Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi sâu vào tìm hiểu một hệ thống vô cùng quan trọng trên động cơ đốt trong, đó là hệ thống bôi trơn kiểu tuần hoàn cưỡng bức. Như các em đã biết, hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp dầu đến các bề mặt ma sát để giảm mài mòn, làm mát, làm kín và tẩy rửa. Và để hiểu rõ hơn cách dầu bôi trơn được “điều phối” trong động cơ, chúng ta sẽ cùng nhau phân tích đường đi của dầu trong các trường hợp làm việc khác nhau dựa trên sơ đồ khối nguyên lý nhé!

Trước hết, các em hãy cùng cô ôn lại các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn kiểu tuần hoàn cưỡng bức mà chúng ta đã học trong sách giáo khoa, và cô sẽ đánh số thứ tự để tiện theo dõi:

Sơ lược về các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn kiểu tuần hoàn cưỡng bức (theo SGK Công nghệ 11):

1. Cácte (hộp dầu): Đây là nơi chứa dầu bôi trơn.
2. Lưới lọc dầu: Lọc bỏ các cặn bẩn thô, có kích thước lớn, trước khi dầu vào bơm để bảo vệ bơm.
3. Bơm dầu: Hút dầu từ cácte và đẩy dầu đi với một áp suất nhất định để cung cấp cho toàn hệ thống.
4. Van an toàn bơm (van khống chế áp suất chính): Nằm ngay sau bơm dầu hoặc trên đường dầu chính. Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh áp suất dầu ra khỏi bơm. Nếu áp suất quá cao, van sẽ mở để một phần dầu hồi về cácte hoặc trước bơm, giữ áp suất ổn định.
5. Bầu lọc dầu: Lọc tinh các tạp chất nhỏ li ti còn sót lại trong dầu, đảm bảo dầu sạch nhất trước khi đến các bề mặt ma sát.
6. Van an toàn bầu lọc (van bypass bầu lọc): Nằm song song với bầu lọc. Nếu bầu lọc bị tắc hoặc dầu quá đặc (khi động cơ lạnh), van sẽ mở để dầu đi tắt qua bầu lọc, đảm bảo dầu vẫn được cấp kịp thời đến các chi tiết.
7. Két làm mát dầu (nếu có): Thiết bị này có nhiệm vụ làm mát dầu bôi trơn, giúp dầu duy trì độ nhớt ổn định và không bị quá nhiệt.
8. Đường dầu chính: Là đường ống dẫn dầu có áp suất cao từ bầu lọc (hoặc két làm mát) đến các vị trí phân phối dầu.
9. Các đường dầu nhánh: Từ đường dầu chính, dầu được phân phối đến các bề mặt ma sát cần bôi trơn (như cổ trục khuỷu, cổ biên, trục cam, con đội, cò mổ…).
10. Đường dầu hồi: Dầu sau khi bôi trơn các chi tiết sẽ chảy về cácte theo trọng lực, hoàn thành một chu trình.

Bây giờ, chúng ta hãy cùng phân tích đường đi của dầu bôi trơn trong các trường hợp làm việc cụ thể của động cơ nhé!

Trường hợp 1: Động cơ làm việc bình thường

Đây là trường hợp lý tưởng nhất, khi động cơ hoạt động ổn định và các bộ phận của hệ thống bôi trơn đều làm việc đúng chức năng. Các em hãy hình dung đường đi của dầu như sau:

1. Dầu từ cácte (1) được lưới lọc dầu (2) lọc sạch các cặn lớn.
2. Bơm dầu (3) hút dầu đã lọc và đẩy đi với áp suất nhất định.
3. Dầu có áp suất sẽ đi qua bầu lọc dầu (5) để lọc sạch các cặn bẩn nhỏ hơn.
4. Sau khi được lọc tinh, dầu tiếp tục đi qua két làm mát dầu (7) (nếu có) để giảm nhiệt độ, đảm bảo dầu không quá nóng và giữ được độ nhớt phù hợp.
5. Từ két làm mát, dầu đi vào đường dầu chính (8).
6. Từ đường dầu chính, dầu được phân phối đến các bề mặt ma sát (9) của động cơ như:
   • Các ổ trục khuỷu chính.
   • Qua các đường khoan trong trục khuỷu đến các ổ trục thanh truyền.
   • Theo các đường dẫn đến trục cam, con đội, cò mổ, xupap…
7. Sau khi thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, làm mát, làm kín, tẩy rửa, dầu sẽ chảy về cácte (1) theo đường dầu hồi (10) nhờ trọng lực, hoàn thành một chu trình.
8. Trong trường hợp này, van an toàn bơm (4) và van an toàn bầu lọc (6) đều đóng vì áp suất và lưu lượng dầu đều trong giới hạn cho phép.

Trường hợp 2: Động cơ khởi động khi dầu còn đặc (lạnh) hoặc bầu lọc dầu bị tắc một phần

Khi động cơ mới khởi động lúc trời lạnh, dầu bôi trơn rất đặc (độ nhớt cao). Điều này gây ra một số vấn đề:

1. Dầu từ cácte (1) được lưới lọc dầu (2) lọc thô và được bơm dầu (3) hút rồi đẩy đi.
2. Do dầu đặc, khi đi qua bầu lọc dầu (5), sức cản của bầu lọc rất lớn. Hoặc nếu bầu lọc đã bị tắc một phần do cặn bẩn, áp suất trước bầu lọc sẽ tăng cao đáng kể.
3. Nếu áp suất dầu trước bầu lọc vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn bầu lọc (van bypass) (6) sẽ tự động mở ra.
4. Lúc này, một phần hoặc toàn bộ dầu sẽ đi tắt qua van an toàn bầu lọc (6) mà không qua bầu lọc. Điều này giúp đảm bảo dầu vẫn được cung cấp kịp thời đến các bề mặt ma sát (9), tránh tình trạng “khô dầu” khi khởi động lạnh, mặc dù dầu chưa được lọc tinh hoàn toàn.
5. Sau đó, dầu đi vào đường dầu chính (8), đến các bề mặt ma sát (9) và hồi về cácte (1) theo đường dầu hồi (10) như bình thường.
6. Khi dầu nóng lên và loãng ra, hoặc khi bầu lọc không còn quá tắc, áp suất trước bầu lọc giảm xuống, van an toàn bầu lọc (6) sẽ đóng lại và dầu lại đi qua bầu lọc để được lọc tinh.
7. Van an toàn bơm (4) vẫn đóng nếu áp suất chung của hệ thống chưa vượt quá giới hạn.

Trường hợp 3: Bầu lọc dầu bị tắc hoàn toàn hoặc tắc nghiêm trọng

Đây là một tình huống nguy hiểm nếu không có cơ chế bảo vệ.

1. Tương tự trường hợp 2, dầu từ cácte (1) được lưới lọc dầu (2) lọc thô và được bơm dầu (3) hút rồi đẩy đi.
2. Do bầu lọc dầu (5) bị tắc hoàn toàn, dầu không thể đi qua bầu lọc. Áp suất trước bầu lọc sẽ tăng vọt lên rất cao.
3. Van an toàn bầu lọc (van bypass) (6) sẽ mở hoàn toàn để toàn bộ lượng dầu đi tắt qua van này.
4. Dầu, tuy không được lọc tinh, nhưng vẫn đảm bảo được cấp đến đường dầu chính (8) và các bề mặt ma sát (9). Đây là một cơ chế an toàn cực kỳ quan trọng để bảo vệ động cơ khỏi hư hại do thiếu dầu, dù chất lượng dầu lúc này không phải là tốt nhất.
5. Sau đó, dầu đi đến các chi tiết và hồi về cácte (1) theo đường dầu hồi (10).
6. Van an toàn bơm (4) vẫn đóng nếu áp suất trong đường dầu chính chưa quá cao.
7. Khi tình huống này xảy ra, đèn báo áp suất dầu có thể sáng lên (do áp suất dầu nói chung có thể bị ảnh hưởng) hoặc đèn báo tắc lọc dầu sẽ cảnh báo người lái xe cần kiểm tra và thay thế bầu lọc ngay lập tức.

Trường hợp 4: Áp suất dầu trong hệ thống quá cao (ví dụ: khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao)

Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, bơm dầu sẽ hoạt động mạnh hơn, đẩy ra một lượng dầu lớn hơn, dễ dẫn đến áp suất dầu trong hệ thống tăng quá mức. Áp suất quá cao có thể gây hỏng hóc đường ống, phớt hoặc làm dầu thoát ra ngoài, gây lãng phí và nguy hiểm.

1. Dầu từ cácte (1) được lưới lọc dầu (2) lọc thô và được bơm dầu (3) hút rồi đẩy đi.
2. Dầu sau đó đi qua bầu lọc dầu (5) (và két làm mát dầu (7) nếu có).
3. Nếu áp suất dầu trong đường dầu chính (8) vượt quá giới hạn thiết kế (thường là khoảng 3-5 kg/cm² hoặc 0.3-0.5 MPa), van an toàn bơm (van khống chế áp suất) (4) sẽ tự động mở ra.
4. Một phần dầu có áp suất cao sẽ được xả hồi về cácte (1) (hoặc đôi khi về đường hút của bơm), giúp duy trì áp suất dầu trong hệ thống ở mức an toàn, ổn định.
5. Phần dầu còn lại, với áp suất đã được điều chỉnh, tiếp tục đi đến các bề mặt ma sát (9) và hồi về cácte (1) theo đường dầu hồi (10).
6. Trong trường hợp này, van an toàn bầu lọc (6) vẫn đóng vì bầu lọc không bị tắc và dầu không quá đặc.

Kết luận:

Như vậy, các em thấy đó, hệ thống bôi trơn kiểu tuần hoàn cưỡng bức được thiết kế rất thông minh với các cơ chế tự bảo vệ và điều chỉnh (thông qua các van an toàn) để đảm bảo động cơ luôn được bôi trơn đầy đủ và an toàn trong mọi điều kiện hoạt động, từ khởi động lạnh đến làm việc ở tốc độ cao. Việc hiểu rõ nguyên lý này sẽ giúp chúng ta bảo dưỡng động cơ tốt hơn và xử lý các sự cố liên quan đến hệ thống bôi trơn một cách hiệu quả. Đây là kiến thức nền tảng rất quan trọng cho các em sau này nhé!