第八九十节课件

第八节发动机润滑系一、概述发动机工作时，各运动零件均以一定的力作用在另一个零件上，并且发生高速的相对运动，有了相对运动，零件表面必然要产生摩擦，加速磨损。因此，为了减轻磨损，减小摩擦阻力，延长使用寿命，发动机上都必须有润滑系(lubricationsystem)。1.功用

润滑作用：润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗；清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；冷却作用：机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；液压作用：润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用2.润滑方式由于发动机各运动零件的工作条件不同，对润滑强度的要求也就不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。压力润滑(fullpressureoiling)：利用机油泵，将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面。例如，曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等处承受的载荷及相对运动速度较大，需要以一定压力将机油输送到摩擦面的间隙中，方能形成油膜以保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。飞溅润滑(splashoiling)：利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式称为飞溅润滑。这种润滑方式可使裸露在外面承受载荷较轻的气缸壁，相对滑动速度较小的活塞销，以及配气机构的凸轮表面、挺柱等得到润滑。定期润滑：发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润滑脂（黄油）进行润滑，例如水泵及发电机轴承就是采用这种方式定期润滑。近年来在发动机上采用含有耐磨润滑材料（如尼龙、二硫化钼等）的轴承来代替加注润滑脂的轴承。3.润滑油(oil)

发动机的润滑剂有润滑油和润滑脂。润滑油习惯上称为机油，品种很多。汽油机和柴油机使用的润滑油不同，汽油机润滑系使用的润滑油俗称汽油机机油，柴油机润滑系使用的润滑油俗称柴油机机油。

机油的粘度随温度变化而变化，温度高则粘度小，温度低则粘度大，因此，要根据季节选用不同牌号的润滑油。机油的选择类别牌号100℃时运动粘度

(mm2/s)适用季节和地区备注

汽油机机油（车用机油）HQ—6D6.0—8.0适于我国北方各寒冷地区冬季使用

GB485—82

HQ—6

6.0—8.0适于淮河以北、新疆、青海、西藏等地区冬季使用HQ—10

10—12

适于上述地区夏季及南方各省全年使用HQ—15

14—16

适于南方亚热带地区夏季使用，磨损教严重的汽油机尤为合适

柴油机机油HC—88.0—9.0适于南方各省冬季使用；

GB11122—89

GB1123—89

HC—1110.5—11.5装巴氏合金轴承的柴油机全年可用HC—1413.5—14.5全国夏季、长江以南地区全年可用二、发动机润滑系的组成及油路集滤器、机油泵、油底壳、机油滤清器、机油散热器、机油压力表、机油温度表放油螺栓油底壳机油滤清器油路集滤器柴油机润滑系统简图润滑系润滑系的油路齿轮式机油泵出油腔进油腔主动齿轮从动齿轮壳体齿轮式机油泵的工作演示特点：结构简单、加工方、工作可靠、使用寿命长转子式机油泵泵壳外转子内转子机油进油腔出油腔转子式机油泵工作原理图1-外转子2-内转子3-壳体4-泵轴转子式机油泵特点：结构紧凑、重量轻、外形尺寸小、泵油量大、供油均匀度好、成本低、转子式机油泵(rotarypump)

转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。内转子用键或销子固定在转子轴上，由曲轴齿轮直接或间接驱动，内转子和外转子中心的偏心距为e，内转子带动外转子一起沿同一方向转动。内转子有4个凸齿，外转子有5个凹齿，这样内、外转子同向不同步的旋转。转子齿形齿廓设计得使转子转到任何角度时，内、外转子每个齿的齿形廓线上总能互相成点接触。这样内、外转子间形成4个工作腔，随着转子的转动，这4个工作腔的容积是不断变化的。在进油道的一侧空腔，由于转子脱开啮合，容积逐渐增大，产生真空，机油被吸入，转子继续旋转，机油被带到出油道的一侧，这时，转子正好进入啮合，使这一空腔容积减小，油压升高，机油从齿间挤出并经出油道压送出去。这样，随着转子的不断旋转，机油就不断地被吸入和压出。转子式机油泵结构紧凑，外形尺寸小，重量轻，吸油真空度较大，泵油量大，供油均匀度好，成本低，在中、小型发动机上应用广泛。本节思考题：1．

润滑系的功用是什么？由哪些机件组成？2．

试述齿轮式机油泵和转子式机油泵的构造和工作原理。

第九节冷却系一、概述1.作用

冷却系(coolingsystem)的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

冷却的必要性：发动机工作时，因燃料的燃烧及运动零部件之间摩擦产生大量的热，气缸内气体温度可达2000度以上，直接与高温气体接触的如气缸体、气缸盖、活塞、气门等若不及时加以冷却，其运动部件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑在高温下失效而卡死；各机件也可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。冷却的功能：使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持发动机在最适宜的温度范围内工作。冷却的不当所造成的后果：冷却程度后果过冷热量散失过多，增加燃油消耗，冷凝在气缸壁上的燃油流到曲轴箱中稀释润滑油，磨损加剧。不足发动机过热，充气量减少燃烧不正常，发动机功率下降润滑不良，加剧磨损2．分类

冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。正常冷却的冷却介质：水冷却系统：水为介质，即把发动机高温零件的热量先传给水，然后经水再传给大气而进行冷却的一套装置。其优点在于冷却均匀、运转时噪音小，得以广泛应用。风冷却系统：通过高速的空气流介质把高温零件的热量直接带入大气散发而进行的冷却系统。两者的适用范围：系统温度范围水冷系气缸盖内冷却水温度在80-90℃风冷系铝气缸壁的温度为150-180℃，铝气缸盖为160-200℃水冷却系统的分类自然循环冷却式：它分为蒸发式、冷凝式、热流式三种。水的密度随温度的变化而变化，冷却水在冷却系统中进行循环。优点在于结构简单，一定程度上可以自动调节冷却强度；缺点是冷却不均匀、局部会引起过热且水箱的容积较大。强制循环冷却式：它分为闭式和开式冷却系统两种。利用一水泵的动力造成压差，迫使水在发动机中不断循环，以水为载体带走热量达到冷却效果。二、水冷系的组成和水路

目前大多数发动机采用强制循环式水冷却系统。1、作用：以水作为冷却介质，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。2、组成：散热器及其散热器盖：高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低

风扇：强力抽吸，使空气流由前向后以高速从散热器中通过水泵：机体外的水吸入并加压节温器：保证发动机在不同负荷和转速条件下在适宜的温度范围内工作，以控制冷却水大、小循环回路的装置；水套：气缸盖与气缸体之间的夹层空间，使水得以接近受热零件，并可循环流动分水管：使多缸发动机各汽缸冷却强度均匀其他附件：百叶窗、放水阀、水温表、支撑架等冷却系统的工作演示气缸体水套气缸盖出水管气缸盖水套散热器进水管功用：对冷却水加压，促使冷却水在冷却系统中运动，以加强冷却效果。结构：离心式水泵特点：结构简单，尺寸小而排量大，当水泵停止工作时并不妨碍水在冷却系中自然循环。水泵壳体叶轮进水管出水管(1)、水泵Pump

3、水冷系主要部件作用：高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低。散热器管芯分类：

冷却管为何制成扁圆形？P168(2)、散热器散热器（radiator）

结构:散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成。散热器上水贮室顶部有加水口，冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上贮水室和下贮水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管分别用橡胶软管和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连，这样，既便于安装，而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。在散热器下贮水室的出水管上还有放水开关，必要时可将散热器内的冷却水放掉。

散热器芯由许多冷却水管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常用的有管片式和管带式两种。散热器的材料：黄铜铝结构：上贮水室、散热器芯、下贮水室等散热器盖散热片上贮水室下贮水室空气阀蒸汽阀弹簧具有空气-蒸汽阀散热器盖

当散热器中压力升高到一定数值时蒸汽阀便开启而使水蒸气排出；当水温度下降，冷却系中产生的真空度达到一定数值时，空气阀打开空气进入冷却系。散热器盖工作演示功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。是用来控制大小循环冷却回路的装置。常用的有折叠式节温器和蜡式节温器：下图为蜡式节温器的基本组成主阀门弹簧节温器外壳胶管石蜡推杆(3)、冷却强度调节装置节温器实物图蜡式节温器蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到80℃以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。膨胀筒式节温器膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制成），内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化，故圆筒高度也随温度而变化。当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应全部流经散热器，形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭；当冷却水温低于70℃时，膨胀筒内的蒸汽压力很小，使圆筒收缩到最小高度。主阀门压在阀座上，即主阀门关闭，同时侧阀门打开，此时切断了由发动机水套通向散热器的水路，水套内的水只能由旁通孔(bypasshole)流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷，并使发动机迅速而均匀地热起来；当发动机的冷却水温在70～80℃范围内，主阀门和侧阀门处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。

来自发动机来自发动机至小循环管至散热器当水温偏低时，节温器上阀门不开而侧阀门开启，冷却水不能流经散热器直接经侧阀门回到水泵后很快回水套的循环，这样水温上升很快有利于发动机在适当的温度工作实现小循环节温器工作原理当水温很高达到80度以上时，侧阀门不开而上阀门开启，冷却水全部通过上阀门流经散热器而散发大量热量，使水温不再升高而使发动机保持在最适当的温度工作实现大循环节温器工作演示功用：对空气产生吸力，使之沿轴向流动。影响风量的因素：风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角、叶片数目横断面形状：弧形、翼形风扇风扇(fan)

皮带发电机风扇曲轴发动机冷却系示意图大循环路线小循环路线本节思考题：1．

发动机为什么要冷却？最佳水温范围一般是多少？2．

水冷却系中为什么要装节温器？什么叫大循环？什么叫小循环？3．

冷却系中水温过高或水温过低有哪些原因？第十节发动机起动系一、发动机的起动使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。完成起动所需要的装置叫起动系。1．起动条件①起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。②起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在0~20℃时，汽油机的起动转速为30～40r/min，柴油机的起动转速为150～300r/min。

2.起动方式转动曲轴使发动机起动的方式很多，汽车发动机常用的有两种：①人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。②电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。二、起动辅助装置发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为使之便于起动，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水预热。柴油机冬季起动困难尤大。车用柴油机为了能在低温下迅速可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和降低起动转矩的起动辅助装置，如电热塞、进气预热器、起动液喷射装置以及减压装置等。1.

电热塞一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机中装有电热塞，以便在起动时对燃烧室内的空气进行预热。螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火。

2.

进气预热器在中、小功率柴油机上常采用进气预热器作为冷起动的辅助装置。空心阀体由膨胀系数较大的金属材料制成。其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。柴油机起动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，使进气得以预热。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止。

3.减压装置为了降低起动力矩，提高发动机转速，在某些车用柴油机上采用减压装置。发动机起动时，首先通过手柄驱使调整螺钉旋转，并略微顶开气门（气门一般下降1-1.25mm），以降低初压缩阻力。这样在柴油机起动前起动机转动曲轴比较容易。当曲轴转动起来后，各零件工作表面