ hứng và chứa dầu tạm thời, còn thùng dầu mới là nơi chứa dầu để đi bôi trơn nên động cơ có thể làm việc ở độ nghiêng lớn mà không sợ thiếu dầu.
Dầu đƣợc cung cấp liên tục và đầy đủ.
* Nhƣợc điểm:
Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên do phải bố trí thêm hai bơm để hút dầu đi qua thùng. Phải thêm đường dầu và bố trí thùng chứa dầu cho hợp lý.
* Phạm vi sử dụng:
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô thường được sử dụng trên các loại
7.2.3.3. Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp.
Trên thực tế, đại đa số động cơ dùng kiểu bôi trơn này. Tức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té. Trong đó thường bôi trơn các loại ổ trục bằng phương pháp cƣỡng bức, còn bôi trơn các bề mặt rộng (nhƣ thành xylanh) hoặc các bề mặt ma sát nhỏ nhưng bố trí rải rác (như dàn cò mổ) dùng phương pháp vung té. Nhiều động cơ sử dụng phương án bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền, ổ trục cam cũng dùng phương pháp vung té dầu từ đầu to. Sở dĩ phải làm nhƣ vậy vì kiểu bôi trơn cƣỡng bức hoàn toàn sẽ rất phức tạp. Mặc dù nó có ƣu điểm nổi bật là đảm bảo tốt chế độ bôi trơn các bề mặt ma sát.
Để làm giảm sự sủi bọt (làm tăng sự ôxy hoá của dầu) ở nhiều động cơ, đáy cácte được ngăn cách với phần trên bởi lưới lọc hoặc một tấm thép có lỗ. Phía dưới có hàn các tấm dùng để giữ cho dầu khỏi chảy về một phía (khi hãm máy hoặc lấy đà).
Ở các động cơ ôtô, máy kéo có cấu tạo hiện đại, mạch dầu được làm dưới dạng các rãnh khoan. Vì việc dẫn dầu bằng ống có nhiều nhƣợc điểm nên hệ thống làm việc không đƣợc chắc chắn. Ví dụ nhƣ khi lắp ống có thể bị bẹp, méo và trong quá trình sử dụng ống có thể bị nứt vỡ gây nguy hiểm cho động cơ.
7.2.3.4. Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu nhờn vào nhiên liệu.
Loại bôi trơn này dùng trong động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ quét khí bằng hộp trục khuỷu - cácte. Nghĩa là hộp trục khuỷu - cácte là một khối kín đóng vai trò nhƣ một máy nén khí để quét khí cho xylanh theo kiểu quét ngang.
Dầu nhờn đƣợc pha vào xăng với tỷ lệ thể tích (4†5)%. Hỗn hợp dầu nhờn, nhiên liệu nhờ bộ chế hoà khí đƣợc xé thành các hạt nhỏ trộn với không khí tạo thành khí nạp và đƣợc nạp vào cácte. Tại đây các hạt dầu sẽ ngƣng tụ bám lên các bề mặt ma sát để bôi trơn.
Kết cấu kiểu bôi trơn này rất đơn giản, nhƣng nhƣợc điểm lớn của nó là dầu nhờn trong hỗn hợp khí nạp đi vào xylanh khi cháy tạo thành muội than bám lên thành buồng cháy và đỉnh pittông, ngăn cản truyền nhiệt làm cho nóng máy.