Trong động cơ đốt trong, kết cấu các cặp chi tiết, số lượng, cách bố trí trong mỗi động cơ khác nhau. Vì vậy, để cung cấp đủ dầu nhờn một cách liên tục đến các bề mặt ma sát của chi tiết máy, ta có thể lựa chọn những phương án bôi trơn, cách bố trí hệ thống bôi trơn khác nhau.
Lựa chọn phương án bôi trơn nào là phải dựa vào tính năng tốc độ, công suất, mức phụ tải tác dụng lên ổ trục, công dụng của động cơ. Mỗi phương án bôi trơn đều có ưu, nhược điểm riêng nên ta phải dựa vào các yêu cầu cụ thể và điều kiện làm việc của động cơ mà lựa chọn cho hợp lý.
3.1.3.1 Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu nhờn vào nhiên liệu
Loại bôi trơn này dùng trong động cơ xăng hai kỳ quét khí bằng hộp trục khuỷu - cacte. Nghĩa là hộp trục khuỷu - cacte là một khối kín đóng vai trò như một máy nén khí để quét khí cho xylanh theo kiểu quét ngang.
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 45
Dầu nhờn được pha vào xăng với tỷ lệ thể tích (4÷5)%. Hỗn hợp dầu nhờn, nhiên liệu nhờ bộ chế hoà khí được xé thành các hạt nhỏ trộn với không khí tạo thành khí nạp và được nạp vào cacte. Tại đây các hạt dầu sẽ ngưng tụ bám lên các bề mặt ma sát để bôi trơn.
Kết cấu kiểu bôi trơn này rất đơn giản nhưng lại nhiều nhược điểm, nhược 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 piston, ngăn cản truyền nhiệt làm cho nóng máy. 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.
3.1.3.2 Bôi trơn bằng phương pháp vung toé dầu
Phương pháp này được áp dụng ở những động cơ đời đầu. Lúc này động cơ chưa được trang bị bơm dầu và chưa có hệ thống ống dẫn dầu vào thân máy và các chi tiết cơ khí.
Tùy theo tính năng, các bộ phận cơ khí được bôi trơn bằng ngâm nhúng trong dầu nhờn hoặc được vung té dầu. Bộ phận được ngâm nhúng trong dầu là trục khuỷu. Tại đầu nối thanh truyền pít tông với trục khủy có gắn 1 chi tiết hình dạng gầu múc. Khi trục khủy quay, gầu múc sẽ tát dẩu nhờn lên xy lanh, trục cam và hệ thống cò mỏ và lò xo xu báp.
Cấu tạo
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 46
Hình 3.2 Sơ đồ bôi trơn bằng phương pháp vung té có bơm dầu đơn giản
1 - Máng dầu phu 2 - Điểm tựa 3 – Bánh lệch tâm 4 - Thân bơm 5 - Pittông bơm dầu.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn được chứa trong cacte.Khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền, dầu được múc và tung lên lúc thanh truyền dao động lắc. Nếu như 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 được hắc tung lên. Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu, thìa múc hắc dầu lên một lần. Các hạt dầu vung té ra bên trong không gian cácte sẽ rơi tự do xuống các bề mặt ma sát của cổ trục. Để 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.
Nhược điểm
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. Tuy nhiên ưu điểm của phương pháp này là kết cấu đơn giản.
Không cung cấp đủ dầu bôi trơn cho xupap khiến các bộ phận nhanh mài mòn. Trục khuỷu quay trong dầu nhờn chịu lực cản của dầu nhờn làm giảm công suất động cơ, từ đó cặn bẩn luôn bị khuẩy động, trộn lẫn với dầu nhờn khiến dầu nhờn mau bị biến chất.
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 47
3.1.3.3 Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức
Đây là phương pháp bôi trơn được dùng phổ biến nhất trong động cơ đốt trong. Dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn, từ cacte được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như 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 cưỡng bức gồm các thiết bị sau: thùng chứa dầu hoặc cacte, 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.
Toàn bộ dầu trước khi bôi trơn các chi tiết động cơ đều phải qua bộ phận lọc. Tại đây những bụi cacbon hay kim loại có đường kính lớn hơn 30 micro đều được giữ lại. Ở trước lọc dầu có một van điều áp, nhờ van này khi tắt máy, dầu vẫn được giữ trong hệ thống đường dẫn. Nên khi khởi động động cơ, chỉ trong vài tua máy đầu tiên dầu nhờn đã đến với các chi tiết cần bôi trơn, không cần chờ vài phút như trước đây.
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 cưỡng bức cacte ướt và hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô.
a. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt Cấu tạo
Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte 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;
11 14 13 1 10 9 8 2 7 6 4 3 5 12
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 48
8- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 9- Cácte; 10- lưới lọc dầu; 11- Bơm dầu; 12- Van an toàn của bơm; 13- Bầu lọc thô; 14- Van an toàn của hệ thống bôi trơn.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn chứa trong cácte 9 được bơm dầu 11 hút qua lưới 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 được lọc sạch sơ bộ các chất cặn bẩn có kích thước hạt lớn. Một phần (khoảng 15÷ 20%) lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp đi qua bầu lọc tinh 5 rồi trở về lại cacte.
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 như 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.
* Ưu điểm:
Cung cấp lượng dầu bôi trơn khá đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống tương đối cao.
* Nhược 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. Như vậy, lượng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu.
b. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô Cấu tạo
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN MAZDA CX5 Khưu Chấn Diên
Trang 49
Hình 3.4: 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 cưỡng bức cacte ướt là trong hệ thống bôi trơn này có thêm hai bơm hút dầu từ cacte về thùng chứa. Sau đó, bơm dầu này sẽ chuyển dầu từ thùng chứa đi bôi trơn. Trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt, cacte chứa dầu bôi trơn còn ở đây là thùng chứa.
* Ưu điểm:
Cacte 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 được cung cấp liên tục và đầy đủ.
* Nhược 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.
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô thường được sử dụng trên các loại động cơ diesel dùng trên xe ủi, máy kéo, tàu thuỷ,...