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1、第九章 第九章 发动机润滑系统发动机润滑系统 第一节 第一节 润滑系统的功用和润滑方式润滑系统的功用和润滑方式 一、润滑系统的功用 发动机运转时，很多具有相对运动的零件表面都是在很小的间隙下做高速相对运动的，如活塞、活塞环与汽缸壁面、曲轴主轴颈与主轴承、曲柄销与连杆轴承、凸轮轴颈与凸轮 轴轴承、配气机构各运动副及传动齿轮副等。相对运动的零件表面必然会产生摩擦，导致 发动机的有效功率下降，零件工作表面的磨损增加，而且因摩擦产生热将零件工作表面烧 损，致使发动机无法运转。因此，为保证发动机正常工作，提高使用寿命，必须对相对运 动零件表面进行润滑。润滑系统(lubricationsystem)的功用
2、就是在发动机工作时连续不断地将数量足够而温度 适当的洁净润滑油输送到运动零件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，形成液体摩 擦，使摩擦阻力减小、功率消耗降低、机件磨损减轻，以提高发动机工作的可靠性和耐久 性。二、润滑系统的润滑方式 根据发动机中各运动副不同的工作条件，可采用以下三种不同的润滑方式。1)压力润滑(pressure lubrication)是在机油泵的作用下以一定的压力将润滑油不断输 送到摩擦表面的润滑方式。曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等承受负荷较大的摩擦表 面采用压力润滑。2)飞溅润滑(splash lubrication)是利用发动机工作时运动零件击溅起来的油滴或油雾 来
3、润滑摩擦表面的润滑方式。这种润滑方式主要用来润滑负荷较小的汽缸壁面和配气机构 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(grease lubrication)是通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件工作表 面的润滑方式。主要用于负荷小、摩擦力不大，露于发动机体外的一些附件的润滑面上，如水泵、发电机、启动机等部件轴承的润滑。三、润滑系统的组成及油路1.润滑系统组成 发动机润滑系统主要由机油泵、机油滤清器、机油散热器、油底壳和集滤器等零部件 组成。此外润滑系统还装有起限压、安全、回油等作用的各种压力阀，以及润滑油压力表、温度表和润滑油管道等。(1)机油泵提供足够高的压力，保证进行
4、压力润滑和润滑油在润滑系统内能循环流动。(2)机油滤清器用来滤除润滑油中的金属磨屑、机械杂质和润滑油氧化物。它包括机 油粗滤器和机油细滤器。(3)机油散热器用来降低润滑油的温度。润滑油在循环过程中由于吸热而温度升高。若润滑油温度过高，则其黏度下降，不利于在摩擦表面形成油膜；此外，还会加速润滑油 老化变质，缩短润滑油使用期。(4)油底壳存储润滑油的容器。(5)集滤器用来滤除润滑油中粗大的杂质，防止杂质进入机油泵。2.润滑系统油路 现代汽车发动机润滑系统的组成及油路布置方案大致相同。只是由于润滑系统的工作 条件和具体结构的不同而稍有差别。如图 10.1 所示为某六缸发动机润滑系统示意图。发动机曲轴
5、的主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴轴颈、摇臂轴等采用压力润滑；活塞、活塞环、活塞 销、汽缸壁、气门、挺柱、推杆等采用飞溅润滑。润滑系统由机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、集滤器等组成。此外，润滑系统还包括机油压力表、温度表和机油管道等。现代 汽车发动机润滑系统的油路大致相同。图 91 润滑系统油路 发动机工作时，机油泵将油底壳中的润滑油经集滤器过滤后吸入，并形成一定压力后 向机油滤清器供油。如果所供机油油压太高或流量过大，则润滑油经机油泵上的溢流阀返 回机油泵入口。压力和流量正常的润滑油经滤清器4 滤清之后进入发动机主油道。机油滤 清器盖上设有旁通阀，若机油滤清器堵塞，油压升高，则润滑油不经过滤清器，
6、而由旁通 阀直接进入主油道。主油道的润滑油通过七条分油道，分别润滑七个曲轴主轴颈。然后，润滑油经曲轴上的斜油道，从主轴颈流向连杆轴颈润滑曲柄销。主油道的另四条分油道直 通凸轮轴轴承，润滑四个凸轮轴轴颈。同时润滑油从凸轮轴的第一轴颈处，经上油道通入 气门摇臂轴的空腔内，然后从摇臂上的油道流出，滴落在配气机构其他零件的工作表面上。另外，在机油滤清器上还装有润滑油压力开关。润滑油压力若低于规定值，则润滑油开关 触点闭合，报警灯闪亮，同时蜂鸣器鸣响报警。第二节 第二节 润滑剂润滑剂1、分类：润滑剂可以分为润滑油和润滑脂。润滑油又可以按照季节分为：冬/夏季润 滑油；按照使用机型可以分为：汽/柴油润滑油。
7、2、润滑剂的要求：有适当的粘度、优异的氧化安定性、良好的腐蚀性、较低的起泡性、强烈的清净分散性、高度的挤压性。3、功用：(1)润滑：润滑油在运动零件的所有摩擦表面之间形成连续的油膜，以减小零件之间的 摩擦。(2)冷却：润滑油在循环过程中流过零件工作表面，可以降低零件的温度。(3)清洗：润滑油可以带走摩擦表面产生的金属碎末及冲洗掉沉积在气缸活塞、活塞环 及其它零件上的积炭。(4)密封：附着在气缸壁、活塞及活塞环上的油膜用。(5)防锈：润滑油有防止零件发生锈蚀的作用。4、分类：国际上广泛采用美国SAE粘度分类法和API 使用分类法。美国工程师学会(SAE)按照 润滑油的粘度等级，把润滑油分为冬季用
8、润滑油和非冬季用润滑油。冬季用润滑油有6种牌号：SAE0W、SAE5W、SAE10W、SAE15W、SAE20W和SAE25W。非冬季润滑油有4种牌号：SAE 20、SAE30、SAE 40和SAE50。号数较大的润滑油粘度较大，适于在较 高的环境温度下使用。目前使用的润滑油大多数具有多粘度等级，其牌号有SAE5W/20、SAE10W/30、SAEl5W/40、SAE20W/40 等；美国石油学会(API)根据润滑油的性能及最适 合的使用场合，把润滑油分为S系列和C 系列两类。S系列为汽油机油，目前有SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH8个级别。C 系列为柴油机油，目前有CA、CB、
9、CC、CD和CE5个级别；我国的润滑油分类法参照采用ISO 分类方法。GB17631.31995 规定，按润滑油的性能和使用场合分为：(1)汽油机油：SC、SD、SE、SF、SG、SH等6个级别。(2)柴油机油：CC、CD、CD2、CE、CF4等5 个级别。(3)二冲程汽油机油：ERA、ERB、ERC和 ERD等4 个级别。5、润滑油的选用1)根据汽车发动机的强化程度选用合适的润滑油使用级。2)根据地区的季节气温选用适当粘度等级的润滑油。6、合成机油 合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点是有良好的黏度温度特性，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
10、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 价格比从石油提炼出来的机油贵。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。未来将是合成机油的时代。7、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。因此，在汽 车的许多部位都使用润滑脂润滑。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 56711985)。这种润滑脂具有良好
11、的高低温适应性，可在30120的 宽阔温度范围内使用；具有良好的抗水性和防锈性能，可用于潮湿和与水接触的摩擦部位；具有良好的安定性和润滑性，在高速运转的机械部位使用，不变质、不流失，保证润滑。它能够满足我国从哈尔滨到海南岛广大地区汽车的使用要求，与使用钙基或复合钙基润滑 脂比较，可以延长换油期2倍，使润滑和维护费下降 40%以上。第三节 第三节 润滑系主要部件的构造润滑系主要部件的构造 一、机油泵 现代汽车发动机润滑系统所使用的机油泵可分为齿轮式和转子式两种。1.齿轮式机油泵(geartypeoilpump)齿轮式机油泵的工作原理如图92所示。它主要由主动轴、主动齿轮、从动轴、从动 齿、轮壳等
12、组成。两齿轮外啮合，装在壳体内，齿轮与壳体的径向和端面间隙都很小。当 齿轮按图示方向旋转时，进油腔1处由于啮合着的齿轮逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增 大，腔内形成一定的真空，油底壳中的润滑油便被吸入到进油腔来。随后又被轮齿带到出 油腔 3。出油腔的容积由于轮齿逐渐进入啮合而减小，使润滑油压力升高，润滑油便经出 油口被压入发动机机体上的润滑油道。在发动机工作时，机油泵齿轮不停地旋转，润滑油 便连续不断地流入润滑油道，经过滤清之后被送到各润滑部位。当轮齿进入啮合时，封闭 在轮齿径向间隙内的润滑油，由于容积减小，压力急剧升高，使齿轮受到很大的推力，并使机油泵轴衬套的磨损加剧和功率消耗增大。为此在泵盖
13、上加工一道卸压槽 4，使轮齿径 向间隙内被挤压的润滑油通过卸压槽流入出油腔。图 92 齿轮式机油泵工作原理1进油腔 2机油泵主动齿轮 3出油腔4卸压槽 5机油泵从动齿轮 6机油泵体2.内接齿轮式机油泵 内啮合齿轮式机油泵也称内接齿轮泵，其工作原理与外啮合齿轮式机油泵或齿轮式机 油泵相同。内接齿轮泵的结构。其外齿轮是主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直 接驱动。内接齿轮是从动齿轮，装在机油泵体内，泵体固定在机体前端。因为内接齿轮泵由曲轴直接驱动，无需中间传动机构，所以零件数量少，制造成本低，占用空间小，使用范围广。但是这种机油泵在内、外齿轮之间有一处无用的空间，使机油 泵的泵油效率降低。另外
14、，如果曲轴前端轴颈太粗，机油泵外形尺寸随之增大，发动机驱 动机油泵的功率损失也相应有所增加。3.转子式机油泵 转子式机油泵主要由内、外转子，机油泵体及机油泵盖等零件组成。内转子固定在机 油泵传动轴上，外转子自由地安装在泵体内，并与内转子啮合转动。内、外转子之间有一 定的偏心距。转子式机油泵的优点是结构紧凑，供油量大，供油均匀，噪声小，吸油真空 度较高。图 93 转子式机油泵 二、机油滤清器 机油滤清器是用来滤清润滑油中的金属屑、机械杂质及机油本身氧化的产物，如各种 有机酸、沥青质以及碳化物等，防止它们进入零件的摩擦表面而将零件拉毛、刮伤，使磨损加剧，以及防止润滑系统通道堵塞而出现烧坏轴瓦等严重
15、事故。润滑油流到摩擦表面之 前，经过滤清器滤清的次数越多，则润滑油越清洁。但滤清次数越多，润滑油流动阻力也 越大。为解决滤清与油路通畅的矛盾，在润滑系统中装有几个不同滤清能力的滤清器：集 滤器、粗滤器、细滤器。它们分别串联和并联在主油道中。与主油道串联的滤清器称为全 流式滤清器；与主油道并联的滤清器，称为分流式滤清器。1.集滤器(suctionfilter)集滤器采用滤网式结构，安装与机油泵进油管上。大多数汽车都采用固定式集滤器，位于油面下面吸油，这样可防止吸入泡沫，且结构较简单。浮筒式集滤器结构如图94所 示。图 94 浮筒式集滤器1浮筒罩 2滤网 3浮筒 4吸油管 5固定管2.粗滤器 机油
16、粗滤器用以滤去润滑油中粒度较大(直径为0.050.1mm 以上)的杂质。它对润滑 油的流动阻力较小，通常串联在机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器(Fullflowoilfilter)。粗滤器根据滤芯的不同，有各种不同的结构型式。传统的粗滤器多采用金属片缝 隙式，由于质量大，结构复杂，制造成本高等缺点，金属片缝隙式粗滤器已基本被淘汰；现代汽车发动机普遍采用纸质式粗滤器。图 95 机油粗滤器3.机油细滤器(secondaryoilfilter)机油细滤器用以滤去润滑油中粒度较小(直径为0.001mm 以上)的杂质。由于它对润滑 油的流动阻力较大，故多做成分流式，与主油道并联，属于分流式滤清器。分
17、流式滤清器 有过滤式和离心式两种类型。过滤式存在着滤清与通过能力之间的矛盾，而离心式具有滤 清能力高、通过能力大且不受沉淀物影响等优点。如图96所示为EQ61001 型发动机的离心式机油细滤器。图 96EQ61001 型发动机的离心式机油细滤器1壳体 2锁片 3转子轴 4止推轴承 5喷嘴 6转子体端套 7滤清器盖8转子盖 9支承垫 10弹簧 11压紧螺套 12压紧螺母 13衬套 14转子体15挡板 16螺塞 17调整螺钉 18旁通阀 19进油限压阀 20管接头B滤清器进油孔 C出油孔 D进油孔 E通喷嘴油道 F滤清器出油口4.机油散热器 在高性能大功率的强化发动机上，由于热负荷大，必须装设机油
18、冷却器。机油冷却器 布置在润滑油路中，其工作原理与散热器相同。发动机机油冷却器分为风冷式和水冷式两 类。风冷式机油冷却器很像一个小型散热器，利用汽车行驶时的迎面风对机油进行冷却。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。但是风冷式机油冷却 器在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。水冷式机油冷却器外形尺寸小，布置方便，且不会使机油冷却过度，机油 温度稳定，因而在轿车上应用较广。风冷式机油散热器一般是管片式，与冷却系统水散热器的结构相似，装在水散热器的 前面，利用风扇的风力使润滑油冷却。为了增加散热面积，管的周围焊有散热片，管和片 常用导热性好的黄铜制造。润滑油从进口流入扁形机油管，利用风扇的风力和散热片的散 热作用使润滑油冷却，降温后的机油从出口流出。水冷式机油散热器将机油散热器装在冷 却水路中，当润滑油温度较高时，靠冷却液降温，而在启动暖车期间润滑油温度较低时，则从冷却液吸热迅速提高润滑油温度。图 97 机油冷却器