Oil Pump – Bơm dầu là một phần của hệ thống bôi trơn động cơ để bơm dầu dưới áp suất. Nó bơm dầu từ bể chứa qua các khoang dẫn đến ổ trục quay, piston trượt và trục cam của động cơ. Mục đích chính của hệ thống là tạo áp suất cho dầu bôi trơn để lưu thông trong các bộ phận chuyển động của động cơ. Dầu được bơm cũng giúp làm mát, duy trì nhiệt độ của động cơ.
Ngoài mục đích chính là bôi trơn, dầu điều áp cũng được sử dụng làm chất lỏng thủy lực để cung cấp năng lượng cho các bộ truyền động nhỏ. Một trong những ứng dụng đáng chú ý đầu tiên theo cách này là dùng cho các vòi thủy lực trong trục cam và dẫn động van. Các ứng dụng ngày càng phổ biến gần đây có thể bao gồm bộ căng cho đai định thời hoặc bộ biến thiên cho hệ thống định thời van biến thiên.
Bơm dầu là gì?
Bơm dầu là một thiết bị cơ khí được sử dụng trong động cơ để tuần hoàn dầu đến các bộ phận chuyển động như ổ trục, trục cam, piston nhằm tránh hao mòn các bộ phận. Đây là một trong những bộ phận thiết yếu của hệ thống bôi trơn động cơ không được xảy ra sai sót, trục trặc; nếu không sẽ xảy ra hỏng hóc.
Bôi trơn
Mục đích chính của bơm dầu là cung cấp dầu động cơ cho các bộ phận chuyển động khác nhau trong động cơ. Chúng bao gồm piston, trục khuỷu, trục cam và vòng bi. Việc bôi trơn ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với kim loại, giảm ma sát và mài mòn giữa các bộ phận.
Làm mát
Khi dầu động cơ lưu thông khắp nơi, nó sẽ hấp thụ nhiệt sinh ra do ma sát của các bộ phận chuyển động. Sau đó, dầu sẽ mang nhiệt này ra khỏi các bộ phận, điều chỉnh nhiệt độ vận hành của động cơ và ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt.
Giảm ma sát
Bơm dầu làm giảm ma sát bằng cách tạo ra một lớp dầu mỏng giữa các bộ phận chuyển động. Nó giảm thiểu hao mòn trên các bộ phận của động cơ, kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất.
Giảm tiếng ồn
Việc bôi trơn thích hợp do bơm dầu cung cấp giúp giảm tiếng ồn do các bộ phận động cơ chuyển động tạo ra. Các bộ phận được bôi trơn đầy đủ sẽ tạo ra ít tiếng ồn hơn do giảm ma sát.
Bảo vệ các chi tiết khỏi bị rỉ sét
Dầu động cơ có chứa các chất phụ gia bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị ăn mòn và oxy hóa. Bơm dầu phân phối lượng dầu đã qua xử lý này đi khắp động cơ, ngăn ngừa rỉ sét và hư hỏng các bộ phận của động cơ.
Các thành phần cấu thành Bơm dầu
Vỏ: là thành phần bên ngoài, có chức năng bảo vệ các thành phần, cơ cấu chức năng bên trong.
Bánh răng hay rôto: Bơm dầu thường có bánh răng hoặc rôto hút vào và tạo áp suất cho dầu. Những bánh răng này quay trong vỏ bơm, tạo ra hiệu ứng hút kéo dầu vào bơm và sau đó đẩy dầu ra ngoài với áp suất cao hơn.
Ống hút: Ống hút kéo dài từ bơm dầu vào chảo dầu (các te). Nó hút dầu từ đáy chảo dầu và dẫn vào máy bơm để tiếp tục lưu thông.
Van giảm áp: Van giảm áp là cơ chế an toàn giúp điều chỉnh áp suất dầu trong động cơ. Nếu áp suất dầu trở nên quá cao, van sẽ mở ra để giải phóng áp suất dư thừa và ngăn ngừa hư hỏng máy bơm và các bộ phận khác.
Van bypass bộ lọc dầu: Một số bơm dầu có van bypass cho phép dầu không đi qua bộ lọc dầu nếu bộ lọc bị tắc. Nó đảm bảo rằng dầu có thể chảy qua động cơ và bộ lọc bị tắc.
Lắp bộ lọc dầu: Bơm dầu có thể có điểm lắp hoặc điểm kết nối cho bộ lọc dầu. Nó cho phép dầu đi qua bộ lọc trước khi vào máy bơm và được điều áp.
Cơ cấu dẫn động: Bơm dầu được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ hoặc đai truyền động của ô tô, tùy thuộc vào cách bố trí động cơ. Cơ cấu truyền động này cung cấp lực quay cần thiết để vận hành máy bơm.
Vòng đệm: Các vòng đệm khác nhau ngăn chặn rò rỉ dầu từ máy bơm và các kết nối của nó. Nhữngvòng đệm này đảm bảo rằng dầu có áp suất chảy qua các đường dẫn đã định và không đi vào các khu vực không mong muốn.
Đường dẫn dầu: Bên trong, bơm dầu có chứa các đường dẫn và kênh dẫn dầu từ phía hút sang phía áp suất. Những đoạn này giám sát dòng dầu chảy qua máy bơm và vào động cơ.
Điểm lắp đặt: Bơm dầu được gắn chắc chắn vào khối động cơ hoặc các bộ phận khác của động cơ ô tô để đảm bảo độ ổn định và căn chỉnh thích hợp.
Các loại bơm dầu
Có nhiều loại bơm dầu khác nhau, nhưng trên ứng dụng động cơ, phổ biến nhất là loại bơm dầu bánh răng ngoài và bơm dầu bánh răng trong. XecoV cùng tìm hiểu các loại bơm này dưới đây:
Bơm dầu bánh răng đôi (bánh răng ngoài)
Các bánh răng trong bơm bánh răng ngoài được lắp song song với nhau. Một trục được lắp qua trục trung tâm của mỗi bánh răng và vòng bi giữ từng trục ở đúng vị trí. Cả hai bánh răng đều được phân loại là bánh răng ngoài vì răng bánh răng nằm ở bề mặt bên ngoài của mỗi bánh răng. Thông thường, một bánh răng là bánh răng được dẫn động và bánh răng còn lại là bánh răng bị động (dẫn hướng). Các bánh răng bị động chỉ quay nếu bánh răng dẫn động quay. Bộ vỏ có hai lỗ xuyên bao quanh các bánh răng, các lỗ xuyên này tạo thành các cổng hút và cổng xả.
Một thiết kế bơm bánh răng bên ngoài khác sử dụng các bánh răng được dẫn động bởi các bánh răng định thời, nhưng thiết kế này phức tạp hơn, đắt tiền hơn và do đó ít phổ biến hơn. Tuy nhiên, nó có ưu điểm là các bánh răng không tiếp xúc với nhau, điều đó có nghĩa là chất lỏng có chất lượng bôi trơn thấp hơn (độ bôi trơn thấp) có thể được bơm.
Hoạt động:
Chất lỏng đi vào máy bơm ở phía hút. Khi các bánh răng ở phía hút quay, không gian thể tích giữa các răng bánh răng của chúng tăng lên. Chất lỏng xâm nhập vào khoảng/khoang giữa các răng do áp suất hút âm trong các khoang. Khi bánh răng quay xa hơn, chất lỏng trong các khoang sẽ bị mắc kẹt giữa bánh răng và vỏ.
Sau khi quay tiếp, các bánh răng sẽ tiếp cận phía xả. Khoảng cách giữa bánh răng và vỏ tăng lên và chất lỏng thoát ra khỏi các khoang. Việc quay thêm của các bánh răng dẫn đến việc chúng ăn khớp với nhau (lồng vào nhau), dẫn đến bất kỳ chất lỏng nào còn lại trong các khoang sẽ bị ‘ép’ ra ngoài. Do đó, khi các bánh răng bắt đầu tách ra một lần nữa ở phía hút, chất lỏng có thể đi vào các khoang trống và quá trình này có thể được lặp lại.
Ưu nhược điểm
Bơm bánh răng ngoài có thể hoạt động ở áp suất cao hơn một số loại bơm khác và thường có thiết kế nhỏ gọn hơn và ít tốn kém hơn. Bơm bánh răng ngoài hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp đến trung bình trong khi vẫn duy trì tốc độ dòng chảy tương đối cao. Thiết kế bơm bánh răng bên ngoài yêu cầu khe hở bên trong chặt chẽ, cho nên nó cho tốc độ dòng chảy chính xác; nó cũng có thể xử lý chất lỏng có độ nhớt thấp hơn do ít rò rỉ do khoảng cách chặt chẽ giữa các bộ phận. Tuy nhiên, do khe hở hẹp giữa các bộ phận chuyển động nên bơm bánh răng ngoài thường có tỷ lệ hao mòn cao hơn so với các loại bơm khác.
Bơm bánh răng trong
Bơm bánh răng bên trong hoạt động theo lý thuyết tương tự như bơm bánh răng bên ngoài, nhưng bơm bánh răng bên trong có một bánh răng được lắp bên trong một bánh răng khác. Không giống như các bánh răng trong bơm bánh răng ngoài, hai bánh răng ăn khớp không có cùng kích thước. Bánh răng bên trong nhỏ hơn được gọi là rôto và bánh răng bên ngoài lớn hơn được gọi là bánh dẫn hướng.
Bơm bánh răng bên trong có các răng bánh răng trên bề mặt bên trong của bánh dẫn hướng để chúng có thể tương tác với các răng bánh răng rôto. Hai bộ bánh răng (rôto và bánh răng dẫn hướng) khóa liên động/ăn khớp với nhau theo cách tương tự như trong bơm bánh răng ngoài.
Hoạt động
Cơ cấu truyền động cung cấp chuyển động quay cho bánh răng rôto (bánh răng trong). Khi bánh răng rôto quay, nó làm cho bánh răng dẫn hướng (bánh răng ngoài) cũng quay. Chất lỏng đi vào phía hút của máy bơm và chảy vào các khoang giữa rôto và bộ dẫn hướng. Một vòng đệm hình lưỡi liềm cố định ngăn cách hai bánh răng khi chúng tiếp tục quay. Chất lỏng bị mắc kẹt trong các khoang giữa bánh răng rôto và bề mặt lưỡi liềm bên trong, cũng như giữa bánh răng dẫn hướng và bề mặt lưỡi liềm bên ngoài. Bánh răng quay tiếp sẽ làm cho răng của cả hai bánh răng xích lại gần nhau hơn. Khi các bánh răng bắt đầu ăn khớp, chất lỏng bị đẩy ra khỏi các khoang và thoát ra khỏi máy bơm; quá trình sau đó lặp đi lặp lại.
Các thiết kế bơm bánh răng bên trong thay thế không sử dụng vòng đệm hình lưỡi liềm, nhưng nguyên lý làm việc gần giống như đối với bơm bánh răng bên trong có vòng đệm hình lưỡi liềm.
Ưu nhược điểm
Bơm bánh răng bên trong hoạt động tốt nhất dưới áp suất vừa phải. Nó thường cồng kềnh hơn và đắt hơn so với phiên bản bên ngoài. Tuy nhiên, nó có một số ưu điểm so với bơm bánh răng bên ngoài:
- Nó có khả năng hút lớn hơn nên phù hợp hơn để xử lý chất lỏng có độ nhớt cao hơn.
- Nó chắc chắn hơn vì nó có các khe hở cơ học thoải mái hơn.
- Các khe hở cơ học thoải mái cho phép nó xử lý tốt hơn nhiệt độ chất lỏng cao hơn (có nhiều không gian hơn cho sự giãn nở nhiệt của các bộ phận), khiến nó trở thành lựa chọn tốt cho máy bơm cho các hệ thống nhiệt độ cao, chẳng hạn như dầu truyền nhiệt.
Bơm bánh răng bên trong có khả năng tạo dòng chất lỏng hai chiều (chảy theo hai hướng). Điều này làm cho chúng hữu ích nếu cần một máy bơm cho mục đích kép.
Mặc dù không nên sử dụng bất kỳ máy bơm bánh răng nào có chất mài mòn hoặc chất rắn, nhưng bơm bánh răng trong phù hợp hơn với loại hoạt động này so với máy bơm bánh răng bên ngoài, điều này là do dung sai cơ học thoải mái của chúng. Tuy nhiên, bơm bánh răng bên trong ít có khả năng xử lý chất lỏng có độ nhớt thấp hơn vì tỷ lệ rò rỉ tương đối cao (dung sai nới lỏng dẫn đến tốc độ rò rỉ cao hơn, đặc biệt đối với chất lỏng có độ nhớt thấp hơn (mỏng hơn).