汽车发动机润滑系统

1、1第七章 发动机润滑系统7.1 润滑系统功能和润滑方式7.2 润滑系统的组成和润滑油7.3 润滑系统主要零部件7.4 润滑系统常见故障27.1 润滑系统功能和润滑方式37.1.1 润滑系统功能v发动机运动件和附件的运动部分在工作时，零件工作面处于高速运动状态，有的零部件还在很大的载荷下相对运动，因此工作表面必须进行润滑，以减少零部件的磨损、提高降低零部件寿命，减少摩擦损失所消耗功率。润滑油将相对运动的零件表面用油膜隔开，避免金属与金属或金属与非金属表面直接接触。一方面利用润滑油的滑动性能，减少了运动件的摩擦功率消耗；另一方面油膜冷却了相对运动的表面，降低了零件的温度。同时流动的润滑油还会冲刷掉

2、摩擦面产生的磨料等杂质，更好地保护运动零件工作表面。v发动机润滑系统的功能:减少摩擦，降低摩擦功耗；冷却运动件，避免相对运动面温度太高；清洗运动件工作表面，减少杂质对运动表面的损伤。润滑油还起到将零部件和水、空气等隔离，防止生锈和在一些地方起辅助密封作用，如活塞与气缸壁间润滑油，加强了对燃气的密封。v要求：润滑系统提供连续地、有一定压力和流量的润滑油，延长了零部件的工作寿命，保证发动机可靠工作。在现代发动机中，润滑油还起到不解体判断发动机故障的作用，即根据对机油进行变质分析和磨料质量的测定，找出发动机故障部位，判断发动机是否应该大修。47.1.2 发动机润滑方式v发动机零部件闻因相对运动速度不

3、同和载荷差异，采用了不同的润滑方式。v压力润滑压力润滑是发动机中最重要的一种润滑方式。它是通过润滑油泵，将一定压力和一定流量的润滑油，连续循环地提供给相对速度高，工作载荷大的重要运动件表面，使发动机能正常工作。采用压力润滑的发动机零部件有曲轴主轴颈和曲柄销的轴承、配气凸轮轴轴承、摇臂轴轴承等。有的发动机连杆小头轴承、摇臂与气门端接触面等也采用压力润滑。发动机工作时，必须监视润滑油压力，怠速暖机情况下的机油压力一般不能低于0.150.20MPa。v飞溅润滑飞溅润滑主要润滑活塞与气缸壁间的工作面。它是利用曲柄连杆在旋转中，或采用专门加装的勺状件，或从连杆大头开孔，将润滑油滴溅泼或喷射到工作面上进行

4、润滑。凸轮工作面、正时齿轮齿面和挺柱面等载荷较轻的工作面，有的发动机也采用飞溅润滑。为了保证润滑油飞溅起来，油底壳润滑油面必须保持一定高度。曲轴箱上的可拔出游标尺用来检测润滑油面高度。v掺混润滑掺混润滑v油雾润滑油雾润滑润滑油蒸发或飞溅的泊雾可以对一些载荷较小，或不允许油量太大而造成润滑油大量消耗的地方进行润滑，比如摇臂与气门间、气门导管、气门间隙调整螺钉与挺杆间等。v喷油润滑喷油润滑有的发动机正时齿轮工作面间，使用喷嘴将压力润滑油喷射到齿面进行润滑。实际发动机运行过程中，上述几种润滑方式都存在而成为复合润滑。v润滑脂润滑润滑脂润滑对附件如水泵轴、起动电机轴承、发电机轴承及分电器轴等，定期加注

5、润滑脂或润滑油润滑。5压力润滑6飞溅润滑飞溅润滑7掺掺混润滑混润滑87.2 润滑系统的组成和润滑油7.2.1 润滑系统的组成润滑油97.2.1 润滑系统的组成v润滑系统由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油粗、精滤清器和润滑油油底壳、机油集滤器、机油泵、机油粗、精滤清器和润滑油道、机油冷却器、机油压力表、机油温度表道、机油冷却器、机油压力表、机油温度表v油底壳：油底壳：用来储存润滑油。v机油泵：机油泵：将足够量的润滑油以足够的压力供给给主油道，以克服机油滤清器及管道的阻力。 v集滤器集滤器：安装在机油泵前，并置于油底壳内，用来滤除机油中较大直径的杂质。v机油粗、精滤清器：机油粗、精滤清器：通过机油

6、滤清器过滤杂质。v机油冷却器：机油冷却器：冷却润滑油，使润滑油温度保持在一定范围内。v机油压力表、机油温度表：机油压力表、机油温度表：监视压力润滑油压力和温度10典型润滑系统介绍桑塔纳2000v驱动/加油口v机油泵通过集滤器将润滑油从油底壳内抽出，送入机体主油道，通过机油滤清器过滤杂质，进入各润滑油道。v溢流阀：当机油输出压力太高时，溢流阀开启，保护机油泵以免过载。v旁通阀：当机油滤清器阻塞，旁通阀开启，以保证流入润滑油道的润滑油量。v限压阀：用来限制主油道润滑油压力。v进入润滑油道的压力油，一部分润滑曲轴主轴颈，再通过曲柄臂斜油道润滑曲柄销，同时从连杆杆身的油道对活塞销润滑；另一部分经单向阀

7、10和机体缸盖油道5到达气缸盖油道4，供给液压挺柱3所需的机油，同时润滑挺柱。到达凸轮轴的润滑油，对凸轮轴颈进行压力润滑。11典型润滑系统介绍JL462Qv安全阀开启压力为0. 45MPa，用来保护机油泵，防止过载v机油滤清器阻塞，旁通阀打开，以保证主油道的润滑油量。v该润滑系统要求机油压力在冷却液温度到达7585，发动机转速在3 000r/min情况下，为300450kPa12典型润滑系统介绍康明斯NTC855v齿轮式机油泵2v旁通阀3v机油冷却器4v机油滤清器5v压力调节器阀11v涡轮增压器8v空压机和附件传动10v活塞冷却913润滑油14润滑油1516润滑油发动机润滑油的主要指标有黏度、

8、抗氧化性、抗起泡性和极压性等。 v黏度黏度： 黏度对发动机的润滑性能有很大的影响，若黏度过低，则润滑油流动速度高，不容易在摩擦面形成油膜。黏度太高，润滑油不容易到达润滑表面，发动机冷起动困难。常规定机油的运动黏度值，黏度与温度有很大的关系，很稠的机油，温度升高也会变稀。v抗氧化性抗氧化性： 机油氧化变质，会生成有机酸性物质和沥青等。变质机油对发动机零部件有强烈的腐蚀作用，尤其对铅铜或镉镍材料的轴承影响更甚，严重时令发动机不能工作。抗氧化性就是指机油在空气中和泄漏燃气中氧的作用下不变质的能力。添加氧化抑制剂可提高机油的抗氧化能力。添加防腐剂可提高机油的抗腐性。v抗起泡性抗起泡性：机油起泡，会降低

9、机油泵的容积效率，影响润滑油供应量。起泡的机油使润滑和冷却条件变差。添加泡沫抑制剂可提高机油的抗起泡性。v极压性：极压性： 当油膜厚度极小时，零件处于润滑和非润滑的边界状态，此时的润滑称为边界润滑。而零部件在高温高压下出现边界润滑，则称为极压润滑。机油在极压条件下的抗摩擦性能，即是机油的极压性。添加极压剂，可提高机油的极压性。17润滑油分类和选用vSAE( Society of Automotive Engineering) 黏度分类法：冬季油有6个牌号，即SAE0W、SAE5W、SAEl0W、SAE15W、SAE20W和SAE25W。非冬季油有4个牌号，即SAE20、SAE30、SAE40和

10、SAE50。机油黏度随数字增大而增大，大标号的油品适合于更高温度环境下使用。vAPI(美国石油组织，American Petroleum Institute)S系列汽油机机，用于汽油机，有SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH8个级别C系列指柴油机机油，有CA、CB、CC、CD和CE5个级别。级别越靠后的机油，适用性能越好。v我国的国家标准(GBT7631. 31995)参照API使用分类法汽油机机油有SC、SD、SE、SF(同API,可以完全代用)、SG和SH6个级别柴油机机油有CC (同API,可以完全代用) 、CD (同API,可以完全代用) 、CE、CDII、CF一4。18润滑

11、油分类和选用v润滑油选用原则：在保证发动机润滑可靠的前提下，选用低粘度的润滑油，以减少摩擦损失和有利于发动机的起动。根据发动机的工作条件，选用润滑油。低速发动机相对运动零件间油膜不易形成；旧发动机零件间间隙较大，润滑油易流动；大负荷或强化发动机轴承受力大，油膜不易形成，均需高粘度的润滑油。主要考虑环境温度来选择，需要时要及时更换不同级别的机油。在炎热地区或夏季气温较高，宜选用高粘度的机油。197.3 润滑系统主要零部件机油泵机油滤清器机油冷却器207.3.1 机油泵(Oil Pump)v功用为了保证润滑部位得到必要的润滑油量，主油道必须具有一定的供油压力。机油泵的作用就是将足够量的润滑油以足够

12、的压力供给给主油道，以克服机油滤清器及管道的阻力。主油道的机油压力一般在0.080.8MPa之间。v分类外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵转子泵21机油泵22外啮合齿轮泵v外啮合齿轮泵以一对啮合的渐开线圆柱齿轮为工作齿轮，两齿轮的齿数相同，其中一个是由发动机曲轴或凸轮轴驱动的主动齿轮，一个是从动齿轮。v发动机曲轴通过机油泵传动齿轮3带动主动齿轮18旋转，从动齿轮7与18反向旋转。机油从油泵齿轮对的左边，被齿轮齿槽与壳体8间的间隙带到齿轮对的右边，吸入润滑油不能从啮台在一起的齿轮间流人右边。左边于是出现部分真空，将润滑油从油底壳中被不断吸人齿轮泵壳体中。右边机油增多，压力升高，被送人主油道中。v壳体与齿轮

13、端面间有极小间隙，约O.050 20mm，齿轮与壳体间间隙约0 20mm，若间隙太大，则输出机油油压会降低。v调压阀：限制油压最大值不能超过规定值，以防止机油泵过载或管道及部件断裂等不正常状态等发生。v卸载槽：一部分机油进入两啮合的齿中间，压力，产生很高的压力，此压力作用在齿轮轴上，造成轴承磨损合机油泵耗功增加。故在泵盖上加工铣一卸载槽，使该部分机油可以通过卸载槽进入压油腔。23内啮合齿轮泵v内啮合齿轮泵安装在发动机前端，用曲轴直接驱动。齿圈2比齿轮3多一个齿，曲轴带动齿轮转动，齿轮再带动齿圈在壳体17内转动。两个齿轮偏心安装，其间有月牙定子14。v当曲轴带动齿轮转动时，对齿圈差动传动。在齿轮

14、与齿圈逐渐啮合的过程中，进油口 16处的机油被啮合齿带动从进油腔向出油腔移动，空出容积，产生真空，把油底壳内机油不断抽到油泵中。带入出油腔的油，由于月牙定子阻止其回到进油腔而被加压，从出油口15排出。v为保证机油压力和流量，内齿轮与月牙定子间径向间隙控制在0 060 80mm，外齿圈与月牙定子间隙控制在0.250.40mm，两齿轮端面与机油泵盖间的侧隙为0.17mm。外齿圈与壳体间有0.3mm间隙，便于齿圈转动。24转子泵v转子泵的内齿轮与齿圈的齿数较少，齿圈比齿轮多一个齿，齿面型线可以是圆弧线和双曲线。齿轮与齿圈偏心安装，齿轮是主动轮，带动齿圈在壳体内差动转动。v在齿轮和齿圈的啮合过程中，使

15、进油口处的油腔容积逐渐增加，将机油从油底壳不断吸人。吸入齿轮齿间的机油随齿轮转动，被带人上腔。上腔齿轮在脱离接触时，容积逐渐变小将机油加压，从出油口排出。v齿轮和齿圈的齿面在齿轮转动的任何时候都处于接触状态，因此机油不会从齿面处泄漏。齿轮和齿圈等高，与壳体和油泵盖间有极小间隙，便于齿轮转动。25机油滤清器(Oil Filter)集滤器粗滤器细滤器26机油滤清器v功用用来滤清机油中的金属磨屑、机械杂质以及机油本身氧化的产物，如各种有机酸、沥青质及碳化物，防止它们进入零件的润滑表面而将零件拉毛、刮伤，使磨损加剧，以及防止润滑系通道堵塞而烧坏轴瓦等严重事故。机油滤清器性能的好坏直接影响到发动机的大修

16、期限和使用寿命。v机油通到摩擦表面之前，经过滤清器滤清的次数越多，机油越清洁。但滤清次数过多，机油流动阻力越大。为解决滤清与油路的通畅的矛盾，在润滑系中一般装有几个不同滤清能力的滤清器：集滤器、粗滤器、细滤器。v全流式滤清器：与主油道串联的滤清器，全部循环的机油都通过。v分流式滤清器：与主油道并联的滤清器，一般只有总油量的1030的循环油量通过。27集滤器v安装在机油泵之前，油底壳内机油油平面以下的固定式集滤器，主要作用是过滤掉机油中的较大杂质（0.10.15mm)，同时避免了机油泡沫被吸人而降低机油压力和流量。v集滤器属于粗滤器，用钢或铜金属网为过滤材料，使用中要定期检查滤，清除阻塞脏物，并

17、清洗干净。28机油滤清器29机油粗滤器v机油粗滤器串联在润滑油路中，安装在机油泵之后，是全流式滤清器。粗滤器的功能是滤掉机油中的较大直径杂质(大于0.050. 10mm)，同时保证主油路中有足够量的润滑油。v粗滤器一般有两种类型，刮片式和纸质滤心式，刮片式粗滤器基本淘汰。v柴油机滤清器：长螺栓14将纸质滤心2压紧在盖7和壳体13间，在螺栓和滤心中心孔间有机油流动空间。弹簧12、垫1和3保证滤心两个端面密封。机油从滤心外穿过滤心过滤后，从滤心内腔流出到主油道。v旁通阀的作用：当滤清器堵塞，旁通滤清器，机油直接从进油口流出出油口，保证机油的供给。30纸质滤心v 纸质滤心折叠成折扇形或压制成波纹形，

18、以获得最大的过滤面积，并提高滤心刚度。滤心结构和在滤清器上的安装如图所示。31离心式精滤器v精滤器的功能是滤去直径0001mm以上的杂质，以保持机油的清洁度。由于过滤阻力太精滤器并联在润滑油道中，是分流式滤清器，有30的机油经过精滤后，直接回到油底壳。精滤器的滤心使用滤孔更小的纸质滤心，因此容易阻塞。现代发动机机油精滤器一般采用离心式，过滤效果好，流量能保证。v离心式机油精滤器：由转子体14、喷嘴5、旁通阀18等零件构成。固定在壳体l上的中空转子轴3，支撑着连接成一体的转子体14和转子体端套6。压紧螺母12将转子盖8压紧在转子体下边的平板上，形成封闭空腔。整个转动部件下端支撑在止推轴承上，上端

19、被支撑垫和弹簧压迫，可在3个轴套内自由转动。转子体上倾斜对称的管柱油道最下端有两个喷嘴，喷嘴孔口方向相反。从进油口B进入的有压力的润滑油，经转子空心轴，从C流入转子体14和转子盖8之间的空腔，经D流入空心轴，并从喷嘴喷出。32离心式精滤器33机油冷却器34机油冷却器v机油温度太高，粘度下降，影响润滑效果，并导致机油高温变质，因此需对机油进行冷却。v自然冷却自然冷却汽车发动机油底壳内的机油，靠汽车运动产生的空气对流风冷却，使机油工作在允许温度范围内。v强制冷却强制冷却水冷：机油冷却器的冷却介质使用冷却系统的循环冷却液，由于冷却液温度限制，使热交换能在温度较高的机油和温度较低的冷却液问进行。反之，

20、启动时迅速升高的冷却液温度，有助于机油温度的迅速上升而缩短暖机时间。风冷：发动机直接用冷却风扇的对流风来吹风冷却机油。机油冷却器采用内管式机油冷却器，为了强化散热、增加散热面积，管的周围焊有散热片，管和散热片常用导热性好的黄铜制造。机油滤清器总成3流出的机油，流机油散热器的内管中，与散热器肋片进行热交换，温度降低后流出的机油或进入主油道，或流回油底壳357.4 润滑系统常见故障361.机油压力过高或过低v机油压力过高或过低是指对某种发动机规定的正常值比较而言，没有一定的固定值。所以，在判断发动机运转时机油压力是高还是低，要依据运行发动机规定的运转工况下的机油压力值来比较。机油压力在某运转转速太

21、高，反映在机油压力表上比以往压力值高出许多。太低则一般指表针已进人压力表上的红线区。v机油压力太高的原因是机油粘稠度太大，到达不了润滑表面。如果油压太高由油道阻塞造成，对运转的发动机十分有害，可能导致烧蚀需要压力润滑的工作表面，如主轴颈和曲柄销。天气太冷或冷起动发动机，可能会短时间使机油压力偏高，热车后情况就会好转。压力偏高的情况持续一段时间不好转，必须停机找出原因。若油道脏污阻塞，必须清洗油道。v机油压力太低的原因可能是机油泵损坏或间隙太大，或机油被气缸泄漏的燃油气冲淡等造成。油道漏油或调压阀弹簧紧度不够，通往机油压力表的油道阻塞，集滤器阻塞也会造成油压低。集滤器阻塞时，润滑油就会缺乏，这也

22、是十分危险的。此外，运动件磨损后间隙太大，润滑油流出润滑面的速度太高，也不能建立起润滑油压。 当油底壳机油油面太高，机油油压可能升高。同时机油会串人燃烧室烧掉，增加机油消耗量，容易生成积炭。油平面太低，机油油压可能下降。同时可能造成润滑油缺乏而烧毁运动零件。372.机油老化变质v机油正常情况下是淡蓝色，用手指一抹指头上不会流下明显痕迹。若机油变质，颜色会发黑，或成乳化状，如混入水后乳化变成锈黄色。杂质太多。手抹后会留下明显痕迹，甚至感觉到里面的杂质。v机油变质原因有五个方面。固体影响：燃烧不完全产物的炭烟，金属磨辩空气中灰尘v和沙砾的混入，燃烧积炭残留等，会使零件磨损量、腐蚀性、润滑油的黏度和酸值增加。机油氧化、分解和轻组分蒸发：受热生成的胶质，漆膜和油泥等，会使机油的黏度、酸值和不溶物增加。燃烧气体的影响：燃烧产物中的N【h、