Nghiên cứu khả năng hợp lý hóa nguyên lý bôi trơn dầu nhờn động cơ яM3 238 lắp trên xe tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN VĂN ĐĂNG

Nghiên cứu khả năng hợp lý hóa nguyên lý bôi
trơn dầu nhờn, động cơ яM3 238 lắp trên xe tải

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Hà Nội, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN VĂN ĐĂNG

Nghiên cứu khả năng hợp lý hóa nguyên lý bôi
trơn dầu nhờn, động cơ яM3 238 lắp trên xe tải

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
TS PHẠM VĂN THẾ

Hà Nội, 2010

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ne - Cơng suất động cơ.
i - Số xylanh.
S – Hành trình piston.
D - Đường kính xylanh.
n – Số vịng quay trục khuỷu.
ε – Tỷ số nén.
L ms – Công ma sát của ổ trục.
F – Lực ma sát.
V 0 – Vận tốc vịng ngồi của ổ trục.
f – Hệ số ma sát.
P b – Áp suất bơm.
S- khe hở bán kính.
χ – Độ lệch tâm tương đối.
ω – Vận tốc góc.
Δ – khe hở trục.
ξ - Hệ số phụ thuộc vào độ lệch tâm tương đối và tỷ số l/d.
μ - Độ nhớt của dầu nhờn.
A: - Hệ số liên quan đến sự phân vùng chịu tải của ổ trục.
α ' : - Hệ số liên quan đến sự phân vùng chịu tải của ổ trục và độ lệch tâm tương đối.

C dn : - Tỉ nhiệt của dầu nhờn (kcal/kgoC).
ρ: - Mật độ của dầu nhờn (kg/l).
Q dm - Nhiệt lượng do dầu đem đi khỏi ổ trục được xác định.
Q tn - Lượng nhiệt do ổ trượt truyền cho môi chất xung quanh.
Q ms - Lượng nhiệt do ổ bạc phát ra.
V - Lưu lượng dầu nhờn đi qua ổ trục.

H – Hệ số an toàn.
δ - khe hở lọc.

φ - góc chiếm chỗ của phiến gạt(độ).
S- chiều dầy của phiến lọc (mm).
F k - Diện tích tản nhiệt độ của két
K d - Hệ số truyền nhiệt tổng quát giữa dầu nhờn và môi chất làm mát.
t d - Nhiệt độ trung bình của dầu nhờn.
T k – Nhiệt độ trung bình của mơi chất làm mát.
Q d : Là nhiệt lượng của động cơ truyền cho dầu.
T dtb – Nhiệt độ trung bình của dầu trong két.
K d – Hệ số truyền nhiệt tổng của két làm mát.


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hình 1.1. Bơi trơn bằng phương pháp vung té

Trang 15

Hình 1.2. Bơi trơn trong động cơ hai kỳ

Trang 16

Hình 1.3. hệ thống bơi trơn các te ướt

Trang 17

Hình 1.4. Hệ thống bơi trơn các te khơ

Trang 19

Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống bơi trơn phối hợp cưỡng bức

Trang 20

Chương 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Hình 2.1. Các dạng bơi trơn

Trang 23

Hình 2.2. sự hình thành màng dầu

Trang 24

Hình 2.3. Ý nghĩa của các ký hiệu trên thùng dầu

Trang 26

Hình 2.4. Độ nhớt dầu động cơ được chọn.

Trang 27

Hình 2.5. Quy luật phân bố áp suất khí trên xi lanh

Trang 29

Hình 2.6. Áp lực xéc măng tác dụng lên xi lanh

Trang 30

Hình 2.7: Phương của lực ngang tác dụng lên xi lanh

Trang 30

Hình 2.8. Dạng mịn hướng trục của xi lanh

Trang 30

Hình 2.9. Dạng hao mịn hướng kính của xi lanh

Trang 31

Hình 2.10. Đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu

Trang 32

Hình 2.11. Hao mịn trục khuỷu khơng có quy luật

Trang 33

Hình 2.12. Hao mịn xéc măng

Trang 35

Hình 2.13. Kiểm tra lực bung của lực xéc măng.

Trang 35

Chương 3 - HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ ЯM3-238

Hình 3.1. Sơ đồ bơi trơn động cơ ЯM3-238.

Trang 36

Hình 3.2. Sơ đồ bôi trơn động cơ ЯM3-238 cải tiến phương án 1.

Trang 41

Hình 3.3. Sơ đồ bơi trơn động cơ ЯM3-238 cải tiến phương án 2.

Trang 43

Hình 3.4. Bánh răng bơm dầu.

Trang 46


Hình 3.5. Bầu lọc thấm.

Trang 48

Hình 3.6. Bầu lọc li tâm.

Trang 50

Hình 3.7. Két làm mát dầu cũ.

Trang 52

Hình 3.8. Két làm mát dầu bằng nước mới.

Trang 53


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Danh mục các ký hiệu viết tắt
Danh mục các hình vẽ
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................4
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................8
1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel............................................8
1.1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới. ...................8
1.1.2. Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại Việt Nam. .............................................9
1.2. Thông số kỹ thuật của động cơ ЯM3 238. .........................................................12
1.2.1. Đặc điểm. ........................................................................................................12
1.2.2. Các thông số cơ bản của động cơ: ...................................................................12
1.3. Hệ thống bôi trơn động cơ. ................................................................................13
1.3.1. Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn. .....................................................................13
1.3.2. Phân loại hệ thống bôi trơn. ............................................................................15
Chương 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG ........... …………………………………………………………………….24
2.1. Lý thuyết chung về ma sát – mài mịn. ..............................................................24
2.1.1. Dầu bơi trơn và tính chất của dầu bôi trơn:.....................................................24
2.1.2. Quan niệm về ma sát học. ...............................................................................29
2.1.3. Hao mịn một số chi tiết chính ........................ Error! Bookmark not defined.
Chương 3 - HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ЯM3-238..................................39
3.1. Sơ đồ nguyên lý động cơ. ...................................................................................39

3.2. Đặc điểm. ...........................................................................................................40
3.3. Nguyên lý làm việc. ..........................................................................................40
3.4. Nhận xét ưu khuyết điểm của hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238 .................41
* Ưu điểm: .................................................................................................................41
* Nhược điểm: ...........................................................................................................41
3.5. Phương án cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238 ...................................42
-1-


3.5.1. Căn cứ tính cấp việc cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238 ................42
3.5.2. Hướng cải tiến lý thuyết bôi trơn. ...................................................................42
* Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ cải tiến theo phương án 1: .................................44
* Nguyên lý làm việc. ..............................................................................................44
* Phương án 2: ..........................................................................................................45
* Sơ đồ hình vẽ phương án cải tiến 2: .......................................................................46
Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238 cải tiến ..................................................48
3.6. Các bộ phận chính trong hệ thống bơi trơn. .......................................................49
3.6.1. Bơm dầu nhờn. ................................................................................................49
3.6.2. Bầu lọc thấm. ..................................................................................................51
3.6.3. Bầu lọc li tâm. .................................................................................................53
3.7.4. Két làm mát dầu nhờn. ....................................................................................54
a. Két làm mát dầu bằng khơng khí. .........................................................................55
b. Két làm mát dầu bằng nước. .................................................................................56
3.6.5. Thơng gió các te. .............................................................................................57
Chương 4 - TÍNH TỐN HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ ЯM3-238. ...........58
4.1. Tính tốn ổ trượt. ..............................................................................................58
4.2.Tính tốn trạng thái nhiệt ở chốt khuỷu: .............................................................60
4.3. Chọn khe hở ∆ = 0,12(mm) = 120( µ m) ...........................................................67
4.4. Điều kiện màng dầu chịu tải...............................................................................72
4.5. Tính lượng dầu trong hệ thống:..........................................................................74

4.6.Kiểm tra hệ thống bơi trơn(tính bơm dầu) ..........................................................77
4. 7.Tính tốn bầu lọc thơ..........................................................................................79
4. 8. Tính tốn bầu lọc li tâm: ...................................................................................80
4.9. Tính két làm mát dầu..........................................................................................81
* Tính két làm mát dầu bằng khơng khí....................................................................81
* Tính két làm mát dầu bằng nước. ...........................................................................82
Chương 5 -KIỂM TRA BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG BÔI TRƠN
...................................................................................................................................83
-2-


5.1. Các dạng hư hỏng ảnh hưởng, quy trình kiểm tra, sửa chữa, khắc phục hư hỏng
của hệ thống ..............................................................................................................84
5.1.1. Những hư hỏng chính của hệ thống bơi trơn .................................................84
5.1.2 Kiểm tra hệ thống bôi trơn ...............................................................................85
5.1.3. Bảo dưỡng hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238 ............................................86
5.2. Các dạng hư hỏng và ảnh hưởng, quy trình kiểm tra, sửa chữa khắc phục hư
hỏng của bơm dầu. ....................................................................................................87
5.2.1 Hư hỏng, nguyên nhân, ảnh hưởng của bơm dầu. ...........................................87
5.2.2 Sửa chữa, khắc phục bơm dầu. ........................................................................88
5.3 Bầu lọc thô. .........................................................................................................89
5.4. Két làm mát dầu. ................................................................................................91
5.5. Thơng gió các te. ................................................................................................92
5.6. Kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật sau khi sửa chữa .......................................92
5.6.1. Bơm dầu ..........................................................................................................92
5.6.2. Mức dầu trong đông cơ ...................................................................................93
5.6.3. Độ kín của động cơ .........................................................................................93
5.6.4. Áp suất dầu nhờn trong mạch chính ...............................................................93
5.6.5.Nhiệt độ dầu .....................................................................................................93
KẾT LUẬN ...........................................................Error! Bookmark not defined.99

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................96

-3-


LỜI MỞ ĐẦU
Song song với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế đất nước, ngành
Động cơ đốt trong ngày càng khẳng định được vài trò và vị thế của mình góp phần
thúc đẩy nền kình tế phát triển. Do vậy ngành này có ảnh hưởng lớn đến quá trình
cơng nghiệp hóa của nền kinh tế quốc dân nhưng cũng chính bởi lý do đó việc thúc
đẩy ngành cơng nghiệp ơ tơ thành cơng là rất khó khăn. Ngành công nghiệp ô tô ở
Việt Nam là một ngành công nghiệp non trẻ, Chính phủ Việt Nam đã tạo điều kiện
rất lớn cho việc phát triển ngành công nghiệp ô tô với mong muốn đưa ngành công
nghiệp ô tô trở thành ngành mũi nhọn vào năm 2020. Tuy nhiên tính cho đến thời
điểm hiện tại,công nghiệp ô tô Việt Nam chỉ mới dừng lại ở mức lắp ráp đơn thuần.
Việt Nam vẫn chưa sản xuất được linh kiện, phụ tùng nhằm đáp ứng nhu cầu sản
xuất lắp ráp các loại ô tô trong nước. Bên cạnh đó giá xe ô tô ở Việt Nam thuộc vào
dạng đắt nhất trên thế giới mà tỷ lệ nội địa hóa lại khơng cao đây chính là một thiệt
thịi lớn cho người tiêu dùng Việt Nam.
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp thì ngành cơng nghiệp ơtơ
cũng góp phần vào cơng nghệ khai thác than, đáp ứng ngày càng cao của quá trình
sản xuất than. Với nhiều chủng loại hãng xe được dùng trong khai thác than như:
Kamaz, Volvo, komatsu, Huyndai, Hitachi, Samsung… đã quen thuộc với công
nhân khai thác và cán bộ quản lý ở vùng mỏ. Với việc nhập xe như vậy thì việc
chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa cũng gặp khơng ít những khó khăn như: thiếu thốn
tài liệu kỹ thuật sửa chữa, thiết bị, phương tiện sửa chữa và đặc biệt là vật tư phụ
tùng thay thế. Điều đó đã dẫn đến thời gian xe nằm sửa chữa bảo dưỡng kéo dài,
chất lượng sửa chữa chưa cao gây tổn thất không nhỏ về kinh tế.
* Lý do chọn đề tài:
Trong quá trình xe hoạt động với điều kiện làm việc khắc nghiệt, xe từ khi

nhập về hoặc lắp ráp tại Việt Nam, việc khai thác than lúc đầu vẫn đáp ứng được
điều kiện làm việc của các phương tiện tham gia khai thác nhưng càng khai thác về
-4-


sau thì điều kiện khai thác ngày một khó khăn. Xe chuyên chở than phải đi đường
khuất gió, leo dốc ngày một nhiều. Khi xe leo dốc, tải nặng tốc độ xe thì chậm
nhưng mơmen xe lớn dẫn đến sự làm mát động cơ đặc biệt làm mát dầu nhờn hồn
tồn dựa vào qt gió làm mát như vậy gió sẽ không đủ để làm mát động cơ và dẫn
tới nhiệt độ tăng nhanh làm dầu mất độ nhớt và bị lỗng, các chi tiết làm việc sẽ bị
nóng gây ra sự mài mịn. Khi xe đi đường khuất gió, nhiệt độ ngồi trời nóng dẫn
tới nhiệt độ động cơ cũng tăng, các chi tiết làm việc kém sự bôi trơn do độ nhớt
giảm gây ra nhiều khe hở do bị mịn làm tăng thời gian bảo dưỡng xe. Chính vì vậy
chi phí bảo dưỡng hàng năm là rất lớn mà hiệu quả bảo dưỡng lại không cao, làm
ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ động cơ.
Xuất phát từ những nhược điểm trên của ngành khai thác than tác giả đã
chọn đề tài:"Nghiên cứu khả năng hợp lý hoá nguyên lý bôi trơn dầu nhờn của
động cơ ЯM3 238 lắp trên xe tải". Làm nội dung luận văn của mình.
Mục đích nghiên cứu: Dựa vào kết quả phân tích và kết quả tính tốn hệ
của hệ thống bơi trơn theo hai phương pháp làm mát dầu bôi trơn bằng quạt gió và
bằng nước từ đó rút ra kết luận làm mát bằng nước giúp tăng tính hiệu quả bơi trơn,
tăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí sử dụng.
Đối tượng nghiên cứu: Áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết phân
tích và tính tốn hệ thống bơi trơn động cơ ЯM3 238 lắp trên xe tải.
Phương pháp nghiên cứu: Từ lý thuyết chung về hệ thống bôi trơn động cơ
ôtô cùng với lý thuyết về ma sát – sự mài mòn, độ bền và tuổi thọ. Tác giả đã sử
dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết tính tốn so sánh hiệu quả bơi trơn của
động cơ với hai q trình làm mát bằng khí và làm mát dầu bằng nước. Với phương
pháp này em đã đưa ra được sự làm mát dầu bôi trơn bằng nước hiệu quả hơn làm
mát dầu bằng khơng khí.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Kết quả nghiên cứu cùng với lý thuyết sẵn
có của hệ thống bơi trơn góp phần cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238 lắp
trên xe tải đang sử dụng làm mát dầu bằng khơng khí và nay có thể chuyển sang
-5-


làm mát dầu bôi trơn bằng nước giúp cho động cơ tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo
dưỡng, tăng hiệu quả kinh tế.
Để đạt được các mục đích nêu trên, luận văn đã được thực hiện qua các phần
chính sau:
1 - Tổng quan
Tổng quan về các phương án bôi trơn động cơ đốt trong nói chung và đề cập
đến lý thuyết bơi trơn và mài mịn
2 - Cơ sở lý thuyết.
Đã phân tích đánh giá ưu nhược điểm của nguyên lý bôi trơn động cơ ЯM3
238 hiện đang dùng.
3 – Hệ thống bôi trơn động cơ – phương pháp bôi trơn động cơ ЯM3 238
Đề xuất hướng cải tiến: Dùng nước thay thế quạt gió để làm mát dầu và dầu
sau khi được làm mát đi bôi trơn ngay chứ không hồi về các te như nguyên lý cũ.
4 – Tính tốn và kiểm nghiệm hệ thống bơi trơn động cơ ЯM3 238
Tiến hành tính tốn so sánh 2 phương án làm mát bằng quạt gió và bằng
nước. Kết quả cho thấy nhờ tỷ nhiệt của nước lớn hơn của khơng khí nên hiệu quả
làm mát của nước tốt hơn( giảm nhiệt độ của dầu khoảng 60c) sẽ khắc phục khi xe
chạy quá tải hay khi xe leo dốc.
5. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3 238
Trình bày quy trình bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị của hệ thống bôi trơn.
Cuối cùng kết luận và hướng phát triển của luận văn.
Luận văn được thực hiện tại viện Cơ khí Động lực – Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội. Trong thời gian thực hiện đề tài, tôi đã được sự chỉ bảo, giúp đỡ của
tồn thể giáo viện trong bộ mơn, đặc biệt là thầy PGS.TS. Phạm Văn Thể trực tiếp

hướng dẫn và truyền cho tôi những kinh nghiệm thực tế, cùng với kiến thức đi thực
tế tại công ty lắp máy KTP Cảm phả vơ cùng q báu để tơi hồn thành luận văn
-6-


của mình, Kết quả có được ở đây tuy cịn khiêm tốn nhưng phần nào đã khẳng định
được sự cố gắng của bản thân, kính mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cơ
cùng các bạn đồng nghiệp để để trong thời gian tới tơi có cơ hội giải quyết những
vấn đề cịn tồn tại này.
Tơi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Phạm Văn Thể, cùng các thầy
trong bộ môn Động cơ, công ty cổ phần lắp máy công nghiệp TKV Cẩm phả đã
giúp đỡ tôi rất nhiều để tơi hồn thành luận văn này.

-7-


Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel.
1.1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới.
Động cơ diesel là phát minh của Rudolf Diesel, người đã tốt nghiệp Đại học
Kỹ thuật ở Munich, Đức, với số điểm cao nhất trong lịch sử của trường. Ông đã
được cấp bằng sáng chế cho động cơ diesel đầu tiên vào năm 1892. Từ đó đến nay
công nghệ động cơ diesel không ngừng được cải tiến và đã có những bước phát
triển vượt bậc. Động cơ diesel có rất nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng tiết
kiệm nhiên liệu của chúng. Đặc biệt khi giá xăng trên thế giới trở nên quá đắt đỏ, thì
nhu cầu sử dụng xe có động cơ chạy bằng dầu diesel ngày một tăng cao. Nhiều hãng
sản xuất đã coi đây là thị trường tiềm năng và đang phát triển mạnh các loại xe động
cơ diesel để đáp ứng nhu cầu.
Theo số liệu của các nhà sản xuất, thì châu Âu là thị trường thực dụng nhất
và đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng động cơ diesel. Tại châu Âu hiện nay lượng

xe sử dụng máy dầu đang chiếm 50% thị trường. Tại một vài nước như Pháp, Đức,
Áo, Thụy sỹ, động cơ Diesel chiếm thị phần cao hơn động cơ xăng. Nhu cầu giảm
tiêu thụ nhiên liệu cũng giúp tăng lượng xe động cơ Diesel tại Hoa Kỳ và châu Á
trong thời gian qua. Ngay Nhật Bản, với tỷ lệ xe chạy dầu hiện mới chiếm khoảng
3% đến 5% số xe lưu hành, cũng đang trở thành thị trường mục tiêu cho những nhà
sản xuất xe động cơ Diesel.
Những năm gần đây, với việc áp dụng hàng loạt công nghệ hiện đại như “đa
van, phun nhiên liệu trực tiếp và kiểm soát cháy nổ ”, động cơ Diesel có những
bước phát triển mạnh mẽ và trở thành một đối trọng đáng kể với động cơ xăng
truyền thống. Đến nay, động cơ diesel cũng đã được áp dụng các tiêu chuẩn như
Euro1, Euro2, Euro3 và Euro4. Bên cạnh đó với kết quả nỗ lực của các nhà cơng
nghiệp dầu mỏ, hàm lượng lưu huỳnh (một hoá chất độc hại gây nguy hại lớn cho
-8-


mơi trường) có trong nhiên liệu Diesel đã được giảm từ 500ppm(phần triệu) xuống
50 ppm vào cuối năm 2004 tại một số quốc gia. Hiện nay tại Nhật Bản nhiên liệu
Diesel có hàm lượng lưu huỳnh dưới 50ppm đã được cung cấp rộng rãi trên tồn
quốc. Với lý do đó, việc áp dụng bộ xúc tác ơ xy hố cao và bộ lọc bụi Diesel với
khả năng phục hồi liên tục đã trở thành hiện thực.
Hơn nữa, vào năm 2007, nhiên liệu Diesel với hàm lượng lưu huỳnh thấp
hơn 10ppm sẽ được cung cấp. Do vậy, có thể áp dụng công nghệ xúc tác “bẫy” NO x
như NSR (NO x Storage Reduction - Bộ xử lý NO x ) và DPNR (Diesel Particulates
and NO x Reduction - Bộ giảm lượng NO x và Bụi cho động cơ Diesel). Điều này sẽ
làm cho động cơ diesel trở nên cực kỳ sạch và thân thiện với mơi trường, giúp việc
sử dụng nó ngày càng thơng dụng hơn.
Theo tính tốn, xe dùng động cơ Diesel tiết kiệm nhiên liệu trung bình từ
25% đến 40% so với động cơ xăng. Dầu Diesel được trộn với khơng khí và nén với
áp suất lớn khi phun vào buồng đốt, làm tăng hiệu suất của động cơ, tiết kiệm nhiên
liệu do tỷ lệ trộn là tối ưu. Động cơ thế hệ mới còn sử dụng hệ thống turbo tăng áp

giúp hồn thiện q trình phun nhiên liệu, làm tăng 30% công suất động cơ và giảm
mức tiêu hao nhiên liệu.
Ngồi ra, động cơ Diesel tạo mơmen xoắn lớn, giúp xe có sức kéo mạnh hơn,
khả năng leo dốc và vượt địa hình phức tạp cao. Độ bền của động cơ Diesel được
tăng cường nhờ áp dụng công nghệ mới. Những lợi thế trên khiến các xe trang bị
động cơ Diesel càng ngày càng thu hút được sự quan tâm của người sử dụng trên
tồn thế giới.
1.1.2. Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại Việt Nam.
Trong những năm qua xu hướng sử dụng động cơ Diesel ở Việt Nam cũng
đang gia tăng mạnh kể cả về số lượng lẫn chủng loại. Theo VAMA (Hiệp hội các
nhà sản xuất ôtô ở Việt Nam), xe động cơ Diesel hiện chiếm 24.75% thị trường ôtô
-9-


mới tại Việt Nam (khoảng gần 44.000 chiếc), tăng đáng kể so với năm 2001, khi tỷ
lệ này là dưới 10%. Hiện Ford là nhà sản xuất đi tiên phong trong sản xuất và tiêu
thụ ôtô gắn động cơ Diesel tại Viêt Nam. Năm 2005, riêng xe chạy dầu đã chiếm
90% lượng xe bán ra của dòng Ford Transit, 75% với Ford Everest. Hiện nay xe
động cơ dầu của các liên doanh ôtô cũng đang bán khá chạy. Trong 2 tháng đầu
năm 2006, Ford Việt Nam đã bán được 236 xe Everest, 113 xe Transits và 65 xe
Ranger máy dầu. Toyota Việt Nam đã bán được 50 xe Hiace máy dầu; Mercedez
Việt Nam bán được 15 xe ôtô chạy dầu Sprinter, Isuzu Việt Nam bán được 30 xe đa
dụng (MPV) Hi-Lander... Số xe máy dầu (chỉ tính các loại xe chở khách từ 16 chỗ
trở xuống, xe pick up, xe MPV, không kể xe tải) của 11 liên doanh ôtô trong 2
tháng đầu năm 2006 bán ra là 480 xe trong tổng số 1.892 xe loại này. Đây chính là
minh chứng cho xu thế chuyển sang sử dụng xe động cơ Diesel tại Việt Nam.
Tại Việt Nam xe động cơ chạy bằng dầu cực kỳ phát huy hiệu quả khi được
sử dụng trong kinh doanh, nông nghiệp, xây dựng và khai thác than.
Theo số liệu thống kê tại phòng Cơ điện thuộc Tổng công ty Than Việt Nam
là đơn vị khai thác và vận chuyển than thuộc địa bàn tỉnh Quảng Ninh, tính đến nay

có 2322 xe ơtơ và đầu kéo các loại tất cả đều là động cơ Diesel:
- Xe EAA3 (575 chiếc): 450 chiếc 30 tấn, 20 chiếc 55 tấn, 105 chiếc 42 tấn.
- Xe CATERPILLAR (95 chiếc): 65 chiếc 58 tấn, 30 chiếc 36 tấn.
- Xe KOMATSU (107 chiếc): 15 chiếc 45 tấn, 92 chiếc 32 tấn.
- Xe trung xa (1473 chiếc) trọng tải từ 10 đến 21 tấn.
- Xe khung mềm (40 chiếc) trọng tải từ 32 đến 45 tấn.
- Đầu kéo đường sắt 1 chiếc (400 đến 1200) HP.
- Tầu kéo đẩy xà lan S 2 31 chiếc (135 đến 300) HP.
-10-


Do đặc thù công việc nặng nhọc nên các loại động cơ ôtô máy kéo vùng mỏ
Quảng Ninh chủ yếu dùng động cơ Diesel. Sở dĩ như vậy là vì động cơ Diesel có
cơng suất cao, tải trọng lớn đáp ứng được nhu cầu vận chuyển khai thác mỏ mà nó
cịn mang lại hiệu quả kinh tế về việc sử dụng dầu Diesel rẻ hơn xăng và hệ số an
toàn cũng cao hơn. Do vậy động cơ Diesel được dùng khá phổ biến không chỉ ở khu
vực Quảng Ninh mà trên tồn quốc nó đóng góp một phần khơng nhỏ trong cơng
cuộc cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước.
Trong số các đầu máy Diesel thì động cơ ЯM3 238 chiếm thị phần đáng kể
trong khai thác than đá ở Quảng Ninh nói riêng và các vùng khác trong cả nước nói
chung.
Song song với sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. Sự phát triển của các
ngành khai thác khoáng đặc biệt là khai thác than cung rất phát triển, ngày càng có
nhiều mỏ than được khai thác. Điều kiện khai thác ngày một khó khăn cho các
phương tiện vận chuyển đặc biệt là ôtô, trong khi sử dụng xe để khai thác thì các
chủ xe cũng rất lưu tâm tới tuổi thọ của xe. Tiến sỹ Nguyễn Tuấn Minh với đề tài
chẩn đốn các hạt mài mịn đã nêu ra được tầm quan trọng của dầu bôi trơn và sự
ảnh hưởng của dầu đến tuổi thọ động cơ. Trong luận án của tiến sỹ đã đưa ra được
các phương án chẩn đốn các hạt mài mịn có trong dầu. Với điều kiện làm việc của
xe sử dụng trong khai thác than các mỏ khai thác ngày một sâu và cạn, điều đó làm

cho xe ngày một phải leo dốc và tải nặng. Sự khai thác này làm cho xe chở than
phải đi trên đường bụi vào khi thời tiết hanh khô, lầy bùn khi vào thời tiết mưa gió,
leo dốc khi xe vận chuyển từ mỏ ra ngồi bãi, khi xe đi trên đường bụi thì két làm
mát sẽ bị bụi bám vào làm giảm và tắc khả năng làm mát của két. Khi xe vận
chuyển từ mỏ ra sẽ chở nặng dẫn đến xe không đi được nhanh số vòng quay thấp
làm cho hệ thống làm mát kém, dầu cũng tăng nhiệt độ làm cho độ nhớt bị giảm dẫn
đến các chi tiết chuyển động giảm sự bôi trơn và nhanh phải bảo dưỡng. Xe chở
nặng và leo dốc càng làm cho tốc động cơ thấp và mômen lớn, quát làm mát phải
làm mát cả hai hệ thống làm mát và hệ thống bơi trơn từ đó sẽ làm cho chất lượng

-11-


làm mát giảm và nhiệt độ động cơ tăng, các chi tiết làm việc nhanh mòn tăng tần số
bảo dưỡng xe dẫn đến tăng về chi phí thiệt hại về kinh tế.
Nhược điểm của động cơ dùng quạt gió làm mát đã phân tích trên cho ta
thấy sự làm mát của hệ thống bôi trơn dùng quạt làm mát cần có sự thay đổi. Làm
mát hệ thống bơi trơn bằng nước gần như khắc phục được các nhược điểm của làm
mát bằng quạt gió. Vì vậy khả năng hốn cải từ làm mát bằng quạt gió sang làm mát
bằng nước có tính khả thi.
1.2. Thơng số kỹ thuật của động cơ ЯM3 238.
1.2.1. Đặc điểm.
Động cơ ЯM3 238 là động cơ đốt trong có cơng suất lớn, do Nga chế tạo.
Động cơ ЯM3 238 là động cơ 8 xylanh, 4 kỳ, các xylanh được bố trí theo hai
hang chữ V với góc nghiêng 900. Động cơ được lắp đặt chủ yếu trên các loại xe:
- Kpaz 255 trang bị chủ yếu trong quân đội và khai thác mỏ.
- Máy Cạp trang bị trong xây dựng như: san nền, thuỷ lợi.
- Máy sơ mi rơmooc dùng làm đầu kéo.
Hiện nay công ty Cơ khí Cẩm Phả nhập một dây chuyền lắp ráp xe ôtô Kpaz
255 của Ucraina.

1.2.2. Các thông số cơ bản của động cơ:
- Công suất động cơ: Ne = 240(ml)= 176,52 (kw).
- Số xylanh i= 8.
- Vị trí xylanh được bố trí hai hang hình chữ V nghiêng 900.
- Hành trình piston: S= 140 (mm).
- Đường kính xylanh: D= 150 (mm).
- Số vòng quay của trục khuỷu: n= 2100 (vịng/phút).
- Dung tích cơng tác: V h = 14,86 (lit).
-12-


- Tỷ số nén: ε= 16,5
- Thứ tự làm việc của các xylanh: 1-5-4-2-6-3-7-8.
- Suất tiêu hao nhiên liệu: g e = 175 (175g/ml.h).= 237,93 (g/kw.h)
- Góc phun sớm: φ i = 200.
- Góc mở sớm của xupáp nạp: α= 200
- Góc đóng muộn của xupáp nạp: α= 560
- Góc mở sớm của xupáp xả: α= 560
- Góc đóng muộn của xupáp xả: α= 200
- Chiều dài thanh truyền: L tt = 265 (mm)
- Khối lượng nhóm thanh truyền: m tt = 4,355 (kg)
- Khối lượng nhóm piston: m tt = 3,524 (kg)
- Kiểu động cơ không tăng áp.
- Buồng cháy kiểu thống nhất.
1.3. Hệ thống bôi trơn động cơ.
Trong quá trình động cơ làm việc, ở các bề mặt ma sát chi tiết có sự chuyển
động tương đối nên sinh ra ma sát, gây cản trở sự chuyển động của chúng, đồng
thời tại các bề mặt làm việc đó nhiệt độ sẽ tăng lên, các chi tiết máy bị mài mịn,
giãn nở và dẫn đến bó kẹt, Cơng suất và tuổi thọ của động cơ giảm. Do vậy yêu cầu
trên động cơ đốt trong phải có hệ thống bơi trơn để khắc phục các tình trạng trên

1.3.1. Nhiệm vụ của hệ thống bơi trơn.
Hệ thống bơi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát để
làm giảm tổn thất công do ma sát gây ra, đồng thời làm sạch bề mặt ma sát. Ngoài
ra hệ thống bơi trơn cịn có nhiệm vụ làm mát, bao kín chống ơxi hố.
Hệ thống bơi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn để giảm
ma sát của cổ trục, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi ổ trục, do đó làm giảm
-13-


lượng mài mịn của các ổ trục. Ngồi ra dầu nhờn còn bảo vệ các bề mặt của các chi
tiết trong động cơ khơng bị ơxi hóa bề mặt.
Dầu nhờn dùng trong hệ thống bơi trơn có rất nhiều loại. Lựa chọn sử dụng
loại dầu nào tùy thuộc vào mức độ phụ tải của ổ trục, tính năng tăng tốc và mức độ
cường hóa của động cơ. Nhưng nói chung, dầu nhờn trong động cơ đốt trong có các
cơng dụng cơ bản sau:
* Bôi trơn bề mặt ma sát làm giảm tổn thất công do ma sát: Trong trường hợp
này dầu nhờn đóng vai trị chất liệu trung gian đệm vào giữa các bề mặt ma sát có
chuyển động tương đối với nhau, khiến cho các mặt ma sát không trực tiếp tiếp xúc
với nhau. Chính căn cứ vào tính chất này mà người ta phân loại ma sát trượt của ổ
trục thành bốn loại sau:
+ Ma sát khô: Xẩy ra khi giữa hai bề mặt ma sát hoàn toàn khơng có dầu
nhờn, các mặt ma sát trực tiếp với nhau.
+ Ma sát ướt: Xẩy ra khi giữa hai bề mặt ma sát có một lớp dầu bơi trơn
khiến trong q trình chuyển động các mặt ma sát hồn tồn không tiếp xúc trực
tiếp với nhau.
+ Ma mát nửa khô hoặc 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 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
xẩy 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 lên bám chặt trên bề mặt kim loại
và mất khả năng lưu 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 và màng dầu
nhờn.
Vì vậy, trong quá trình làm việc thực tế, ma sát của ổ trục thường có thể tồn
tại ba loại ma sát: Ma sát ướt, ma sát nửa khô hoặc nửa ướt và ma sát tới hạn.

-14-


* Làm mát ổ trục: Trong quá trình làm việc, công do việc tổn thất ma sát chuyển
biến thành nhiệt năng làm nhiệt độ của bề mặt chi tiết tăng cao. Ví dụ: Piston –
xylanh, trục khuỷu - bạc lót …. Nếu khơng có dầu bơi trơn thì các bề mặt ma sát sẽ
quá nóng gây ra sự giãn nở, bó kẹt, và nhanh chóng mài mịn, hỏng các chi tiết. Vì
vậy dầu trong trường hợp này đóng vai trị chất lỏng làm mát ổ trục, tải nhiện lượng
do ma sát sinh ra khỏi trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của bề mặt ma
sát.
* Tẩy rửa bề mặt ma sát: Trong quá trình ma sát cọ sát vào nhau gây nên mài mòn,
mạt kim loại đi ra bám trên bề mặt ma sát dầu nhờn chảy qua các bề mặt ma sát sẽ
cuốn theo các tạp chất. Đảm bảo các bề mặt ma sát luôn sạch sẽ, tránh được mài
mịn do tạp chất cơ học.
* Bao kín khe hở các bề mặt ma sát như giữa piston và xilanh, giữa xécmăng với
piston, làm cho khả năng lọt khí qua các khe hở này giảm đi.
* Chống ơxi hố (kết rỉ):
Khi các chi tiết có bề mặt để khơ sẽ dễ bị ơxi hố, vì vậy nhờ những tạp chất
phụ gia trong dầu bôi trơn mà các bề mặt ma sát sẽ khơng bị ơxi hố.
* Rút ngắn quá trình chạy rà động cơ:
Khi chạy rà động cơ, phải dùng dầu bơi trơn có độ nhớt nhỏ, ngồi ra dầu bơi
trơn cịn được pha thêm một số chất phụ gia đặc biệt làm mềm tổ chức phân tử ở bề
mặt ma sát. Do đó các chi tiết nhanh chóng rà khít với nhau rút ngắn thời gian và

chi phí chạy rà động cơ.
1.3.2. Phân loại hệ thống bơi trơn.
Để cung cấp dầu nhơn liên tục đến các mặt ma sát của các chi tiết máy
chuyển động của động cơ đốt trong ta có thể chọn những phương án bôi trơn sau:
1.3.2.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té:
Là phương án thường dùng trong các động cơ cỡ nhỏ, công suất vài mã lực hoặc
động cơ một xilanh kiểu nằm ngang, tốc độ thấp.

-15-


Dầu bôi trơn chứa trong cácte nằm ngay dưới trục khuỷu ở một khoảng cách
thích hợp đủ để các thìa múc dầu gắn trên đầu to thanh truyền có thể tới được. Khi
động cơ làm việc các thìa múc dầu lên vung té. Lúc này trong hộp trục khuỷu sẽ
hình thành một khoảng không gian sương
mù gồm các giọt dầu có kích thước lớn đến
các hạt dầu lơ lửng có kích thước nhỏ. Các
giọt dầu và hạt dầu sẽ bám lại trên bề mặt
các chi tiết trong hộp trục khuỷu và bơi trơn
chúng. Ví dụ như piston, xilanh, ổ trục...

* Ưu - Nhược điểm:

Hình 1.1. Bơi trơn bằng phương pháp vung té.

Phương án này không đảm bảo lượng dầu bôi trơn và làm mát đối với tất cả các
chi tiết trong động cơ đặc biệt là trong ổ trục khuỷu, trục cam... Chất lượng dầu bôi
trơn cho các bề mặt ma sát kém do dầu không được lọc. Nhưng kết cấu của phương
pháp bôi trơn này đơn giản. Hiện nay phương pháp bơi trơn vung té ít được sử
dụng.

1.3.2.2. Bơi trơn bằng phương pháp pha dầu trong nhiên liệu:
Đây là phương pháp bôi trơn được sử dụng trong các động cơ xăng 2 kỳ cỡ nhỏ
sử dụng dịng khí qt trong hộp trục khuỷu. Dầu được pha với xăng theo một tỷ lệ
nhất định 1/20 đến 1/25. Trong quá trình làm việc khí hỗn hợp có lẫn các hạt dầu rất
nhỏ được đưa vào trong hộp trục khuỷu, sau đó mới theo lỗ quét vào trong các
xilanh. Như vậy các hạt dầu sẽ bám trên bề mặt và bôi trơn các chi tiết máy trong
hộp trục khuỷu như: ổ trục, đầu to thanh truyền, chốt piston, piston, xilanh ...
Một phần dầu khơng cháy hết trong xilanh sẽ chảy xuống góp phần bôi trơn
trong mặt gương xilanh, piston và xilanh ...
* Các phương pháp pha dầu trong nhiên liệu:

-16-


- Cách thứ nhất: xăng và dầu được hoà trộn trước gọi là xăng pha dầu (thường
bán ở các trạm xăng dầu).
- Cách thứ 2: dầu và xăng được chứa ở hai thùng riêng rẽ trên động cơ. Trong
quá trình động cơ làm việc, dầu và xăng được hoà lẫn song song tức là dầu và xăng
được trộn theo định lượng khi ra khỏi thùng chứa.

Hình 1.2. Bơi trơn trong động cơ hai kỳ

- Cách thứ 3: dùng bơm phun dầu trực tiếp vào trong họng khuyếch tán hay vị
trí bướm ga. Nên định lượng dầu hồ trộn rất chính xác, và có thể tối ưu hố các chế
độ, tốc độ và tải trọng khác.
* Ưu - Nhược điểm:
Phương án tuy đơn giản nhưng khơng an tồn do khó đảm bảo đủ lượng dầu bôi
trơn cần thiết. Mặt khác, do dầu bôi trơn trong hỗn hợp bị đốt cháy vùng nhiên liệu
nên sẽ tạo muội than bám trên đỉnh piston ngăn cản quá trình tản nhiệt của piston.
Dầu pha với tỉ lệ càng lớn thì khả năng muội than hình thành càng nhiều khiến

piston bị quá nóng dẫn đến xảy ra cháy sớm, kích nổ, buzi bị đoản mạch. Động cơ
khó khởi động do dầu bị lắng xuống đáy buồng phao nhất là khi trời lạnh.

-17-


Ngồi ra khí thải do dầu bị đốt cháy do q trình cháy thải ra mơi trường gây ơ
nhiễm. Ngược lại pha ít dầu bơi trơn thì sẽ làm piston bị bó kẹt trong xilanh hoặc
khơng đảm bảo việc bơi trơn piston.
1.3.2.3. Phương án bôi trơn cưỡng bức:
Hầu hết các động cơ đốt trong ngày nay đều sử dụng phương án bôi trơn cưỡng
bức. Dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát
dưới 1 áp suất nhất định.
Do đó có thể đảm bảo được yêu cầu bôi trơn, làm mát, tẩy rửa bề mặt ma sát.
Thơng thường tuỳ theo vị trí chứa dầu. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức chia làm hai
loại là hệ thống bôi trơn cácte ướt và hệ thống bôi trơn cácte khô.
a. Hệ thống bôi trơn các te ướt:
+ Sơ đồ ngun lý:

Hình 1.3. Hệ thống bơi trơn các te ướt
+ Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc bơm dầu được dẫn động lúc này dầu trong cácte 1 được
hút qua phao lọc dầu 2 đi vào bơm. Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao khoảng 2÷6
kg/cm2. Khi nhiệt độ của dầu cao quá mức quy định thì dầu bơi trơn được đẩy đến
két 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở về cácte.
-18-


Khi nhiệt độ của dầu đạt mức quy định thì dầu đi qua bầu lọc thơ 5 đến đường
dầu chính 8. Từ đường dầu chính dầu theo nhánh 9 đi bơi trơn ổ trục khuỷu, sau đó

lên bơi trơn đầu to thanh truyền qua lỗ khoan chéo xuyên qua má khuỷu (khi lỗ đầu
to thanh truyền trùng với lỗ khoan trong cổ biên dầu sẽ được phun thành tia vào
ống lót xilanh). Dầu từ đầu to thanh truyền theo đường dọc thân thanh truyền lên
bơi trơn cho chốt piston.
Cịn dầu ở mạch chính theo nhánh 10 đi bơi trơn trục cam...cũng từ đường dầu
chính một đường dầu khoảng 15 ÷20% lưu lượng của nhánh dầu chính dẫn đến bầu
lọc tinh 11. Tại đây những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại lên dầu được lọc rất
sạch. Sau khi ra khỏi bầu lọc tinh với áp suất còn lại rất nhỏ dầu trở về cácte 1.
Van ổn áp 4 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu ở đường ra khỏi bơm
không đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ. Khi bầu lọc khơ 5
bị tắc van an tồn 6 sẽ mở, phần lớn dầu sẽ không đi qua bầu lọc mà lên thẳng
đường dầu chính bằng đường dầu qua van để đi bôi trơn, tránh hiện tượng thiếu dầu
cung cấp đến các bề mặt ma sát cần bôi trơn.
Van nhiệt 13 chỉ hoạt động (đóng) khi nhiệt độ dầu lên quá cao khoảng 800C.
Dầu sẽ qua két làm mát 12 trước khi về cácte.
* Ưu - Nhược điểm:
Do toàn bộ dầu bôi trơn chứa trong cácte nên cácte phải sâu để có dung tích lớn
do đó làm tăng chiều cao động cơ. Ngồi ra dầu trong cácte ln ln tiếp xúc với
khí cháy có nhiệt độ cao lọt từ buồng cháy xuống mang theo hơi nhiên liệu và hơi
axít sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu. Không phù hợp cho các xe hoạt động ở vùng đồi
núi có độ dốc lớn, dầu bôi trơn sẽ bị dồn lên bơm dầu không thể hút được dầu, gây
thiếu dầu.
b. Hệ thống bôi trơn cácte khô:
+ Sơ đồ nguyên lý:

-19-