Tính toán và kiểm ngiệm hệ thống bôi trơn động cơ D6AC trên xe huyn dai HD320

Hệ thống bôi trơn động cơ D6AC kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết: Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơm dầu, van an toàn, lọc dầu,

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành giao thông vận tải đang trên đà phát triển mạnh mẽ, hoà nhập cùng với tốc độ phát triển sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục

vụ đời sống sinh hoạt của xã hội

Xe HYUNDAI là loại xe do Hàn Quốc sản xuất và được sử dụng rất phổ biến ở nước ta hiện nay Đó là loại xe có nhiều chủng loại dùng để chở hàng được thiết kế và chế tạo khá hoàn thiện về mỹ thuật cũng như tính năng hoạt động Xe có động cơ hiệu suất, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững, gồm nhiều thiết bị đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường sá khác nhau

Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không cũng như trong nhiều ngành công nghiệp khác

Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung và ngành công nghiệp ôtô nói riêng của các nước rất khác nhau Tuỳ thuộc chủ yếu vào năng lực của ngành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ đốt trong cũng như trong ôtô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hê thống làm mát , mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định Hệ thống bôi trơn

là một trong những hệ thống chính của động cơ Việc khảo sát một hệ thống bất kỳ trong động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểu những hệ thống khác Do vậy, đề tài tính toán và kiểm nghiệm hệ thống bôi trơn trên động cơ ôtô là một trong những đề tài đã nói trên Được sự giúp

đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn NGUYỄN VÕ ĐẠO em đã hoàn thành đề tài

này

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo ít nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót những vấn đề còn sơ sài Kính mong được quý thầy cô chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gởi đến thầy giáo hướng dẫn và quý thầy cô giáo trong bộ môn sự biết ơn chân thành nhất

Đà Nẵng, Ngày 15 Tháng 6 Năm 2012

SVTH : TỪ VĂN NHÂN

1.1 MỤC ĐÍCH- Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Ý NGHĨA KINH TẾ

Ngày nay, động cơ đốt trong đã phát triển rộng khắp trên mọi lĩnh vực: Giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, hàng không ), nông nghiệp, công

nghiệp, xây dựng, quốc phòng

Ngoài việc được sử dụng song hành với các loại động cơ nhiệt khác trong một số lĩnh vực, cho đến nay động cơ đốt trong là động lực duy nhất được sử dụng Tổng công suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực do mọi nguồn năng lượng tạo ra (bao gồm: Nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời ) Động cơ đốt trong gồm có : Động cơ đốt trong piston, tuabin khí và động cơ phản lực Trong đó, động cơ đốt trong loại piston có hiệu suất cao nhất trong các loại động cơ đốt trong, chiếm số lượng lớn nhất và được sử dụng rộng rãi nhất Vì thế, thuật ngữ “động cơ đốt trong” còn có ý dùng ngắn ngọn để chỉ động cơ đốt trong loại piston, ngoài ý chỉ tổng quát về động

cơ đốt trong

Vì tất cả các nghành kinh tế của nước ta hiện nay đều phụ thuộc vào động cơ đốt trong, nên ngành công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong được coi là bộ phần tất yếu của nghành cơ khí và nền kinh tế quốc dân của mỗi nước

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta phân ra trong động cơ đốt trong làm nhiều hệ thống như: Hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định Trong đó, hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ đốt trong

Trong quá trình học tập các môn học chuyên ngành về động cơ đốt trong, đồ

án tốt nghiệp với đề tài tính toán và thiết kế, mà cụ thể là thiết kế một hệ thống bất

kỳ của động cơ đốt trong giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu một trong các hệ thống đó, trên cơ sở khảo sát tương tự sẽ nắm bắt sâu hơn các hệ thống khác của động cơ đốt trong Ngoài ra, việc khảo sát này còn giúp cho sinh viên có thêm kinh nghiệm, biết hướng để đi sâu tìm hiểu một hệ thống bất kỳ trong động cơ đốt trong

và thêm nhiều kinh nghiệm sau khi ra trường Do vậy, đề tài tính toán và thiết kế hệ thống bôi trơn là một trong những đề tài đã nói trên

2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ D6AC LẮP TRÊN XE HYUNDAI HD320

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Xe Hyundai có công thức lốp 84 là loại dùng chở hàng hoá hạng nặng,chủ yếu chạy đường xa vận chuyển hàng hoá giữa các thành phố vùng quê

Xe lắp động cơ D6AC có hiệu suất cao, công suất cực đại 340[hP] ở số vòng quay 2200[vg/ph], tiêu hao nhiên liệu lớn 37lít/100km ở tốc độ 90[km/h]

Xe được sản xuất tại Hàn Quốc có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghi cho người sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu và hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuật tương đối cao Được nhập và sử dụng phổ biến ở Việt Nam trong những năm gần đây

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ D6AC

Bảng 2-1 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ

Trục khuỷu của động cơ D6AC được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao

Thanh truyền của động cơ D6AC được chế tạo bằng thép cácbon và thép hợp kim cácbon được dùng rất nhiều vì giá thành rẻ dễ gia công, đặc biệt gồm có các thành phần như Mn, Ni,Vônphram, Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ I, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xilanh, bạc đầu to thanh truyền chế tạo hai nửa lắp ghép lại với nhau nắp đầu to thanh truyền lắp với thanh truyền nhờ hai bu lông Đường kính của chốt khuỷu lắp đầu to thanh truyền: 84 mm

Hình 2-2 Kết cấu thanh truyền 1-Thân thanh truyền; 2-Bu lông thanh truyền; 3-Nắp đầu to;

4-Đầu nhỏ thanh truyền

2.3.3 Piston

Trong quá trình làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao

và ma sát mài mòn lớn, lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh

ra gây nên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của piston với xilanh khi chịu lực Piston có nhiệm vụ quan trọng như sau:

Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống các te và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu súc lên buồng cháy Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp

Hình 2-3 Kết cấu piston

1- Xecmăng lửa; 2- Xecmăng khí; 3- Xecmăng dầu; 4- Vòng chặn chốt piston;

5- Chốt piston; 6- Piston

Piston của động cơ D6AC được chế tạo bằng hợp kim nhôm Do điều kiện làm

việc của piston như trên, nên vật liệu dùng để chế tạo piston có độ bền cao, phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Có sức bền lớn ở nhiệt độ cao và khi tải trọng thay đổi, có trọng lượng riêng nhỏ, hệ số giãn nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém và nhiệt độ cao, chống được sự mài mòn hoá học của khí cháy

Vật liệu chế tạo piston thường dùng hiện nay là gang và hợp kim nhẹ, thép được

ít dùng để chế tạo piston,

Trên piston được bố trí 2 xéc măng khí và một séc măng dầu

Trên piston được khoét rãnh để lắp séc măng: chiều cao rãnh để lắp séc măng khí 4 mm, chiều cao rãnh để lắp séc măng dầu là 5 mm

1

2.4 CƠ CẤU PHỐI KHÍ

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí: Thải sạch khí thải

khỏi xilanh và nạp đầy không khí mới vào xilanh để động cơ làm việc được liên tục

Động cơ D6AC dùng cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo, Với cách bố trí như

vậy nên buồng cháy rất gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn

thất nhiệt Cơ cấu xupáp treo còn làm cho dạng đường nạp thải thanh thoát hơn,

khiến sức cản khí động giảm nhỏ do đó tăng tiết diện lưu thông của dòng khí

Cơ cấu phối khí kiểu một trục cam đặt ở thân máy, có đũa đẩy và cò mổ

Bộ dẫn động dây đai truyền chuyển động từ bánh đai trục khuỷu qua dây đai lên

bánh đai trục cam Kết hợp với bánh đai của bơm nước để làm cơ cấu căng đai

Trục cam có năm cổ trục lắp thẳng vào ổ đỡ trên thân máy Đầu trục cam có lắp

11

14 1

9 10

7 8

2

13

Hình 2-4 Sơ đồ dẫn động cơ cấu phối khí

1- Con đội; 2- Nắp; 3-Đũa đẩy; 4-Vít điều chỉnh; 5- Bulông; 6 -Nắp đậy; 7-

Cò mổ; 8 - Móng hãm xu páp; 9 - Đ ĩa lò xo; 10-Lò xo; 11 - Ống dẫn hướng xupáp;

12- Lỗ lắp vòi phun; 13 - xupap nạp; 14 - xupap thải Xupap nạp và xupap thải được dẫn động từ cò mổ, trục cam được dẫn động từ trục

khuỷu

Đường kính của thân xupap : 8 mm

Có turbo tăng áp kiểu hướng kính

+ Sơ đồ dẫn động trục cam:

Hình 2-5 Sơ đồ dẫn động cam

1- Bánh răng trục khuỷu, 2- Bánh răng dẫn động bơm nước, 3- Dây đai,

4- Bánh răng dẫn động trục cam, 5-Cơ cấu căng đai

2.5 HỆ THỐNG LÀM MÁT

Động cơ D6AC có hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng kín, tuần

hoàn cưỡng bức Hệ thống làm mát động cơ D6AC có nhiệm vụ thực hiện qua trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi tiết không quá nóng và không quá nguội

Hệ thống bao gồm: áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước Hệ thống làm mát được sử dụng nước nguyên chất, có pha chất phụ gia chống gỉ

- Két làm mát được lắp trên đầu xe, két làm mát có đường nước vào từ van hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm Trên két nước có các dàn ống dẫn gắn các cánh tản nhiệt

-Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu

- Quạt gió được dẫn động bằng dây đai

- Van hằng nhiệt đóng khi nhiệt độ nhỏ hơn 82OC và bắt đầu mở ở nhiệt độ 85OC

- Nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm 10 qua ống phân phối vào các khoang của các

xi lanh Nước làm mát từ thân động cơ lên nắp xi lanh qua các ống 3 đến van hằng nhiệt

2 Nước từ đây được chia ra làm hai dòng: tới két làm mát và tới bơm Sự phân chia lưu lượng phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát

2

1

3 4

5

11

9

8 7

6

5 4

3

2

1

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ D6AC

1- Két làm mát nước; 2- Van hằng nhiệt; 3- Ống dẫn không khí; 4- Ống dẫn nước làm mát; 5-Nắp đậy; 6- Cảm biến mức nước; 7- Thùng chứa; 8- Ống

dẫn nước ra; 9- Làm mát dầu; 10- Bơm nước; 11- Quạt gió

2.5.1 Két làm mát nước động cơ D6AC:

+ Công dụng và yêu cầu:

Két làm mát nước dùng để hạ nhiệt độ của nước từ các thiết bị cần làm mát rồi đưa trở lại làm mát chúng Hệ thống các ngăn két làm mát của động cơ D6AC được

bố trí nằm ở đầu xe HYUNDAI Được lắp và bắt chặt trong một khung sắt, đầu là két làm mát nước, đến quạt gió, kế tiếp là động cơ…Cách bố trí như thế nó có ưu điếm là gọn và tận dụng được không khí cản khi xe chạy tiến, và chính nhờ bố trí quạt hút không khí ở phía sau két làm mát nước nên lượng không khí mát đi qua két rất mạnh đồng thời bản thân két làm mát nước có cấu tạo là ống dẫn nước và các lá tản nhiệt, cho nên hiệu quả làm mát tương đối nhanh

+ Các thông số cơ bản của két làm mát nước:

- Chiều dài làm việc của ống: l = 800 mm

- Chiều rộng của ngăn két: a = 140 mm

- Chiều dày của ngăn két: b = 130 mm

- Ống dẫn nước trong két là: loại ống dẹt

- Các cánh tản nhiệt: kiểu gấp nếp

+ Cấu tạo và nguyên lý làm viêc của két làm mát:

- Cấu tạo: két làm mát nước gồm có ba phần chính: ngăn trên, ngăn dưới, giàn ống truyền nhiệt và cánh tản nhiệt

1

Hình 2-7 Sơ đồ kết cấu két làm mát của động cơ D6AC

Ngăn trên chứa nước nóng, ngăn dưới chứa nước nguội và giàn ống truyền nhiệt nối ngăn trên với ngăn dưới Ống dẫn nước trong két là loại ống dẹt, cắm trong các lá tản nhiệt đặt nằm ngang, loại ống này có sức cản không khí nhỏ, diện tích tản nhiệt lớn Đường nước lớn nên ít bị tắc do cặn bả trong nước động lại Tuy nhiên loại này không bền vì nhiều mối hàn và khó sửa chửa.Các lá tản nhiệt đặt nằm ngang nên tăng thêm độ cứng vững của két và tăng thêm bề mặt tản nhiệt

Hiệu suất làm việc của két làm mát phụ thuộc vào tốc độ lưu động của dòng môi chất:

- Dòng môi chất là nước làm mát lưu động trong giàn ống từ ngăn trên xuống ngăn dưới Mức độ lưu động tuỳ thuộc vào khả năng làm việc của bơm nước

- Dòng môi chất là không khí lưu động từ phía trước đầu xe, qua hệ thống cửa chớp rồi đi đến các khe hở của ngăn két làm mát, được quạt gió hút không khí vào

để làm mát nước nóng, mang lại hiệu quả làm mát cao hơn

+ Nguyên lý làm việc của két làm mát nước:

Két làm mát dùng để hạ nhiệt độ của nước làm mát đến từ các bộ phận cần làm mát rồi nước đưa vào lại để làm mát các bộ phận đó Khi nước làm mát cho động cơ ở nhiệt độ vựơt quá trên 820 thì van hằng nhiệt đóng cửa thông về bơm,

mở cửa thông về két nước để làm mát nước Nước được chảy theo ống dẫn và nhờ

các cánh tản nhiệt và quạt gió hút không khí đi qua két nên nước nóng được làm nguội tương đối nhanh

2.5.2 Kết cấu bơm nước động cơ D6AC:

Bơm nước của động cơ D6AC là loại bơm ly tâm

+ Công dụng và yêu cầu:

Bơm nước trong hệ thống làm mát có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định, theo tuần hoàn kín với lượng nước toàn cả

hệ thống là 42 lít

+ Các thông số kỷ thuật cơ bản của bơm nước :

- Công suất của bơm nước : 6(kw)

+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm nước như sau:

- Nguyên lý làm việc của bơm nước sau:

Bơm nước cung cấp cho cả hệ thống là 42 lít nước, khi động cơ làm việc truyền

mô men xoắn qua bánh đai và được dẫn động qua puly bơm bằng dây đai Lúc này bơm nước hoạt động, bơm hút nước từ ống ra của ngăn két nguội (ngăn dưới) của két làm mát nước và đẩy qua ống góp vào các áo nước để làm mát động cơ và làm mát bộ tăng áp, và nó cứ làm việc theo một vòng tuần hoàn kín như thế, cho đến khi nhiệt độ nước làm mát trong áo nước tăng vượt quá 820c thì lúc này van hằng nhiệt đống cửa nước thông về bơm, đồng thời mở cửa nước thông về két, và cứ theo một chu trình như thế

- Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2-8 Sơ đồ kết cấu bơm nước của động cơ D6AC

1- Puly dẫn động bơm nước; 2-Séclíp; 3- Ổ bi; 4- Bulông; 5- Cánh bơm;

6- Trục bơm; 7- Họng đẩy; 8- Vít tra mỡ

2.5.3 Quạt làm mát két nước động cơ D6AC:

Trong hệ thống làm mát, quạt gió dùng để tăng tốc độ lưu động của không khí

đi qua két làm mát nước, khiến cho hiệu quả làm mát cao hơn

Hiệu suất làm việc của quạt phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí bên ngoài đi qua két làm mát nước

Cấu tạo của quạt gió này gồm có các bộ phận chính như sau: Cánh quạt, trục quạt… Cánh quạt được làm bằng nhôm và được bắt chặt vào mayơ

+ Các thông số cơ bản của quạt:

- Đường kính ngoài của quạt: 600 mm

- Đường kính trong của quạt: 300 mm

- Số cánh quạt: 8 cánh

- Công suất của quạt: 21 kw

- Góc cánh quạt: 350

- Tốc độ vòng quay cực đại: 1400 vg/phút

+ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của quạt gió:

Hình 2-9 Sơ đồ kết cấu quạt gió động cơ D6AC

1- Cánh quạt; 2- Đĩa bắt quạt; 3- Trục quạt; 4- Bu lông

+ Nguyên lý làm việc của quạt gió: Khi động cơ khởi động, tạo mô men xoắn làm trục động cơ quay làm bánh đai quay, truyền động qua dây đai làm quay trục quạt

Hiệu suất, tốc độ quạt phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí bên ngoài đi qua két làm mát nước Cho nên khi nhiệt độ không khí thấp, nó hạ tốc độ do vậy động cơ có thể nóng nhanh hơn và giảm được tiếng ồn của quạt Còn khi nhiệt độ không khí cao, nó tăng tốc độ quạt để làm mát két nước Do vậy hiệu quả làm mát nước trong két nước cao hơn

2.6 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Hệ thống nhiên liệu động cơ D6AC có nhiệm vụ:

- Chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục theo

khoảng thời gian quy định

- Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho một chu trình ứng với chế độ làm

việc của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc đúng

quy định của động cơ và cung cấp vào các xy lanh đúng lúc theo một quy luật đã

định

- Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc:

Hình 2-10 Hệ thống nhiên liệu của động cơ D6AC

1-Thùng dầu; 2- Nắp thùng dầu; 3- Lọc thô; 4- Đường dầu thừa; 5- Buồng đốt

động cơ; 6-Vòi phun; 7-Bơm tay; 8-Bầu lộc tinh; 9-Bộ điều tốc bơm cao áp;

10- Bơm chuyển nhiên liệu; 11- bu lông xả nhiên liệu

Để đảm bảo chức năng trên, bầu lọc, bơm cung cấp nhiên liệu, thùng chứa và

các hệ thống ống dẫn phải đảm bảo tốt Đóng vai trò quan trọng hơn đó là bơm cao

áp phân phối

Trên hình 2.10 là hệ thống nhiên liệu động cơ D6AC Bơm chuyển nhiên liệu

10 hút nhiên liệu từ thùng chứa dầu 1 qua miệng hút và bình lọc thô 3 để cung cấp

nhiên liệu qua bình lọc tinh 8 tới, dầu được dẫn tới bơm cao áp với bộ điều tốc bơm

cao áp 9 để điều chỉnh áp suất tới vòi phun Khi áp suất nhiên liệu trên đường ống

tăng lên thì van tràn mở để xả nhiên liệu thừa trở về thùng chứa Có 6 tổ bơm cao áp

tương ứng với 6 xi lanh động cơ Các tổ bơm này cung cấp nhiên liệu qua các

đường ống cao áp tới vòi phun 6 Vòi phun 6 dùng để phun nhiên liệu vào buồng

cháy 5

2.7 HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Hệ thống bôi trơn động cơ D6AC kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết: Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơm dầu, van an toàn, lọc dầu, các te dầu và đường ống dẫn dầu Dầu từ các te được hút bằng bơm qua bầu lọc vào đường dầu dọc trong thân máy vào trục khuỷu lên trục cam…

- Nguyên lý làm việc:

Bơm dầu (3) hút dầu từ hộp cacte (1) sau khi đã được lọc sơ bộ tại lưới lọc (2) đặt trước cổ hút bơm dầu nhờn trong hộp cacte, đưa dầu đến bộ làm mát dầu bôi trơn (5) Dầu bôi trơn sau khi được làm mát (nếu nhiệt độ của dầu quá lớn) qua bầu lọc dầu (8) đi đến các đường dầu chính như sau:

+ Bôi trơn các cổ trục khuỷu, cổ trục đầu to thanh truyền

+ Ống phun dầu lên phía dưới piston để bôi trơn thành xilanh và làm mát đỉnh piston

+ Bôi trơn các chi tiết của cơ cấu phân phối khí: Trục cam, con đội, cò mổ, + Bôi trơn tuabin tăng áp

+ Bôi trơn hệ bánh răng phối khí

+ Bôi trơn bơm cao áp

Sau đó dầu bôi trơn từ trục khuỷu, hệ bánh răng phối khí, dầu từ cơ cấu phân phối khí sẽ tự rơi về hộp cacte Còn dầu bôi trơn từ bơm cao áp và tuabin tăng áp sẻ theo các ống dẫn về hộp cacte Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất quá cao (có hiện tượng bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn (4)

mở (áp suất mở van cao hơn 6,0 kg/cm2) dầu bôi trơn sẽ thoát trở về thùng cacte Trong trường hợp bầu lọc (8) bị bẩn, tắc, dầu đi bôi trơn sẽ bị thiếu Để đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho hệ thống thì van (7) sẽ mở (khi áp suất lớn hơn 2,5kg/cm2) cho dầu

đi thẳng vào các đường dầu chính Trước bộ làm mát có van (5) khi động cơ mới khởi động, dầu bị lạnh đặc lại thì van (5) đóng đường dầu không cho đi qua bộ làm mát và chạy trực tiếp đến bầu lọc Còn khi động cơ hoạt động, khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn 0

85 C thì van (5) mở đường dầu qua các đường ống làm mát của bộ làm mát để đi đến bầu lọc

3 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3.1 YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Bôi trơn tốt các bề mặt ma sát, bảo vệ cho bề mặt kim loại, tẩy rửa đi các hạt kim loại bong ra trong quá trình ma sát, nhằm giúp làm kín giữa các piston và xilanh ngoài ra còn tạo chêm dầu giữa các bề mặt ma sát để tránh mài mòn và tránh

va đập trong động cơ khi động cơ làm việc và làm mát động cơ, giúp cho động cơ làm việc tốt hơn và đảm bảo cho động cơ làm việc ở nhiệt độ cho phép Nhiệt độ dầu bôi trơn khoảng 801600c nếu lớn hơn nhiệt độ trên dầu sẻ bốc cháy Nhưng nếu dầu bôi trơn làm mát nhiều quá thì sẽ làm mất hiệu suất nhiệt của động cơ Yêu cầu công suất động cơ hệ thống bôi trơn không được vượt quá 35%, dầu bôi trơn

dể tìm, dễ thay thế, thời gian sử dụng lâu dài

3.1.1 Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát

Hệ thống bôi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn đệm vào giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau, nhằm mục đích ngăn cản hoặc giảm bớt sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt ma sát Tuỳ theo chất và lượng của lớp dầu bôi trơn ma sát trượt được chia làm bốn loại: ma sát khô (không có dầu), ma sát ướt (luôn luôn có dầu ngăn cách hai bề mặt ma sát), ma sát tới hạn và ma sát nửa khô, nửa ướt

Ma sát nửa khô, nửa ướt

Xảy ra khi màng dầu nhờn ngăn cách bề mặt ma sát bị phá hoại Mặt ma sát tiếp xúc cục bộ ở những nơi màng dầu nhờn bị phá hoại

Ma sát tới hạn

Là trạng thái ma sát trung gian giữa ma sát ướt và ma sát khô Khi xảy ra ma sát tới hạn, trên bề mặt ma sát tồn tại một lớp dầu nhờn, nhưng lớp dầu này rất mỏng Màng dầu này chịu tác dụng của lực phân tử của bề mặt kim loại nên bám chặt trên bề mặt kim loại và mất đi khả năng di động Vì vậy, trong trường hợp này, lực ma sát quyết định bởi quá trình sản sinh do kết quả của lực tương tác giữa bề mặt ma sát với màng dầu nhờn bám lên nó

Hệ số ma sát

Tuỳ thuộc vào vị trí và điều kiện làm việc cụ thể của ổ trục mà ta chọn vật

liệu chế tạo ổ trục ứng với hệ số ma sát, hoặc ngược lại cho hợp lý Hệ số ma sát

của các loại vật liệu ổ trục trong điều kiện ma sát khô và ma sát ướt như bảng 3.1

Bảng 3-1 Hệ số ma sát của một số loại vật liệu

Hệ số ma sát Vật liệu ổ trục

Ma sát khô Ma sát ướt Gang với gang

Gang với đồng Thép với thép Thép với đồng Thép với babít Thép với nhôm

0.15 0.150.2 0.15 0.15 0.25 0.28 0.26

0.070.12 0.07 0.15 0.050.1 0.010.15 0.050.1 0.050.1

3.1.2 Làm mát ổ trục

Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ quá trình cháy, do tổn thất ma sát

sẽ chuyển thành nhiệt năng Chính nhiệt năng này làm cho nhiệt độ của ổ trục tăng lên rất cao Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên quá nhiệt độ giới hạn cho phép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt

do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của ổ trục So với nước, tuy rằng dầu nhờn có nhiệt hoá hơi khoảng 4070 Kcal/kg Trong khi đó nhiệt độ hoá hơi của nước là 590 Kcal/kg, khả năng dẫn nhiệt của dầu nhờn cũng rất nhỏ: 0,0005 cal/0C.g.s, của nước là 0,0015 cal/0C.g.s Nghĩa là khả năng thu thoát nhiệt của dầu nhờn rất thấp so với nước Thế nhưng, nước không thể thay thế được chức năng của dầu nhờn, do còn phụ thuộc vào một số đặc tính lý hoá khác Vì lý

do đó, để dầu nhờn phát huy được tác dụng làm mát các mặt ma sát Đòi hỏi bơm dầu nhờn của hệ thống bôi trơn phải cung cấp cho các bề mặt ma sát một lượng dầu

đủ lớn

3.1.3 Tẩy rửa bề mặt ma sát

Khi hai chi tiết kim loại ma sát với nhau, các mạt kim loại sẽ sinh ra trên các

bề mặt ma sát, làm tăng mài mòn Nhưng nhờ có lưu lượng dầu đi qua bề mặt ma sát đó, các mạt kim loại và cặn bẩn ở trên bề mặt đựơc dầu mang đi, làm cho bề mặt

sạch, giảm lượng mài mòn

3.1.4 Bao kín buồng cháy

Do có lớp dầu giữa hành xylanh và piston, giữa xecmăng và rãnh xecmăng

nên giảm được khả năng lọt khí xuống cacte

Ngoài bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn còn có tác dụng như một lớp bảo vệ chống ăn mòn hoá học

3.1.5 Yêu cầu của dầu nhờn

Dầu nhờn sử dụng trong động cơ đốt trong chịu chế độ làm việc rất khắc nghiệt, vì thế dầu nhờn phải đảm bảo được những yêu cầu về độ nhớt, khả năng thay đổi nhiệt

độ, bám được trên bề mặt của chi tiết máy Đây là yêu cầu quan trọng nhất vì bám trên bề mặt chi tiết dầu sẽ biến ma sát khô thành ma sát ướt, giảm mài mòn chi tiết máy Dầu phải có khả năng lưu thông tốt đó là việc thay thế liên tục các lớp dầu bôi trơn đảm bảo lớp dầu cũ mang theo lượng mạt kim loại và nhiệt sinh ra trong quá trình cọ xát của các chi tiết Ít bị thay đổi dưới tác dụng của môi trường Không ăn mòn kim loại nghĩa là yêu cầu dầu không có các chất ăn mòn như axít, badơ tan trong nước là những chất ăn mòn mạnh, không có tạp chất cơ học vì nếu có nó sẽ trở thành nhân tố mài mòn và giảm khả năng lưu thông của dầu

3.1.5.1 Đặc điểm, tính chất lý hoá của dầu nhờn

Dầu nhờn dùng cho động cơ là hỗn hợp phức tạp của nhiều chất, thành phần gồm có hydrocacbon có nguồn gốc từ dầu mỏ và các chất phụ gia khác nhau chiếm (810)% Các chất phụ gia có tác dụng làm hạ nhiệt độ đông đặc, giữ cho độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ, hoà tan các sản vật bị ôxi hoá trong dầu, tránh sinh ra các cặn không hoà tan, tạo ra các màng dầu không có hoạt tính rất ổn định trên bề mặt kim loại, tránh cho bề mặt kim loại tiếp xúc với nước và không khí phá vỡ bọt khí để cho dầu lưu thông tốt Dầu dùng để bôi trơn động cơ cần có những yêu cầu nhất định về hàm lượng lưu huỳnh (S%), nước và tạp chất cơ học, các hợp chất chứa oxy, các kim loại như Mn, Si…

3.1.5.2 Các chỉ tiêu cơ bản của dầu nhờn:

Tất cả các loại dầu bôi trơn khi mang ra sử dụng ngoài thị trường đều có bảng hướng dẫn sử dụng cũng như các thông số kỹ thuật Ở đây ta chỉ xét một số thông

số cơ bản của dầu

Độ nhớt của dầu: Là sức cản di chuyển qua lại của các phân tử dầu (hay còn gọi

là nội ma sát của các phần tử dầu) Độ nhớt là thông số rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các thông số khác Khi độ nhớt tăng lên, dầu sẽ khó di chuyển trong các đường dầu của hệ thống bôi trơn và phun té không đều, vì khi độ nhớt càng tăng thì lực ma sát càng tăng, làm cho công suất động cơ giảm xuống, còn khi độ nhớt thấp rất khó hình thành màng dầu để bôi trơn chi tiết Do vậy mà

hợp với vùng sử dụng Nếu độ nhớt của dầu nhỏ, không đảm bảo đủ hình thành màng dầu, dầu dể bị ép ra khỏi các khe hở ở các chi tiết làm việc Ngoài ra, độ nhớt còn thay đổi theo nhiệt độ, cho nên sử dụng theo mùa phải chọn các loại dầu khác nhau, sẽ giảm tối thiểu mài mòn các chi tiết

Chỉ số độ nhớt (IV): là một thông số quy ước đặc trưng cho khả năng thay đổi

độ nhớt của dầu theo nhiệt độ:

M

1

2 3

H L

M L IV





 Trong đó:

VD: SAE15 Dầu có cấp độ nhớt 15 được xác định ở 1000C (Dầu dùng cho mùa hè) SAE20W- Dầu có cấp độ nhớt 20 được xác định ở -180C ( Dầu dùng cho mùa đông)

SAE 15W/20- Dầu dùng cho cả 4 mùa

Nhiệt độ bốc cháy: Biểu thị khả năng an toàn phòng cháy của dầu, trong trường hợp chung nó có đặc trưng bởi sự có mặt trong dầu các cácbua- hyđrô nhẹ Theo quy định nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ của dầu bị bốc cháy khi đưa gần đến một ngọn lửa

Tính bôi trơn: Chất lượng bôi trơn của dầu được đặc trưng bằng tính nhớt của dầu bôi trơn, nó được đánh giá bằng khả năng đảm bảo ma sát ở trạng thái giới hạn

do hình thành trên bề mặt ma sát màng phân tử hấp thụ, đồng thời nó ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp giữa các chi tiết làm việc Tính nhớt của dầu được đánh giá bằng

hệ số ma sát và độ bền của các màng hình thành Sự hấp thụ dầu xảy ra trên bề mặt

do trong cấu tạo phân tử của vật liệu bôi trơn có các chất có ái lực với các phân tử kim loại ( như các nhóm cácbô xít, hyđrô xít…)

Tính bền hoá học: ảnh hưởng của ôxy trong không khí dưới áp suất và nhiệt độ cao, dầu mất đi tính chất ban đầu do đó diễn ra sự tăng cường các quá trình đọng sơn, hình thành các lớp thiêu kết, cặn và gỉ Các hiện tượng trên đã biến đổi tính chất sử dụng của dầu Để đánh giá các tính bền của dầu người ta dùng các thông số

Khả năng ôxy- hoá nhiệt đặc trưng cho tính chất của dầu hình thành cặn sơn trong vùng chốt piston

Lượng than cốc bằng lượng % than cốc trong dầu mẫu, nó đặc trưng cho xu hướng tạo thành tro, nhựa đường trong dầu

Tạp chất cơ học: Có trong dầu dưới dạng hạt đồng thời tạp chất cơ học sinh ra ngay trong bản thân dầu bôi trơn trong quá trình sử dụng, do việc phát sinh ra tro và cặn khi độ mài mòn tăng lên Nó có thể dẫn đến bịt kín một phần hoặc hoàn toàn các ống dẫn dầu

3.1.5.3 Sử dụng dầu bôi trơn trên động cơ đốt trong

Trước khi đưa dầu vào sử dụng, phải kiểm tra chất lượng của dầu thông qua các chỉ tiêu: Lượng nước (ảnh hưởng đến sự đông đặc dầu và tạo ra axit), độ tan của các chất phụ gia, màu sắc và mùi dầu, lượng axít, tạp chất và độ nhớt Nếu các thông số

Dầu sau một thời gian sử dụng sẽ bị biến chất ít nhiều, thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng dầu, thay dầu theo quy định

Việc khắc phục các nguyên nhân gây ra biến chất dầu (do nhiệt độ động cơ cao, áp suất ổ trục lớn làm chèn dập dầu, sự ôxy hoá trong quá trình làm việc của động cơ, lọt khí ), nhà thiết kế có thêm các chất phụ gia cần thiết

Hiện nay chưa có công nghệ khắc phục dầu đã sử dụng, việc tái sinh dầu cũng rất tốn kém, trong một số động cơ, người ta sử dụng được loại dầu có tác dụng làm sạch dầu cũ còn lại, để tránh ảnh hưởng chất lượng dầu mới thay hoặc dùng dầu của động cơ đã dùng cho các động cơ có yêu cầu thấp hơn

3.2 CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3.2.1 Phương án bôi trơn vung té dầu

Hình 3-2 Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung toé dầu 1- Bánh lệch tâm; 2- Piston bơm dầu; 3- Thân bơm; 4-Cácte; 5-Điểm tựa; 6-

Máng dầu phụ; 7-Thanh truyền có thìa hắt dầu

-Nguyên lý làm việc :

Bôi trơn vung toé trong động cơ nằm ngang

Bôi trơn vung toé trong động cơ đứng

Bôi trơn vung toé có bơm dầu đơn giản

Dầu nhờn được chứa trong cacte (4) khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền (7) múc hắt tung lên

Nếu múc dầu trong cacte bố trí cách xa thìa múc thì hệ thống bôi trơn có dùng thêm bơm dầu kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ (6), sau đó dầu nhờn mới được hắt tung lên Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên một lần Các hạt dầu vung té ra bên trong khoảng không gian của cacte sẽ rơi tự do xuống các mặt ma sát của ổ trục Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu khi dầu tung lên

Ưu, nhược điểm:

- Ưu điểm: Kết cấu của hệ thống bôi trơn rất đơn giản, dễ bố trí

- Nhược diểm: Phương án bôi trơn này rất lạc hậu, không đảm bảo lưu lượng dầu bôi trơn của ổ trục, tuổi thọ dầu giảm nhanh, cường độ dầu bôi trơn không ổn định nên ít dùng

- Phạm vi sử dụng:

Hiện nay, phương án này chỉ còn tồn tại trong những động cơ kiểu cũ, công suất nhỏ và tốc độ thấp: Thường dùng trong động cơ một xilanh kiểu xilanh nằm ngang có kết cấu đơn giản như T62, W1105 hoặc một trong vài loại động cơ một xilanh, kiểu đứng kết hợp bôi trơn vung té dầu với bôi trơn bằng cách nhỏ dầu tự động như động cơ Becna, Slavia kiểu cũ

3.2.2 Phương án bôi trơn cưỡng bức:

Trong các động cơ đốt trong hiện nay, gần như tất cả đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức, dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn từ nơi chứa dầu, được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như đảm bảo tốt tất cả 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 cưỡng bức của động cơ nói chung bao gồm các thiết bị cơ bản 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 và đồng hồ báo nhiệt độ của dầu nhờn, ngoài ra còn có các van

Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn, người ta phân hệ thống bôi trơn cưỡng bức thành hai loại: Hệ thống bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte) và hệ thống bôi trơn cácte khô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte) Căn cứ vào hình thức lọc, hệ thống bôi trơn cưỡng bức lại phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm

và hệ thống bôi trơn dùng lọc ly tâm (toàn phần và không toàn phần) Ta lần lượt khảo sát từng loại như sau:

3.2.2.1 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt:

Hình 3-3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn 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; 7- Van khống chế dầu qua két làm mát; 8- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn; 9- Máng dầu; 10- Phao hút dầu; 11- Bơm dầu nhờn; 12- Van an toàn của bơm dầu; 13- Bầu lọc thô; 14- Van an toàn của bầu lọc thô Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu 11 hút qua phao hút dầu 10 (vị trí phao hút nằm lơ lửng ở mặt thoáng của dầu để hút được dầu sạch và không cho lọt bọt khí), sau đó dầu đi qua lọc thô 13, khi đi qua bầu lọc thô, dầu được lọc sạch sơ

bộ các tạp chất cơ học có kích cỡ các hạt lớn, tiếp theo đó dầu nhờn được đẩy vào đường dầu chính 6 để chảy đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam, Đường dầu 2 trong trục khuỷu đưa dầu lên bôi trơn ở chốt, ở đầu to thanh truyền rồi theo đường dầu 3 lên bôi trơn chốt piston Nếu như không có đường dầu trên thanh truyền thì đầu nhỏ trên thanh truyền phải có lỗ hứng dầu Trên đường dầu chính còn có các đường dầu đưa dầu đi bôi trơn các cơ cấu phối khí Một phần dầu (khoảng 15 20% lượng dầu bôi trơn do bơm dầu cung cấp) đi qua bầu lọc tinh 5 rồi trở về lại cácte Bầu lọc tinh có thể được lắp gần bầu lọc thô hoặc để xa bầu lọc thô Đồng hồ 1 báo áp suất

và đồng hồ 8 báo nhiệt độ của dầu nhờn

Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lên cao quá 800C, vì do độ nhớt giảm sút, van điều khiển C sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát dầu nhờn 6 Sau một thời gian làm việc bầu lọc thô có thể bị tắc do quá tải, van an toàn 14 của bầu lọc thô được dầu nhờn đẩy mở ra, dầu lúc này không thể qua bầu lọc thô mà trực tiếp đi vào

đường dầu chính 2 Để đảm bảo áp suất dầu bôi trơn có trị số không đổi trên cả hệ thống, trên hệ thống bôi trơn có lắp van an toàn 12

Ngoài việc bôi trơn các bộ phận trên, để bôi trơn các bề mặt làm việc của xilanh, piston Người ta kết hợp tận dụng dầu vung ra khỏi ổ đầu to thanh truyền trong quá trình làm việc ở một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền khoan một lỗ nhỏ để phun dầu về phía trục cam tăng chất lượng bôi trơn cho trục cam và xilanh

Thông qua phương án bôi trơn catte ướt, với những ưu điểm của nó ngày nay phương án này được dùng rất nhiều ở ôtô Ưu điểm là cung cấp khá đầy đủ dầu bôi trơn cả về số lượng và chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống bôi trơn tương đối cao Nhược điểm do dùng cácte ướt (chứa dầu trong cácte) nên khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng Vì vậy lưu lượng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu

Hầu hết các loại động cơ đốt trong ngày nay đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức do dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định nên có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửa mặt ma sát của ổ trục Nói chung hệ thống bôi trơn cácte ướt thường dùng trên động

cơ ôtô làm việc trong địa hình tương đối bằng phẳng (vì ở loại này khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng) 3.2.2.2 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô

Hình 3-4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte khô

1- Đồng hồ áp suất; 6- Két làm mát; 7- Van khống chế dầu qua két làm mát; 8- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn; 10- Phao hút dầu; 11- Bơm dầu nhờn; 12- Van an toàn

của bơm dầu; 13- Bầu lọc thô; 14- Van an toàn của bầu lọc thô; 15- Phao hút dầu;

Hình 3-5 Sơ đồ bố trí bơm tay hoặc bơm điện trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức 1- Phao hút dầu; 2- Bơm chuyển dầu nhờn; 3- Bầu lọc thô; 11- Két làm mát dầu ; 14- Đường dẫn dầu; 15- Van dầu; 16- Bơm tay hoặc bơm điện; a- Van an toàn của

bơm; b- Van an toàn của bầu lọc thô; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn

Thông qua phương án bôi trơn cácte khô, với những ưu điểm của nó ngày nay phương án này được dùng rất nhiều ở máy kéo

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 nghiên lớn mà không sợ thiếu dầu, dầu được cung cấp đầy đủ và liên tục

Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên do phải thêm đến 2 bơm dầu hút dầu cácte qua thùng, thêm đường dầu và bố trí thùng dầu sao cho hợp lý

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô thường dùng trên các loại động cơ điêzen dùng trên máy ủi đất, xe tăng, máy kéo, tàu thuỷ Trong một số động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ, trên hệ thống bôi trơn còn bố trí bơm tay hoặc bơm điện để cung cấp dầu nhờn đến các mặt ma sát và điền đầy các đường ống dẫn trước khi khởi động cơ Ngoài ra, để đảm bảo bôi trơn cho mặt làm việc của xilanh, hệ thống bôi trơn của các loại động cơ này còn thường dùng van phân phối để cấp dầu nhờn vào một

số điểm chung quanh xi lanh, lỗ dầu thường khoan trên lót xilanh

3.2.3 Pha dầu nhờn vào nhiên liệu

Phương án bôi trơn này chỉ dùng để bôi trơn các chi tiết máy của động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng không khí hoặc nước Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ

25

1 20

1

 thể tích Đối với một số động cơ cỡ nhỏ của Đức, Tiệp

thường pha dầu nhờn với tỷ lệ ít hơn, thường vào khoảng

33

130

1

 Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng đi qua bộ chế hoà khí, được xé nhỏ cùng với không khí tạo thành khí hổn hợp Khí hỗn hợp này được nạp vào cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xilanh Trong quá trình này, các hạt dầu nhờn lẩn trong khí hỗn hợp ngưng đọng bám trên bề mặt các chi tiết máy để bôi trơn các mặt ma sát

Cách bôi trơn này thực tế không cần hệ thống bôi trơn, thực hiện việc bôi trơn các chi tiết máy rất đơn giản, dễ dàng nhưng do dầu nhờn theo khí hỗn hợp vào buồng cháy nên dễ tạo thành muội than bám trên đỉnh piston, pha càng nhiều dầu nhờn, trong buồng cháy càng nhiều muội than, làm cho piston nhanh nóng, quá nóng, dể xảy ra hiện tượng cháy sớm, kích nổ và đoản mạch do buji bị bám bụi than Ngược lại, pha ít dầu nhờn, bôi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹt trong xilanh Phương án này rất đơn giản nhưng lại nhiều nhược điểm Ngày nay, người ta quan tâm nhiều về vấn đề môi trường nên các loại động cơ này ít dùng

và hệ thống bôi trơn kiểu này cũng không còn phổ biến

3.3 KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN

3.3.1 Thiết bị lọc dầu:

Để luôn giữ cho dầu bôi trơn được sạch, đảm bảo cho ổ trục ít bị mài mòn

do tạp chất cơ học Trong quá trình làm việc của động cơ, dầu nhờn bị phân huỷ và nhiễm bẩn bởi nhiều tạp chất như:

Mạt kim loại do các mặt ma sát bị mài mòn, nhất là trong thời gian chạy rà động cơ và sau khi động cơ đã làm việc quá chu trình đại tu

Các tạp chất lẫn trong không khí khi nạp như các bụi và các chất khác Các tạp chất này theo không khí nạp vào xilanh rồi lẫn với dầu nhờn chảy xuống cácte

Nhiên liệu hoặc dầu nhờn cháy không hoàn toàn tạo thành muội than, bám trên thành xilanh, sau đó rớt xuống cácte

Các tạp chất hoá học do dầu nhờn bị biến chất, bị ôxy hóa hoặc bị tác dụng của các loại axít sinh ra trong quá trình cháy Để loại bỏ tối đa các loại tạp chất trên

mà chủ yếu là các loại tạp chất cơ học, người ta phải lọc sạch dầu bằng các thiết bị lọc dầu nhờn

Đối với loại bầu lọc thô, người ta lắp trực tiếp trên đường dầu thường gần sau bơm dầu Khi lắp như vậy, toàn bộ dầu trước khi đi bôi trơn đều phải qua bầu lọc dầu Vì vậy, sức cản của loại lọc dầu này không được quá lớn, độ chênh lệch áp suất trước và sau bầu lọc thường không vượt quá 0.1 MN/m2, loại bầu lọc thô chỉ lọc được các cặn bẩn có kích cỡ lớn hơn 0.03mm

Các loại bầu lọc tinh thường lắp theo mạch rẽ vì sức cản của bầu lọc rất lớn Lượng dầu phân nhánh qua bầu lọc tinh chiếm khoảng (1520%) lượng dầu do bơm dầu cung cấp Các loại bầu lọc tinh có thể lọc được các loại tạp chất có kích thước rất nhỏ đến 0.1m, các chất keo, nước lả và cả các axit lẫn trong dầu nhờn, dầu đi qua lọc tinh thường ngay sau đó là trở về cácte

Dựa vào kết cấu và nguyên lý làm việc của bầu lọc người ta bố trí thiết bị lọc dầu trên động cơ như sau:

Bầu lọc dầu: Bầu lọc thấm hiện nay sử dụng rất rộng rãi, tuỳ thuộc vào phần

tử lọc mà người ta sử dụng làm bầu lọc thô hay lọc tinh Trên động cơ D6AC dùng bầu lọc bằng giấy

Hình 3-6 Bầu lọc thấm có lõi lọc bằng giấy

1- Giấy lọc; 2- Tấm lọc; 3- Rãnh dẫn dầu; 4- lỗ dẫn dầu; 5- Trục bầu lọc;

6- Lỗ chứa dầu của lõi lọc; 7- Đai ốc tháo dầu

-Nguyên lý làm việc:

Dầu nhờn từ đường dầu chính với áp suất cao đi vào bầu lọc (phần trên) Trong bầu lọc,giấy lọc và khung tấm lọc được xếp xen kẻ nhau, dầu thấm qua giấy lọc và được lọc sạch Dầu sau khi lọc tập trung vào các rãnh 3 (bị ép lõm xuống trên tấm 2), sau đó chảy vào các lỗ chứa dầu 6, theo lỗ 4 trên trục bầu lọc 5 về cácte

Lỗ dẫn dầu trên trục 4 thường rất nhỏ (đường kính 12mm) và thường chỉ có một

lỗ Kết cấu như vậy để đảm bảo sức cản của bầu lọc và an toàn khi các tấm lọc bị rách

Loại bầu lọc này cho dầu qua sau khi lọc rất sạch, chiếm khoảng (1520%) lưu lượng dầu bôi trơn và thường lắp sau cùng trên đường dầu chính

Ưu điểm: Rẻ tiền dễ thay thế bảo dưỡng sữa chữa, lọc được các tạp chất đường kính rất nhỏ từ 12 mm Nhược điểm: Dễ bị hỏng đến kỳ bảo dưỡng chỉ có thể thay thế chứ không dùng lại được

3.3.2 Bơm dầu nhờn:

Trên động cơ đốt trong, bơm dầu nhờn đều là các loại bơm thể tích chuyển dầu bằng áp suất thuỷ tĩnh bơm piston, bơm phiến trượt, bơm bánh răng và bơm trục vít Mỗi loại bơm đều có đặc điểm kết cấu riêng, do đó ưu nhược điểm và phạm

vi sử dụng cũng khác nhau

Trên động cơ ôtô, đa số sử dụng bơm bánh răng, bởi kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí trên động cơ, áp suất bơm dầu đảm bảo cung cấp dầu liên tục, đặc biệt là độ tin cậy cao, tuổi thọ dài Ở đây ta khảo sát một số loại bơm điển hình dùng trên động cơ đốt trong

Bơm bánh răng:

Bơm bánh răng được ứng dụng trong các máy thuỷ lực, hệ thống điều khiển

tự động, trong công nghệ người máy, trong bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy Do không có van hút và đẩy nên bơm bánh răng có thể quay với vận tốc lớn nên nó thường truyền động trực tiếp từ động cơ Vì khi làm việc bơm bánh răng luôn tiếp xúc với dầu nhờn, dầu thuỷ lực nên tuổi thọ của nó cao Các bề mặt làm việc của bơm phải được chế tạo với độ chính xác cao thì mới tạo được áp lực lớn và

không tổn thất nhiều lưu lượng Nguyên lý làm việc và kết cấu của bơm bánh răng

rất đơn giản nó gồm có hai bánh răng được dẫn động theo chiều nhất định

Hình 3-7 Bơm bánh răng

1- Bánh răng dẫn động trên trục chủ động; 2- Trục chủ động; Vòng đệm chặn lực dọc trục; 4- Bánh răng chủ động; 5- Bánh răng bị động; 6- Trục bị động; 7- Thân bơm; 8- Nắp bơm dầu; 9- Van an toàn; 10- Lò xo van an toàn; 11- Đường dẫn

dầu;12- Nắp van an toàn; 13- Rãnh triệt áp của bơm dầu

A- Rãnh thông ; B- Chất lỏng bị kẹt

a- Đường dầu áp suất thấp; b- Đường dầu áp suất cao

Phạm vi sử dụng : Đại đa số trên động cơ ôtô, sử dụng bơm bánh răng để bơm dầu nhờn

Bánh răng chủ động 4 lắp trên trục chủ động 2, bánh răng 5 lắp trên trục bị động 6 Khi trục chủ động 2 được trục khuỷu hoặc trục cam dẫn động, bánh răng chủ động 4 quay dẫn động bánh răng bị động 5 quay theo chiều ngược lại Dầu nhờn từ đường dầu áp suất thấp a được hai bánh răng bơm dầu guồng sang đường dầu áp suất cao b theo chiều mũi tên Để tránh hiện tượng chèn dầu giữa các răng của bánh răng 4 và 5 khi ăn khớp, trên mặt đầu của nắp bơm dầu có rãnh triệt áp 13

Ap suất đi bôi trơn phải đảm bảo tính ổn định, do đó trong bơm dầu có thêm van an toàn 9 Nếu áp suất trên đường dầu áp suất cao b vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn sẽ được mở ra nhờ áp suất dầu, dầu nhờn sẽ chảy một phần về đường dầu áp suất thấp a Trên bơm còn có vít điều chỉnh 12 (hình b) để điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn khi cần thiết

Đặc điểm kết cấu: Khi bơm bánh răng làm việc, lưu lượng và hiệu suất bơm phụ thuộc chủ yếu vào khe hở hướng kính giữa đỉnh răng với mặt lỗ khoang lắp bánh răng cùng khe hở dọc trục giữa mặt đầu bánh răng và mặt đầu nắp bơm dầu Thông thường các khe hở này không vượt quá 0.1mm

3.3.3 Két làm mát dầu nhờn:

Như ta đã khảo sát, trong khi động cơ làm việc, nhiệt độ của dầu nhờn sẽ tăng dần lên không ngừng Nguyên nhân chính làm tăng nhiệt độ dầu nhờn là :

Do nhiệm vụ làm mát ổ trục, các bề mặt ma sát, dầu nhờn phải tải nhiệt do

ma sát sinh ra đi ra ngoài

Dầu nhờn phải trực tiếp tiếp xúc với các chi tiết máy có nhiệt độ cao, nhất là trong khi phun dầu để làm mát đỉnh piston hay làm mát piston-xilanh

Để đảm bảo độ nhớt dầu nhờn, đảm bảo khả năng bôi trơn và các đặc tính lý hoá khác, cần phải làm mát dầu nhờn để đảm bảo cho nhiệt độ dầu được ổn định Thông thường người ta làm mát dầu nhờn

Két làm mát dầu nhờn được đặt trong áo nước của động cơ Làm mát dầu nhờn bằng nước dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt bằng cách truyền nhiệt Nguyên

lý làm việc của két làm mát dầu nhờn bằng nước: Nước làm mát được dẫn vào hai khoang chứa ở hai đầu ống dẫn 5, còn dầu nhờn đi bao ngoài các ống dẫn nước và lưu động ngược chiều với dòng nước để tăng tác dụng trao đổi nhiệt

Đặc điểm sử dụng: Loại két làm mát này được dùng rất nhiều trên động cơ tàu thuỷ và tĩnh tại Do nguồn nước làm mát thuận tiện, các ống dẫn nước đều làm bằng đồng hoặc nhôm, vỏ két đúc bằng gang xám

Hình 3-8 Két làm mát dầu nhờn bằng nước

1 và 4- Bản đẩy; 2.-Vách ngăn; 3- Van xả dầu; 4- Nắp két làm mát; 5- Ống dẫn

nước

Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm: Hiệu quả làm mát cao nên trạng thái nhiệt của dầu thấp, giảm được tiếng ồn do không phải dùng quạt ,giảm được tổn hao công suất động cơ + Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, dùng vật liệu quý như đồng, thiết để tản nhiệt tốt, dễ rò gỉ nước làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu nhờn, phải súc rửa két nước để loại cặn bẩn hoặc nước cứng đóng cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt, hiệu quả không cao khi sử dụng ở vùng thiếu nước, không thích hợp khi dùng ở vùng khí hậu lạnh do nước dễ đóng băng Do vậy thường dùng trên động cơ tĩnh tại

và tàu thuỷ

4 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ D6AC

4.1.TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ

4.1.1 Thông số cho trước của động cơ :

Loại buồng cháy thống nhất

Kiểu xupáp treo

4.1.2 Thông số chọn của động cơ

4.1.3.Tính toán các thông số của chu trình

a r r

k r

p p p

p T

T T

1

2 1

2

.

1

) (

1425 , 0

105 , 0

1 1 , 1 1 5 , 15

1

1425 , 0

105 , 0 800

) 30 300 ( 1

á k

k

p

p p

p T T T

1

2 1

) (

) 1 (

105 , 0 1 1 , 1 1 5 , 15 15 , 0

1425 , 0 ) 30 300 (

300 1) - (15,5

1

0,8697

3 Tính nhiệt độ cuối quá trình nạpTa (K) :

) 1 (

1

r

m m

r

a r r t k

a

p

p T T

T T

105 , 0

1425 , 0 800 0208 , 0 1 , 1 30

1 5 , 1

343,13 (K)

4 Tính sốmol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M0 (kmolKk/kgnl):

49464 , 0 32

004 , 0 4

126 , 0 12

875 , 0 21 , 0

1 32 4 12 21 , 0



a b T C

2

b a C

v v

634,1867,19634,1867,19



v

a

0055 , 0 10 5 , 1

36 , 184 38 , 427 10

36 , 184 38 ,

v v

v

1

C m C

m C m

004216,

08294,19.2

/ / /

, 0 1

956 , 20 0208 , 0 806 , 19 1

a a

a





004216 ,

0 0208

, 0 1

0055 , 0 0208 , 0 00419 , 0 1

b b

b





9 Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1 :

Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương mò nghiệm

) 1 (

T 2

b a

314 , 8 1

n

1 n a v v

12 Tính  M :

32

004 , 0 4

126 , 0 32

O 4

77396 , 0

0208 , 0 043 , 1 1

16 Hệ số biến đổi phân tử tại z

04212 , 1 8 , 0

8 , 0 0208 , 0 1

1 043 , 1 1 1

8 , 0

527,2276.00569,01239,212.//

Z V

r x V

vz

x M x

M

x M a x

M a a

1

.

1 0 2

1 '

0 2

1 74196 , 0 043 1

0208 , 0 1 77396 , 0

1 1 74196 , 0 8294 19 043 , 1

0208 , 0 1 77396 , 0

z V

R z V

vz

x M x

M

x M b x

M b b

1

.

1 0 2

1 '

0 2

1 74196 , 0 043 , 1

0208 0 1 77396 0

1 1 74196 , 0 004216 ,

0 043 , 1

0208 , 0 1 77396 , 0

v v r

H z

b a M

Q C

)

1

.(

.

502 , 30 ) 314 , 8 956 , 20 (

04212 , 1 ) 314 , 8 (

002866 ,

0 2

0055 , 0 04212 , 1 2

.

/ /

, 956 6 , 1 314 , 8 407 , 956 004216 , 0 8294 , 19 42530

8

04212,1

5,15



24 Kiểm nghiệm lại trị số n2

Chọn trước n2 = (1,15-1,25) Chọn n2 = 1,25 theo công thức:

) T T (

2

b a ) T T (

).

1 ( M

) Q Q ).(

(

314 , 8 1

n

b z

//

z //

vz b z r 1

H H z b 2

0055 , 0 956 , 20 ) 95 , 1237 53 , 2276 (

04808 , 1 ).

02049 , 0 1

8 , 0 8 , 0 (

314 , 8

8503,925 , 1

b

p p

2)

27 Kiểm lại nhiệt độ khí sót

22 , 695 53

, 0

105 , 0 567 ,

1 5 , 1 1

b

r b

T

T T

4.1.3.5 Các thông số chỉ thị

28 Áp suất chỉ thi trung bình lý thuyết (MN/m2)

trong trường hợp động cơ điêzen:

25 , 1

1 1

1 2

/

5 , 15

1 1

1 374 , 1

1 33

, 10

1 1

1 25 , 1

5 , 1 6 , 1 1 5 , 1 6 , 1 1

1 1

1 1

) 1 (

c

i

n n

, 0 8697 , 0 42530

300 2624 , 1 74196 , 0 314 , 8

.

.

k i i

p Q

T p M





31 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi (g/kw.h)

02,201421,0.42530

3600000





n S

[m/s]

33 Áp suất trung bình (MN/m2)

pe = pi - pm = 1,2624 - 0,1749 = 1,0875

2624 , 1

0875 , 1

, 0

02 , 201

4 30 250

30

0898 , 2 4

4.2.1.Phương pháp xây dựng các đồ thị công

Dựa vào tài liệu [2]

a Xây dựng đương cong áp suất trên đường nén:

Phương trình nén đa biến: p.Vn1 = const, gọi x là điểm bất kì trên đường nén thì:

i

p

[MN/m2] Với: pc = pa.n1 : - Áp suất cuối quá trình nén

pa : - Áp suất đầu quá trình nén

Dựa vào tính toán nhiêt Động cơ D6AC

Phương trình giãn nở đa biến: p.Vn2 = const, gọi x là điểm bất kì trên đường giãn

n n

Bảng 4-1 Các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở

Vx i in1 1/in1 pc*1/in1 in2 1/in2 pz.ρn2/in2 Vx pn pgn

Vc 0.13 1.00 1.00 1.00 6.16 1.00 1.00 9.85 10.01 131.25 210.00 1.5Vc 0.19 1.50 1.75 0.57 3.53 1.66 0.60 9.85 15.01 75.19 210.00 2Vc 0.26 2.00 2.59 0.39 2.38 2.38 0.42 6.87 20.01 50.64 146.57 2.50 0.32 2.50 3.52 0.28 1.75 3.14 0.32 5.20 25.02 37.27 110.89 3Vc 0.38 3.00 4.52 0.22 1.36 3.95 0.25 4.14 30.02 29.01 88.29 3.5Vc 0.45 3.50 5.59 0.18 1.10 4.79 0.21 3.42 35.02 23.47 72.82 4Vc 0.51 4.00 6.72 0.15 0.92 5.66 0.18 2.89 40.03 19.54 61.63 5Vc 0.64 5.00 9.13 0.11 0.67 7.48 0.13 2.19 50.04 14.38 46.63 6Vc 0.77 6.00 11.73 0.09 0.52 9.39 0.11 1.74 60.04 11.19 37.12 7Vc 0.90 7.00 14.49 0.07 0.42 11.39 0.09 1.44 70.05 9.06 30.62 8Vc 1.02 8.00 17.41 0.06 0.35 13.45 0.07 1.22 80.06 7.54 25.91 9Vc 1.15 9.00 20.47 0.05 0.30 15.59 0.06 1.05 90.06 6.41 22.36 10Vc 1.28 10.00 23.66 0.04 0.26 17.78 0.06 0.92 100.07 5.55 19.60 11Vc 1.41 11.00 26.97 0.04 0.23 20.03 0.05 0.82 110.08 4.87 17.40 12Vc 1.54 12.00 30.39 0.03 0.20 22.33 0.04 0.73 120.08 4.32 15.61 13Vc 1.67 13.00 33.93 0.03 0.18 24.68 0.04 0.66 130.09 3.87 14.12 14Vc 1.79 14.00 37.56 0.03 0.16 27.08 0.04 0.60 140.10 3.49 12.87 15Vc 1.92 15.00 41.30 0.02 0.15 29.52 0.03 0.55 150.11 3.18 11.81

Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết

Dùng đồ thị Brick xác định các điểm;

- Phun sớm c’:

- Mở sớm b’ đóng muộn r” xupap thải

- Mở sớm r’ đóng muộn a” xupap nạp

Hiệu chỉnh đồ thị công;

Động cơ Điezen lấy công suất cực đại bằng pz

Xác định các điểm trung gian

- Trên đoạn cz lấy điểm c” với c”c = 1/3 cy

- Trên đoạn yz lấy điểm z” với yz” = 1/2 yz

- Trên đoạn ab lấy điểm b” với bb” = 1/2 ba

Nối các điểm c’c”z”và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại điểm chết trên và điểm chết dưới và tiếp xúc với đường thải, ta sẽ nhận được đồ thị công như đã hiệu chỉnh

6 5 4 3 2 1 C

56º 46º

r

Hình 4-1 Đồ thị công

4.2.2 Tính toán động học

Dựa vào tài liệu tham khảo [2]

4.2.2.1 Giải chuyển vị x của piston bằng đồ thị Brick

ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ S-

 = 2 [độ /mm]

S = 0,9655 [mm / mm]

180 160 140 120 100 80 60 40 20 o



sHình 4-2 Đồ thị chuyển vị s=f()

Vẽ nửa cung tròn tđm O, đường kính AB, Bân kính R = S/2 =140/2 =

70(mm)

Chọn tỉ lệ xích: s = 0,9655 mm/mm, Bân kính Rv tương ứng 72,5 mm, Từ O lấy đoạn OO’ dịch về điểm chết dưới một đoạn; OO’ =

Từ O’ kẽ câc tia ứng với câc 00, 100,200, ,1800

Vẽ hệ trục vuông góc S- phía dưới nửa cung tròn Gốc O gióng từ điểm A xuống Trục O biểu diễn giâ trị  Trục OS song song với AB biểu diễn giâ trị s

Từ câc điểm chia trín nửa vòng tròn đồ thị Brich ta kẽ câc đường thẳng song song với trục O, vă từ câc điểm chia có góc tương ứng trín trục O ta kẽ câc đường nằm ngang câc đường năy sẽ cắt nhau tại câc điểm 0,1,2,3,4, ,18 Nối câc điểm năy lại ta có đường cong biểu diễn độ dịch chuyển S theo 

18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1