Hệ thống bôi trơn: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lỗi thường gặp

Hệ thống bôi trơn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu suất hoạt động và tuổi thọ của động cơ ô tô. Trong bài viết này, tôi sẽ giúp bạn nâng cao kiến thức ô tô bằng cách tìm hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các lỗi thường gặp của hệ thống bôi trơn.

Hệ thống bôi trơn là gì?

Hệ thống bôi trơn là một cơ chế trong động cơ và máy móc, có chức năng cung cấp dầu nhớt đến các bề mặt ma sát nhằm giảm hao mòn, hạn chế nhiệt lượng sinh ra và đảm bảo hoạt động trơn tru của các chi tiết trong suốt quá trình vận hành.

Hệ thống bôi trơn còn có chức năng làm sạch, loại bỏ các tạp chất trong dầu nhờn sau khi đã tẩy rửa bụi bẩn và cặn bám trên các bề mặt ma sát. Hệ thống này cũng duy trì tính ổn định của dầu bôi trơn bằng cách giúp dầu duy trì nhiệt độ ổn định, tránh tình trạng dầu bị phân hủy do nhiệt độ quá cao.

Hệ thống bôi trơn đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa tình trạng gỉ sét và bảo vệ các chi tiết kim loại khỏi sự ăn mòn. Đồng thời, lớp dầu bôi trơn giữa pittông và xilanh giúp động cơ vận hành êm ái, ổn định. Điều này đảm bảo sự bền bỉ của các bộ phận quan trọng trong động cơ, giảm thiểu ma sát và hao mòn.

Cấu tạo của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn động cơ ô tô bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, mỗi bộ phận có vai trò riêng biệt để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định, giảm ma sát và bảo vệ các chi tiết máy. Dưới đây là các bộ phận chính trong hệ thống bôi trơn:

Bể dầu (Cacte dầu)

Bể dầu hay còn gọi là cacte dầu là nơi chứa dầu động cơ khi động cơ không hoạt động. Bể dầu có dạng hình bát và được lắp đặt dưới động cơ, nằm ngay phía dưới cacte. Tại đây, dầu sẽ được lưu trữ và dễ dàng được hút lên để lưu thông trong hệ thống bôi trơn khi động cơ bắt đầu hoạt động.

Bể dầu không chỉ có chức năng chứa dầu mà còn giúp bơm dầu dễ dàng khi động cơ vận hành. Trong các điều kiện đường xá xấu, gập ghềnh, bộ phận này có thể gặp phải sự cố hư hỏng. Để đảm bảo độ bền, bể dầu thường được chế tạo từ các vật liệu chắc chắn và có lớp bảo vệ để hạn chế sự tổn hại từ các yếu tố bên ngoài.

Bơm dầu (Bơm nhớt)

Bơm dầu là bộ phận chủ chốt trong việc cung cấp dầu bôi trơn cho các bộ phận chuyển động của động cơ. Bơm dầu được gắn gần bể dầu và có chức năng bơm dầu từ bể dầu đến các bộ phận trong động cơ như trục khuỷu, trục cam, và các bộ phận khác. Bơm dầu được kết hợp với ổ trục khuỷu và trục cam để đưa dầu qua bộ lọc và tiếp tục phân phối tới các bộ phận cần thiết. 

Việc duy trì sự hoạt động của bơm dầu là rất quan trọng vì nếu bị tắc nghẽn do các tạp chất nhỏ, có thể dẫn đến việc thiếu dầu bôi trơn cho động cơ, gây hư hỏng nghiêm trọng. Vì thế, cần phải thay dầu định kỳ và kiểm tra bộ lọc dầu để tránh sự cố này.

Bộ lọc dầu

Bộ lọc dầu có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất, bụi bẩn và cặn bã có thể có trong dầu động cơ, giúp dầu sạch khi chảy qua các bộ phận động cơ. Dầu sau khi được bơm ra từ bể dầu sẽ chảy qua bộ lọc dầu trước khi vào các bộ phận chuyển động của động cơ. 

Bộ lọc dầu đảm bảo rằng dầu bôi trơn luôn ở trạng thái sạch và không chứa các tạp chất có thể gây mài mòn hay làm giảm hiệu suất của động cơ. Định kỳ thay bộ lọc dầu là một phần quan trọng trong việc duy trì hiệu quả hoạt động của hệ thống bôi trơn.

Đường dẫn dầu

Đường dẫn dầu là mạng lưới các ống dẫn giúp dầu bôi trơn được vận chuyển từ bể dầu đến các bộ phận cần thiết trong động cơ. Các đường ống này được thiết kế nối kết với nhau, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh để đảm bảo dầu đến được mọi vị trí cần bôi trơn trong động cơ. 

Các đoạn ống dầu có kích thước khác nhau, từ những ống lớn để dẫn dầu đến các khu vực chính như đầu xi lanh, đến các đoạn nhỏ hơn để dẫn dầu đến các bộ phận khác. Đường dẫn dầu rất quan trọng vì nếu xảy ra tắc nghẽn hay rò rỉ, việc bôi trơn sẽ không đủ, gây hư hỏng cho động cơ.

Bộ làm mát dầu

Bộ làm mát dầu là thiết bị chuyên dụng để duy trì nhiệt độ ổn định cho dầu động cơ. Dầu động cơ có thể nóng lên khi động cơ vận hành, và bộ làm mát dầu sẽ giúp hạ nhiệt bằng cách truyền nhiệt từ dầu sang hệ thống làm mát của động cơ. Dầu sau khi được làm mát sẽ có độ nhớt ổn định hơn, từ đó tăng cường khả năng bôi trơn và giảm thiểu hao mòn động cơ. 

Bộ làm mát dầu thường được thiết kế giống như một bộ tản nhiệt với các cánh tản nhiệt để tăng hiệu quả làm mát. Nhờ vào bộ làm mát, động cơ sẽ tránh được tình trạng quá nóng, điều này giúp kéo dài tuổi thọ của dầu và bảo vệ động cơ khỏi những tổn hại không mong muốn.

Nếu bạn cần thay thế hoặc tìm kiếm các bộ phận thuộc hệ thống bôi trơn chất lượng cao, hãy liên hệ tới Phụ Tùng Đức Anh qua Hotline/Zalo: 0979 722 210 để nhận được sự tư vấn và hỗ trợ kịp thời.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn

Khi động cơ bắt đầu hoạt động, dầu từ cacte được bơm qua bộ lọc dầu để loại bỏ tạp chất, sau đó được đẩy vào các ống dẫn dầu chính và nhánh, đến các bộ phận quan trọng trong động cơ như cổ trục khuỷu, trục cam và bạc cổ trục chính. Tiếp theo, dầu chảy qua các lỗ và rãnh trong trục khuỷu để bôi trơn các bạc đầu to của thanh truyền và các cổ trục còn lại.

Dầu cũng được dẫn từ cổ biên, qua các lỗ dẫn nhỏ ở thanh truyền, lên để bôi trơn chốt pittông. Một số động cơ còn có lỗ phun dầu khoan ở đầu thanh truyền, với góc nghiêng khoảng 40-45 độ so với trục chính, giúp phun dầu lên các bộ phận khác như xi lanh, cam và con đội, đảm bảo các chi tiết này được bôi trơn đầy đủ.

Sau khi thực hiện chức năng bôi trơn các bộ phận, dầu sẽ quay lại các te, tiếp tục lưu thông trong hệ thống bôi trơn để duy trì hiệu suất động cơ. Đồng thời, một phần nhỏ dầu từ 10-15% sẽ được dẫn qua bộ lọc tinh để loại bỏ những tạp chất nhỏ, giúp dầu được làm sạch và quay lại các te một cách hiệu quả, duy trì chu trình tuần hoàn dầu liên tục trong hệ thống.

Các phương pháp bôi trơn động cơ ô tô

Hiện nay, có bốn phương pháp bôi trơn phổ biến, mỗi phương pháp có cấu tạo và nguyên lý làm việc riêng biệt để đáp ứng nhu cầu của các động cơ có công suất và đặc điểm khác nhau.

Phương pháp bôi trơn bằng vung té dầu

Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên lý vung té dầu từ các chi tiết chuyển động như trục khuỷu, thanh truyền, và bánh răng. Khi các chi tiết này quay, dầu được văng ra và phủ lên các bộ phận khác như các-te, xi-lanh, con đội, và mặt gương xi-lanh. Lượng dầu được vung ra dưới dạng phun sương và bám vào các chi tiết bôi trơn.

• Ưu điểm: Nguyên lý làm việc khá đơn giản và không đòi hỏi cấu tạo phức tạp.
• Nhược điểm: Do tính chất của phương pháp này, việc tính toán và đảm bảo lượng dầu bôi trơn đủ cho các bộ phận như cổ trục là rất khó khăn. Vì vậy, phương pháp này chủ yếu được ứng dụng cho các động cơ công suất nhỏ, chẳng hạn như trong máy bơm, thuyền máy hoặc các thiết bị công nghiệp nhỏ. Phương pháp này không phù hợp với xe ô tô hay xe tải lớn.

Phương pháp bôi trơn hỗn hợp

Phương pháp này là sự kết hợp giữa bôi trơn vung té dầu và bôi trơn cưỡng bức, nhằm tối ưu hóa việc bôi trơn các bộ phận khác nhau của động cơ. Trong khi vung té dầu được sử dụng cho các chi tiết như thân xupap, con đội, và mặt gương xi-lanh, thì bôi trơn cưỡng bức lại được dùng cho các bộ phận chịu tải trọng lớn, như bạc đòn mở của cơ cấu phân phối khí, bạc đầu to thanh truyền, và bạc cổ trục chính.

• Ưu điểm: Kết hợp giữa hai phương pháp giúp bôi trơn hiệu quả cho cả các chi tiết chịu tải trọng lớn và các chi tiết nhỏ hơn trong động cơ.
• Nhược điểm: Hệ thống này có cấu tạo phức tạp hơn so với phương pháp vung té dầu đơn thuần, đòi hỏi một thiết kế chính xác để đảm bảo lượng dầu được cung cấp đầy đủ và đúng cách cho từng bộ phận.

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Phương pháp bôi trơn cưỡng bức sử dụng một bơm dầu để đẩy dầu đến các bộ phận cần bôi trơn với một áp suất ổn định. Dầu sẽ được lưu động tuần hoàn và liên tục qua các bộ phận của động cơ để làm sạch, hạ nhiệt, và giảm ma sát. Cấu tạo của hệ thống bôi trơn cưỡng bức thường phức tạp hơn và được ứng dụng chủ yếu trong các động cơ công suất lớn hoặc động cơ đặc biệt.

• Ưu điểm: Hệ thống này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu, duy trì áp suất dầu ổn định và bôi trơn hiệu quả cho mọi bộ phận trong động cơ.
• Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp và chi phí cao, nên hệ thống này chủ yếu được sử dụng trong các động cơ công suất lớn như xe tải, máy móc công nghiệp hoặc động cơ hàng không.

Phương pháp bôi trơn bằng dầu pha vào nhiên liệu

Đây là phương pháp thường được áp dụng cho động cơ xăng 2 kỳ, đặc biệt là các loại động cơ có ba cửa nạp, xả và thổi trên xi-lanh và các-te chứa hòa khí. Hệ thống này pha dầu vào nhiên liệu theo một tỷ lệ nhất định (thường là 1/20 đến 1/25). Quá trình pha trộn dầu và nhiên liệu có thể thực hiện theo ba cách:

Cách 1: Dầu được phun trực tiếp vào vị trí bướm ga hoặc ống khuếch tán.

• Ưu điểm: Phương pháp này giúp dầu pha trộn nhanh chóng với nhiên liệu mà không cần hệ thống lưu trữ riêng biệt, giảm nguy cơ tắc nghẽn hệ thống nhiên liệu. Thiết kế đơn giản, dễ áp dụng cho các động cơ nhỏ.
• Nhược điểm: Khó kiểm soát chính xác tỷ lệ dầu và nhiên liệu, có thể dẫn đến bôi trơn không đều. Ngoài ra, dầu không phân bố đồng đều có thể làm tăng lượng muội than, ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ và gây ô nhiễm buồng đốt.

Cách 2: Dầu và nhiên liệu được chứa trong hai bình riêng biệt và hòa trộn khi động cơ hoạt động.

• Ưu điểm: Kiểm soát chính xác tỷ lệ dầu, giúp tối ưu hiệu suất bôi trơn, giảm muội than và hạn chế nguy cơ đóng cặn trong buồng đốt. Điều này giúp động cơ hoạt động ổn định hơn và giảm khí thải.
• Nhược điểm: Hệ thống phức tạp hơn, cần thêm bộ phận hòa trộn, dẫn đến chi phí sản xuất và bảo trì cao hơn. Nếu hệ thống hòa trộn gặp sự cố, động cơ có thể bị thiếu dầu bôi trơn, làm tăng nguy cơ hư hỏng.

Cách 3: Dầu và nhiên liệu được hòa trộn theo tỷ lệ quy định trước khi đưa vào hệ thống bôi trơn.

• Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, dễ thiết kế và không yêu cầu hệ thống bơm phức tạp.
• Nhược điểm: Hệ thống này gặp phải một số vấn đề về độ an toàn và kiểm soát lượng dầu cần thiết. Nếu lượng dầu pha quá ít, sẽ dẫn đến khả năng bôi trơn kém, làm tăng ma sát và nguy cơ hư hỏng động cơ. Ngoài ra, nếu lượng dầu quá nhiều, sẽ gây ra muội than bám lên pittông, giảm khả năng thoát nhiệt và gây quá nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ và tuổi thọ của bugi.

Mỗi phương pháp bôi trơn có những ưu và nhược điểm riêng, và được ứng dụng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng loại động cơ. Chọn lựa phương pháp bôi trơn phù hợp giúp đảm bảo hiệu suất tối ưu và kéo dài tuổi thọ của động cơ.

Một số lỗi thường gặp ở hệ thống bôi trơn

Trong quá trình vận hành, hệ thống bôi trơn có thể gặp một số vấn đề hư hỏng như sau:

• Tiêu thụ dầu quá mức: Điều này có thể do một số nguyên nhân, như rò rỉ dầu trong hệ thống hoặc dầu bôi trơn bị lọt vào buồng đốt và bị đốt cháy trong quá trình hoạt động. Các hiện tượng này dẫn đến việc tiêu tốn dầu không đáng có.
• Áp suất dầu thấp: Áp suất dầu có thể giảm xuống do nhiều yếu tố, như dầu động cơ bị loãng, bơm dầu bị mòn hoặc các đường dẫn dầu bị tắc nghẽn, khiến dầu không được cung cấp đầy đủ đến các bộ phận cần bôi trơn.
• Áp suất dầu cao: Tình trạng áp suất dầu quá cao thường xảy ra do hư hỏng ở van an toàn của bộ lọc dầu hoặc khi các đường dẫn dầu bị tắc, gây cản trở lưu thông dầu trong hệ thống.

Khi nào cần bảo dưỡng hệ thống bôi trơn của ô tô

Dưới đây là các thời điểm và dấu hiệu cần bảo dưỡng hệ thống bôi trơn:

Thay dầu động cơ

• Thời gian thay dầu: Được khuyến nghị thay dầu động cơ mỗi 5.000 – 10.000 km tùy theo loại dầu và khuyến cáo của nhà sản xuất xe. Đối với một số loại xe hiện đại sử dụng dầu tổng hợp, có thể kéo dài thời gian thay dầu lên tới 15.000 km.
• Khi thay dầu, cần thay cả bộ lọc dầu: Bộ lọc dầu có nhiệm vụ giữ lại các cặn bẩn, bụi, và tạp chất, giúp dầu luôn sạch và hiệu quả trong việc bôi trơn.

Kiểm tra và thay bộ lọc dầu

• Bộ lọc dầu cần được kiểm tra và thay định kỳ (khoảng 10.000 km hoặc theo hướng dẫn của nhà sản xuất) để đảm bảo rằng dầu động cơ luôn sạch và hiệu quả trong việc bảo vệ các chi tiết máy.

Kiểm tra mức dầu động cơ

• Kiểm tra mức dầu: Nên kiểm tra mức dầu động cơ ít nhất một lần mỗi tháng hoặc trước mỗi chuyến đi dài. Nếu mức dầu thấp, có thể gây thiếu dầu bôi trơn, làm giảm hiệu suất động cơ và gây hư hỏng.
• Kiểm tra chất lượng dầu: Nếu dầu có màu đen hoặc có mùi khét, đó là dấu hiệu của dầu đã bị ôxy hóa hoặc mất khả năng bôi trơn. Cần thay dầu ngay lập tức để bảo vệ động cơ.

Kiểm tra hệ thống bôi trơn

• Kiểm tra áp suất dầu: Nếu đèn cảnh báo áp suất dầu trên bảng điều khiển bật lên, đó là dấu hiệu cần kiểm tra hệ thống bôi trơn ngay lập tức. Áp suất dầu thấp có thể là do bơm dầu hỏng, tắc nghẽn hoặc thiếu dầu.
• Kiểm tra đường ống và bộ phận dẫn dầu: Đảm bảo các ống dẫn dầu không bị rò rỉ, tắc nghẽn hoặc hư hỏng, vì điều này có thể dẫn đến việc dầu không được cung cấp đúng mức cho các bộ phận động cơ.

Hệ thống bôi trơn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ động cơ, giảm mài mòn và duy trì hiệu suất. Kiểm tra, thay dầu và bảo dưỡng định kỳ giúp động cơ vận hành ổn định, bền bỉ, tránh sự cố và tiết kiệm chi phí sửa chữa.