Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4g94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2 0 ( bản vẽ + thuyết minh file đính kèm)

Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
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.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế 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 Mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Hệ thống bôi trơn là một
trong những hệ thống chính của động cơ có ý nghĩa như vậy.
Với ý nghĩa đó, em chọn đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế hệ thông bôi trơn động cơ 4G94
lắp trên xe MITSUBISHI 2.0”. Với những kiến thức do các thầy, cô truyền đạt kết hợp với
việc sưu tầm tìm hiểu tài liệu có liên quan và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy
Dương Đình Nghĩa, đến nay em đã hoàn thành đồ án được giao.
Nhưng do trình độ hạn chế, tài liệu khó khăn nên trong quá trình thực hiện không thể
không có những thiếu sót. Kính mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy cô trong khoa. Em
xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014
Sinh viên thực hiện
Lê Văn Ấn
1
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
1.1.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN
Ma sát và hao mòn giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết là hai hiện tượng không
thể tránh được trong quá trình hoạt động của động cơ và ôtô. Hơn nữa điều kiện hoạt động
của động cơ và ôtô rất nặng nhọc nên ma sát và mức độ hao mòn trên các bề mặt tiếp xúc là
rất lớn.
Trong động cơ để bao kín lưng của xéc măng luôn phải tì sát lên mặt gương xilanh
sinh ra ma sát trượt trong điều kiện áp suất, vận tốc và nhiệt độ cao, đây chính là nguyên

nhân giảm tuổi thọ của động cơ. Các bề mặt cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, chốt piston, các bề
mặt trong của bạc lót đầu nhỏ và đầu to thanh truyền cũng chịu ma sát trượt rất lớn.
Để giảm mức độ ma sát và hao mòn cần phải tránh sự tiếp xúc trực tiếp của các bề mặt
chịu ma sát bằng cách dùng phương án và vật liệu bôi trơn thích hợp để hình thành các
màng thủy động lực ngăn cách.
1.1.1. Nhiệm vụ
Nhiệm vụ quan trọng nhất hệ thống bôi trơn là cung cấp liên tục dầu nhờn cho các bề
mặt tiếp xúc của các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau trong động cơ đồng thời
làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục. Vì vậy chủng loại và tính năng hóa lý của dầu bôi trơn,
lưu lượng và áp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn là những vấn đề rất quan trọng
ảnh hưởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn.
Dầu nhờn bôi trơn dùng cho động cơ đốt trong có bốn công dụng chính sau đây:
Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công suất ma sát.
Khi bôi trơn bề mặt ma sát, dầu nhờn đóng vai trò như một chất đệm ngăn cách hai
mặt ma sát không tiếp xúc trực tiếp với nhau, chính căn cứ vào tính chất vật lý này ta phân
loại ma sát trượt của ổ trục thành các loại:
+ Ma sát khô ( xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát không có dầu nhờn, các mặt ma
sát tiếp xúc trực tiếp với nhau).
+ Ma sát ướt (xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát có một lớp dầu bôi trơn, khiến
trong quá trình chuyển động các mặt ma sát hoàn toàn không tiếp xúc trực tiếp với nhau).
2
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
+ Ma sát nửa khô hoặc nửa ướt (xảy ra khi màng dầu nhờn ngăn cách mặt ma sát bị
phá hoại. Mặt ma sát tiếp xúc cục bộ ở những vùng màng dầu nhờn bị phá hoại ).
+ Ma sát tới hạn (Là trạng thái trung gian giữa ma sát khô và ma sát ướt. Khi xảy
ra ma sát tới hạn, trên mặt ma sát tồn tại một màng dầu 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 khả
năng lưu động).
Hệ thống bôi trơn đảm bảo cung cấp dầu để các ổ trục làm việc ở trạng thái ma sát ướt.
Hệ số ma sát thường nhỏ hơn hệ số ma sát khô từ hai đến năm lần. Ví dụ khi ở trạng thái ma

sát ướt, hệ số ma sát ướt của thép với babít là 0,05 trong khi đó ở ma sát khô là 0,25. Hệ số
ma sát của thép với đồng khi ma sát khô là 0,15 nhưng khi ma sát ướt đã giảm xuống 0,01.
- Làm mát ổ trục.
Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ 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 mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết Dầu nhờn trong
trường hợp này đóng vai trò 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.
- 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 mòn. 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
mòn.
- Bao kín buồng cháy.
Do có lớp dầu giữa khe hở xylanh và piston, giữa xéc măng và rãnh xéc măng nên
giảm được khả năng lọt khí xuống các-te. Ngoài bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn còn có tác
dụng như lớp bảo vệ chống ăn mòn hoá học.
1.1.2. Yêu cầu
Để đảm bảo động cơ làm việc ổn định, tất cả các cụm chi tiết đều phải đảm bảo cần
được bôi trơn đáp ứng yêu cầu nhất định về chế độ hoạt động, có các bề mặt ma sát cần
3
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
được bôi trơn ở xa đường dầu chính vì vậy đòi hỏi hệ thống bôi trơn phải cung cấp đủ dầu
đến các bề mặt làm việc của chi tiết động cơ.
Dầu bôi trơn trong động cơ làm việc luôn ở trạng thái thay đổi về nhiệt, vì vậy để đáp
ứng được yêu cầu của các bề mặt làm việc của các chi tiết, chất lượng dầu bôi trơn phải đảm
bảo ở trạng thái tốt nhất. Nếu chất lượng dầu không tốt sẽ gây cản trở quá trình hình thành
màng dầu giữa các bề mặt ma sát.
Tổn thất dầu bôi trơn là nhỏ nhất. Để đáp ứng được yêu cầu này các cơ cấu, bộ phận

như là: bơm dầu phải đáp ứng cung cấp đủ lượng dầu với áp suất cần thiết để đi bôi trơn các
mặt ma sát, các bộ phận như két làm mát, lọc dầu đảm bảo gây trở lực cho dầu với mức thấp
nhất, đường ống dẫn dầu không bị rò rỉ.
1.2. CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Chọn phương án bôi trơn cho động cơ đốt trong sẽ tùy thuộc vào tính năng tốc độ,
công suất, mức độ phụ tải trên ổ trục và công dụng của động cơ đốt trong. Nói chung, khi
thiết kế hệ thống bôi trơn cho động cơ đốt trong có thể chọn một trong các phương án bôi
trơn dưới đây:
1.2.1. Bôi trơn bằng phương án vung té dầu
Phương án bôi trơn này thường dùng trong các động cơ xi lanh nằm ngang có kết cấu
rất đơn giản, hoặc một vài loại động cơ một xi lanh kiểu đứng, dùng phương pháp vung té
và nhỏ dọt như động cơ Becna, Slavia kiểu cũ
4
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý bôi 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- Bôi trơn vung té có bơm dầu đơn giản; 1- Bánh lệch tâm; 2- Piston bơm dầu;
3- Thân bơm; 4-Cácte; 5- Điểm tựa; 6- Máng dầu phụ
Ưu điểm của phương án này là kết cấu của hệ thống bôi trơn rất đơn giản nhỏ gọn, dễ
bố trí, giá thành rẻ do hệ thống ít các chi tiết, dễ bảo dưỡng sửa chữa.
Nhược điểm của phương án bôi trơn này rất lạc hậu, tuổi thọ dầu giảm nhanh, dầu
không đủ áp lực nên thường ổ trục không được bôi trơn đầy đủ, không ổn định nên ít dùng,
mặt khác do va đập dầu thường bị lão hóa nhanh, suất tiêu hao dầu nhờn cao. Hiện nay,
phương án này rất ít dùng.
Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn được chứa trong các-te (4), khi động cơ làm việc nhờ
vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền múc hắt tung lên. Nếu múc dầu trong các-te
bố trí cách xa thìa múc của đầu to thanh truyền thì hệ thống bôi trơn có dùng thêm bơm dầu
kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ (6), sau đó dầu nhờn mới được hắt tung lên.
Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên một lần. Các hạt dầu vung té ra
bên trong khoảng không gian của cácte sẽ rơi tự do xuống các mặt ma sát của ổ trục. Để

5
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn bên trên ổ trục thường có các
gân hứng dầu khi dầu tung lên.
1.2.2. 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 từ 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, ngoài ra
còn có các van.
Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn, 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 bôi trơn cưỡng bức lại
phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệ thống bôi trơn dùng lọc ly tâm
(toàn phần và không toàn phần) Ta lần lượt khảo sát từng loại như sau:
1.2.2.1. Bôi trơn cưỡng bức các te ướt
Phạm vi sử dụng: Hệ thống bôi trơn các loại động cơ đốt trong ngày nay hầu hết 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 yêu cầu bôi trơn, làm mát
và tẩy rửa mặt ma sát của ổ trục. Hệ thống bôi trơn cácte ướt thường dùng trên động cơ ôtô
làm việc 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).
Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te ướt:
6
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
5
1

23
6
7
8 9
4
11
10 12
14 13
15
16
17
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cácte ướt
1- Phao hút dầu; 2- Bơm dầu nhờn; 3- Lọc thô; 4,5- Van an toàn; 6- Đồng hồ đo áp suất
dầu nhờn; 7- Piston; 8- Trục khuỷu; 9- Đường dầu lên chốt khuỷu; 10- Đường dầu chính;
11- Trục cam; 12- Lọc tinh; 13- Nắp đổ dầu; 14- Thước thăm dầu; 15- Đồng hồ đo nhiệt độ
dầu; 16- Két làm mát dầu; 17- Van hằng nhiệt
Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu 2 hút qua phao hút dầu
1(vị trí phao hút nằm lơ lững ở mặt thoáng của dầu để hút được dầu sạch và không cho lọt
bọt khí ), sau đó dầu đi qua lọc thô 3, khi đi qua bầu lọc thô, dầu được lọc sạch sơ bộ.
Các tạp chất cơ học có kích cỡ các hạt lớn, tiếp theo đó dầu nhờn được đẩy vào đường
dầu chính (10) để chảy đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam (8, 11) Đường dầu (9)
trong trục khuỷu đưa dầu lên bôi trơn ở chốt, ở đầu to thanh truyền rồi theo đường dầu lên
bôi trơn chốt piston. Nếu như không có đường dầu trên thanh truyền thì đầu nhỏ trên thanh
truyền phải có lỗ hứng dầu. Trên đường dầu chính còn có các đường dầu đưa dầu đi bôi trơn
các cơ cấu phối khí Một phần dầu (khoảng 15 ÷ 20% lượng dầu bôi trơn do bơm dầu
cung cấp) đi qua bầu lọc tinh (12) rồi trở về lại cácte.
Bầu lọc tinh có thể được lắp gần bầu lọc thô hoặc để xa bầu lọc thô, nhưng bao giờ
cũng lắp theo mạch rẽ so với bầu lọc thô. Đồng hồ 6 báo áp suất và đồng hồ (15) báo nhiệt
độ của dầu nhờn.
7

Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lên cao quá 80
0
C, vì do độ nhớt giảm sút, van điều khiển
(17) sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát dầu nhờn (16). Sau một thời gian làm việc bầu
lọc thô có thể bị tắt do quá tải, van an toàn (4) của bầu lọc thô được dầu nhờn đẩy mở ra,
dầu lúc này không thể qua bầu lọc thô mà trực tiếp đi vào đường dầu chính (10). Để đảm
bảo áp suất dầu bôi trơn có trị số không đổi trên cả hệ thống, trên hệ thống bôi trơn có lắp
van an toàn (5).
Ngoài việc bôi trơn các bộ phận trên, để bôi trơn các bề mặt làm việc của xilanh,
piston người ta kết hợp tận dụng dầu vung ra khỏi ổ đầu to thanh truyền trong quá trình
làm việc ở một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền khoan một lỗ nhỏ để phun dầu về phía
trục cam tăng chất lượng bôi trơn cho trục cam và xilanh.
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.
1.2.2.2. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô
Chỉ khác bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là ở trong hệ thống này có thêm hai bơm hút
dầu từ cácte về thùng chứa, sau đó bơm (3) 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 (13) thường mở.
Do dầu chứa trong thùng bên ngoài các te nên động cơ có thể làm việc với độ nghiêng
lớn mà không sợ thiếu dầu như loại các te ướt. Hệ thống các động cơ diesel dùng trên ôtô,
máy kéo, máy ủi hay làm việc ở độ nghiêng lớn thường dùng hệ thống bôi trơn các te khô
Van 13 trên hệ thống sẽ đóng lại khi nhiệt độ của dầu cao, áp suất đóng mở van này
thường điều chỉnh vào khoảng 0.15 ÷ 0.2 MN/m
2
( 1,5 ÷ 2 Kg/cm

2
)
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 không 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.
8
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Sơ đồ hệ thống bôi trơn các te khô:
2
3
4
5
3 1
16
6
7
8
9
11
12
13
14
15
1
10
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte khô
1- Phao hút dầu; 2- Van an toàn; 3- Bơm dầu; 4- Lọc thô 5- Van an toàn của bầu lọc; 6-
Trục khuỷu; 7- Đường dầu lên chốt khuỷu; 8- Đồng hồ đo áp suất dầu nhờn; 9- Piston ; 10-

Trục cam; 11- Bầu lọc tinh; 12- Két làm mát dầu; 13- Van hằng nhiệt; 14- Đồng hồ đo
nhiệt độ dầu nhờn; 15- Thùng dầu; 16-cácte
Trong một số động cơ cỡ lớn, động cơ tĩnh tại và tàu thủy người ta gắn thêm bơm tay
hoặc bơm điện cung cấp dầu nhờn đến các bề mặt ma sát và điền đầy các đường ống dẫn
trước khi động cơ khởi động động cơ. Để đảm bảo bôi trơn cho bề mặt làm việc của xi lanh
người ta thường dùng van phân phối cung cấp dầu nhờn vào một số điểm xung quanh xi
lanh. Lỗ dầu thường khoan trên lót xi lanh
Dầu nhờn theo đường khoan trên thân máy lên trụ đòn bẩy sau đó theo các đương dầu
khoan trên đòn bẩy phun vào lò xo xu páp và đi bôi trơn đũa đẩy.
1.2.2.3. 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 không khí hoặc nước. Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ 4-
5% thể tích. Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng đi qua bộ chế hoà khí, được xé nhỏ, cùng với
không khí tạo thành khí hổn hợp. Khí hỗn hợp này được nạp vào cácte của động cơ rồi theo
9
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
lỗ quét đi vào xilanh. Trong quá trình này, các hạt dầu nhờn lẩn trong khí hỗn 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 hỗn 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 bôi trơn kiểu này
cũng không còn phổ biến.
1.2.2.4. Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp.
Tức là kiểu bôi trơn vừa cưỡng bức vừa vung té. Trong đó thường bôi 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 bôi trơn cưỡng bức hoàn toàn 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 quá trình sử dụng ống có
thể bị nứt vỡ gây nguy hiểm cho động cơ.
Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 4G94
2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 4G94
Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật động cơ 4G94, [7]
10
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Giới thiệu chung động cơ 4G94:
Xe MITSUBISHI LANCER 2.0 là loại xe du lịch 5 chỗ ngồi, dùng cho gia đình và
cơ quan….sử dụng loại động cơ 4G94, loại xe này đã được sử dụng rất tốt và đạt hiệu quả
cao về tính kinh tế và tiện ích phục vụ đời sống sinh hoạt và đi lại của con người.
Tại Việt Nam, mẫu xe Mitsubishi Lancer đã từng được phân phối với các phiên
phiên bản như Lancer Gala, Lancer 1.6MT và Lancer 2.0.
11
THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ
Nhiên liệu Xăng
Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí i/ τ 4/ 4/ thẳng hàng
Thứ tự làm việc 1-3-4-2
Tỷ số nén ε 9,5
Đường kính x hành trình piston (mm x mm) D x S 81,5 x 95,8

Công suất cực đại / số vòng quay (kW / vg / ph) N
e
/ n 92/ 5500
Mô men cực đại / số vòng quay (N.m / vg /ph) M
N
/ n 173/ 4250
α
1
2
α
2
58
α
3
58
α
4
10
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức các te ướt
Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất
lỏng
Hệ thống phân phối khí
SOHC, Dẫn động đai
Hệ thống nhiên liệu Phun nhiên liệu điều khiển bằng
điện tử
Dung tích xi lanh (cc) 1.999
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Hình 2.1: Mặt cắt dọc động cơ 4G94
12
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0

Hình 2.2: Mặt cắt ngang động cơ 4G94
1- cò mổ; 2-trục cam; 3-vòi phun; 4-đường ống nạp; 5-trục khuỷu; 6-lọc dầu; 7-xupap; 8-
đường ống xả; 9-piston
Động cơ 4G94 là động cơ xăng, 4 kỳ, lắp trên xe ôtô Mitsubishi lancer 2.0 của hãng
Mitsubshi. Động cơ gồm 4 xylanh bố trí thẳng hàng thứ tự làm việc là 1-3-4-2. có 16 van
nhưng chỉ sử dụng một cam đặt phía trên SOHC. Động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện
tử gúp tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu với mọi chế độ hoạt động của động cơ.
Công suất động cơ 92 KW, số vòng quay lớn 5500 vòng/phút, tỷ số nén cao 9.5,
Động cơ 4G94 sử dụng loại buồng cháy thống nhất, động cơ được chế tạo với kích thước nhỏ gọn
mang tính cộng nghệ cao. Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, có một trục cam
được bố trí trên đầu quy lát.
13
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Thân máy cũng giống các động cơ lắp trên xe du lịch khác, ở chỗ chế tạo bằng thép
hợp kim tốt, có bố trí hệ thống bôi trơn và làm mát phù hợp, có gân nhằm tạo sự cứng vững
2.2. ĐẶC ĐIỂM CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA ĐỘNG CƠ 4G94
2.2.1. Piston
Pít tông được đúc bằng hợp kim nhôm có hàm lượng đi ô xít cao. Phần đỉnh đầu piston
được làm lõm tạo thành không gian buồng cháy hình chêm.
Hình 2.3: Piston động cơ 4G94
1-đỉnh piston, 2-rãnh lắp xéc măng khí, 3-rãnh lắp xéc măng dầu,4-lỗ chốt piston,5-thân
piston
Bảng 2-2. Thông số chính của piston
Đường kính ngoài piston mm
81,5
Khe hở piston và xylanh mm
0,02 ÷0,04
Hành trình piston mm
95,8
Và vì vật liệu bằng nhôm nên tổn thất ma sát giữa xylanh và piston nhôm nhỏ. Hợp

kim nhôm còn có hệ số dẫn nhiệt lớn nên nhiệt độ đỉnh piston nhôm thường thấp hơn các
vật liệu khác nên có thể giảm hiện tượng kích nổ. Phần đỉnh piston được thiết kế dạng lõm
để cải thiện chất lượng cháy.
Thân pít tông còn gia công 3 rãnh để lắp xéc măng khí và xéc măng dầu. Trong rãnh
xéc măng dầu có gia công lỗ dẫn dầu bôi trơn.
2.2.2. Thanh truyền
Nhóm thanh truyền bao gồm: thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc.
14
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu. Nó có tác dụng truyền lực
tác dụng trên piston xuống trục khuỷu để làm quay trục khuỷu. Trong quá trình làm việc
thanh truyền chịu tác dụng của lực khí thể trong xy lanh, lực quán tính của thanh truyền, lực
quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston.

Hình 2.4: Thanh truyền động cơ 4G94
1-Đầu nhỏ thanh truyền ; 2- Thân thanh truyền; 3-Bulông thanh truyền; 4-Nắp đầu
to thanh truyền
Thanh truyền và nắp đầu to thanh truyền được chế tạo rời nhau. Nắp đầu to thanh
truyền được gia công với thân thanh truyền vì vậy không lắp lẫn các nắp đầu to thanh truyền
với nhau được.
Đầu to thanh truyền có bạc dạng hai nửa được lắp với nắp đầu to thanh truyền nhờ hai
bu lông. Bulông thanh truyền là loại bulông chỉ chịu lực kéo, có mặt gia công đạt độ chính
xác cao để định vị.
. Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ I
2.2.1. Trục khuỷu
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất. Nó có nhiệm vụ tiếp
nhận lực khí thể truyền từ piston xuống để tạo mômen quay cho động cơ tiếp.
15
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể và lực quán tính.

Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kì nhất định nên có tính chất va đập
mạnh, gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và
dao động xoắn làm rung động cơ, gây mất cân bằng vì vậy trục khuỷu có yêu cầu:
- Có độ cứng vững lớn, độ bền cao và trọng lượng nhỏ
- Có tính cân bằng tốt, không xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng
- Độ chính xác cao trong gia công cơ khí
- Kết cấu trục khuỷu phải bảo đảm tính cân bằng tốt
Hình 2.5: Trục khuỷu động cơ 4G94
1-Đầu trục khuỷu, 2-lỗ dầu bôi trơn, 3-cổ trục 4-đối trọng,5-chốt khuỷu, 6-đuôi trục khuỷu
Bảng 2-3. Thông số chính của trục khuỷu
Đường kính ngoài cổ trục chính mm
50
Đường kính ngoài cổ trục mm
47
Trục khuỷu động cơ 4G94 có năm cổ trục và bốn cổ chốt. Trên các má khuỷu có bố trí
các đối trọng có tác dụng để làm giảm phụ tải cho ổ trục và cổ trục, má khuỷu và đối trọng
được chế tạo liền với má khuỷu.
Ở đầu trục khuỷu có chế tạo rãnh then bán nguyệt để lắp bánh răng dẫn động bơm dầu
và pu li bơm nước.
Trong thân trục khuỷu có làm các rãnh dầu bôi trơn để cấp dầu tới các bề mặt ma sát
giữa bạc lót và cổ trục cũng như cổ chốt.
2.3. CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ 4G94
2.3.1. Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát bằng nước động cơ 4G94 là hệ thống kiểu tuần hoàn cưỡng bức một
vòng kín, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt
16
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
gió,đường ống.
Hệ thống làm mát sử dụng nước sạch có pha dung dịch phụ gia chống gỉ. Hệ thống
làm mát động cơ được thiết kế giữ cho mọi chi tiết của máy có nhiệt độ thích hợp trong bất

kỳ điều kiện vận hành nào .
Bơm nước tạo áp suất cho nước làm mát và lưu thông nước đi khắp động cơ. Nếu
nhiệt độ làm mát cao hơn nhiệt độ quy định, van hằng nhiệt sẽ mở để để nước làm mát đi
qua bộ tản nhiệt và được làm mát bằng gió. Bơm nước là loại ly tâm và được dẫn động bằng
đai từ trục khủy. Bộ tản nhiệt là loại cạnh xếp dòng chảy xuôi
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 4G94
1: Két nước; 2:Van hằng nhiệt; 3: Đường nước đến cổ họng gió; 4: Đường nước về
Bảng 2-4. Thông số chính hệ thống làm mát
Dung tích nước làm mát (tính cả 0,65 lít ở bình chứa) lít 6,0
Nhiệt độ van hằng nhiệt bắt đầu mở
Độ
80,5-83,5
Nhiệt độ van hằng nhiệt mở hoàn toàn Độ 95
Nước làm mát được đưa đến các áo nước để làm mát bằng bơm nước và sau đó đưa về
bộ tản nhiệt để làm mát nước. Khi nước làm mát có nhiệt độ không quá cao so với nhiệt độ
động cơ thì van hằng nhiệt sẽ đóng không cho nước đến két làm mát.
17
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
2.3.2. Hệ thống phân phối khí
Hình 2.7. Xu páp và bố trí xupap động cơ 4G94
1- đế xupap ; 2- xupap ; 3- ống dẫn hướng xupap; 4- lò xo xupap ; 5- phớt chắn dầu ; 6- đĩa
lò xo trên ; 7 – móng hãm ; 8- vít điều chỉnh khe hở nhiệt ; 9- đuôi xupap ; 10- đĩa lò xo
dưới.
Bảng 2-5. Thông số chính của xupap
Góc đặt xupap Độ 45
Chiều dài xupap
hút
mm 110,15
Xả 113,7
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngoài

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 dòng khí dễ lưu thông.
+ Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp.
+ Ít mòn, tiếng kêu bé.
+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
18
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Cơ cấu phân phối khí động cơ 4G94 gồm một trục cam dẫn động trực tiếp xupáp thông
qua con đội thủy lực. Đặc điểm của hệ thống phối khí loại này là không có bộ phận đũa đẫy.
Với hệ thống phối khí như thế phần nắp động cơ đơn giản và gọn hơn, hiệu suất làm việc
cũng cao hơn hệ thống phối khí không có bộ phận đũa đẫy và khe hở nhiệt ít bị thay đổi
hơn. Đặc biệt trên mỗi động cơ có 4 xupáp gồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp thải, với kết cấu
như thế này quá trình nạp sẽ nạp nhiều hơn và quá trình thải sẽ thải sạch hơn.
2.3.3. Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu động cơ 4G94 là hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển bằng
điện tử (MPI). Lượng nhiên liệu được cung cấp vào xy lanh phụ thuộc vào tình trạng hoạt
động của động cơ.Các tín hiệu từ các cảm biến gửi về ECU dưới dạng các xung điện áp và
được ECU tính toán và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành là vòi phun điện từ.
Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.
Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến
lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp
nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun
nhiên liệu vào tốt hơn.
Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 4G94
19
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
2.3.5. Hệ thống đánh lửa
Động cơ 4G94 sử dụng hệ thống đánh lửa điện tử với hai transistor điều khiển thời

điểm đánh lửa của bốn bugi transistor A điều khiển bugi 1 và 4, transistor B điều khiển bugi
3 và 2 ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và tính toán thời điểm đánh lửa phù hợp với thứ
tự nổ của động cơ
Hình 2.9: Hệ thống đánh lửa động cơ 4G94
2.3.6. Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu bôi trơn đến các chi tiết chuyển động quay và trượt
của động cơ sao cho chúng có thể làm việc êm dịu, tránh mài mòn. Nó cũng đóng một vai
trò quan trọng trong việc làm mát.
Hệ thống bôi trơn gồm có các chi tiết chính sau: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các
đường ống dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc
thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên
thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về
cácte.
Động cơ 4G94 sử dụng hệ thống bôi trơn cưỡng bức bằng các te ướt. Bơm dầu có độ
hở ngang là 0,04 - 0,1 [mm], độ hở hướng tâm là 0,1 - 0,18 [mm], độ hở cho phép là 0,06 -
0,18 [mm]. Dầu được bơm lên từ các te chứa dầu qua lọc rồi đến các ống dẫn dầu. Tại đây
20
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
dầu được đưa phân phối đến các nhánh nhỏ đến trục khuỷu để bôi trơn các ổ trượt và bôi
trơn thanh truyền; nhánh khác đi đến bôi trơn trục cam của cơ cấu phân phối khí. Dầu trong
hệ thống bôi trơn được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát với áp suất nhất định bảo đảm bôi trơn làm
mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát.
Sơ đồ hệ thống bôi trơn được thể hiện trên hình 2.10
Hình 2.10: Sơ đồ khối hệ thống bôi trơn động cơ 4G94
Bảng 2-6. Thông số chính của hệ thống bôi trơn
Áp suất dầu bôi trơn tại số
vòng quay 3500v/ph
KPa 294-686
Thể tích các-te lít 3,5
Thể tích lọc dầu lít 0,3

21
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHO ĐỘNG
CƠ 4G94
3.1. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ 4G94
Mục đích việc tính toán nhiệt chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu kinh tế và hiệu
quả của chu trình công tác, quá trình làm việc của động cơ ở điều kiện Việt Nam
Chế độ làm việc của động cơ được đắc trưng bằng các thông số cơ bản như công suất có
ích, mô mem xoắn có ích, tốc độ quay và nhiều thông số khác. Các thông số ấy có thể ổn
định hoặc thay đổi trong một phạm vi rộng tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Ta chọn
chế độ công suất có ích lớn nhất ứng với số vòng quay của trục khuỷu là 5500v/ph
Bảng 3.1: Thông số ban đầu [7]
Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị
Công suất có ích N
e
Kw 92
Tỷ số nén
ε
9,5
Số vòng quay n Vòng/ phút 5500
Đường kính xi lanh D mm 81,5
Hành trình piston S mm 95,8
Số xi lanh i 4
Số kỳ
τ
4
Góc mở sớm xupáp nạp
ϕ
1
Độ

2
Góc đóng muộn xupáp nạp
ϕ
2
Độ
58
Góc mở sớm xupáp thải
ϕ
3
Độ
58
Góc đóng muộn xupáp thải
ϕ
4
Độ
10
Bảng 3.2: Thông số chọn [1]
Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị
Áp suất khí nạp P
k
MN/m
2
0,1
Nhiệt độ khí nạp T
k
K 297
22
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Hệ số dư lượng không khí
α

1
Áp suất cuối kỳ nạp P
a
MN/m
2
0,09
Áp suất khí sót P
r
MN/m
2
0,112
Nhiệt độ khí sót T
r
0
K 900
Độ sấy nóng khí nạp mới
∆T
15
Chỉ số đoạn nhiệt m 1,5
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
ξ
z
0,85
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b
ξ
b
0,93
Tỷ số tăng áp
λ
4

Hệ số nạp thêm
λ
1
1,02
Hệ số quét buồng cháy
λ
2
1
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
λ
t
1,17
Hệ số điền đầy đồ thị
ϕđ
0,97
Áp suất khí thải p
th
MN/m
2
0,103

3.1.1. Tính toán quá trình nạp
Mục đích của việc tính toán quá trình nạp là xác định các thông số chủ yếu của cuối quá
trình nạp chính (ở điểm a) như áp suất
a
p
và nhiệt độ
a
T
.

Hệ số khí sót
r
γ
:
( )
m
a
r
t
a
r
r
k
r
p
p
p
p
T
TT
1
21
2

1

.









−
∆+
=
λλλε
λ
γ
(3-1), [1]
23
Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
( )
1
1,5
1. 297 15
0,112 1
. . 0,0514
900 0,09
0,112
10,5.1,02 1,17.1.
0,09
+
= =
 
 ÷
 ÷
−

 ÷
 ÷
 
Hệ số nạp
v
η
:


















−
∆+−
=
m
a

r
t
k
a
k
k
v
p
p
p
p
TT
T
1
21

1
1
λλλε
ε
η
(3-2), [1]
v
η
1
1,5
1 297 0,09 0,112
. . . 9,5.1,02 1,17.1. 0,8409
9,5 1 297 15 0.1 0.09
 

 
 
= − =
 ÷
 
− +
 
 
Nhiệt độ cuối qúa trình nạp T
a
[
o
K):
T
a
=
( )
r
m
m
r
a
rrtk
p
p
TTT
γ
γλ
+









+∆+
−
1

1
(3-3), [1]

T
a
=
( )
1,5 1
1,5
0,09
297 15 1,17.0,0514.900.
0,112
1 0,0514
−
 
+ +
 ÷
 
+

= 344,69[
o
K]
Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu
0
M
:
)
32412
(
21,0
1
0
nl
O
HC
M
−+=
(3-4), [1]
Trong đó:
Nhiên liêu
Thành phần trong 1 kg nhiên liệu [kg)
Khối lượng
phân tử µ
nl
Nhiệt trị
thấp Q
H
C H O
24

Thiết kế hệ thống bôi trơn động cơ 4G94 lắp trên MITSUBISHI LANCER 2.0
Xăng 0,855 0,145 0 110 - 120 43.995
Mo =






−+
32
0
4
145,0
12
885,0
.
21,0
1
= 0,512 [kmol không khí/kg nhiên liệu]
Tính số mol khí nạp mới M
1
[kmol không khí/kg nhiên liệu]
Do động cơ 4G94 là động cơ phun xăng
01
.MM
α
=
=
512,0.1

= 0,512 [kmol không khí/kg nhiên liệu]
3.1.2. Tính toán quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí
vkk
Cm
[KJ/Kmol.K]
0,00419
19,806 .297
2 2
v
vkk v K
b
mC a T
= + = +
= 20,428 [KJ/Kmol.K] (3-5), [1]
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy
v
Cm
′′
:
r
v
vv
T
b
aCm
2
′′
+
′′

=
′′
[KJ/Kmol.K] (3-6), [1]
Trong đó:
α
+=
634,1
867,19"a
v
=
1,634
19,867
1
+
= 21,501
5
10.
1
36,184
38,427"
−






+=
v
b

= 0,0031
0,0031
21,501 .900
2
v
mC
′′
= +
= 22,896 [KJ/Kmol.K]
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp cháy
v
Cm
′
[KJ/Kmol.K]
a
v
vv
T
b
aCm
2
′
+
′
=
′
[KJ/Kmol.K) (3-7), [1]
25