Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ ô tô đề tài KHAI THÁC kỹ THUẬT hệ THỐNG bôi TRƠN TRÊN ĐỘNG cơ MAZDA WL TURBO

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
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.
Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới ngày càng tăng cao. Tuy
nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung và ngành
cơng nghiệp ơtơ nói riêng của các nước rất khác nhau. Tùy thuộc chủ yếu vào năng
lực của ngành cơ khí và mức độ cơng nghiệp hố 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, hệ
thống làm mát...Trong đó, 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 khai thác kỹ thuật 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 em được giao đề tài “KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG BÔI
TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO”.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Vũ Thế Truyền, em đã hoàn
thành đề tài này. Nhưng do trình độ hạn chế, tài liệu khó khăn nên trong q trình
thực hiện khơng thể khơng có những thiếu sót. Kính mong được sự chỉ bảo tận tình
của thầy cô trong khoa.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn
……………………….. cùng quý thầy cô giáo trong khoa.
, ngày 3 tháng 06 năm 2022
Sinh viên thực hiện

SVTH:

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG.
1.1. Cơng dụng, u cầu và phân loại hệ thống bôi trơn
1.1.1. Công dụng
Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi
trơn các bề mặt ma sát. Lọc sạch các chất cặn bẩn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy
rửa các bề mặt ma sát này. Ngoài ra, hệ thống bơi trơn cịn có nhiệm vụ làm mát dầu
nhờn để đảm bảo các tính năng lý - hố của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo
việc bôi trơn có hiệu quả.
Hệ thống bơi trơn sử dụng trên các loại động cơ đốt trong đều chỉ sử dụng dầu
nhờn để làm tiêu hao công suất do ma sát gây ra tại ổ trục. Đưa nhiệt lượng do ma
sát sinh ra ra ngồi ổ trục, thải vào mơi trường xung quanh, nhờ đó làm giảm được
lượng mài mịn của các chi tiết máy, bảo vệ các chi tiết máy trong động cơ đốt
trong không bị gỉ.
Hệ thống bôi trơn trong động cơ đốt trong có bốn nhiệm vụ chính sau đây:
* 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 mà ma sát trượt được chia làm ba loại: ma sát khô (không có dầu), ma sát ướt
(ln ln có dầu ngăn cách hai bề mặt ma sát ), ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt).
* Làm mát ổ trục.
Sau một thời gian làm việc, cơng sinh ra từ q 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 khơng 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 mịn, bong tróc, cong
vênh chi tiết...Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trị 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 hố hơi khoảng 4070 Kcal/kg. Trong khi đó
nhiệt độ hố 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

SVTH:

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp
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 hố 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.
* 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 mịn. Nhưng nhờ có lưu lượng dầu đi qua bề mặt ma
sát đó, các mạt kim loại và cặn bẩn ở trên bề mặt được dầu mang đi, làm cho bề mặt
sạch, giảm lượng mài mịn.
* Bao kín buồng cháy.
Do có lớp dầu giữa hành xylanh và pittông, giữa xécmăng và rãnh xécmăng
nên giảm được khả năng lọt khí xuống cacte. Ngồi bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn
cịn có tác dụng như lớp bảo vệ chống ăn mịn hố học.
1.2. u cầu
Trong hệ thống có nhiều động cơ thì mỗi động cơ phải có hệ thống bơi trơn
độc lập và giữa chúng có sự liên hệ hỗ trợ nhau
Dầu nhờn phải được đi đến tất cả các vị trí cần bơi trơn,lưu lượng và áp suất
dầu bơi trơn phải phù hợp vời từng vị trí bôi trơn

thống dầu nhờn phải đơn giản,làm việc tin cậy đảm bảo suất tiêu hao dầu
nhờn là nhỏ nhất
1.3. Phân loại
1.3.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu.

SVTH:

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

3

2
4

2

1

a)

b)

6
7

5

9

8
c)

Hình 1.1. Sơ đồ ngun lý bơi 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- Bơi 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.

SVTH:

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn được chứa trong cácte.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
vịng 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.
Phương pháp bôi trơn này đơn giản nhưng hiệu quả kém, dầu chóng bị hố già.
Do đó ít dùng, chỉ dùng trên động cơ nhỏ kiểu cũ.

1.3.2. Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức.
Trong các động cơ đốt trong nói chung và động cơ ơtơ 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
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 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, ngồi ra cịn có các van. Tuỳ theo vị trí chứa dầu
và đưa dầu đi bơi trơn, người ta chia hệ thống bôi trơn cưỡng bức làm hai loại: hệ
thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt và hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.
1.3.2.1. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt.
Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn chứa trong cácte 9 được bơm dầu 11 hút qua phao lọc 10 đến bầu lọc
thơ 13 rồi theo đường dầu chính 2 để đi bôi trơn các ổ trục khuỷu, trục cam.... Khi
dầu qua bầu lọc thơ 13 thì dầu được 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.

SVTH:

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

2

1

3

4

5

14

13

12

6

11
8
10
7
9
Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống bơi 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 tồn của bơm; 13- Bầu lọc thơ; 14- Van an tồn của hệ thống bơi trơn.
Chú ý rằng lọc tinh có thể lắp gần hoặc lắp xa lọc thô nhưng 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
như những van an toàn sẽ mở khi hệ thống làm việc q tải.

Ngồi việc bơi 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 như trên, hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt
có những ưu, nhược điểm sau:
* 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.

SVTH:

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp
* Nhược điểm:
Do chứa dầu trong cácte và phao hút lấp lửng, hơn nữa diện tích mặt thống 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.
Phạm vi sử dụng: được sử dụng rộng rãi trên những ôtô làm việc ở địa hình
tương đối bằng phẳng.
1.3.2.2.Hệ thống bơi trơn cưỡng bức cácte khơ.
3

2
1

4

11

10
9

5
8

7

6

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống bơi 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 thơ; 10-Van an tồn; 11- Phao hút dầu
Ngun lý làm việc:
Chỉ khác hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là trong hệ thống bơi 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 cưỡng bức cácte ướt, cácte chứa
dầu bơi trơn cịn ở đây là thùng chứa.
* Ưu 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
được cung cấp liên tục và đầy đủ.

SVTH:

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp
* 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.
* Phạm vi sử dụng:
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,...
1.3.3. 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 bơi trơn các loại ổ trục bằng phương pháp
cưỡng bức, còn bôi trơn các bề mặt rộng (như 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 như vậy vì kiểu bơi trơn cưỡng bức hồn tồn sẽ rất phức
tạp. Mặc dù nó có ưu 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 nhược điểm nên hệ thống làm
việc không được chắc chắn. Ví dụ như khi lắp ống có thể bị bẹp, méo và trong q
trình sử dụng ống có thể bị nứt vỡ gây nguy hiểm cho động cơ.
1.3.4. 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 trị như
một máy nén khí để qt khí cho xylanh theo kiểu quét ngang.
Dầu nhờn được pha vào xăng với tỷ lệ thể tích (4÷5)%. Hỗn hợp dầu nhờn,
nhiên liệu nhờ bộ chế hồ khí được xé thành các hạt nhỏ trộn với khơng khí tạo
thành khí nạp và được nạp vào cácte. 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 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 pittông, ngăn cản truyền nhiệt làm cho nóng máy.

SVTH:

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp
1.3.5. So sánh và đánh giá các phương pháp bơi trơn.
Trước hết ta chú ý đến tính có điều kiện của việc phân loại hệ thống bơi trơn.
Chẳng hạn ở tất cả các động cơ mặt gương của xylanh đều được bôi trơn bằng cách
vung dầu. Do đó có thể khẳng định là hệ thống bơi trơn là hệ thống bôi trơn cưỡng
bức thuần tuý không dùng ở động cơ nào. Ngoài ra, ở trong nhiều trường hợp ranh
giới giữa hệ thống bôi trơn cưỡng bức và hệ thống bơi trơn kiểu phối hợp bị xố bỏ.
Việc dùng hệ thống bôi trơn kiểu vung té làm giảm tuổi thọ của động cơ rất
nhiều so với khi dùng hệ thống bôi trơn kiểu phối hợp (hoặc bôi trơn cưỡng bức).
Đó là những nguyên nhân sau: Ta biết rằng một trong những chỉ tiêu quan trọng của
dầu là độ bền chống ơxy hố sẽ tạo nhựa đường và hắc ín, nó làm giảm chất lượng
bơi trơn của dầu và làm tăng muội than. Muội than có độ dẫn nhiệt rất thấp làm cho
các chi tiết và động cơ chóng bị quá nóng. Nhiệt độ quá cao làm giảm độ nhớt của
dầu và có thể đến ma sát nửa ướt. Ngồi ra, nếu trong dầu có các hạt muội than rắn
cũng làm cho điều kiện bôi trơn xấu đi và tăng độ hao mịn. Việc ơxy hố dầu xảy ra
rất mạnh khi dầu ở trạng thái các hạt nhỏ và ở nhiệt độ 130÷1400C.
Do phương pháp dẫn dầu tới các gối đỡ khơng chắc chắn nên có nhiều khả
năng xuất hiện ma sát nửa ướt. Mặc khác, mức chi phí dầu khi dùng phương pháp
bôi trơn bằng cách vung té cao hơn khi dùng các loại hệ thống bôi trơn khác.
Những nhược điểm đó của hệ thống bơi trơn bằng cách vung té không thể bù

lại được bởi ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản.
Từ những nhận xét trên cho phép khẳng định rằng hệ thống bôi trơn bằng cách
vung té thuần tuý cũng như có sự lưu thông cưỡng bức là loại hệ thống bôi trơn rất cũ
không thể đáp ứng được yêu cầu của hệ thống bôi trơn trên các loại động cơ hiện đại.
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức là loại hiện đại làm việc chắc chắn hơn nhưng
phức tạp hơn. Nguyên nhân là do việc dẫn dầu cưỡng bức ln đảm bảo có lớp dầu cần
thiết và đảm bảo việc dẫn nhiệt ra từ các bề mặt làm việc được tốt hơn. Vì vậy loại hệ
thống này thường được ứng dụng ở các động cơ diesel cũng như các động cơ có bộ chế
hồ khí có số vịng quay cao trong đó lực qn tính của các bộ phận chuyển động qua
lại và lực qn tính ly tâm có trị số cao.
Khi bơi trơn cưỡng bức, dầu được dẫn đến các gối đỡ với số lượng dư sẽ rửa
các cặn bẩn và mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho sự làm việc của các gối đỡ.
Do đó khi bơi trơn cưỡng bức, dầu ít tiếp xúc với các chi tiết máy và khơng khí nên

SVTH:

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp
dầu bị ơxy hố chậm hơn, mức tiêu thụ dầu nhờn sẽ thấp hơn. Khi bôi trơn cưỡng
bức (đặc biệt là khi dùng hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khơ và trong hệ thống
có bộ tản nhiệt) dầu luôn luôn được lọc và làm nguội do đó thời gian sử dụng của
nó sẽ dài hơn.

CHƯƠNG 2 KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG BÔI
TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO.
2.1. Giới thiệu động cơ MAZDA WL TURBO.

SVTH:

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp
Động cơ MAZDA WL TURBO do hãng MAZDA của Nhật Bản sản xuất.
Động cơ gồm 4 xylanh thẳng hàng với thứ tự làm việc là 1- 3- 4 -2. Động cơ dùng
nhiên liệu điêzen phun nhiên liệu gián tiếp vào buồng cháy dự bị. Không gian buồng
cháy được ngăn làm hai phần là buồng cháy dự bị và buồng cháy chính. Đỉnh
pittơng được kht lõm lỗ thơng giữa buồng cháy chính và buồng cháy dự bị để đảm
bảo quá trình cháy của động cơ được cải thiện. Do chế độ nhiệt của buồng cháy dự
bị khá ổn định nên giảm thời gian cháy trễ, hạn chế tốc độ tăng áp suất, áp suất cực
đại khi cháy và đảm bảo cho động cơ hoạt động rất ổn định trong mọi điều kiện, vì
thế động cơ làm việc ít ồn hơn. Chất lượng q trình cháy rất ít nhạy cảm với tốc độ
động cơ, nó có thể hoạt động trong một phạm vi tốc độ rất rộng mà không ảnh
hưởng xấu tới hiệu suất động cơ. Vì vậy tốc độ động cơ MAZDA WL TURBO là rất cao
nN = 3500 vg/ph.
Tuy nhiên động cơ MAZDA WL TURBO cũng có những nhược điểm của động cơ
có buồng cháy ngăn cách như: suất tiêu hao nhiên liệu ge lớn, khó khởi động lạnh.. .Vì
vậy, trên động cơ MAZDA WL TURBO có dùng thêm hệ thống sấy khi khởi động.
Kích thước động cơ MAZDA WL TURBO nhỏ gọn nhưng công suất động cơ
đạt được vẫn lớn Ne = 85 kW nhờ hệ thống nạp sử dụng tuabin tăng áp.
Tóm lại, với những ưu điểm như: kích thước động cơ nhỏ, tính năng cao tốc
tốt, ít gây ơ nhiễm mơi trường, tiếng ồn nhỏ ... nên động cơ MAZDA WL TURBO
rất phù hợp khi sử dụng trên các loại xe du lịch cơ nhỏ, có tính cơ động cao. Vì thế
hãng FORD đã chọn động cơ MAZDA WL TURBO để lắp đặt trên xe FORD
RANGER.
Những nét đặc biệt chính của động cơ MAZDA WL TURBO:
+ Quá trình làm việc được cải tiến:
- Buồng cháy ngăn cách, có tác dụng xốy lốc.

- 3 xupáp trên một xylanh.
+ Giảm trọng lượng:
- Nắp máy bằng hợp kim nhôm.
- Nắp bảo vệ dây đai dẫn động cơ cấu phân phối khí bằng chất dẻo.
+ Giảm tiếng ồn và rung động khi làm việc:
- Nắp xylanh được che kín hồn tồn.
- Trục khuỷu được cân bằng hồn tồn.

SVTH:

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp
- Sử dụng puli giảm chấn xoắn (puli trục khuỷu).
- Hai trục cân bằng có tác dụng giảm dao động theo phương thẳng đứng.
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật chính của động cơ MAZDA WL TURBO
TÊN THƠNG SỐ
Cơng suất có ích

KÝ HIỆU

THỨ NGUN

GIÁ TRỊ

Ne

kW

85

Tỷ số nén



Số vịng quay

n

vịng/phút

3500

Đường kính xylanh

D

mm

93

Hành trình pittơng

S

mm

92

Số xilanh

i

4

Số kì



4

Góc phun sớm



Độ

10

Góc mở sớm xupáp nạp



Độ

40

Góc đóng muộn xupáp nạp



Độ

50

Góc mở sớm xupáp thải



Độ

50

Góc đóng muộn xupáp thải



Độ

40

19,8

Buồng cháy ngăn cách
Số xupáp nạp

2

Số xupáp thải

1

Động cơ tăng áp
2.2. Nguyên lý làm việc
Hệ thống bôi trơn động cơ MAZDA WL TURBO kiểu cưỡng bức cácte ướt và
vung toé dùng để đưa dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết. Hệ
thống bơi trơn gồm có: bơm dầu, lọc dầu, cácte dầu và đường ống dẫn dầu, két làm mát
dầu, van an toàn.
Dầu từ cácte được hút bằng bơm qua bầu lọc vào đường dầu dọc trong thân
máy vào trục khuỷu lên trục cam, từ trục khuỷu tiếp theo dầu vào các bạc thanh
truyền theo lỗ phun lên vách xi lanh, từ trục cam vào các bạc trục cam rồi theo các
ống dầu tự chảy xuống đáy các te.

SVTH:

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp
10

9

8

11
7

6

5

12

4
3

13

2
1

Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống bôi trơn.
1 - Phao hút; 2- Cácte; 3- Bơm dầu; 4- Van an toàn; 5- Trục cân bằng;
6- Trục khuỷu; 7- Đường dầu chính; 8- Trục tuabin; 9- Trục cam;10- Đường dầu
lên chốt pittông; 11- Đồng hồ áp suất; 12- Két làm mát; 13- Lọc dầu.
2.2.1. Bôi trơn trục khuỷu.
Trục khuỷu của động cơ MAZDA WL TURBO được đúc liền một khối bằng
thép hợp kim bao gồm 5 cổ khuỷu và 4 chốt khuỷu. Bên trong trục khuỷu có
khoang các đường đầu để bôi trơn bề mặt ma sát như chốt khuỷu, má khuỷu...Đầu
trục khuỷu có phay hai rảnh then để lắp bánh răng dẫn động bơm cao áp, puly dẩn
động bơm nước và máy phát. Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng các bulông.
Dầu từ đường dầu chính trong thân máy đi đến các cổ trục khuỷu đến bơi trơn cổ
trục, trong trục khuỷu có khoan các lỗ dẫn dầu lên bôi trơn chốt khuỷu.

SVTH:

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp
1

2

3

4

5

6

Hình 2.2. Kết cấu trục khuỷu và các lỗ dẫn dầu.
1 - Puly; 2 - Bánh răng; 3 - Cổ trục khuỷu; 4 - Chốt khuỷu;
5 - Má khuỷu; 6 - Bánh đà
2.2.2. Bơi trơn nhóm pittơng - thanh truyền.
Pittông được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của pittơng tương đối
nhẹ, mp = 1,2 (kg). Trên pittơng có 3 rảnh để lắp xécmăng, vì tốc độ động cơ cao
nên chỉ cần hai xécmăng khí để làm kín và một xécmăng dầu. Đỉnh pittơng được
kht lỏm ở gần lổ thông từ buồng cháy phụ nhằm tạo lưu động dịng khí và q
trình tạo hỗn hợp cháy tốt hơn, chiều sâu khoét lõm bằng 2 mm. Chân pittơng có
vành đai để tăng độ cứng vững cho pittông khi làm việc. Để bôi trơn bề mặt làm
việc của xylanh - pittơng đầu to thanh truyền có khoan một lỗ để phun dầu lên thành
xylanh.

SVTH:

Trang 14

Đồ án tốt nghiệp
1

2

3

4
5

6
7
O53

Hình 2.3 Nhóm pittơng -thanh truyền.
1- Xécmăng khí; 2 - Pittơng; 3- Chốt pittơng; 4- Xécmăng dầu;
5- Đầu nhỏ; 6- Bulông; 7- Nắp đầu to.
2.2.3. Bôi trơn cơ cấu phân phối khí.
Cơ cấu phân phối khí của động cơ MAZDA WL TURBO sử dụng phương án
bố trí xupáp treo. Động cơ sử dụng 12 xupáp, gồm 4 xupáp thải và 8 xupáp nạp, để
điều khiển việc nạp thải. Để dẫn động xupáp, động cơ dùng một trục cam bố trí trên
nắp xylanh, đầu trục cam có một puly được dẫn động từ trục bơm cao áp thông qua
bộ truyền đai. Các xupáp được bố trí thành hai dãy dọc theo thân máy (một dãy nạp
và một dãy thải), xupáp được dẫn động gián tiếp thơng qua cị mỗ.
Trục cam bao gồm 5 cổ trục để lắp vào nắp xylanh và 12 vấu cam. Bên trong
trục cam có đường dầu để bôi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ
cấu phân phối khí. Từ đường dầu chính trong trục cam có các đường dầu nhỏ để
phân phối dầu bôi trơn đến mặt cam và cò mổ.

SVTH:

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

1

3

2

5

4

Hình 2.4. Trục cam và cách bố trí đường dầu bơi trơn.
1-Bạc ; 2- Đường dầu; 3- Bulông; 4- Cam; 5- Cổ trục.
2.2.4. Bôi trơn bộ tuabin tăng áp.
7

8

6

5

9

4

3

10

2

11

1

Hình 2.5. Kết cấu của bộ tuabin tăng áp và khoang dầu bôi trơn.
1- Bánh nén; 2- Phớt dầu; 3,5 - Bạc; 4- Khoang dầu bôi trơn; 6 - Trục tuabin;
7- Bánh tuabin; 8- Vỏ tuabin; 9 - Khoang nước làm mát; 10 - Vỏ giữa; 11- Vỏ máy nén

SVTH:

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
Bộ tuabin tăng áp sữ dụng năng lượng cịn lại của dịng khí thải làm quay bánh
tuabin, bánh tuabin này gắn đồng trục với bánh nén. Không khí từ bầu lọc khơng
khí qua cánh nén và được tăng áp đến áp suất p k > po. Vì thế tăng được lưu lượng
khí nạp .
Hệ thống bơi trơn của bộ tuabin được tích hợp trong hệ thống bơi trơn của
động cơ chính để bơi trơn các bạc bên trong vỏ giữa. Dầu động cơ được cấp đến từ
ống dầu vào và tuần hoàn giữa các ổ bi. Sau khi bôi trơn các bạc, dầu chảy qua ống

dầu ra và về cácte của động cơ .
2.3. Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống bơi trơn.
2.3.1. Phao hút dầu.

Hình 2.6. Cácte và phao hút dầu
1- Cácte; 2 - Phao hút dầu
Phao hút dầu gồm có lưới lọc và ống dẫn dầu. Lưới lọc bằng đồng hoặc thép, cỡ
mắt lưới đến 1 mm2, chủ yếu dùng để lọc sạch bọt bẩn và tạp chất có kích thước lớn.
Phao hút dầu được lắp chặt với ống dẫn dầu. Nó được đặt cố định trên cácte dầu.
2.3.2. Bơm dầu nhờn.

SVTH:

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp
Trong hệ thống bôi trơn, bơm dầu nhờn là một bộ phận rất quan trọng. Như ta
đã biết, các động cơ hầu hết đều dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức, áp suất dầu
được tạo ra nhờ bơm dầu.
Bơm dầu có tác dụng cung cấp dầu cho các thiết bị nằm sau nó trên hệ thống
một cách liên tục, đảm bảo áp suất, lưu lượng dầu cần cho hệ thống bôi trơn.
Bơm dầu sử dụng trong động cơ đốt trong hầu hết đều là các bơm thể tích
chuyển dầu bằng áp suất thuỷ tĩnh như: bơm piston, bơm phiến trượt, bơm bánh
răng, bơm trục vít. Mỗi loại bơm đều có đặc điểm kết cấu riêng. Do đó có ưu,
nhược điểm và phạm vi sử dụng cũng khác nhau.
Trên động cơ ôtô, đa số sử dụng bơm bánh răng vì kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí,
áp suất đảm bảo cung cấp dầu liên tục. Đặc biệt là độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu dài.
Động cơ MAZDA WL TURBO sử dụng bơm bánh răng một cấp:

3
4

2

1

Hình 2.7. Bơm bánh răng dùng trên động cơ MAZDA WL TURBO.
1- Bánh răng chủ động; 2- Trục chủ động;
3- Trục bị động; 4- Bánh răng bị động.
Bơm dầu nhờn sử dụng trên động cơ MAZDA WL TURBO là loại bơm bánh
răng một cấp với nguyên lý làm việc như sau:
Bơm bánh răng làm việc nhờ vào bánh răng dẫn động trên trục chủ động.
Bánh răng chủ động được lắp cố định trên trục chủ động nhờ mối ghép then.

SVTH:

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp
Khi trục chủ động 2 được trục khuỷu dẫn động thông qua bánh răng dẫn động.
Bánh răng chủ động 1 quay nên bánh răng bị động 4 quay theo. Dầu nhờn từ đường
dầu áp suất thấp được hai bánh răng guồng sang tạo nên áp suất cao cho dịng dầu.
Trên mặt đầu của bơm có rãnh triệt áp để tránh chèn dầu khi các bánh răng ăn khớp
với nhau.
Áp suất dầu đi bôi trơn phải đảm bảo tính ổn định. Do đó, trong bơm dầu có
thêm van an toàn. Nếu áp suất trên đường dầu vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn
sẽ được mở ra nhờ áp suất dầu. Dầu sẽ chảy một phần về đường dầu áp suất thấp.
2.3.3. Lọc dầu.

Bộ lọc dầu sử dụng trên động cơ MAZDA WL TURBO thuộc loại lọc bằng
giấy, được lắp ở đáy thân của bộ làm mát dầu, làm nhiệm vụ lọc thô và lọc tinh với
nguyên lý làm việc như sau:
3
4
2

1

Hình 2.8. Kết cấu bầu lọc
1- Trục bầu lọc; 2 - Vỏ bầu lọc; 3- Nắp bầu lọc; 4 - Lỗ dẫn dầu.

SVTH:

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp
a. Lọc thô.
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 kẽ nhau, dầu thấm qua lọc và được
lọc sạch. Dầu sau khi được lọc sạch, sau đó chảy vào các lỗ dầu, theo lỗ trên trục
bầu lọc đi bôi trơn.
b. Lọc tinh.
Do yêu cầu thực tế sử dụng để tăng tính năng của dầu nên theo kiểu kết cấu
của bầu lọc này. Dầu sau khi qua phần tử lọc thô, một lượng dầu đi qua phần tử lọc
tinh, dầu được lọc sạch và chảy về cácte.
2.3.4. Két làm mát dầu nhờn.
Như ta đã khảo sát, trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu
nhờn sẽ tăng dần lên do: tải nhiệt sinh ra trong quá trình ma sát, do tiếp xúc với các

chi tiết máy có nhiệt độ cao như đỉnh pittơng...để giữ cho độ nhớt của dầu nhờn
đảm bảo khả năng bôi trơn và các đặc tính lý - hố khác, cần phải làm mát dầu nhờn
để giữ cho nhiệt độ của dầu nhờn được ổn định.
Nỉåïc vo

Nỉåïc ra
3

Dáư
u ra

Dáư
u vo

1
2

Hình 2.9. Két làm mát dầu
1- Bản đáy; 2 - Vách ngăn; 3- Ống dẫn dầu.

SVTH:

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
Thông thường, người ta làm mát dầu nhờn bằng hai cách: làm mát bằng nước
và làm mát bằng khơng khí. Động cơ khảo sát làm mát bằng nước. Nước làm mát
được dẫn vào khoang chứa, còn dầu nhờn đi bên trong các ống dẫn dầu và lưu động
ngược chiều với dòng nước để tăng tác dụng truyền nhiệt.

2.3.5. Thơng gió hộp trục khuỷu.
Có hai phương án thơng gió hộp trục khuỷu: thơng gió hở và thơng gió kín.
Động cơ MAZDA WL TURBO sử dụng phương án thơng gió hở. Đây là kiểu thơng
gió tự nhiên, để khơng khí trong hộp trục khuỷu thốt ra ngồi theo ống thơng gió.
Khí trong hộp trục khuỷu lưu động được nhờ có pittơng chuyển động hoặc xe ơtơ
chuyển động tạo vùng áp suất thấp ở miệng ống hút. Do đó khơng khí trong hộp
trục khuỷu thốt ra ngồi.
1
2

3
8
4

7
5

6

Hình 2.10. Kiểu thơng gió hở.
1- Bầu lọc gió; 2- Nắp xilanh; 3- Lọc khí thơng gió; 4-Ống gió vào;
5- Thanh truyền; 6- Ống ra; 7- Lọc ngăn dầu; 8- Pittông.

SVTH:

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp

2.4. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống bơi trơn.
2.4.1.Tính tốn kiểm nghiệm ổ trượt
Khi tính tốn ổ trượt của các động cơ đốt trong (thiết kế động cơ mới hoặc
kiểm nghiệm động cơ đã có) thường phải căn cứ vào kết quả tính tốn ở phần động
lực học để xác định được lực tác dụng lên các ổ trục (ổ đầu to thanh truyền và ổ đầu
to trục khuỷu). Đồng thời, căn cứ vào kết quả tính toán sức bền của trục khuỷu và
kết quả của việc thiết kế bố trí chung, ta xác định được kích thước cơ bản của ổ
trục: chiều dài l và đường kính d của ổ trục.
Vì vậy, hồn tồn có thể tính tốn kiếm nghiệm ổ trượt một cách gần đúng theo
áp suất trung bình Ktb, áp suất cực đại Kmax và hệ số va đập. Tuy nhiên, việc kiểm
nghiệm theo Ktb, Kmax chỉ là gần đúng, vì phương pháp tính toán trên đã dựa vào điều
kiện tương tự của các thơng số ổ trục (chiều dài, đường kính, khe hở) cũng như các
thông số sử dụng (tốc độ tiếp tuyến, áp lực, nhiệt độ của ổ trục, loại dầu bôi trơn....) của
ổ trục. Trong thực tế, điều kiện tương tự rất khó xác định và đơi khi khơng tồn tại. Vì
vậy, ngồi việc tính tốn kiểm nghiệm để so sánh Ktb, Kmax và theo lý thuyết thuỷ động
lực học mới có thể xác định được các thơng số tối ưu của ổ trượt.
Phương pháp tính tốn bơi trơn theo lý thuyết thuỷ động lực học có những vấn
đề cơ bản sau.
2.4.1.1. Các thơng số cơ bản của ổ trượt hình trụ .

Hình 2.11. Vị trí của trục trong ổ trục và sự phân bố của áp suất thuỷ động lực học
trong màng dầu.

SVTH:

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp
Ổ trượt của phần lớn động cơ đốt trong là ổ trượt hình trụ (ổ đầu to thanh

truyền, ổ trục khuỷu, ổ trục cam....). Trong điều kiện lý tưởng-bôi trơn ma sát ướt,
dưới tác dụng của lực P và sự hình thành chêm dầu, tâm trục lệch đi một đoạn e và
áp suất thuỷ động lực học trong màng dầu phân bố như hình 6.1.
Trong đó:
-  1 ,  2 : Góc ứng với điểm bắt đầu chịu tải và điểm kết thúc chịu tải của màng dầu.
-  : Khe hở ổ trục .
 D  d

-  : Khe hở bán kính.
  R  r  / 2

-  : Khe hở tương đối tính trên đơn vị đường kính của ổ trục.
  / d  / r

- l/d: Chiều dài tương đối của ổ trục.
- e: Độ lêch tâm tuyệt đối.
-  : Độ lệch tâm tương đối.
 e / 

- h min: Chiều dày nhỏ nhất của màng dầu.
h min =   e    .  1   
- h max: Chiều dày lớn nhất của màng dầu.
h max =   e    .  1   
2.4.1.2. Điều kiện hình thành màng dầu chịu tải.
Khi động cơ chưa làm việc, trục tiếp xúc với ổ trục ở điểm a (hình 6.1), điểm
thấp nhất của ổ trục, lúc này chưa hình thành màng dầu. Vì vậy, trong giai đoạn đầu
tiên khi động cơ bắt đầu làm việc, ma sát giữa trục và ổ trục là ma sát khơ. Sau đó
do bơm dầu hoạt động, dầu được cung cấp mới hình thành ma sát ướt.
Giả sử rằng, trong quá trình làm việc của động cơ, lực Q tác dụng lên ổ trục có
trị số và hướng không đổi (nhưng thực tế phụ tải luôn thay đổi). Khi trục quay, lớp

dầu bám trên trục sẽ quay theo với vận tốc bằng vận tốc ngoài của vòng trục. Lớp
dầu càng xa bề mặt trục vận tốc càng nhỏ, trường vận tốc phân bố như trên hình 6.1.
Khi lớp dầu bị cuốn vào khe hở hẹp, do tính chất khơng chịu nén của dầu
nhờn nên lớp dầu có xu hướng lưu động dọc trục để thốt ra khỏi khe hở. Nhưng

SVTH:

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp
nhờ lực ma sát trong của dầu nhờn cản khơng cho nó lưu động dọc trục. Vì vậy
khiến áp suất thuỷ động lực học trong lớp dầu càng lớn, càng gần h min thì nó càng
lớn. Khi vận tốc cuả trục đạt đến gần một vị trí nào đó, tổng các lực trên phương
thẳng đứng của áp suất thuỷ động lực học cân bằng với tải trọng Q và lúc này trục
mới bắt đầu được nâng lên và khơng tiếp xúc với bạc lót nữa. Giữa hai bề mặt ma
sát sẽ hình thành một lớp ngăn cách không cho chúng tiếp xúc với nhau. Ổ trục lúc
này làm việc với chế độ bôi trơn ma sát ướt hồn tồn.
Như vậy, điều kiện chủ yếu để hình thành lớp dầu bôi trơn ma sát ướt bằng
phương pháp thuỷ động là:
- Giữa hai bề mặt phải có khe hở hình chêm.
- Dầu phải có độ nhớt nhất định và liên tục chảy vào khe hở .
- Vận tốc tương đối giữa hai bề mặt phải có phương, chiều thích hợp và trị số vận
tốc đủ lớn để áp suất sinh ra trong lớp dầu đủ khả năng cân bằng với tải trọng ngồi.
2.4.1.3. Tính kiểm tra màng dầu.
Muốn đảm bảo điều kiện bôi trơn ma sát ướt, tức là không để xảy ra hiện
tượng tiếp xúc trực tiếp giữa trục và bạc lót ở bất kỳ thời điểm nào trong q trình
làm việc, thì điều kiện cần phải có là:
hmin  hth_+hp
Ở đây:

- hmin: Chiều dày của màng dầu tối thiểu.
- hth: Chiều dày tới hạn của lớp dầu chịu tải.
hth =  o   t   hd
- hp: Chiều dày công tác tối thiểu của màng dầu. Chọn hp = 0,002 (mm)
Trong đó:
-  o : Độ nhấp nhơ bề mặt của bac lót.
-  t : Độ nhấp nhô bề mặt của trục.
-  hd : Sai lệch về hình dáng, khó xác định nên bỏ qua.
Suy ra:
hth =  o   t
Do trục được đánh đá mài khôn nên chọn  o 0,0004 (mm)
Bạc là hợp kim tráng Babit nên chọn  t 0,001

SVTH:

(mm)

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp
Vậy :
hth+hp = 0,0004 + 0,001+0,002 = 0,0034

(mm)

Để an tồn hệ số tin cậy bơi trơn:
K=

hmin

1,5
hth

(6.1)

Tuy vậy xác định trị số hmin theo cách tính tốn trên hoàn toàn chưa xét đến
trạng thái nhiệt của ổ trục. Trong thực tế khi ổ trục chịu nhiệt, sức bền của hợp kim
chịu mòn cũng như khả năng chịu mỏi của nó giảm sút khá nhiều. Vì vậy dù ổ trục
có trị số hmin đảm bảo điều kiện an tồn ổ trục vẫn có thể bị bó kẹt hoặc cháy.
Trạng thái nhiệt của ổ trục thể hiện rất rõ ở nhiệt độ của màng dầu bơi trơn.
Nói chung, đối với ổ trục dùng kim loại đồng chì làm hợp kim chịu mịn, nhiệt độ
trung bình của ổ trục khơng được cao quá 110 0C, đối với ổ trục dùng hợp kim babit
không cao quá 1000C. Tương ứng với các trạng thái nhiệt độ này, độ hâm nóng của
dầu nhờn khi đi qua ổ trục nằm trong phạm vi 20500C.
Căn cứ vào lý thuyết bôi trơn thuỷ động lực và kết quả thực nghiệm, người ta
đã xác định được quan hệ biến thiên của độ lệch tâm tương đối  và áp suất bình
quân ktb, khe hở tương đối  độ nhớt của màng dầu  vận tốc góc và tỷ số

l
.
d

Đối với mỗi ổ trục khi thông số kết cấu đã xác định ta có quan hệ hàm số sau
đây:
K 2
)
 = f(
 .
K 2
Đại lượng

khơng có thứ ngun và được gọi là hệ số phụ tải 
 .

SVTH:

Trang 25