汽车发动机构造与检修（第二版）课件：发动机润滑冷却系统

发动机润滑冷却系统任务一润滑系统检查与保养【任务描述】客户王先生的别克威朗轿车已经行驶了5000Km，王先生开车来到别克4S店，服务顾问在询问和检查后将车辆交给维修技师，维修技师根据保养手册要求对此车进行5000Km保养，其中保养手册要求进行机油及机油滤清器的更换。下面将学习发动机润滑系统的相关知识并按流程完成机油及机油滤清器的更换。【知识储备】一、润滑系统的作用发动机在工作过程中，内部的金属零部件之间相互运动，产生摩擦磨损，工作温度可达400～600°C。发动机润滑系统可以将足量清洁的机油不断地供给各运动部件的表面，并形成一层油膜，从而减少磨损并降低摩擦所产生的高温，减小摩擦阻力，提高发动机的运转效率，延长发动机零部件的使用寿命，如图6-1所示。图6-1润滑系统由于发动机各部件的工作条件不相同，因此，对负荷及相对运动速度不同的部件采用不同的润滑方式。发动机的润滑方式有三种：压力润滑、飞溅润滑和润滑脂润滑。1.压力润滑：压力润滑是以一定的压力把机油供入摩擦表面的润滑方式。这种方式主要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。2.飞溅润滑飞溅润滑是利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式。该方式主要用来润滑负荷较轻的部件，如配气机构的凸轮、挺柱、气门杆以及摇臂等零件的工作表面。3.润滑脂润滑润滑脂润滑通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零部件的工作表面，如水泵及发电机轴承。二、润滑系统的组成和工作原理润滑系统的润滑介质是机油，润滑系统主要由机油供给装置、滤清装置和仪表及信号装置三部分组成。机油供给装置：油底壳、机油泵、油道、限压阀等。滤清装置：集虑器、机油滤清器等。仪表及信号装置：油压传感器、油压警告灯等。1.机油机油是润滑系统的润滑介质，如图6-2所示。它具有润滑减磨、冷却降温、清洗清洁、密封防漏、防锈防蚀和减震缓冲的作用。图6-2机油机油的分类主要是按黏度等级和质量等级分类。机油的黏度多使用SAE等级别标识，SAE是美国汽车工程师协会的英文缩写。机油的黏度分类，例如“15W-40、5W-40”中，“W”表示Winter（冬季），其前面的数字越小说明机油的低温流动性越好，代表可供使用的环境温度越低，在冷起动时对发动机的保护能力越好，如5W代表耐外部低温-30°C，而20W耐低温为-15°C。W后面的数字代表机油在100℃时的运动粘度，数值越高说明粘度越高，如40代表100摄氏度时运动粘度标准为12.5mm2/s到16.3mm2/s之间。机油质量等级用API等级表示，API是美国石油协会的英文缩写。机油质量等级使用两个字母组合表示，“S”开头系列代表汽油发动机用油，一般规格依次由SA至SN（按字母顺序，但其中没有SI），每递增一个字母，机油的性能都会优于前一种，机油中会有更多用来保护发动机的添加剂；字母越靠后，质量等级越高，国际品牌中机油级别多是SF级别以上的。“C”开头系列则代表柴油发动机用油。若“S”和“C”两个字母同时存在，则表示此机油为汽柴通用型。选择机油的牌号时，必须按车辆发动机的工作条件来选择相应质量等级的机油，必须按车辆使用环境温度来选用相应黏度等级的机油。2.油底壳油底壳用来贮存机油，在大多数发动机上，油底壳还起到为机油散热的作用，如图6-3所示。油底壳内部装有稳油挡板，以避免发动机颠簸时造成的油面震荡激溅，有利于机油杂质的沉淀，侧面装有油尺，用来检查油量。此外，油底壳底部最低处还装有放油螺塞。常见的油底壳有两种，一种是由薄钢板冲压而成，一种是铝合金铸造而成。图6-3油底壳3.机油泵机油泵的作用是将机油提高到一定压力后输送到发动机各零件的运动表面上。机油泵结构形式可以分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分为内接齿轮式和外接齿轮式，一般把后者称为齿轮式油泵。由于齿轮式机油泵工作可靠、结构简单、制造方便和泵油压力较高，所以应用较为广泛，如图6-4和6-5所示。图6-4齿轮式机油泵图6-5内、外啮合式机油泵当发动机工作时，机油泵的主动轴被带动，从而使主动齿轮轴上的主动齿轮旋转，并带动从动齿轮作反方向旋转，将机油从进油腔沿齿隙与泵壁送至出油腔。进油腔处便形成低压而产生吸力，把油底壳内的机油吸进油腔。由于主、从动齿轮不断地旋转，机油便不断地被压送到需要的部位。4.油道油道是润滑系统的重要组成部分，直接在缸体与缸盖上铸出，并向各润滑部位输送机油。5.限压阀限压阀与机油泵油路并联，其作用是调节、控制主油道的机油压力。为了保证发动机正常工作，主油道的油压必须适当，通过机油泵限压阀能调节主油道的机油压力。当发动机转速增高或机油粘度变大时，机油压力就会增高，此时限压阀自动开启，通过机油泵回油(即机油泵出油口的机油经限压阀流向进油口)，控制主油道的油压。6.集滤器集滤器的作用是滤除机油中的杂物、胶质和水分，向各润滑部位输送清洁的机油，集滤器装在机油泵前油底壳中，一般采用金属滤网式，如图6-6所示。图6-6集滤器7.机油滤清器机油滤清器用于去除机油中的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质，保护发动机，如图6-7所示。图6-7机油滤清器发动机工作过程中，金属磨屑、尘土、高温下被氧化的积炭和胶状沉淀物、水等不断混入机油。机油滤清器的作用就是滤掉这些机械杂质和胶质，保待机油的清洁，延长发动机使用寿命。8.油压传感器机油压力传感器是对发动机的机油压力进行检测的重要装置，检测的数据可以帮助控制润滑系统的正常运转，如图6-8所示。图6-8机油压力传感器9.油压警告灯油压警告灯亮起时在仪表盘上显示。当发动机停机时或油压异常降低时，油压传感器探测到异常信息，经信号处理和传输，最终在仪表盘上油压警告灯亮起，如图6-9所示。图6-9油压警告灯【总结及拓展训练】通过本任务的学习，同学们了解了润滑系统的构造和工作原理，掌握了机油和机滤的更换方法。本任务与汽车专业领域职业技能等级证书标准中的1-1【汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块】—润滑及冷却系统检查保养职业技能要求相对应。同学们要勤加练习，为以后考取相应等级的职业技能等级证书打下基础。现有一辆雪佛兰科鲁兹汽车需要进行5000Km保养，其中也需要更换机油及机滤，经过观察该车机滤为上置式，如图6-10所示，请同学们根据所学知识并结合车辆具体情况，完成机油和机滤的更换。图6-10雪佛兰科鲁兹润滑系统发动机润滑冷却系统任务二冷却系统检查与保养【任务描述】客户王先生的别克威朗轿车已经行驶了40000Km，并且在行驶过程中发现水温过高，王先生开车来到别克4S店，服务顾问在询问和检查后将车辆交给维修技师，维修技师根据保养手册要求对冷却系统进行检查并维修。下面将学习冷却系统的相关知识并按流程完成冷却系统的检查和冷却液的更换。【知识储备】一、冷却系统的作用冷却系统的作用是把受热零部件吸收的部分热量及时的散发出去，以保证发动机在最适宜的温度下工作。发动机工作过程中，气缸内的气体温度高达1500～2500℃，若不及时冷却，将造成发动机零部件温度过高，特别是与高温气体直接接触的零件，会因受热膨胀影响正常的配合间隙，导致运动件受阻甚至卡死。此外，高温还会造成发动机零部件机械强度下降，机油失去作用等。二、冷却系统的组成及工作原理发动机冷却系统根据冷却介质的不同可分为风冷系和水冷系。将发动机高温零部件的热量直接散入大气而冷却的装置称为风冷系；而将以上热量先传给冷却液，再通过冷却液散入大气中的冷却装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀、冷却效果好、发动机运转噪音小，被汽车发动机广泛采用，如图6-11所示。图6-11水冷系在汽车发动机冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要组成零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、冷却风扇、水温传感器、储液罐、暖风装置等。1.冷却液冷却液又称防冻液、抗冻液等。常见的冷却液以乙二醇溶液为主要成分，添加有防止金属生锈的添加剂等成分，它具有防冻、防沸、防腐、防垢等特性。大多防冻液的颜色为红色或绿色，以方便观察是否泄露，或与发动机其它液体相区别，避免混淆。2.节温器节温器装在冷却水循环的通路中，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，以达到调节冷却系统的冷却强度。发动机冷却系统中广泛采用蜡式节温器，如图6-12所示，它由石蜡感温器、阀、弹簧、橡胶管、推杆等部件组成。图6-12节温器当冷却温度低于规定值时，节温器感温器内的精致石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道，冷却液经水泵返回发动机，进行发动机内小循环。当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力，推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启，这时冷却液经由散热器和节温器阀，再经水泵流回发动机，进行大循环。3.水泵水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。发动机上广泛采用离心式水泵，如图6-13所示，它主要由壳体、泵轴、叶轮和进、出水口等部件组成。曲轴通过水泵皮带带动水泵轴旋转，水泵轴带动叶轮在泵体内旋转，产生旋转离心力，并在进水口处形成部分真空，冷却液从进水口进入叶轮中心，由叶轮片将水甩向泵体内壁，由于水的流速增大，产生一定的压力，冷却液又由出水口流出，实现冷却系统的液体循环。图6-13水泵4.散热器发动机散热器，又叫发动机水箱，通过流动的空气使冷却液降温，以保证发动机在适宜的温度下工作。散热器一般由上水室、下水室、散热器芯等组成，如图6-14所示。散热器芯的构造形式多样，常用的有管片式和管带式两种，如图6-15和6-16所示。图6-14散热器图6-15管片式图6-16管带式散热器的上水室和下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。在散热器下面一般装有减震垫，防止散热器受振动损坏。来自发动机水套的高温冷却液，自上而下或横向的被分成许多小股并将其热量散发给周围的空气。散热器增大了散热面积，加速了水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可降低10～15℃，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有冷却风扇与散热器配合工作。5.冷却风扇冷却风扇装配在散热器后部，通过增大流过散热器的空气流速，加速冷却液的冷却，如图6-17所示。冷却风扇由风扇控制模块控制。发动机控制模块接收到水温传感器的水温信号后，通过向冷却风扇控制模块发送脉宽调制信号控制风扇是否运转及转速大小。图6-17冷却风扇6.水温传感器发动机水温传感器安装在气缸体或气缸盖的水套上，与冷却液直接接触，用于测量发动机的冷却液温度，如图6-18所示。水温传感器将测得的冷却液温度通过电信号的方式传输给发动机控制模块，以便发动机燃油喷射和点火正时的修正，同时控制冷却风扇转速。图6-18水温传感器7.储液罐 储液罐的作用是补充冷却液和缓冲液体热胀冷缩的变化。储液罐上有冷却液位高度标记，冷却液位高度应保持在MIN和MAX之间，如图6-19所示。图6-19储液罐【总结及拓展训练】通