Khảo sát và tính toán hệ thống bôi trơn của động cơ Detroit Diesel

Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay động cơ đốt trong phát triển rộng khắp trên mọi lĩnh vực: Giao thông vận
tải, nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng, công nghiệp, quốc phịng...Cơng tác bảo dưỡng
sữa chữa để phục hồi khả năng làm việc của phương tiện đóng một vai trị rất quan trọng,
song trong điều kiện nước ta còn hạn chế về khả năng chế tạo và sản xuất mới động cơ
nói chung và phụ tùng thay thế nói riêng.
Mặt khác do yêu cầu về công suất, hiệu suất làm việc của động cơ ngày càng cao,
nhưng đồng thời phải đảm bảo độ bền, tuổi thọ của các chi tiết trong động cơ. Mà trên bề
mặt các chi tiết luôn tồn tại những vết gồ ghề do đó khi trượt lên nhau sẽ sinh nhiệt, tiêu
hao cơng và mài mịn nhanh hoặc có thể bị kẹt cứng, khơng chuyển động được. Vì vậy
giữa các chi tiết ma sát phải ln luôn tồn tại lớp dầu bôi trơn để nâng cao độ bền và tuổi
thọ của động cơ. Nhưng để giảm lượng mài mòn hư hỏng ta phải cung cấp dầu nhờn liên
tục đến các mặt ma sát của các chi tiết máy, do đó ta phải chọn những phương án bơi
trơn, kiểu bố trí hệ thống bơi trơn khác nhau.
Tuy nhiên để đảm bảo ổ trục ít bị mài mịn do tạp chất thì phải dùng đúng loại dầu
nhờn và dầu phải sạch cho nên cần phải có các bộ phận chủ yếu của hệ thống bơi trơn. Vì
vậy đồ án tốt nghiệp "khảo sát và tính tốn hệ thống bôi trơn trên động cơ Detroit S60 lắp
trên xe đầu kéo freightliner " nhằm mục đích tìm hiểu vấn đề đó.
Trong q trình thực hiện nhiệm vụ của đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ trực tiếp
rất nhiệt tình của thầy hướng dẫn Dương Việt Dũng cùng các thầy cô trong bộ môn, các
bạn trong lớp. Em xin thành thật cảm ơn.
Vì điều kiện thời gian, tài liệu tham khảo và khả năng của bản thân còn hạn chế nên
đồ án khơng khỏi cịn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý phê bình của thầy cô
giáo.
Đà nẵng, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện.

Hà Tuấn Vũ

1

`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
1. MỤC ĐÍCH – Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Một động cơ hoạt động đạt hiệu quả cao , chính là nhờ sự hỡ trợ và làm việc tốt của các
hệ thống như : hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát , hệ thống bơi trơn… Vì vậy công
suất , sức bền , tuổi thọ, hiệu suất làm việc của đông cơ phụ thuộc rất lơn vào sự làm việc
của các hệ thống này. Hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống quan trọng nhất của
động cơ
Mục đích của đề tài là :
- Nắm vững các kiến thức về hệ thống bôi trơn cho động cơ đốt trong
- Khảo sát hệ thống bôi trơn động cơ Detroit diesel. Phương pháp kiểm tra sữa chữa hệ
thống bơi trơn
- Tính tốn nhiệt đơng cơ Detroit diesel
Với các mục đích trên , đề tài này có ý nghĩa rất lớn đến sinh viên ngành cơ khí động
lực chúng ta
Thông qua việc làm đề tài này giúp cho sinh viên củng cố được kiến thức đã học và đã
được thực tập, giúp cho sinh viên biết cách nghiên cứu , tự tìm tịi , độc lập làm việc .Tư
đó tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này của một kỹ sư tương lai
2. ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG:
2.1.YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BƠI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG.
Bơi trơn tốt các bề mặt ma sát, bảo vệ cho bề mặt kim loại, tẩy rửa đi các hạt kim loại
bong ra trong q trình ma sát, nhằm giúp làm kín giữa các piston và xilanh ngồi ra cịn
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 Nhiệt độ dầu bơi trơn khoảng 80÷1600c nếu lớn hơn
nhiệt độ trên dầu sẻ bốc cháy. Nhưng cho phép. nếu dầu bơi trơn làm mát nhiều q thì sẽ

làm mất hiệu suất nhiệt của động cơ. Yêu cầu công suất động cơ hệ thống bôi trơn không
được vượt q 3÷5%, dầu bơi trơn dể tìm, dễ thay thế, thời gian sử dụng lâu dài.

2
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
2.1.1. 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 ba loại: ma sát khô (khơng có dầu), ma sát ướt (ln ln có dầu
ngăn cách hai bề mặt ma sát), ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt).
Ma sát khô.
Xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát hồn tồn khơng có dầu nhờn, các mặt ma sát tiếp
xúc trực tiếp với nhau trong quá trình làm việc.
Ma sát ướt.
Xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát ln có một lớp dầu nhờn đóng vai trị trung gian
làm lớp đệm, nên trong q trình hoạt động các mặt ma sát hồn tồn khơng trực tiếp tiếp
xúc với nhau.
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 bảng 2.1:

3
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Bảng 2.1. Hệ số ma sát của một số loại vật liệu.
Vật liệu ổ trục

Hệ số ma sát
Ma sát khơ

Gang với gang

Ma sát ướt

0.15

0.07÷0.12

Gang với đồng

0.15÷0.2

0.07÷ 0.15

Thép với thép

0.15

0.05÷0.1

Thép với đồng

0.15

0.01÷0.15

Thép với babít

0.25÷ 0.28

0.05÷0.1

Thép với nhơm

0.26

0.05÷0.1

2.1.2. Làm mát ổ trục.
Sau một thời gian làm việc, công sinh ra tư 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 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 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 cịn 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. Địi hỏi bơm dầu nhờn của hệ thống bơi trơn phải cung cấp cho các bề
mặt ma sát một lượng dầu đủ lớn.

4
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
2.1.3. 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 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 đựơc dầu mang đi, làm cho bề mặt sạch, giảm lượng
mài mòn.
2.1.4. 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.
Ngồi bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn cịn có tác dụng như một lớp bảo vệ chống ăn mịn
hố học.
2.2. HỆ THỐNG BƠI TRƠN DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
2.2.1. Các phương án bôi trơn trong động cơ đốt trong.

Hình 2.1. Sơ đồ ngun lý bơi 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.
2.2.1.1. Bơi trơn bằng phương án vung toé dầu:
+ Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm: Kết cấu của hệ thống bôi trơn rất đơn giản, dễ bố trí.
- Nhược diểm: Phương án bơi trơn này rất lạc hậu, không đảm bảo lưu lượng dầu bôi
trơn của ổ trục, tuổi thọ dầu giảm nhanh, cường độ dầu bơi trơn khơng ổn định nên ít
dùng.
5
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
+ 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...
2.2.1.2. 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 tư 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,
ngồi ra cịn 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 bơi trơn

cưỡng bức lại phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệ thống bơi trơn
dùng lọc ly tâm (tồn phần và khơng tồn phần)...Ta lần lượt khảo sát tưng loại như sau:
2.2.1.3. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt :
a. Sơ đồ

6
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte ướt.
1- Phao hút dầu; 2- Bơm dầu nhờn; 3- Lọc thô; 4- Trục khuỷu; 5- Đường dầu lên chốt
khuỷu; 6- Đường dầu chính; 7- Ổ trục cam; 8- Đường dầu lên chốt piston; 9- lỗ phun
dầu; 10- Bầu lọc tinh; 11- Két làm mát dầu; 12- Thước thăm dầu; 13- Đường dẫn dầu.
a- Van an toàn của bơm dầu; b- Van an toàn của lọc thô; c- Van khống chế dầu qua
két
làm mát; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn; M-Đồng hồ áp suất.
+ Ưu- nhược điểm:
Ưu điểm: 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.
b. Phạm vi sử dụng:
Hầu hết các loại động cơ đôt 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 u cầu bơi 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
7

`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
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).
2.2.1.4. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.
a. Sơ đồ
Chỉ khác bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là ở trong hệ thống này có thêm hai bơm hút
dầu tư cácte về thùng chứa, sau đó bơm 2 mới chuyển dầu đi bôi trơn. Trong hệ thống bôi
trơn cưỡng bức cácte ướt, nơi chứa dầu đi bôi trơn là cácte, còn ở đây là thùng chứa dầu.
Van d thường mở.
Trong một số động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ, trên hệ thống bơi trơn cịn 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 động cơ. Sơ đồ bố trí bơm tay hoặc bơm điện được giới thiệu trên
hình (3.4)

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte khô.
1- Phao hút dầu; 2- Bơm chuyển dầu nhờn; 3- Bầu lọc thô; 11-Két làm mát dầu 14Thùng chứa dầu; 15-Bơm hút dầu tư cácte về thùng chứa; a- Van an toàn của bơm; bVan an toàn của bầu lọc thô; d- Van khống chế dầu qua két làm mát ; M- Đồng hồ áp
suất; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn.
8
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Ưu - nhược điểm:
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 nghiên lớn mà khơng sợ thiếu dầu, dầu được
cung cấp đầy đủ và liên tục.
Nhược điểm: 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 diesel dùng trên máy ủi đất,
xe tăng, máy kéo, tàu thuỷ...

Hình 2.4. 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 ; 14Đường dẫn dầu; 15- Van dầu; 16- Bơm tay hoặc bơm điện; a- Van an toàn của bơm;
b- Van an tồn của bầu lọc thơ; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn.
b. Phạm vi sử dụng:
Trong một số động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ, trên hệ thống bơi trơn cịn 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.

9
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Ngồi ra, để đảm bảo bơi 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, lỡ dầu thường khoan trên lót xilanh.
2.2.1.5. 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 khơng khí hoặc nước. Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ
% 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

1 1
30 33

:

. Hỡn hợp của dầu nhờn và xăng đi qua bộ chế hoà khí,

được xé nhỏ, cùng với khơng khí tạo thành khí hổn hợp. Khí hỡn hợp này được nạp vào
cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xilanh. Trong q trình này, các hạt dầu nhờn
lẩn trong khí hỡn 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 hỡn 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 bugi 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 bơi trơn
kiểu này cũng khơng cịn phổ biến. Hệ thống bơi 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, dầu cần có tính năng lý - hố của
chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo việc bơi trơn có hiệu quả. Hệ thống bôi 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, toả vào mơi
10
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
trường xung quanh, nhờ đó làm giảm được lượng mài mòn của các chi tiết máy, bảo vệ
các chi tiết máy trong động cơ đốt trong không bị gỉ.

2.3. KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BƠI TRƠN.
2.3.1. Thiết bị lọc dầu:
Để luôn giữ cho dầu bôi trơn được sạch, đảm bảo cho ổ trục ít bị mài mịn 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 khơng khí khi nạp như các bụi và các chất khác. Các tạp chất
này theo khơng 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 hố học do dầu nhờn bị biến chất, bị ơxy hóa hoặc bị tác dụng của các
loại axít sinh ra trong q 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.
Các bầu lọc sử dụng lọc dầu nhờn :
+ Bầu lọc thấm có lõi lọc bằng giấy

11
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
34
33

35
36

37

38

2

1

6

Hình 2.5. Bầu lọc thấm có lõi lọc bằng giấy.
1- Giấy lọc; 2- Tấm lọc; 3- Rãnh dẫn dầu; 4- Trục lõi lọc; 5- Lỗ dẫn dầu trên trục 4;
6- Lỗ chứa dầu của lõi lọc.
Loại bầu lọc này cho dầu qua sau khi lọc rât 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 tư 1÷2 mm Nhược điểm: Dễ bị hỏng đến kỳ bảo dưỡng chỉ có thể thay thế chứ
không dùng lại được.
+ Bầu lọc ly tâm khơng tồn phần :

12
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
9
10
8
7
6

11

5

12

4
13
3

14
15
16

2

17
1

II
I

Hình 2.6. Bầu lọc ly tâm khơng toàn phần
1- Đế bầu lọc; 2- Nắp roto; 3- Roto; 4- Nắp bầu lọc; 5- Êcu;
6-Ổ bi tỳ; 7- Đệm; 8- Êcu chặn; 9- Êcu nắp; 10- Bạc trên của roto; 11- Trục roto; 12Vành chắn; 13- Bạc trượt dưới; 14- Chốt đỡ; 15- Tấm đỡ; 16- Lò xo đỡ; 17- Đường dầu
ra; 18-Khoá két dầu;
I: Đường ra két dầu

II: Đường dẫn dầu tư bơm dầu đến

+ Bầu lọc thấm dùng tấm lọc kim loại

9
7

1

6
4

2

8
3

5

Hình 2.7. Bầu lọc thấm dung tấm lọc kim loại
1,2- Các tấm lọc ; 3- Trục lõi lọc ; 4- Tấm gạt; 5- Trục tấm gạt;
6-Van an toàn ; 7- Khung chứa dầu đã lọc; 8- Đường đầu vào của bầu lọc; 9- Tay gạt;
10- Vít xả van
13
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
+ Bầu lọc thấm dùng dải lọc kim loại

1

2

4

5

Hình 2.8. Bầu lọc thấm dung dải lọc kim loại
1- Ống lõi lọc; 2- Dải lọc kim loại ; 3- Vỏ bầu lọc; 4- Đế bầu lọc; 5- Van an tồn;
+ Bầu lọc dùng lưới lọc bằng đồng

2

4

1

3

Hình 2.9. Bầu lọc dùng lưới lọc bằng đồng
1- Ống lõi lọc; 2- Dải lọc kim loại ; 3- Vỏ bầu lọc; 4- Đế bầu lọc; 5- Van an toàn;

14
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
2.3.2. 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. Mỡi 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 khơng
có van hút và đẩy nên bơm bánh răng có thể quay với vận tốc lớn nên nó thường truyền
động trực tiếp tư 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 khơng 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.

15
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel

Hình 2.10. 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; 8Nắp bơm dầu; 9- Van an toàn; 10- Lị xo van an tồn; 11- Đường dẫn dầu;12- Nắp
van an toàn; 13- Rãnh triệt áp của bơm dầu. A- Rãnh thông ; B- Chất lỏng bị kẹt.
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 tư 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 bơi trơn phải đảm bảo tính ổn định,

do đó trong bơm dầu có thêm van an tồn 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
16
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
một phần về đường dầu áp suất thấp a. Trên bơm cịn có vít điều chỉnh 12 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 lỡ 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.
2.3.3. 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
khơng ngưng. Ngun 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 hố 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.

17
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Ưu nhược điểm:

Hình 2.11. 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 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
3.ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐỘNG CƠ DETROIT DIESEL
a.GIỚI THIỆU CHUNG XE FREIGHTLINER

18
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Xe freightliner là loại xe đầu kéo Mỹ: một trong những sản phẩm đã được thị trường
khẳng định về chất lượng, thương hiệu với mẫu mã đẹp khả năng kéo tải trọng lớn cũng
như tiết kiệm nhiên liệu tốt
Đặc biệt xe freightliner đang được ưa chuộng, sử dụng thay thế cho xe đầu kéo Trung

Quốc vói những khuyết điểm như: chất lượng kém, hay hỏng hóc cũng như khơng có phụ
tùng thay thế, mà xe đầu kéo Mỹ hồn tồn đáp ứng được cũng như là tính ổn định cao.
Đầu kéo Mỹ freightliner phù hợp với đường bằng phẳng, đường có độ dốc thấp
Bảng 3.1. Thơng số kỹ thuật động cơ Detroit Diesel
Thông số
Số kỳ
Số xi lanh
Thứ tự làm việc
Đường kính × hành trình
Tổng dung tích
Tỉ số nén
Cơng suất cực đại
Số vịng quay

Gía trị
4
6
1–5–3–6–2–4
133×168
14
16,5:1
420
2100

Đơn vị

Mm
Lít
KW
KW/vg/ph

3.1. CƠ CẤU TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN – PISTON
3.1.1. Trục khuỷu
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, nó có cơng dụng tiếp nhận lực
tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston
thanh chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất truyền ra ngồi. Vì vậy trạng
thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng
Trục khuỷu của động cơ Detroit diesel bao gồm 7 cổ khuỷu, 6 chốt khuỷu và 12 đối
trọng được chế tạo liền một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc
gia cơng đạt độ bóng cao
Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 1-1.

19
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel

Hình 3-1 Kết cấu trục khuỷu.
1- Cổ khuỷu; 2-Chốt khuỷu; 3 – Đường dầu bôi trơn;4 – Đối trọng

3.1.2. Thanh truyền
Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển động tịnh
tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Khi làm việc thanh truyền chịu
tác dụng của: Lực khí thể trong xylanh, lực qn tính của nhóm piston và lực qn tính
của bản thân thanh truyền. Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân và đầu to.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỡng. Khi làm việc
chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền.
Thân thanh truyền có tiết diện chữ I. Chiều rộng của thân thanh truyền tăng dần tư đầu
nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính tác dụng

trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc.
Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 3-2.

20
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel

Hình 3-2 Kết cấu thanh truyền
1- Đầu nhỏ; 2- Thân; 3- Đầu to; 4- Nắp đầu to; 5- Bulơng thanh truyền.
Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng. Đầu to được chia thành hai nửa, nhằm giảm
kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được đường kính chốt khuỷu, nửa trên đúc
liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanh truyền. Hai nửa này được liên
kết với nhau bằng bulông thanh truyền.
Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mịn cho chốt khuỷu, bạc lót
đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mịn thì được thay thế bằng
bạc lót mới.
Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nửa và lắp ghép vào chốt khuỷu bằng hai
bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính ổn định khi
lắp ráp.
Bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng gộp thép tráng một lớp kợp kim chịu
mịn, trên bạc lót có lỡ và rãnh để dẫn dầu bôi trơn và các vấu chống xoay, khi lắp ghép

21
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
các vấu này bám vào các rãnh trên đầu to, do đó thuận tiện cho việc lắp ráp. Kết cấu bạc

lót đầu to được thể hiện trên hình 3-3.

Hình 3-3 Cấu tạo bạc lót đầu to thanh truyền động cơ Detroit diesel
3.1.3. Piston
Piston được đúc bằng hợp kim nhơm, do đó khối lượng của piston tương đối nhẹ. Trên
piston có bố trí 3 rãnh để lắp xéc măng, trong đó có hai xéc măng khí và một xéc măng
dầu. Đường kính của piston: D = 130 [mm]. Hành trình piston: S = 160 [mm].

Hình 3-4 Kết cấu piston
1- Rãnh xéc măng dầu; 2- Rãnh xéc măng ép ; 3- Rãnh xéc măng lửa ; 4Lỗ chốt piston ; 5- Thân piston ; 6- Đỉnh piston
22
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Đỉnh piston có dạng lõm hình omega nhằm tăng dung tích buồng cháy. Dịng khí khi
nạp vào có mức độ xốy lốc cao tạo điều kiện tốt cho q trình hồ trộn nhiên liệu. Khi
động cơ làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó và
nhiệt lượng này truyền vào xéc măng thông qua rãnh xéc măng, rồi đến nước làm mát
động cơ. Ngồi ra trong q trình làm việc piston cịn được làm mát bằng cách phun dầu
vào phía dưới đỉnh piston. Kết cấu piston được thể hiện ở 3-4
Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, là nơi chịu
lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston.
3.3.3.1. Xéc măng
Để bao kín khơng gian buồng cháy trong xilanh (dùng xécmăng khí) và ngăn không
cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dầu).
Xéc măng được chế tạo bằng gang hợp kim. Tiết diện xécmăng khí có dạng hình chữ
nhật, miệng xécmăng được cắt bằng. Tiết diện xécmăng khí được thể hiện ở hình 3-5.

Hình 3-5 Tiết diện xécmăng khí.

Trong rãnh xéc măng dầu có khoang lỡ thốt dầu. Kết kấu thể hiện ở hình 3-6.

Hình 3-6 kết cấu

xécmăng dầu.

3.3.3.2. Chốt piston
Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim. Mặt bên trong chốt pittơng có dạng hình
trụ rỡng. Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. Sử dụng hai
vịng khố để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động dọc trục. Chốt piston là
chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền lực khí thể tư piston qua
thanh truyền để làm quay trục khuỷu. Trong quá trình làm việc chốt piston chịu lực khí
23
`


Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh.
Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ
thanh truyền.
Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 3-7.

Hình 3-7 Kết cấu chốt piston.
3.4. CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

Hình 3-8 Cơ cấu phân phối khí

24
`

Khảo sát và tính tốn hệ thống bơi trơn của động cơ Detroit Diesel
Ở động cơ Detroit Diesel sử dụng hai dàn cò mổ lắp thẳng hàng, cơ cấu phân phối khí
để thực hiện q trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngồi trong kỳ thải và nạp đầy khí
nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp.
Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đóng mở đúng thời gian quy định.
+ Độ mở lớn để dịng khí dễ lưu thơng.
+ Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải khơng tự mở trong q trình nạp.
+ Ít mịn, tiếng kêu bé.
+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
Cơ cấu sử dụng loại này giúp tiết kiệm được khơng gian bố trí vì chỉ dùng dàn cị mổ
thằng hàng, ngồi ra ở dàn cị mổ cịn có bộ phận làm giảm tốc độ của động cơ,

Hình 3-9 Kết cấu xupap động cơ Detroit Diesel
1. Đuôi Xupap; 2. Nấm Xupap; 3. Thân Xupapz

3.5. HỆ THỐNG LÀM MÁT
Hệ thống làm mát thực hiện q trình truyền nhiệt tư khí cháy qua thành buồng cháy
đến môi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết khơng bị q nóng nhưng cũng như
không bị quá nguội

25
`