项目八-发动机润滑系统结构的认识

1、李崑,第九章 发动机润滑系统,摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。 磨损是摩擦的结果。 世界上1/31/2的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。 润滑是减少摩擦和磨损的有力措施。,摩擦的本质,摩擦是两个互相接触的物体，彼此作相对运动或有相对运动趋势时，相互作用产生的一种物理现象。摩擦产生的阻力称为摩擦力。 摩擦力：分子结合与机械啮合所产生阻力之和。 分子结合：在接触点的分子引力作用下，互相结合起来。当物体有相对运动时，破坏这种结合就使运动产生了一个阻力。 机械啮合：在两接触面上凹凸不平的谷峰之间，互相的机械啮合运动也会产生一种阻力。,润滑机理,润滑：把一种

2、具有润滑性能的物质，加到两相互接触物体的摩擦面上，达到降低摩擦和减少磨损的手段。 常用的润滑介质：润滑油和润滑脂。 完整的油膜：边界油膜和流动油膜。 边界油膜：由润滑剂与金属表面发生静电吸附形成油膜。边界油膜很薄（0.10.4m），但在一定条件下能承受一定的负荷而不致破裂。 流动油膜：在两个边界之间的油膜。 油膜可能将两个摩擦面完全隔开，使两个零件表面的机械摩擦转化为油膜内部分子之间的摩擦，从而减少了两个零件的摩擦和磨损，达到了润滑的目的。,摩擦和润滑分类,干摩擦：在两个滑动摩擦表面之间不加润滑剂，使两表面直接接触 。 液体摩擦（液体润滑）：滑动摩擦表面之间充满润滑剂，表面不直接接触，在润滑剂

3、的内部产生摩擦。液体摩擦时摩擦表面不发生磨损。所以在一切机器零件的摩擦表面上应尽量建立液体摩擦。 边界摩擦（边界润滑）：由于润滑剂供应不充足，两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，使其处于干摩擦和液体摩擦之间的状态。 混合摩擦（混合润滑）：处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。,三个条件：油楔、粘度、速度。,流体动力润滑,轴承,轴,润滑油,磨损,磨损：运动副之间的摩擦导致零件表面材料逐渐损失的现象。 磨损过程三个阶段：,磨损的类型： 磨料磨损：硬颗粒对零件表面的挤压、刮削。 对策：滤清器、润滑条件、粗糙度、防护密封等。 粘着磨损：由于粘着作用，材料从一个表面转移到另一表面的现象。 对策：材料

4、配对、加工精度、表面处理、限制温度、控制压强、机油质量等。 疲劳磨损（点蚀）：交变应力作用使材料表面脱落的现象。 对策：材料、润滑油质量、表面粗糙度。 腐蚀磨损：金属表面在腐蚀后摩擦脱落的现象。 对策：材料、机油防腐剂、曲轴箱通风等。 实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的。,第一节 润滑系统的功用和组成,一、润滑系的功用,1.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。 2.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。 3.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。 4.密封作用：在运动零件之间形成油膜，提

5、高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油。 5.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。 6.液压作用：润滑油还可用作液压油，起液压作用。 7.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。,润滑系功用,二、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。 1、机油压力润滑：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润滑。 2、机油飞溅润滑：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

6、方式可使气缸壁、活塞销、凸轮表面、挺柱、摇臂、气门杆等得到润滑。 3、润滑脂定期润滑：发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润滑脂进行润滑，例如水泵和发电机轴承就是采用这种方式定期润滑。,飞溅润滑,压力润滑,喷射润滑,二冲程润滑,三、润滑系统组成,润滑系统组成：机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油底壳、集滤器等组成。此外，润滑系统还包括各种阀、机油压力表、温度表和机油管道等。,干式油底壳,湿式油底壳,干式油底壳,四、润滑系统油路,现代汽车发动机润滑系统的油路大致相同。,润滑系的主要油路,发动机工作时，油底壳机油集滤器 机油泵 细滤器(10%)油底壳 粗滤器(90%)主油道曲轴主轴承等,作 业,发

7、动机润滑系统有哪些作用？ 发动机的润滑方式有哪些？各用来润滑什么零部件？,第二节 润滑剂,发动机润滑油的工作条件：在循环过程中，机油与高温的金属壁面及空气频频接触，不断氧化变质。窜入曲轴箱内的燃油蒸气、废气以及金属磨屑和积炭等，使机油受到严重污染。另外，机油的工作温度变化范围很大：在发动机起动时为环境温度；在发动机正常运转时，曲轴箱中机油的平均温度可达95或更高。同时，机油还与180300的高温零件接触，受到强烈的加热。,一、润滑油功用,二、润滑油使用特性及添加剂,（同润滑系的功用）,发动机润滑油使用性能（要求）： 1.适当的粘度：粘度过小，在高温、高压下容易从摩擦表面流失，不能形成足够厚度的

8、油膜；粘度过大，冷起动困难，机油不能被泵送到摩擦表面。 2.优异的氧化安定性：当机油发生氧化时，颜色变暗，粘度增加，酸性增大，并产生胶状沉积物。控制：氧化抑制剂。 3.良好的防腐性：机油被氧化生成各种有机酸，对金属零件有腐蚀作用。控制：防腐剂。 4.较低的起泡性：机油快速循环和飞溅，必然会产生泡沫。造成摩擦表面供油不足。控制：泡沫抑制剂。 5.强烈的清净分散性：机油的清净分散性是指机油分散、疏松和移走附着在零件表面上的积炭和污垢的能力。控制：清净分散添加剂。 6.高度的极压性：高温、高压下的边界润滑称为极压润滑。机油在极压条件下的抗摩性叫作极压性。控制：极压添加剂。,润滑油粘度,润滑油添加剂,

9、三、润滑油分类,国际：美国SAE粘度分类法和API使用分类法。 美国工程师学会（SAE）粘度分类法： 冬季：OW、5W、10W、15W、20W和25W。 非冬季：20、30、40和50。 号数较大的机油粘度较大，适于较高的环境温度。 美国石油学会（API） 使用分类法： S系列（汽油机油）：SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH。 C系列（柴油机油）：CA、CB、CC、CD和CE。 级号越靠后，使用性能越好，适用的机型越新或强化程度越高。,我国机油分类：参照采用ISO分类方法。 GB/T 763131995规定，使用级别： 汽油机油：SC、SD、SE、SF、SG、SH。 柴油机油：CC

10、、CD、CD-II、CE、CF-4。 二冲程汽油机油：ERA、ERB、ERC、ERD。 每一种使用级别又有若干种粘度等级（单一粘度等级、多粘度等级）。,四、机油的选用,1.根据发动机的强化程度选用合适的机油使用级别。 2.根据地区的季节气温选用适当粘度等级的机油。,五、合成机油,合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。 特点：有良好的粘度温度特性，可以满足大温差的使用要求；有优良的热氧化安定性，可长期使用不需更换。使用合成机油，发动机的燃油经济性会稍有改善，并可降低发动机的冷起动转速。目前，合成机油的价格较高。但是，随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成机油的价格将会越来越便宜。未来将是合成

11、机油的时代。,六、润滑脂,润滑脂是将稠化剂掺入液体润滑剂中所制成的一种稳定的固体或半固体产品，其中可以加入旨在改善润滑脂某种特性的添加剂。 润滑脂在常温下可附着于垂直表面而不流淌，并能在敞开或密封不良的摩擦部位工作，具有其他润滑剂所不能代替的特点。 目前，进口汽车和国产新车普遍推荐使用汽车通用锂基润滑脂（GB/T 5671-1985）。优势：良好的高低温适应性；良好的抗水性和防锈性能；良好的安定性和润滑性；换油期长，维护费用低。,第三节 机油泵,功用：保证机油在润滑系统内循环流动，并在发动机任何转速下都能以足够高的压力向润滑部位输送足够数量的机油。 分类： 1.齿轮式机油泵 外接齿轮式机油泵

12、内接齿轮式机油泵 2.转子式机油泵,机油泵,一、外接齿轮式机油泵,组成：壳体、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮等。 优点：效率高，功率损失小，工作可靠； 缺点：需要中间传动机构，制造成本相应较高。,二、内接齿轮式机油泵,组成：泵体（气缸体前端）、外齿轮（曲轴直接驱动）、内接齿轮、月牙板。 优点：由曲轴直接驱动，无需中间传动机构，故零件数量少，制造成本低，占用空间小。 缺点：这种机油泵在内、外齿轮之间有一处无用的空间，使机油泵的泵油效率降低。,三、转子式机油泵,组成：壳体、转子轴、内转子、外转子等。内、外转子同向不同步的旋转。 优点：结构紧凑，供油量大，供油均匀，噪声小，吸油真空度较高。 缺点

13、：转子啮合表面滑动阻力大，功率消耗大。,在润滑系中都设有几个限压阀和旁通阀，以确保润滑系正常工作。,四、安全阀,限压阀：限压阀用以限制润滑系中机油的最高压力。 机油泵的泵油压力是随发动机转速增加而增高的，并且当润滑系中油路淤塞、轴承间隙过小或使用的机油粘度过大时，也将使供油压力增高。 位置：在润滑系机油泵或主油道中。,机油泵限压阀,旁通阀：用以保证润滑系内油路畅通。 当机油滤清器堵塞时，机油通过并联在其上的旁通阀直接进入润滑系的主油道，防止主油道断油。 结构：与限压阀的结构基本相同。,第四节 机油滤清器,作用：滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物。防止杂质随机油进入润滑系统，加剧发动机零

14、件的磨损和堵塞油管或油道。 机油滤清的方式：全流式和分流式。目前在轿车上普遍采用全流式机油滤清。 分类： 粗滤器 细滤器 集滤器,机油滤清器,分类： 粗滤器 细滤器 集滤器,一、粗滤器,作用：用来过滤润滑油中颗粒较大（直径0.04mm以上）的杂质。 与主油道的连接关系：串联于机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器，因其对润滑油的流动阻力较小。,结构：壳体、滤芯、旁通阀、进油口和出油口等。 滤芯：通常由经过树脂处理的多孔滤纸折叠而成。滤芯内有金属网或带有网眼的薄铁皮作为滤芯的骨架。滤芯的两端由环形密封圈密封。,旁通阀：当滤芯堵塞，进出油口压差达150180kPa时，旁通阀的球阀被顶开，机油直接进入

15、主油道。 纸质滤清器优点：质量小、体积小、结构简单、滤清效果好、过滤阻力小、成本低和保养方便等。得到了广泛地应用。,金属片缝隙式,金属片式粗滤器：一种永久性滤清器。 缺点：质量大、结构复杂、制造成本高等。逐渐被淘汰。,二、细滤器,作用：用来清除微小杂质(直径在0.001mm以上)、胶质和水分。 与主油道的连接关系： 一般与主油道并联，属于分流式滤清器，因其对润滑油的流动阻力较大。 也有制成全流式的，但需加装旁通阀，以防断流。 按照清楚杂质的方法分：过滤式机油细滤器和离心式机油细滤器。,全流的过滤式细滤器，它由壳体、纸质滤芯、旁通阀、进油口和出油口等组成。 滤芯采用耐油耐水的微孔滤纸。其壳体为薄

16、钢板冲压封闭式，滤芯的下部装有旁通阀。一旦滤芯堵塞，机油便经旁通阀直接进入主油道，以防供油中断。该滤清器轿车发动机多装用。通常汽车行驶15000 km左右定期更换滤清器。,1-主油道；2-机体；3-密封圈； 4-外壳；5-纸滤芯；6-旁通阀； 7-金属骨筒；8-连接座；9-进油道。,过滤式细滤器,组成：壳体、转子轴、转子体、转子罩、进油限压阀、机油散热器开关、机油散热器安全阀、进油孔、出油孔等。 壳体与转子轴固装。转子盖与转子体紧固在一起。转子下面装有止推轴承。转子下面有两个水平安装、互成反向的喷嘴。,离心式细滤器,发动机工作时，从机油泵来的润滑油进入细滤器进油孔。当油压低于147 kPa时，

17、进油限压阀不开，机油不经细滤器而全部流向主油道，保证发动机可靠润滑。 当油压超过147 kPa时，进油限压阀才开启。,当油压超过147 kPa时，进油限压阀被顶开，润滑油沿转子轴的中心孔经出油孔C进入转子内腔，然后经进油孔D、油道E从两喷嘴喷出。在油的反射力作用下，转子及其内腔的润滑油高速旋转。在离心力的作用下，润滑油中的杂质被甩向转子盖内壁并沉积下来，清洁的机油从出油口F流回油底壳。,油温过高时，开散热器开关17使部分润滑油流向散热器。 当油压高于400kPa时，机油散热器安全阀18被打开。部分润滑油经此流回油底壳，保护机油散热器。 转子上的喷嘴又是油的限量孔，通过细滤器的油量为油泵出油量的

18、10%15%左右。 离心式滤清器优点是滤清能力强，通过性好，不须更换滤芯，只要定期清洗即可。 缺点是对胶质的滤清效果差，制造和装配精度要求较高。此滤清器出油无压力，一般只作分流式连接。,三、集滤器,集滤器是具有金属网的滤清器，安装于机油泵进油管上，其作用是防止粒度大的杂质进入机油泵。 分类： 1）浮式集滤器。 2）固定式集滤器。,浮式集滤器：飘浮于机油表面吸油，能吸入油面上较清洁的机油，但油面上的泡沫易被吸入，使机油压力降低，润滑欠可靠，目前应用不多。,吸油管,罩,油网,浮子,固定式集滤器：淹没在油面之下，吸入的机油清洁度较差，但可防止泡沫吸入，润滑可靠，结构简单，逐步取代浮式集滤器。,第五节 机油散热器,机油的散热：为了使机油保持最有利的工作温度，除了靠油底壳和其他零件的自然散热外，有的发动机还装有机油散热器。 位置：机油散热器多装在冷却水散热器的前面。 冷却介质：利用空气或水来冷却。,机油散热器,风冷式机油散热器,位置：多与主油道并联。 结构：冷却水散热器相似。 优点：这种机油冷却器散热能力大，多用于赛车及热负荷大的增压汽车上。 缺点：发动机起动后需要很长的暖机时间才能使机油达到正常的工作温度，所以普通轿车上很少采用。,位置：串联在主油道之前。 结构：冷却水在管外，润滑油在管内（或反之）。 工作：油温较高时靠冷却水降温，起动暖