柴油机润滑系统的检修

1、第一节 内燃机的润滑方法根据内燃机的类型、使用条件和润滑部位的不同，润滑油送至摩擦表面的方式有以下几种。 1.飞溅润滑 在中、小型内战机中，利用连杆，曲轴等零件在旋转时的飞溅作用，把润滑油甩至气缸套、活塞裙各处进行飞溅润滑，如图所示。2.压力循环润滑 用滑油泵将润滑油在一定的压力下连续地输送至摩擦表面，这能保证充分的供油量和良好的润滑，并有清洗和强烈地冷却作用，工作可靠。现代内燃机中一切承受载荷大的部件，包括主轴承、连杆轴承，凸轮轴轴承等都采用压力循环润滑。3.用注油器注油润滑 在大型二冲程船用柴油机中，都装有横隔板和活塞杆填料箱把气缸与曲轴箱隔开。因此，气缸套与活塞组的润滑，不能靠曲轴箱内润

2、滑油的飞溅方法，而必须用机械注油器通过油管将润滑油供至气缸套周围的许多油孔或油槽内来进行润滑。注油器多数是高压柱塞泵，压力可达2MP，它能定时地供给适量的润滑油，这种润滑方式可以和发动机的润滑系统分开而单独采用质量较高的专用气缸润滑油。某些大功率中速柴油机也设有机械注油器，作为飞溅润滑的补充。按照润滑油大量贮存的部位不同，润滑油循环系统分为干曲轴箱式和湿曲抽箱式两种。现分别叙述如下：一.湿曲轴箱式润滑系统 下面的动画是湿曲轴箱式润滑系统工作示意图。 润滑油部贮存在油底壳内，当发动机工作时，润滑油通过油池内的滤网和油管进入齿轮式油泵6，再经过粗滤清器l被压送至主油道3，然后分别进入各个主轴承，配

3、气机构凸轮轴承等部件，其中冷部分润滑油经细滤清器4间到油底壳。进入主轴承的滑油别沿着曲轴内的油孔进入连杆大端轴承，然后再送至连杆小头轴承。从连杆轴颈两端流出的滑油，靠曲柄的旋转运动甩至气缸、活塞或活塞销等摩擦表面进行润滑。润滑后的滑油都回到油底壳中。所以，这种湿油底壳式润滑系统，也是属于压力循环润滑和飞溅润滑的混合方式。二.干曲轴箱式润滑系统 这种润滑系统的工作原理示意图如动画所示。主要用于船舶、赛车、航空以及某些运运输机械等的发动机上。它有独立的油箱，可贮存较多的润滑油，而且布置公比较自由。发动机油底壳内的滑油很少，这样可以缩小油底壳的尺寸。当发动机工作时，润滑油被供油泵2从油箱l内通过油管

4、不断地输送到各润滑表面。 为了保持油管内的正常压力，安装有定压阀，通过调节它来控制主油管内的最高压力，一般在0.30.9MPa之内，并用它来防止低温起动时所产生的高压而导致油管的破裂。 系统中装有滤清器，用来过滤滑油中的杂质，将清净的润滑油送至各摩擦表面。这能减少发动机各部件的磨损和延长滑油的使用期限。 在现代发动机中，由于功率不断增大，各受力零件的单位载荷很高，润滑各摩擦表面的滑油受热很大，温度很高。因此必须对调滑油进行强烈的冷却，为此系统中装有滑油冷却器。当发动机刚起动时，滑油温度较低，不需要冷却，这时从油底壳抽出的滑油可不经过冷却器而通过旁通阀回到油箱。根据发动机负荷及润滑油的温度，有的

5、可以自动地控制旁通阀的开度大小或全关，从而达到对润滑油的适当冷却，使润滑油的温度保持在一定的范围以内。 润滑各摩擦表面之后的润滑油都回到油底壳，然后用抽油泵将润滑油抽出送至油箱中，为了在吸入空气和泡沫时仍能保证足够的油量，抽油泵的排量要比供油泵大得多。监视润滑系统的状态，对保证发动机的正常工作是极为重要的。监视就是在发动机的正常的工作中注视润滑油的温度和压力，并定期用油标尺检查油箱内的润滑油水平面。当往油箱中加油时，要考虑到循环润滑油中含有泡沫而使体积增加，不应加满，加油应不超过规定的油箱容积，一般约为油箱的7080。 在主油管中装有压力表M，以便测量润滑油的压力。压力表装在检查仪表盘上指示出

6、主油道的润滑油压力，通常是进入主轴承的压力。 润滑油的温度用温度表7测量，它的传感器通常接在回油管上。此外，为了防止起动时各运动部件之间可能产生干摩擦，在小型发动机上装有手摇泵，而在中、大型柴油机中用电动泵，在起动前将润滑油予先供入主轴承等各摩擦表面。干油底壳式润滑系统的特点是：(1)发动机用于船舶和运输式机械上时，可以防止工作过程中油面产生波动，影响发动机的正常润滑；(2)减少曲轴箱内高温气体对润滑油的影响，防止润滑油的劣化变质，延长其使用期限；(3)油底壳容积可大大缩小，使发动机结构高度降低，这对坦克和运输用发动机等特别有利。典型内柴油机的润滑系统一、6135柴油机的润滑系统 该机的润滑系

7、统如下面动画所示，属于湿曲轴箱式润滑系统。其循环过程如下。装在油底壳中的滑油泵，通过传动齿轮由曲轴直接驱动。柴油机运转时，滑油经粗滤网过滤后，吸入滑油泵加压。然后经润滑油管进入过滤器底部，在此滑油分两路：第一路流经金属叠片式粗滤器，过滤后送至机油冷却器，滑油冷却后，通过机体上的主油道，分二路对零件进行润滑；一路经曲轴自由端上的油孔进入曲轴内部油腔，然后经各曲柄销上的油孔流出，用以润滑曲柄销和连杆轴瓦。从曲柄销两端流出的滑油，借曲轴旋转的离心力作用甩向四周。用飞溅的滑油来润滑主轴承、气缸与活塞、活塞销与其衬套以及配气机构的挺柱套简等，润滑完的滑油流回油底壳；一路滑油进入凸轮轴并润滑其轴承，然后沿

8、机体上的油道送至气缸盖顶的摇臂机构处进行润滑；另一路滑油从自由端盖板上的喷油嘴喷出，用以润滑传动齿轮。在废气涡轮增压的柴油机上还有一油路通至增压器轴承进行润滑。 第二路滑油经离心式精滤器，过滤后流回油底壳。以保持清洁的滑油输入主油路。6135型非增压柴油机的润滑系统的油路如下：与精滤器并联着调压阀，用于控制滑油的压力。当油压过高时，滑油将顶开调压阀，流回油底壳，从而保证了润滑系统的安全。 与粗滤器并联着旁通阀，旦粗滤器滤芯堵塞，滑油即可顶开旁通阀，不经过滤直接向冷却器供油，从而保证了润滑系统的可靠性。 二.6300型柴油机的润滑系统该机的外部润滑系统如动画所示，它属于干曲轴箱式润滑系统。 滑油

9、泵中有两个油泵抽油泵和压油泵。抽油泵从油底壳底部经滤网将润滑油输送至循环油柜。循环油柜底部没有旋塞，以放出沉淀的杂质和水分。 滑油泵中的压力泵从循环油柜经滤网吸油，然后压送至滑油滤清器，再进入滑油冷却器。润滑系统中的滑油压力，由压力泵内的调压阀控制，若滑油滤清器阻塞或起动时滑油粘度很高，滑油可以绕过滤清器，直接沿滤清器底部的旁通阀进入主油道。 滑油从冷却器出来，沿主油管和支管引至主轴承，再经主轴颈和曲柄销中的通孔进入连杆轴承，然后再沿连杆体内油道上行以润滑活塞销。 另一路经主油管和支管将滑油分别送至泵传动齿轮、燃油输送泵、换向机构、凸轮轴承、顶杆、调运器传动装置、中间齿轮轴承和凸轮轴传动齿轮等

10、，最后全部回到油底壳。 气缸套内表面靠飞溅润滑。凸轮工作面靠飞溅和由顶杆中钻孔流出来的滑油润滑。柴油机在起动前，系统中的手摇泵(或电动机泵)，把润滑油从循环油柜吸入并经过滤清器送入柴油机。第四节 润滑系统的主要部件一.滑油泵 滑油泵又称机油泵，目前在内燃机中广泛采用转子式和齿轮式两种油泵。 1.转子式滑油泵 由于这种油泵采用内啮合的齿数很少的转子，结构紧凑，外形小，近年来在中、小功率高速内燃机上应用愈来愈多。它的工作原理如动画所示。内转子通过键连接在驱动轴上，外转子的内摆线孔与内转于相啮合。内外转子同时装在泵壳内。内转子由驱动轴5带动着沿图示箭头方向转动，拨动着外转于沿同方向一起转动。由于内外

11、转子齿数不一样(外转子有5个齿，内转子4个齿)，在相对转动过程中，使两转子之间分成四个容积不同的空间。随着转子转动，四个空间容积周期地变化着。每个空腔都经过由小到大，再由大变小的变化过程。当空腔容积由小变大时，产生真空现象，滑油从进油口被吸入；当转子继续转动时，这部分容积又由大变小，滑油被挤压，从出油口处压出，使滑油压力升高。2.齿轮式滑油泵 齿轮式滑油泵的工作原理与齿轮式燃油输送泵的工作原理是一样的(详见图749)。 下图所示为6300ZC型柴油机的滑油泵，在泵壳和前盖与后盖之中装有两对齿轮，一对组成抽出泵；另一对组成压力泵。两对齿轮泵的主动齿轮用键安装在同一轴上，轴通过传动齿轮由曲轴驱动。

12、这种泵是可反转式的滑油泵。即当柴油机反转时，油泵的齿轮转向也随之反转，但由于在油泵的两个油腔中，各装有两对薄片阀，一对供正车时使用，另一对供倒车时使用。当柴油机倒车时，正车时所使用的一对薄片阀停止工作，倒车时使用的一对薄片阀投入工作，从图可知，这时滑油的输出和吸入方向不变。在压力泵上还装有调压阀，用来调定润滑油路的滑油压力。二.滑油滤清器滤清器的任务是清除滑油中的杂质。其最常用的结构形式有网式、迭片式和离心式三种。 1网式滤清器 轻12V180柴油机所用的滑油滤清器如图所示。每个滤清器上有两个并联的独立派请部分和一个转换开关12，这是为了便于在柴油机工作时能将其转换而进行检查和清洗。 每个滤芯

13、由组滤片组成，用中心杆和螺帽固定在盖上，每组滤清片由滤清盘和黄铜滤网组成。滑油流动路线如箭头所示，当其经滤清盘的槽道通过黄铜滤网时即被过滤。盖上有放气旋塞，壳体下部有两个放油旋塞，用以放出其内腔的空气和滑油或积水及沉淀物。 2迭片式滤清器动画演示这种滤清器又称缝隙式滤清器，应用较广，6E390柴油机中即用这种滤清器，其结构如动画所示。它主要由外壳和迭片式滤芯组成。在两个法兰之间将钢片装在根销子和心轴上，铜片是用0.8mm钢皮他的，在两钢片中间装有厚度为0.180.2mm的中间垫片，这样组成的整个滤芯可随心轴一起转动。滑油经连接管进入滤清器，并经钢片间的间隙即得到过滤，然后流到上部油腔，经连接管

14、排出。大于0.2mm的杂质就留在滤芯的外面。在滤芯的边上，用两根销子套上刮片，刮片间垫有0.85mm厚的隔片，刮片正好插在滤芯的两钢片之间。当转动滤芯时，杂质即被刮下。 3.离心式滤清器动画演示这种滤清器体积小，结构简单，能过滤更细的杂质，是一种较好的精滤器。现以用在重12V180柴油机上的离心式滤清器为例说明其结构相工作原理。 离心式滤清器的结构如下图所示。具有一定压力的滑油从底部进入滤清器，顶开钢球阀(减压阀)，进入空心轴，从轴孔出来经滤网，最后从两个喷嘴的小孔小喷射出来。喷射时的反作用力使转子作高速旋转。而其中的滑油也跟着一起旋转。此时，滑油中的杂质颗粒在离心力的作用下，甩向四周而积聚在

15、转子的内壁上，而清洁的滑油经喷嘴喷出。 这种滤清器，在正常工作时，转子的转速应大于5000r/min。6135柴油机上也采用这种离心式滤清器。工作过程演示三.滑油冷却器滑油冷却器用来冷却工作过的受热滑油，使其保持适当的温度。 动画所示为广泛应用的管式冷却器。 管子两端经扩管后，焊接在两端管板和上，然后装在壳体中。一般冷却水在管内通过，滑油在壳体与管外之间曲折流动，其方向与水流相反，这是为了增加冷却效果。两端管板，其一端用盖子固定在壳体上，而另一端必须使管子受热后能够自由伸长，故此端应很好密封，一般用密封圈由压盖压紧。 四.温度调节器当滑油温度过高时，其粘度下降，从而使油膜承载能力降低，造成磨损

16、增加，甚至轴瓦烧坏。而滑油温度太低时，其粘度便增大，磨擦损失增加，功率降低。因此，维持滑油的适当温度是保证柴油机正常工作的重要因素。在某些柴油机的滑滑系统中装有温度调节器，它能自动地保持最适宜的滑油温度。其原理如动画所示。它主要由两部分组成，受热系统和阀，温度调节器的阀实际上是装在冷却系绞中，用分流的方法，控制进入滑油冷却器的水量，以达到调节滑油温度的目的。而受热系统装在润滑系统中，以感受滑油温度的变化，控制阀的开度。 在传感器和毛细管内以及外罩与伸缩鼓之间充满工作液体。受热系统相当于一个调节机构，它的任务是感受滑油温度的变化与产生移动调节阀所必须的力。为了使工作液体更好地受热，在传感器四周绕

17、有铜制的蛇形管(图中末画)，这系统是绝对密封的。工作液体是这样来选择的，使得调节的最低温度稍微高于工作液体的沸点温度，工作液体一般随着调节温度的不同采用氯乙烷、乙基醚、丙酮以及其他的液体。 温度调节器的工作原理如下：在滑油温度较高时，传感器中所产生的蒸气压力迫使液体从传感器流过毛细管而至外罩内，作用在伸缩鼓上，并通过阀杆使阀向下移动。由于阀的开度增大流入滑油冷却器的水量增加，对滑油加强冷却。当油温最高时，阀处于最下端的位置，冷却水全部流经冷却器。 当油温降低时，由于弹簧3的张力，使阀1上移，减少流至滑油冷却器的水量。在油温最低时，阀位于最上面，如图所示，关闭滑油冷却器的通路，而使冷却水全部流至

18、柴油机，于是油温就很快升高。在正常油温下，阀处于平衡的中间位置，冷却水一部分流经冷却器，而另一部分流至柴油机。五.自动信号和安全装置为了避免当滑油压力不足或滑油温度过高时，可能使柴油机发生事故，在某些柴油机的润滑系统中按有自功信号装置。当滑油压力低于规定值或滑油温度高于允许值时，则自动信号装置就接通电路发出灯光信号或音响信号，警告操纵人员或使柴油机自动停车。自动信号装置如图所示，它的工作原理如下：滑油压力和滑油温度正常时，如图示位置，两个伸缩鼓都不作用在微动开关上，而它们的两个触点也不闭合，此时，三个绿灯都亮。 当滑油温度超过75时，传感器中蒸汽压力使其中一个伸缩鼓伸长，并通过微动开关使触点闭

19、合，接通继电器，将转换开关移到虚线位置，其中一个开关使绿灯熄灭，红灯亮，另一个开关接通，继电器使触点闭合，而电铃和警报器发出音响信号，引起操纵人员注意。当滑油压力低于0.25MPa时，另一个伸缩鼓收缩，使激动开关的触点闭合器的作用下，转换开关移到下面的位置。此时，又有一个开关使另外的绿灯灭，红灯亮；而开关接通继电器，使触点闭合，接通音响信号。 在某些柴油机上还装有自动安全装置，当滑油压力低于允许值时，转换开关闭合，接通时间继电器，并使开关关闭，此时中间继电器工作，使开关闭合，接通动力继电器，它动作时就通过铁心拉杆作用在停车机构上，立即使柴油机停车，并使开关断开。 时间继电器在高速发动机中经过1

20、秒而在低速发动机中经过23秒，即可接通中间继电器。如果在航行和战斗使用中不允许柴油机停车，则应将紧急开关关闭(如图中虚线位置)。此时，继电器工作，它使绿灯熄灭，而红灯亮，表示柴油机在危险情况下工作。所有信号装置均由蓄电池供电，柴油机刚起动时，控制电铃和警报器的开关可切断，柴油机停车后可用开关关闭所有信号装置第五节 润滑油的性能指标保证柴油机正常的润滑，除要求润滑系统各部件可靠地工作外，还必须选用合适的润滑油。 柴油机用的润滑油是在高温(60110)、高压(1030MPa)、高速(412m/s)的条件下工作的。对润滑油的主要要求是：使零件磨损最小，对零件表面腐蚀性小，不易产生积炭和胶状氧化物，使

21、用期限长等。 为了正确的选择和使用润滑油必须了解它的性能，现介绍如下。一.润滑油的主要性能 1.粘度 粘度是评定润滑油流动性的指标，也是润滑油分类的主要依据。润滑油在管道中的流量和压力降以及在偶件中建立液体动力润滑油膜等都与粘度有关。所以它是润滑油中最重要的物理参数。 粘度表示在规定的温度下，润滑表面相对运动时润滑油层之间分子摩擦力的大小，常用的粘度单位有动力粘度、运动粘度和条件粘度三种。 (1)动力粘度动力粘度又叫内摩擦系数，它是任意两层流体之间以单位速度梯度(du/dg)作相对运动时，需要在每单位面积上作用的剪力的大小。在国际单位制中动力粘度的单位是：Pa·s(帕·秒)

22、，或mPa·s(毫帕·秒)。1mPa·s在数值上等于公制中的1厘泊(cP)。(2)运动粘度 运动粘度gm/r是在同样温度下滑油的动力梯度m与密度r的比值。在国际单位制中g的单位是：m2/s(米2秒)，或mm2/s(毫米2秒)。而1mm2s等于公制单位中的“1厘(cst)”。 运动粘度可用一定量的润滑油在规定压力下流过毛钢管粘度计的时间来测定，需要的时间越长则粘度越大，其符号用gt表示。注脚t是测试条件下的摄氏温度数。 (3)条件粘度 条件粘度是用各种粘度计所测得的粘度。其中常用的有：思氏粘度，赛氏粘度，签氏粘度。 .恩氏粘度 恩氏粘度是在试验温度下以200m1的润

23、滑油通过粘度计所需要的流动时间与200ml的蒸馏水在20时所需要的流动时间之比值。其比值越大则粘度越高。用符号Et，表示50和100时的粘度。例如：E50=68，则表不温度为50时的思氏粘度为68。.赛氏粘度 赛氏粘度表示60cm3的润滑油在100°F的温度下，流经标准孔(赛氏粘度计)所需要的时间(秒)。.雷氏粘度 雷氏粘度表示50cm3的润滑油在100°F的温度下，流过标准孔(雷氏粘度计)所需要的时间(秒)。 2.粘温性 润滑油的粘度随温度变化的程度称为粘温性。不同品种的润滑油，其粘度随温度而变化的程度各不相同：有的变化较小，粘温曲线比较平缓，这种润滑油的粘温性能较好；有

24、的变化较急剧，粘温曲线较陡，其粘温性能就较差。粘温性能差的润滑油不适于在温度变化较大的情况下工作：当温度较高时，粘度太低，不能保证零件的可靠润滑，且易于流失；温度较低时粘度又太高，增加功率损失，便发动机起动困难，在润滑系统的管道中输送时产生很大阻力。粘温性能好的润滑油则在较广的温度范围内仍能保证发动机获得良好的润滑。 为了简便地表示温度对各种润滑油粘度的影响，常用两种温度下润滑油运动粘度的比值来表示其粘温性能。运动粘度比值越小，润滑油的粘温性越好。所用的两种温度在内燃机润滑油中为50和100。在国产润滑油规格中，不仅规定了润滑油在100时运动粘度g100，而且限制了润滑油在50与100时运动粕

25、度比g50/g100的最大值。 在低粘度润滑油的基础上添加增粘剂，可以获得粘度随温度变化平坦的滑油，称为稠化润滑油，使用这种滑油可以改善内燃机的冷起动性能。3.酸值 酸值指滑油中含有机酸量的多少，有机酸对金属事件表面产生强烈的腐蚀作用，滑油中对此含量应有严格限制。 4.残炭残炭表示滑油倾向于产生积炭的程度及产生积炭量的多少，积炭给柴油机正常工作带来严重危害，为此要求滑油的残炭值越小越好。 5.闪点 闪点是滑油受热后，一部分挥发变成蒸气，温度升高到一定值时，蒸气与周围空气混合，遇到外源明火立刻发生闪光，这时的温度叫闪点。 闪点表明滑油贮存、运输和使用时的安全指标，闪点低的滑油很容易蒸发或变质，保

26、管和运输时危险性也较大。柴油机滑油闪点温度一般为185215。 6.凝固点 指滑油冷却到完全丧失流动性时的温度叫做凝固点。凝固点高的滑油容易失去流动性，而破坏润滑系统的正常工作，为此，在气候寒冷的地区，要求选用凝固点低的滑油。柴油机滑油凝固点一般在-525。 7.水溶性酸和碱及机械杂质这些部是对柴油机润滑极为有害的物质，一般在滑油中不允许存在。 8.热氧化安定性 热氧化安定性是指滑油在高温时抵抗氧化的能力。内燃机润滑系统中的滑油，在使用过程中不断波空气氧化变质，生成酸性物质和沥青等。氧化变质的滑油色泽暗黑，粘度高、酸性大，便会从油中析出胶状沉积物，它将引起滤清器的堵塞，活塞环的粘结，因此要求滑

27、油要有一定的热氧化安定性。热氧化安定性好的滑油使用寿命长，使用消耗少。技术标准SY2618-66中规定，柴油机滑油热氧化安定性的试验方法是：在25的温度下，使薄层润滑油在金届表面上进行氧化，测定生成50工作馏分和50漆状物织成的油性残馏物所需的时间，作为评定的指标。 二.润滑油添加剂的种类和作用 添加剂是一种有机化学制剂，滑油中加入少量添加剂的作用如下： (1)提高基础油的性能(例如，提面粘度指数添加剂)； (2)增加基础油本身不具备的性能(如极压添加剂)；(3)恢复并增强在精制过程中失掉的性能(例如，抗氧化添加剂)。在合适的基础油中加入各种适量的添加剂可以改善润滑油的使用性能。使用哪种添加剂

28、主要取决于发动机对润滑油的要求。但一般使用的添加剂大致可分为两大类。一类是影响化学性质的：如抗氧化剂、抗腐蚀和防锈添加剂、减磨剂、清净分散剂和高碱性添加剂等等。另一类是影响物理性质的：如降凝剂、消泡沫剂、增粘剂、固体浮游添加剂和乳化剂等等。 某些重要的添加剂可混合后使用。例如，把抗氧化剂和极压添加剂结合在起；把清净剂和抗氧化剂结合在一起。这类添加剂叫做“多效能”添加剂。 三.润滑油助链能指标和使用范围 1汽油机润滑油 汽油机润滑油又称汽油机油，我国按100运动站度分为：6D号(低凝)、6号、10号、15号四种，技代号分别为：HQ-6D、HQ-6、HQ-10和HQ-15。其中6D号为低凝点润滑油

29、，加有一定的降凝剂，适用于冬季在我国北方各严寒地区使用。另外还有合成6号和8号寒区稠化汽油机油，8号严寒区稠化汽油机油，合成8号严寒区稠化汽油机油等。牌号数字越大，表示油的粘度越大。 2柴油机润滑油 柴油机润滑油又称柴油机油，也按100运动粘度值分为：8、ll、14、16、20五个牌号。另外还有稠化11号、稠化14号。与汽油机润滑油一样，牌号数字越大，表示油粘度越大。 高速柴油机的机械负荷及热负荷比汽油机大，柴油的含硫量和酸度比汽油大，柴油机又易于积炭等污染润滑油，所以柴油机对润滑油品质提出更高的要求，因此，高速柴油机使用加有多效添加剂的润滑油。 除了上述的汽油机和柴油机润滑油之外，还有增压柴

30、油机润滑油、稠化润滑油、船柴油机气缸润滑油和航空润滑油等。但这些润滑油只有企业标准，在此就不介绍了。下面只简单介绍不同牌号的内燃机润滑油大概的使用范围。仅供选用润滑油时参考。 3.汽油机润滑油的使用范围 它适用于汽车及各种用途的汽油机和中、低速柴油机或其他机械动力设备的润滑。具体使用范围和滑油品种的选用可参考有关手册。 4.柴油机润滑油的使用范围 用于柴油机汽车、拖拉机、船舶、柴油机车和各种高速柴油机时润滑油。船用大功率高速柴油机，可使用航空润滑油或16号柴油机润滑油。船用中、低速机可分别使用14号或ll号柴油机润滑油。柴油机润滑系统各元件对工作压力的影响分析  本网讯  

31、    2007/01/09 张文锋 余金秋     (浙江银轮机械股份有限公司，浙江317200)          摘 要 通过对柴油机润滑系统的工作原理和各元件在系统回路中的作用进行描述，对影响系统工作压力的因素进行分析；对主油路调压阀、滤清器旁通阀、机油冷却器旁通阀在系统中的作用及其工作特点进行论述。通过研究分析后得出，要保证柴油机润滑系统能处于最佳工作状态，不但要求进行仔细的系统设计，对零部件的设计和质量控制也十分关键。 &#

32、160;   Abstract：Principles of a lubrication system of diesel engine and function of its components are introduced，and factors effecting on the working pressure in the lubrication system are analyzed.Finally importance and characteristics of pressure-control valves，oil filter bypass va

33、lves，oil cooler bypass valves in the lubrication system are discussed.It comes to a conclusion that to keep a cooling system in optimum，not only a good layout of the system is required，but a good design and quality control of every part as well.          1 前言

34、    柴油机润滑系统一般由油底壳、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、主油道、分油道、机油压力过低报警传感器、机油温度过高报警传感器、调压阀(又称限压阀、稳压阀)、旁通阀等组成。为了保证润滑系统的正常工作，柴油机主油道的机油压力一般应控制在200400 kPa之间。在通常情况下，系统的工作压力决定于组成系统的元件和管路的结构。影响柴油机润滑系统工作压力的主要元件包括：调压阀、机油滤清器、机油冷却器、旁通阀和管路。     2 柴油机润滑系统各元件的作用及其对系统工作压力的影响    &#

35、160;2.1 调压阀     如图1所示，调压阀的作用是控制系统回路的最高压力，调压阀的开启压力一般取值范围在400700 kPa之间，具体数值根据系统回路的设计情况而定。调压阀开启压力P1的取值直接影响到柴油机是否能够正常工作，如果开启压力过低，各运动副之间得不到很好地润滑，还会使机油温度过高；开启压力过高，可能会导致各元件在高压冲击下过早损坏，还可能会产生漏油。在初始设计时可以根据经验和有关计算确定P1，但最终必须由台架试验结果来确定。 图1     调压阀的设计不但要考虑合适的开启压力，而且还要考虑在一定开

36、启压力下的泄流量。如图2所示，当压力达到Pmax时，调压阀完全打开，泄流量也达到最大值Qmax，此时应保证系统能够正常工作。Pmax值的大小决定了主油道的最高工作压力，Pmax与P1之间的差值决定于阀结构的设计特点，一般不应大于200kPa 图2 压力和泄流量的关系     调压阀常采用弹簧阀结构，因此开启压力往往同弹簧的压缩量有关。假定弹簧的压缩量10mm时开启压力P1为450kPa，阀完全打开时，弹簧压缩量则应达到20mm，那么此时的开启压力Pmax达到了900kPa，这样势必造成系统压力会过高；如果弹簧的预压缩量为15mm，那么阀完全打开时，弹簧压

37、缩量则应达到25mm，此时的开启压力Pmax达到了750kPa。也就是说，阀完全打开时的压力Pmax与初始开启压力P1之间的差值与弹簧初始压缩量和阀完全打开时的压缩量有关，因此，弹簧初始压缩量与阀完全打开时的压缩量设计是否合理对调压阀的工作性能是至关重要的。     由于调压阀长期工作，因此，对调压阀除了开启压力和泄流量有要求外，还需要对其疲劳寿命进行考核。对于开启压力和泄流量测试，严格来说应该模拟柴油机工作状态进行测试，零部件厂一般采用等同粘度(约24mm2/s)的油品进行测试。疲劳寿命通常应在1.5万次以上。    &#

38、160;2.2 机油滤清器和机油滤清器旁通阀     机油滤清器的作用是对进入主油道的机油进行滤清，使机油达到一定的清洁度，防止柴油机中各运动部件由于杂质导致早期磨损。机油滤清器的工作阻力一般在25100kPa之间。但是，机油滤清器在不断地滤除机油中的杂质时，过滤元件逐渐被杂质堵塞，机油滤清器的阻力增大；另外，在柴油机冷起动时，机油粘度较大，通过机油滤清器的阻力增大，将影响润滑油及时到达各运动件磨擦副。因此，为了保证主油道的有效工作压力和冷起动时的正常工作，则需要安装机油滤清器旁通阀。     机油滤清器旁通阀在润

39、滑系统中与滤清器并联。当经过机油滤清器的机油压力降到超过旁通阀开启压力设计值时，旁通阀打开，部分机油就绕过滤清器由旁通阀流向主油路。保证主油路有足够的机油，同时避免滤清器受到高压冲击。     旁通阀的开启压力通常在100200MPa之间，一般高于滤清器正常工作时压力损失。如果开启压力过高，在柴油冷起动和过滤元件被杂质堵塞时，机油就不能及时地送到柴油机各运动件的磨擦副进行润滑，主油道压力下降；如果开启压力过低，未经过滤的机油进入主油道会增加，杂质极有可能随着机油进入磨擦副，加速运动件磨损。旁通阀的结构设计同调压阀结构设计相似，但应注意避免阀芯产生背压导致

40、工作不正常。     对于旁通阀除子开启压力测试要求外，同样要求密封性测试。根据JB 5088对机油滤清器技术条件的规定，当阀前后的压力差值比规定开启压力低30kPa时，漏油量应不超过0.2Lmin；当压差达到规定值时，油流量应能满足柴油机正常工作的要求。     2.3 机油冷却器和机油冷却器旁通阀     现代柴油机一般采用机油冷却器对机油进行冷却，保证机油的工作温度处于一个合适的范围(一般在90110之间)。通过机油冷却器的机油压力降与其本身结构有关，通道越长、通道截面

41、越小、结构越复杂，压力降就越大，反之，压力降就越小。它的工作阻力通常随着对散热性能要求的提高而增加，一般在50300kPa之间。同样，当机油冷却器的油道产生堵塞或者柴油机冷起动时，通过机油冷却器的阻力增大，为了保证主油道的有效工作压力，机油冷却器也需要一个旁通阀。     机油冷却器旁通阀在润滑系统中与机油冷却器并联连接。当经过机油冷却器的机油压力损失超过旁通阀设计开启压力时，旁通阀打开，部分机油未经冷却就绕过机油冷却器由旁通阀流向主油路，保证主油路有足够的机油，同时避免机油冷却器受到高压冲击。     机油冷却器

42、旁通阀开启压力，取值范围通常在100400kPa之间，具体取值则根据机油冷却器正常工作时的压力降来确定。如果开启压力过低，那么通过机油冷却器的机油量减少，未经过冷却的机油量增加，导致系统机油温度升高；如果开启压力过高，在冷起动或机油冷却器局部堵塞时，机油不能及时到达主油路或者油路总阻力损失增加导致主油道压力将下降。     机油冷却器旁通阀同样需要进行开启压力、旁通流量和疲劳寿命测试。     2.4 稳压阀     当柴油机经过一定时间的运行以后，润滑系统油路的阻力将增加，

43、这样势必导致主油道的工作压力下降，为了控制主油路的工作压力处于最佳范围，保证主油道的润滑和活塞的喷油冷却能正常工作，有些柴油机通常在机油进入主油道之前安装一个稳压阀，它更有利于对主油道工作压力的控制。     一般情况下，调压阀和稳压阀在柴油机润滑系统中仅使用一个。     在考虑系统压力损失分配时，人们习惯认为直接影响主油道的工作压力是由以上这些主要阻力元件造成的。所以在进行系统设计时，对各元件的阻力都比较重视，而忽略了管路部份的压力损失。但实际情况是，当系统管路设计不合理时，产生的工作阻力可能会达到或超过以上阻

44、力元件的阻力总和。     3 润滑系统管路阻力分析     3.1 管路     管路的作用是连接各元件与主油道形成一个循环回路。经过管路的机油压力损失与管路截面大小、长度、弯曲程度有关。在相同的工作情况下，管路越长、直径越小、弯曲处数越多和转弯角度越大，管路压力损失也越大；反之，管路压力损失越小。     3.2 管路的压力损失分析     如图3所示，通过相同油管内径(取16mm)和长度(2

45、00mm)的直管和90°弯管的压力损失比较。从图中可以看出，通过管路的流速在12ms之间时，通过90°弯管造成的压力损失可达到4290 kPa；而通过直管所产生的压力损失则在2958kPa之间；一处90°弯管造成的压力损失差在1332kPa之间。因此，在设计管路时，应尽可能避免弯、长油道。另外，在可能的情况下，应增加管路管径，降低流速，减少通过管路的压力损失。 图3 直管和90°弯管压力损失比较     3.3 润滑系统回路的简化压力损失分析     本文仅对系统回路调压阀之

46、后进入主油路之前部分油路进行分析。假设某一润滑系统的机油滤清器压力损失为40kPa、机油冷却器压力损失为80kPa、管路总长为300mm、有5处直角转弯、通过管路的平均流速为1.6ms。根据图3显示的数据，可以初步估算润滑系统回路的总压力损失为 如果要保证主油道的工作压力达到200kPa，那么，调压阀的开启压力可设计为504kPa。当然这些数据仅是假设，在润滑系统的实际运行过程中，还有其它情况也会影响压力损失，例如油路不等截面的影响。要得到准确合理的调压阀开启压力必须通过柴油机台架试验才能确定。     设计柴油机的润滑系统时，往往将机油冷却器、滤清器、

47、调压阀、机油冷却器旁通阀、滤清器旁通阀安装在同一个支架上，这种方案不但结构紧凑，而且油道长度往往较短，系统工作压力损失较小。因此系统的最高压力也可以取得相对较低，一般可取450550kPa。     表l是某柴油机的机油冷却器总成及其芯子的压力损失对比表。该总成包含调压阀和滤清器座，管路直径为25mm，管路总长约280mm左右，管路转弯为4处。在进行压力损失试验时，机油流量取57.5m3h，机油温度为121。测试结果表明，当机油流量在5mVh时，通过机油冷却器总成的管路压力损失约为芯子压力损失的2.2倍；当机油流量在7.5m3h时，通过机油冷却器总成的管

48、路压力损失约为芯子压力损失的2.35倍。从表1中可以看出，随着机油流量的增大，管路压差上升比率明显高于芯子压差。管路压力损失已大于芯子压力损失，但是，对于机油冷却器本身而言，如果要减少其压力损失，那么其散热性能也会相应降低，这是不可取的。     表1 机油冷却器芯子和总成压力损失对比表 因此要降低系统回路压力损失，在很大程度上，主要是降低管路部分的压力损失，这样就必须优化机油冷却器总成的油路结构和各元件的布局方案，应尽可能缩短管路长度和减少油道转弯。     4 各元件对润滑系统影响的表现形式  

49、60;  各元件对润滑系统影响最终表现为油温过高、过低，主油道压力过高、过低、油不够清洁等方面。那么这几方面是如何影响柴油机正常工作的呢。     有经验表明：一次半干起动，将油送到系统各工作点，相当于汽车运行500km的运行磨损，而机油中的杂质是导致磨损的主要因素，只有足够的机油压力(流量)才能将磨粒冲去，从而保证磨擦副的正常工作和使用寿命。具体表现形式如下：     1)机油温过高使机油粘度降低、油压下降，无法形成良好油膜，起不到润滑作用。     2

50、)机油温过低会使机油粘度增大、流动性差、摩擦阻力增加，使发动机的功率损失加大。     3)主油道机油压力过高可能会导致各元件在高压冲击下过早损坏，产生漏油。     4)主油道机油压力过低，无法形成良好油膜，起不到润滑作用。     5)油不够清洁，其中的杂质直接导致运动副的磨损。     5 结论     通过对柴油机润滑系统及其元件的研究分析，最终目的就是保证主油道具有清洁的、一定压力和温度的机油，以满足柴油机正常工作的需要。为了达到这一目标，在柴油机润滑系统设计时，除了要对各元件进行精确地设计，还要注意管路布置的合理性。调压阀(稳压阀)的开启压力要根据它本身在油路系统中的位置以及各元件的压力损失情况及台架试验来确定，而机油滤清器和机油冷却器的旁通阀的开启压力(相对压力)则是根据滤清器和油冷器的正常压力损失来确定。三大阀的开启压力和管路的设计是否合理则是柴油机润滑系统能否正常工作的重要保障之一。