HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ THAM KHẢO ( 2AZ-F E)

Hình 1. Hệ thống bôi trơn động cơ 2AZ-FE

- Oil filter : Bộ lọc dầu - Oil pump : Bơm dầu

- Oil return hole : Lỗ hồi dầu - Chain tensioner : chuỗi căng

- Camshaft timing oil control valve : Van điều khiển trục cam - VVT-i Controller : Bộ xử lí VVT-i

124 - Dầu bơi trơn được bơm đẩy lín bơi trơn câc bề mặt lăm việc, đảm bảo tốt

tất cả câc u cầu về bơi trơn, lăm mât, tẩy rửa câc bề mặt ma sât, ổ trục….

- Ưu điểm: cung cấp dầu đầy đủ về số lượng vă chất lượng, độ tin cậy lăm việc của hệ thống bôi trơn tương đối cao.

- Nhược điểm: Do dầu chứa trong câcte nín khi động cơ lăm việc ở độ nghiíng lớn, dầu nhờn sẽ dờn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng, lưu lượng dầu cung cấp khơng đạt u cầu.

II- ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VĂ TÍNH TƠN HỆ THỐNG BƠI TRƠN

2.1. Nhiệm vụ, yíu cầu của hệ thống bôi trơn vă công dụng của dầu bôi trơn:

- Hệ thống bơi trơn của động cơ đớt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn đến câc mặt ma sât để lăm giảm ma sât đồng thời lăm mât vă tẩy rửa bề mặt ổ trục. Vì vậy chủng loại vă tính năng hơ lý của dầu bơi trơn, lưu lượng vă âp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn lă những vấn đề rất quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn.

- Nhiệm vụ cụ thể:

+ Bôi trơn bề mặt câc chi tiết, lăm giảm công ma sât: Khi bôi trơn bề mặt câc chi tiết (nhất lă câc bề mặt có ma sât lớn) dầu nhờn đóng vai trò như một chất đệm ngăn câch hai mặt ma sât khơng trực tiếp tiếp xúc với nhau. Vì vậy sẽ giảm được ma sât gđy hao mòn bề mặt câc chi tiết.

+ Lăm mât bề mặt câc chi tiết: Trong q trình lăm việc cơng ma sât chuyển thănh nhiệt lăm nóng câc bề mặt chi tiết, lăm giảm độ nhớt của dầu nhờn vă gđy bó, chây bề mặt câc chi tiết. Vì vậy lưu lượng dầu đi qua câc bề mặt sẽ đem nhiệt ở câc bề mặt chi tiết đi lăm mât câc bề mặt vă do đó đảm bảo nhiệt độ lăm việc của câc bề mặt chi tiết (nhất lă đối với câc ổ trục chịu tải trọng lớn).

+ Tẩy rửa câc bề mặt chi tiết: Trong quâ trình lăm việc, câc bề mặt chi tiết cọ xât với nhau, mạt kim loại rơi ra được dầu nhờn đưa ra khỏi bề mặt câc chi tiết

125 lăm cho câc bề mặt chi tiết sạch vă giảm ma sât do mạt kim loại gđy ra.

+ Bao kín: Đới với câc khe hở giữa piston với secmăng, giữa pistôn với xilanh lăm giảm khả năng lọt khí.

- Yíu cầu

+ Nhiệt độ vă âp suất dầu bôi trơn phải luôn luôn ổn định. + Đảm bảo cho câc bề mặt cần bơi trơn ln có dầu bơi trơn.

+ Tớc độ dầu bơi trơn phải đảm bảo sao cho có thể lăm sạch câc bụi bẩn, mạt kim loại bâm trín bề mặt chi tiết.

+ Đảm bảo lượng dầu bôi trơn luôn luôn đủ.

2.2- Câc phương phâp bôi trơn dùng trong động cơ đốt trong:

- Bơi trơn bằng phương phâp vung tóe dầu

Phương phâp năy dùng cho động cơ đơn giản ,kết hợp với lăm mât kiểu bốc hơi, dầu bị va đập → nhiệt độ lăm mât cao → tiíu hao dầu lớn ,tuổi thọ dầu giảm.

- Bôi trơn cưỡng bức cacte ướt ,cacte có chứa dầu

Một phần dầu 10 ÷15% qua lọc tinh quay về catte,tuỳ thuộc văo nhiệt độ của

dầu mă có thể qua kĩt hoặc khơng qua kĩt để giải nhiệt cho dầu Ưu điểm :

+ dầu được lưu động , được dẫn động đều phđn phối đều bề mặt bôi trơn , + chất lượng dầu được đảm bảo vă nhiệt độ dầu được đảm bảo

Nhược điểm:

Nếu lắp trín động cơ bớ trí trín địa hình phức tạp mây thuỷ .khi dầu chịng chănh thì dầu bị lọt văo b̀ng mây → ta dùng phương ân catte khô.

126 - Bôi trơn cưỡng bức catte khô:

Dầu rớt văo catte sẽ được bơm hút quay về thùng chứa. dầu từ thùng chúa qua bơm đi bôi trơn

Ưu điểm : catte luôn được giữ khơ nhờ bơm dầu

Nhược điểm: phức tạp hơn vì tớn nhiều bơm dẫn động hơn - Bơ trơn bằng pha dầu văo nhiín liệu :

Dùng ở động cơ xăng hai kỳ,thường lă động cơ cỡ nhỏ,quĩt khí bằng thục khuỷ động cơ hai kỳ lớn quĩt khí bằng bơm quĩt khí.

- Bôi trơn theo phương phâp hỗn hợp.

Vừa bôi trơn bằng phương phâp cưỡng bức vừa bôi trơn bằng phương phâp cưỡng bức ,vă vung toĩ

127 Hình 2. Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ 2AZ-FE

1-Phao hút dầu . 2-Bơm dầu. 3-Van một chiều. 4-Bầu lọc dầu. 5-Van an toăn lọc dầu. 6-Kĩt lăm mât dầu. 7-Trục khuỷu. 8-Đường dẫn dầu trục khuỷu. 9- Đường dầu đi bơi trơn chính. 10-Thanh truyền. 11-Trục cam. M-Đờng hờ âp suất dầu. T-Đờng hờ nhiệt độ dầu

- Ngun lí lăm việc

- Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu, dầu trong câcte được hút văo bơm qua lưới lọc. Lưới lọc năy để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn. Sau bơm, dầu có âp suất cao đi đến đường dầu chính khi đến bầu lọc thì van một chiều 3 của bầu lọc mở ra vă dầu được đưa văo trong bầu lọc. Khi văo bầu lọc dầu sẽ đi qua phần lọc thô vă tinh. Lượng dầu qua phần lọc tinh chiếm từ 20÷25%. Dầu sau khi qua bầu lọc đã được lọc sạch sẽ theo đường dầu chính 9 để đi bơi trơn. Từ đường dầu chính đầu bơi trơn sẽ đi bôi trơn cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, bôi trơn trục cam, trục bânh răng, dầu đi qua lỗ phun dầu trín đầu to thanh truyền để bơi trơn vâch xilanh vă piston. Dầu sau khi bôi trơn sẽ rớt trở về lại câcte.

- Trong quâ trình lăm việc của động cơ, nếu âp suất vượt quâ một giới hạn cho phĩp năo đó thì van an toăn của bơm dầu sẽ mở ra, để cho dầu trở về đường ống hút vă để giữ cho âp suất ổn định. Khi âp suất dầu bằng với âp suất phụ tải cần thiết thì van năy sẽ đóng.

- Khi bầu lọc bị tắc lăm cho âp suất dầu tăng lín. Lúc năy, âp suất dầu tăng lín vă thắng được lực lị xo của van an toăn 5 lăm cho van an toăn mở ra để cho dầu đi qua, khi đó bầu lọc khơng cịn tâc dụng lọc dầu nữa.

Van một chiều 3 có tâc dụng cho dầu theo đường đi bơi trơn mă không cho đi theo chiều ngược lại, mặt khâc van cịn tạo âp suất dư trín đường dầu chính.

128

2.4- Câc bộ phận chính của hệ thống bơi trơn động cơ 2AZ-FE 2.4.1. Bầu lọc toăn phần

- Trong qúa trình lăm việc của động cơ, dầu bị nhiễm bẩn bởi nhiều tạp chất cơ học cũng như hô học bao gờm: mạt kim loại do ma sât tạo ra, bụi bẩn của khơng khí, muội than vă câc thănh phần khí chây lọt x́ng câcte lăm phđn huỷ dầu nhờn vă biến chất dầu nhờn thănh câc tạp chất hoâ học, nước của hệ thớng lăm mât lẫn văo. Vì vậy cần có bầu lọc dùng để lọc sạch dầu, để đảm bảo chất lượng dầu bôi trơn vă giảm măi mòn câc bề mặt ma sât.

- Van một chiều có tâc dụng chỉ cho dầu theo một chiều vă không cho dầu theo chiều ngược lại. Mặt khâc khi động cơ khơng hoạt động nó tạo được âp suất dư trín đường dầu chính, van một chiều được lăm bằng cao su vă co giãn được.

- Vật liệu của lõi lọc lă giấy cât-tơng, loại lọc thấm bằng giấy cịn gọi lă lọc bề mặt. Đối với phần lọc thô để tăng diện tích bề mặt lọc, người ta dùng giấy dăy 0,6 mm gấp lại để đạt diện tích bề mặt 5 - 12 cm2/cm3 (so với dung tích bầu lọc). Đối với phần lọc tinh thì sức cản rất lớn nhưng dầu được lọc sạch hơn để giảm bớt sự măi mòn câc bề mặt ma sât.

129 Hình 3. Kết cấu bầu lọc toăn phần

1. Phần lọc tinh dầu nhờn; 2. Van lọc dầu; 3. Van an toăn; 4. Phần lọc thô dầu nhờn; 5. Van một chiều

2.4.2. Bơm dầu Sơ đồ nguyín lý

- Bânh răng chủ động được lắp trín trục vă được dẫn động bằng trục khuỷu. - Bânh răng chủ động ăn khớp với bânh bị động 3 hai bânh răng có cùng

sớ răng vă đều bằng chín.

- Hai bânh răng được đặt trong vỏ bơm có lỗ thơng với đường ớng hút vă đường ớng đẩy.

1 2

3

4

130

Ngun lý lăm việc

- Bơm dầu nhờn dùng để cung cấp liín tục dầu có âp suất thích hợp đến câc bề mặt ma sât nhằm đảm bảo bôi trơn câc bề mặt ma sât.

- Khi động cơ hoạt động thì trục khuỷu quay vă dẫn động bânh răng chủ - động quay theo chiều kim đồng hồ. Bânh răng chủ động ăn khớp với bânh

răng

bị động nín khi bânh bânh răng chủ động quay thì nó cũng lăm cho bânh răng bị động quay theo với chiều ngược lại. Khi hai bânh răng ăn khớp với nhau thì ở vùng A bânh răng ở vị trí ra khớp nín thể tích b̀ng A tăng lín lăm cho âp suất giảm xuống tạo ra âp suất chđn khơng nín hút dầu từ câcte qua lưới lọc, khi dầu qua lưới lọc thì những cặn bẫn có kích thước lớn hơn 1mm2 được giữ lại, dầu tiếp tục đến đường ống hút đi văo buồng A. Dầu trong buồng A điền đầy câc rãnh răng vă được câc rãnh răng đưa lín b̀ng B theo đường vịng của vỏ bơm. Tại b̀ng B câc răng ở vị trí văo khớp, thể tích b̀ng B giảm x́ng nín dầu bị nĩn trong buồng B lăm cho âp suất tăng. Khi âp suất tăng cđn bằng với âp suất phụ tải thì dầu theo đường ớng đẩy 5 để đi bơi trơn câc bề mặt ma sât.

Hình 4. Sơ đờ bơm dầu

1- Lưới lọc; 2- Ống hút; 3- Bânh răng bị động; 4- Thđn bơm; 5-Đường dầu ra; 6-Bânh răng chủ động; 7- Van ổn âp.

6 5 4 3 1 2 A B 7

131 - Quâ trình hút vă đẩy xảy ra liín tục tạo ra dịng chất lỏng tương đới điều

hoă trín đường ớng đẩy.

- Để khớng chế âp suất dầu lăm việc không vượt quâ giâ trị cho phĩp, người ta lắp một van ổn định âp suất khi ở âp suất lăm việc bình thường thì van năy vẫn đóng. Khi âp suất vượt quâ giâ trị cho phĩp thì van an toăn năy mở ra, cho dầu đi về đường ống hút lăm cho âp suất giảm x́ng vă đến một lúc năo đó âp suất cđn bằng với âp suất lăm việc thì van sẽ đóng lại để giữ âp suất ổn định.

- Sớ vịng quay của bơm khơng vượt q 4000 - 5000vịng/phút vì khi sớ vịng quay cao quâ, hiệu suất bơm giảm do tổn thất vă hiệu ứng li tđm tại cửa nạp. Hiệu suất của bơm còn phụ thuộc văo khe hở giữ đỉnh răng vă vỏ bơm vă giữa mặt đầu bânh răng vă vỏ bơm.

- Ưu điểm : Kết cấu nhỏ gọn, cung cấp dầu liín tục vă đều đặn, q trình

ăn khớp ím dịu

- Nhượt điểm: Sớ vịng quay của bơm khơng vượt q 4000÷5000vg/ph vì

khi sớ vịng quay cao, hiệu suất bơm giảm do tổn thất vă do hiệu ứng li tđm của dầu ở vùng cửa nạp; tạo ra lực dọc trục lớn.

2.4.3. Van ổn âp

- Van có dạng hình trụ, chịu âp lực của lò xo đóng mạch. Khi dầu trong mạch chính từ bơm ra vượt quâ âp suất cho phĩp thì âp suất dầu thắng được âp lực lò xo của van lăm cho van mở ra vă cho dầu về đường ống hút của bơm.

132 Hình 3.4. Câc bộ phận của van ổn âp.

1 - Lị xo. 2 - Van hình trụ.

2.4.4. Thơng gió hộp trục khuỷu

- Trong quâ trình lăm việc của động cơ, khí chây lọt qua kh hở secmăng vă xilanh xuống hộp trục khuỷu vă do sự truyền nhiệt từ động cơ lăm cho nhiệt độ dầu nhờn tăng. Khi khí chây lọt x́ng hộp trục khuỷu sẽ đem theo hơi nước, khí sunfua vă hơi nhiín liệu… Hơi nước ngưng tụ trong câcte lăm dầu sủi bọt tạo thănh nhủ tương (quânh vă nhờn). Khí sunfua sẽ hỗn hợp với hơi nước tạo thănh axít sunfuaric (H2SO4) hoặc axit sunfuarơ (H2SO3). Những axít năy lẫn trong dầu sẽ lăm động cơ chóng mòn. Khi nhiệt độ dầu tăng sẽ lăm cho dầu bị phđn hủy hay biến chất, lăm độ nhớt dầu giảm vă tiíu hao nhiều. Vì vậy phải thơng gió hộp trục khuỷu để giảm măi mòn cho động cơ, tăng công suất cho động cơ vă tăng thời gian sử dụng của dầu.

Trong động cơ đốt trong thường sử dụng hai loại thơng gió đó lă: thơng gió kín vă thơng gió hở.

- Thơng gió kín: thường dựa văo ngun lý cđn bằng âp suất hay độ chđn không ở những khu vực khâc nhau của bình lọc khí, để xả hơi dầu ra khỏi câcte, bằng câch dùng hai ống cao su nối thông phần không gian của nắp che kín xupâp với

2 1

133 phần trín của bình lọc khí (độ chđn khơng nhỏ) vă nới thơng phần dưới của bình lọc khí (độ chđn khơng lớn). Khi động cơ lăm việc với phụ tải nhỏ vă trung bình, thì hơi dầu xả ra ở ớng phía dưới, còn khi động cơ lăm việc với phụ tải lớn, khí chây lọt x́ng câcte nhiều hơn thì hơi dầu ở câcte xả ra cả hai ớng trín vă dưới. Hơi dầu ra khỏi câcte lại đưa văo xilanh trong q trình nạp của động cơ. Loại thơng gió kín cho phĩp cho phĩp thơng gió triệt để ở hộp trục khuỷu nhưng có nhược điểm lớn lă hơi dầu vă khí chây văo xilanh sẽ tăng khả năng đóng muội trín xupâp, thănh xilanh.

- Thơng gió hở: Thường dùng ớng hoặc lỗ để nới thơng câcte với khí trời. Khi động cơ lăm việc, hơi dầu ở câcte qua lỗ hoặc ớng năy được xả ra ngoăi khí trời. Lỗ hoặc ớng thơng hơi có thể lăm chung với lỗ vă miệng rót dầu văo câcte hoặc lăm riíng vă có lưới lọc ngăn bụi bẩn rơi văo câcte. Nhược điểm của loại thơng gió hở lă nó gđy ơ nhiễm mơi trường vă khí trời văo sẽ lăm bẩn dầu bơi trơn.

III- TÍNH TƠN HỆ THỐNG BƠI TRƠN:

3.1. Tính tơn lưu lượng dầu bơi trơn

- Lượng nhiệt dầu mang đi: Qd= (1,52)% Qt Trong đó:

Qd : Lượng nhiệt dầu mang đi

Qt : Lượng nhiệt sinh ra trong quâ trình chây Với:

Qt = 632.𝑁𝑒

(0,25÷0,35) ,theo tăi liệu [2], tập 3, trang 216 Qd =(0,015÷0,02)𝑁𝑒632

(0,25÷0,35)

Chọn : Qd =0,015.𝑁𝑒632

0,3 =0,015.124.632

0,3 = 5224.5 [Kcal/l] Lượng dầu cần thiết để bôi trơn câc bề mặt ma sât. Vd = 𝑄𝑑

134 = 5224.5

0,85.0,5.12=1024,4 [lit/h] Ở đđy:

t = (1015)0C : Khoảng chính nhiệt độ Cd = 0,5 kcal/kg0C : Tỷ nhiệt của dầu   0,85 Kg/lit : Khới lượng riíng của dầu Lưu lượng dầu cần thiết của bơm dầu :

V’b= (23,5)Vd ,TL [4] trang 9-7 Chọn V’b= 3Vd =3.1024,4 =3073 [lit/h] Lưu lượng lý thuyết của bơm :

Vb = 𝑉′𝑏

𝜂𝑏

Với b = (0,70,8) : Hiệu suất của bơm bânh răng Chọn b = 0,75

Vb =3073

0,75 = 4097,3 [lit/h] =11,38.10−4 [m3/s]

3.2. Tính tơn bầu lọc thấm

Phần lọc tinh

- Tính tơn loại bầu lọc năy rất khó vì thường không xâc định được tiết diện thông qua một câch chính xâc. Vì vậy khi thiết kế nín tham khảo kích thước của những loại lọc tinh của động cơ có cơng suất tương đương. Có thể căn cứ văo tổng dung tích cơng tâc của động cơ để lựa chọn sơ bộ kích thước lõi lọc theo sớ liệu thớng kí trong bảng

Bảng 3.1: Kích thước lõi lọc (Bảng 9.3 TL [4])

Dung tích cơng tâc (l) Đường kính lõi lọc (mm) Chiều cao lõi lọc 4 trở lín 1,54 Dưới 1,5 116 116 88 204 126 135

Tính kiểm nghiệm khả năng lọc của bầu lọc thấm theo công thức :