Nhiệm vụ, cấu tạo sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động cơ

I. NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi thọ các chi tiết.

II. DẦU BÔI TRƠN

1. Công dụng dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn (dầu nhờn) dùng trong động cơ có một số công dụng chủ yếu sau đây:
- Giảm ma sát:
Khi gia công hay chế tạo các chi tiết dù cấp chính xác rất cao, bề mặt làm việc vẫn có độ nhấp nhô. Động cơ làm việc, hai bề mặt tiếp xúc có chuyển động tương đối với nhau sinh ra lực cản hay lực ma sát rất lớn. Nếu giữa hai bề mặt này có một lớp dầu nhờn thì ma sát sẽ giảm và chi tiết lâu mòn hơn.
- Làm mát một phần động cơ:
Khi động cơ làm việc, dầu bôi trơn thu nhiệt do ma sát và khí cháy truyền cho các bề mặt làm việc của chi tiết, qua bộ phận làm mát đưa ra ngoài.
- Làm sạch bề mặt ma sát:
Khi động cơ làm việc, sau khi bôi trơn và làm mát, dầu nhờn ra khỏi mặt ma sát đem theo các mạt kim loại do mài mòn và những tạp chất cơ học khác như : Muội than, đất cát v.v... Do đó, dầu nhờn đã làm cho bề mặt làm việc có ma sát sạch, không bị cạo xước và mài mòn do các tạp chất cơ học gây nên.
- Làm kín khe hở:
Khi động cơ làm việc, dầu nhờn làm kín khe hở giữa pittông và xilanh, giữa xéc măng với pit tông v.v..., do đó buồng cháy được kín, khí cháy khó lọt xuống cácte và bảo đảm được công suất động cơ.
- Bảo vệ chi tiết:
Dầu nhờn ngoài những công dụng trên còn có tác dụng bảo vệ các chi tiết khỏi bị ăn mòn hay xâm thực do ảnh hưởng của độ ẩm, ôxi hoá và khí cháy.

2. Tính chất dầu bôi trơn

- Độ nhớt
Độ nhớt là một trong những tính chất chủ yếu về chất lượng bôi trơn của dầu nhờn. Độ mòn của chi tiết, tính khởi động của động cơ và khả năng lựu thông của dầu nhờn phụ thuộc nhiều vào độ nhớt. Nếu dầu nhờn không đủ độ nhớt hay độ nhớt bé quá sẽ bị ép ra khỏi ổ trục, làm cho ổ trục bị mòn nhanh và có khi bị cháy. Ngược lại, nếu dầu nhờn có độ nhớt lớn quá sẽ khó lưu thông qua các lỗ nhỏ hoặc khe hở giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết.
Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi và phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu nhiệt độ tăng thì độ nhớt của dầu nhờn sẽ giảm.
- Điểm bén lửa
Điểm hay độ bén lửa của dầu nhờn là nhiệt độ tại đó hơi dầu nhờn có thể tự cháy được. Dầu nhờn dùng trong động cơ thường có điểm bén lửa vào khoảng 3430 - 4730K.
Dầu nhờn có độ nhớt cao, điểm bén lửa cũng rất cao.
- Nhiệt độ đông đặc
Nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn là nhiệt độ thấp nhất mà dầu nhơn có thể động đặc lại. Nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn có ảnh hưởng rất nhiều đối với những động cơ làm việc về mùa đông, đặc biệt ở các nước có nhiệt độ thấp. Nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn dùng trong động cơ thường là 2530K (-20oC).
- Lượng axit
Lượng axít thể hiện tính ăn mòn kim loại của dầu nhờn. Dầu nhờn để lâu ngày hoặc đã dùng bị phân huỷ, thì lượng axít tăng lên và làm cho chi tiết chóng mòn. Vì vậy, động cơ nên dùng dầu nhờn có lượng axít ít nhất.
Ngoài những tính chất chủ yếu trên, dầu nhờn cần có phải đảm bảo sạch không lẫn nước và các tạp chất v.v...

3. Các thông số sử dụng của dầu bôi trơn

Thông thường trên bao bì sản phẩm đều có ghi rõ ký hiệu thể hiện các tính năng sử dụng của từng loại dầu.
a. Thông số SAE
Đây là thông số phân loại dầu theo độ nhớt ở 1000C và -180C. Ví dụ: ở 1000C, thông số SAE lớn tức là độ nhớt của dầu cao và ngược lại. Thông số SAE của dầu cho biết cấp độ nhớt.Có hai loại độ nhớt sau:
Loại đơn cấp: Là loại dầu chỉ có một độ nhớt.
Ví dụ: SAE – 40, SAE – 50, SAE – 10W, SAE – 20W. Cấp độ nhớt có chữ W dựa trên cơ sở độ nhớt ở nhiệt độ thấp nhất, còn cấp độ nhớt không có chữ W dựa trên cơ sở độ nhớt ở 1000C.
Loại đa cấp: Là loại có hai độ nhớt như SAE – 10W / 40, SAE – 20W / 50
Ví dụ: SAE – 10W / 40. Ở nhiệt độ thấp có cấp độ nhớt giống như loại đa cấp SAE – 10W, còn ở nhiệt độ thấp có độ nhớt như loại đơn cấp SAE – 40. Loại dầu thường dùng ở Việt nam là loại SAE – 20W – 40.
b. Thông số API
Thông số API cho biết cấp hạng chất lượng nhớt khác nhau theo chủng loại động. Thông số API càng cao có nghĩa chất lượng dầu càng cao và được chia làm hai loại sau:
Dầu chuyên dùng: Là loại dầu chỉ dùng cho một loại động cơ nhất định.
Ví dụ: hai loại dầu là API – SH và API – CE, chữ cái thứ nhất sau dấu – cho biết loại động cơ sử dụng dầu (S cho động cơ xăng, C cho động cơ điêzen), cữ cái thứ hai chỉ cấp chất lượng dầu tăng dần theo thứ tự chữ cái (al-phabet). Cấp cao nhất hiệnnay là loại SH và CF.
Dầu đa dụng: là loại dầu bôi trơn có thể dùng cho cả động cơ xăng và động cơ điêzen.
Ví dụ: Dầu có ký hiệu API SG / CD, có nghĩa là dùng cho động cơ xăng với cấp chất lượng G, còn dùng cho động cơ xăng với cấp chất lượng D. Chỉ số cho động cơ nào (S hay C) viết trước dấu / có nghĩa là ưu tiên dùng cho động cơ đó. Đối với ví dụ này, dầu được ưu tiên dùng cho động cơ xăng.
Khi sử dụng dầu phải theo đúng hướng dẫn của nhà chế tạo động cơ về thông số SAE, API.

III. CÁC PHƯƠNG PHÁP BÔI TRƠN

- Bôi trơn cách pha dầu vào nhiên liệu
- Bôi trơn bằng vung té
- Bôi trơn cưỡng bức.
- Bôi trơn hỗn hợp.

1. Bôi trơn bằng pha dầu vào nhiên liệu

Phương pháp này được dùng ở động cơ xăng hai kỳ có cửa nạp, cửa xả, cửa thổi ở trên xi lanh và các te chứa hoà khí. Dầu bôi trơn được pha vào trong nhiên liệu theo một tỷ lệ nhất định từ 1/20 – 1/25 và có thể theo các cách sau:
Xăng và dầu bôi trơn được hoà trộn trước khi đổ vào bình chứa.
Dầu bôi trơn và xăng được chứa ở hai thùng riêng biệt trên động cơ. Trong quá trình động cơ làm việc, dầu và xăng được hoà trộn song song, tức là dầu và xăng được pha trộn theo định lượng khi ra khỏi thùng chứa.
Dùng bơm phun dầu trực tiếp vào ống khuyếch tán hay vị trí bướm ga. Bơm được điều chỉnh theo tốc độ vòng quay của động cơ và vị trí bướm ga nên định lượng dầu được hoà trộn phù hợp với các tốc độ, chế độ tải trọng khác nhau.
Quá trình động cơ làm việc, các hạt dầu ở trong hỗn hợp xăng – dầu sẽ ngưng đọng trên các bề mặt chi tiết để bôi trơn các bề mặt ma sát.
Phương pháp bôi trơn bằng cách pha dầu vào trong nhiên liệu rất đơn giản nhưng không an toàn, do khó đảm bảo được lượng dầu bôi trơn cần thiết. Mặt khác do bôi trong hỗn hợp khí bị đốt cháy cùng nhiên liệu nên dễ tạo muội than bám trên đỉnh pit tông ngăn cản quá trình tản nhiệt của pit tông. Nếu lượng dầu pha nhiều, muội than hình thành càng nhiều làm pit tông quá nóng dẫn đến hiện tượng cháy sớm, kích nổ, bu ri đoản mạch. Nếu pha ít dầu, bôi trơn kém làm cho pit tông bó kẹt trong xi lanh.

2. Bôi trơn bằng vung té

Khi động cơ làm việc,các chi tiết như trục khuỷu, thanh truyền, bánh răng…sẽ vung té dầu lên bề mặt làm việc của các chi tiết cần bôi trơn như xi lanh, các te, các cam…Ngoài ra, một phần dầu vung té dạng sương mù sẽ rơi vào các kết cấu hứng dầu của các chi tiết khác cần bôi trơn, như đầu nhỏ thanh truyền. Phương án bôi trơn này đơn giản, nhưng cũng như phương pháp bôi trơn bằng pha dầu vào nhiên liệu là khó đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho các cổ trục. Vì vậy phương pháp này chỉ sử dụng ở động cơ có công suất nhỏ như động cơ xe máy, thuyền máy, bơm nước…

Bôi trơn bằng phương pháp vung té

3. Bôi trơn cưỡng bức

Trong hệ thống này dùng bơm dầu để đưa dầu đến các bề mặt làm việc có ma sát. Dầu bôi trơn luôn luôn lưu động tuần hoàn và có một áp suất nhất định, thường khoảng 0, 1 - 0,04MN/m2.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức có cấu tạo phức tạp, nhưng có ưu điểm là điều chỉnh được lượng dầu, tẩy rửa sạch bề mặt ma sát và hiệu quả bôi trơn tốt.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức thường dùng ở một số động cơ có cấu tạo đặc biệt và dầu không chứa ở các te mà để ở một thùng khác như động cơ đặt ngược hay đặt ngang có pit tông đối nhau...

4. Hệ thống bôi trơn hỗn hợp

Hầu hết các động cơ dùng trên ôtô đều sử dụng hệ thống bôi trơn hỗn hợp gồm bôI trơn cưỡng bức và bôI trơn theo cách te dầu. Các chi tiết quan trọng chịu tảI trọng lớn như bạc cổ trục chính và bạc đầu to thanh truyền, các bạc trục cam, các bạc đòn mở của cơ cấu phân phối khí ... được bôi trơn bằng áp lực, còn các chi tiết khác như pit tông, mạt gương xi lanh, con đội, xu páp, thân xu páp và ống dẫn hướng xu páp ... được bôI trơn bằng dầu vung té.

a. Cấu tạo hệ thống bôi trơn

Trong hệ thống bôi trơn hỗn hợp toàn bộ dầu được chứa trong các te của động cơ.

Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu hoặc trục cam. Phao hút dầu có lưới chắn để lọc sơ các tạp chất có kích thước lớn và có khớp nối nên luôn luôn nổi trên mặt thoáng để hút dầu, kể cả  khi động cơ bị nghiêng.

Bôi trơn cưỡng bức các te ướt

b. Nguyên lý làm việc hệ thống bôi trơn

Khi động cơ làm việc, dầu từ các te được bơm hút qua phao lọc dầu, qua ống dẫn đến bầu lọc thô vào ống dẫn dầu chính. Từ ống dẫn dầu chính, dầu sẽ theo các ống dẫn dầu nhánh đi bôi trơn cho cổ trục cam, trục đòn mở và bạc cổ trục chính rồi qua lỗ và rãnh ở trong trục khuỷu (trục khuỷu rỗng) để bôi trơn bạc đầu to thanh truyền và các cổ trục còn lại của trục khuỷu. Mặt khác,dầu cũng từ cổ biên, qua lỗ dẫn nhỏ theo rãnh dọc ở thân thanh truyền lên bôi trơn chốt pit tông. 

Ở đầu to thanh truyền của một số động cơ có khoan lỗ phun dầu đặt nghiêng một góc 40 - 450 so với đường tâm của thanh truyền. Khi lỗ phun dầu này trùng hoặc nối thông với lỗ dầu ở cổ biên, thì dầu được phun hay té lên để bôi trơn xi lanh, cam và con đội...

Sau khi bôi trơn tất cả các bề mặt làm việc của chi tiết dầu lại chảy về các te, nghĩa là khi động cơ làm việc, dầu sẽ lưu động tuần hoàn liên tục trong hệ thống bôi trơn.

Cũng từ đường dầu chính có một lượng dầu nhỏ khoảng 10 – 15% qua bầu lọc tinh. Tại đây  những tạp chất có kích thước nhỏ được giữ lại nên dầu được lọc sạch sau đó về lại các te. 

c. Các bộ phận kiểm tra và giữ an toàn cho hệ thống bôi trơn

Đồng hồ áp suất dầu nối với đường dầu chính để kiểm tra áp suất dầu và tình hình làm việc của hệ thống bôi trơn.

Đồng hồ nhiệt độ dầu:  Được nối với các te để báo nhiệt độ dầu trong các te.

Thước thăm dầu : Dùng để kiểm tra mức dầu trong các te khi động cơ ngừng hoạt động.

Các van: Trong hệ thống có ba van: van ổn áp, van an toàn và van nhiệt.

+  Van ổn áp: có tác dụng giữ cho áp suất dầu không đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay của động cơ. Khi áp suất dầu sau bơm cao hơn quy định thì van mở, một lượng dầu phía sau bơm sẽ qua van về lại phía trước bơm, nhờ vậy, áp suất dầu trên hệ thống bôi trơn luôn luôn ổn định.

+  Van an toàn:  Khi bầu lọc thô bị tắc, van an toàn sẽ mở, phần lớn dầu không qua bầu lọc mà lên thẳng đường dầu đi bôi trơn cho các chi tiết, để tránh hiện tượng thiếu dầu bôi trơn các bề mặt cần bôi trơn.

+  Van nhiệt: Sau khi bôi trơn, dầu ở các te có nhiệt độ dầu quá cao (trên 800C), do độ nhớt giảm, van nhiệt đóng để dầu qua két làm mát dầu rồi trở về các te.

 Ở một số động cơ diesel bốn kỳ, két dầu đặt nối tiếp giữa bơm dầu và bầu lọc thô, nghĩa là dầu từ các te phải qua két dầu rồi mới lên bôi trơn  các bề mặt làm việc của các chi tiết.

Hệ thống bôi trơn hỗn hợp có ưu điểm là: đảm bảo lượng dầu đi bôi trơn cho các chi tiết, nhưng do 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. Đồng thời, dầu trong các te luôn tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao từ buồng cháy lọt  xuống mang theo hơi nhiên liệu và hơi axít làm giảm tuổi thọ của dầu. 

IV THÁO LẮP HỆ THỐNG BÔI TRƠN

1. Chuẩn bị

a. Dụng cụ

- Dụng cụ cầm tay nghề sửa chữa ôt ô.

b. Vật liệu

-  Dầu điêzen, 

-  Giẻ sạch, 

-  Khay đựng.

-  Giá đỡ.

2. Các bước tiến hành

2.1. Nhận biết hệ thống bôi trơn trên động cơ

Quan sát tổng quát hệ thống bôi trơn trên động cơ

Nhận biết các bộ phận, vị trí lắp ghép và mối liên hệ giữa các bộ phận trên hệ thống.

2.2. Quy trình tháo, lắp hệ thống bôi trơn

a. Quy trình tháo

- Tháo bulông và xả dầu bôi trơn trong các te ra,

- Tháo ống dẫn dầu của két làm mát dầu bôi trơn

- Tháo các ống dẫn dầu ra vào bầu lọc tinh

- Tháo các bu lông cố định bầu lọc và lấy bầu lọc ra khỏi động cơ 

- Tháo ống hút hơi lắp trên ống đổ dầu bôi trơn vào các te

- Tháo gỡ dây dẫn của bộ truyền báo đồng hồ áp suất dầu bôi trơn

- Tháo gỡ bầu lọc thô dầu bôi trơn và rút thước đo dầu ra

- Tháo ống thoát hơi ở các te

- Tháo các te dầu và đệm làm kín ra khỏi động cơ

- Tháo ống dẫn và phao lọc dầu

- Tháo bơm dầu bôi trơn ra khỏi động cơ. 

- Làm sạch các bộ phận của hệ thống bôi trơn

- Kiểm tra, sửa chữa các bộ phận của hệ thống bôi trơn.

b. Quy trình lắp

Sau khi các bộ phận của hệ thống bôi trơn đã được sửa chữa xong, được vệ sinh sạch và được lắp vào động cơ theo quy trình ngược lại quy trình tháo. Cụ thể theo trình tự và yêu cầu sau:

- Lắp bơm dầu vào thân máy, trong bơm nên có chứa đầy dầu trước khi lắp,

- Lắp phao lọc dầu và toàn bộ ống dẫn vào. Khi lắp nên quay trục khuỷu để kiểm tra xem có bị chạm hay không.

- Lắp đệm lót bằng lie lên trên các te dầu.

- Lắp các te dầu vào động cơ, vặn chặt các bu lông theo thứ tự đối xứng, vặn đều và lần lượt từ giữa ra hai bên.

- Lắp ống thông hơi các te.

- Lắp bầu lọc thô và bầu lọc tinh.

- Lắp các ống dẫn dầu liên quan giữa các bộ phận của hệ thống bôi trơn.

- Lắp dây dẫn điện của bộ phận truyền cảm của đồng hồ áp suất  và đồng hồ nhiệt độ dầu bôi trơn.

- Đổ dầu bôi trơn vào các te đúng mức quy định.

- Kiểm tra tổng quát hệ thống sau khi lắp.

c. Các chú ý

- Chú ý bảo quản tốt dầu xả từ các te ra nếu dầu còn sử dụng được.

- Dầu bôi trơn đổ vào các te phải đúng mức quy định.

- Sau khi lắp các bộ phận lên động cơ, dầu bôi trơn lưu thông tốt, không bị rò rỉ dầu ở các đầu nối, các te.

- Sau khi lắp động cơ lên xe, cần tiến hành khởi động động cơ để kiểm tra sự hoạt động của bơm dầu. Nếu đồng hồ chỉ không bình thường phải dừng động cơ để tìm nguyên nhân. Sau khi điều chỉnh xong mới được cho động cơ tiếp tục hoạt động.

- Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống bôi trơn