第七章 发动机润滑系统.docx

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第七章发动机润滑系统

第七章发动机润滑系统

　　第一节润滑系统概述

　　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）。

（图7-1）

图7-1　　　　　　　　　　　　　　图7-2

　　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（图7-2）

　　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。

常用的润滑方式有下列三种形式：

　　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。

　　第二节润滑系的组成及油路

　　１、组成（图7-3）

　　润滑系一般由下列部件组成：

　　机油泵（oilpump）、机油盘（oilpan）、润滑油管（oilpipe）

   润滑油道（oilgallery）、机油滤清器（oilfilter）、机油散热器（oilradiator）

   各种阀（valve）、传感器（sensor）机油压力表（oilgauge）

   温度表（temperaturegauge）。

　　现代汽车发动机润滑系的组成及油路布置方案大致相似，只是由于润滑系的工作条件和具体结构的不同而稍有差别。

图7-3

　　２、发动机润滑部位及油路（图7-4）

　　发动机的润滑部位主要有曲柄连杆机构、配气机构以及正室齿轮室。

油路如图。

图7-4

　　第三节润滑系的主要零部件

　　润滑系的主要部件有机油泵、机油滤清器，各种阀，机油散热器以及检视设备。

　　１、机油泵（oilpump）

　　功用：

提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环，目前发动机润滑系中广泛采用的是外啮合齿轮式机油泵和内啮合转子式机油泵两种。

（1）齿轮式机械泵（gearpump）（图7-5）

图7-5

　　齿轮式机油泵由主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、壳体等组成，两个齿数相同的齿轮相互啮合，装在壳体内，齿轮与壳体的径向和端面间隙很小。

主动轴与主动齿轮用键连接，从动齿轮空套在从动轴上。

　　工作时，主动齿轮带动从动齿轮反向旋转。

两齿轮旋转时，充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔带到出油腔，在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合以及机油被不断带出而产生真空，使油底壳内的机油在大气压力作用下经集滤器进入进油腔，而在出油腔一侧由于齿轮进入啮合和机油被不断带入而产生挤压作用，机油以一定压力被泵出。

　　齿轮式机油泵结构简单，机械加工方便，工作可靠，使用寿命长，应用较广泛。

（2）转子式机油泵（rotarypump）（图7-6）

　　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。

图7-6

　　２、机油滤清器

　　发动机工作时，金属磨屑和大气中的尘埃以及燃料燃烧不完全所产生的炭粒会渗入机油中，机油本身也因受热氧化而产生胶状沉淀物，机油中含有这些杂质。

如果把这样的脏机油直接送到运动零件表面，机油中的机械杂质就会成为磨料，加速零件的磨损，并且引起油道堵塞及活塞环、气门等零件胶结。

因此必须在润滑系中设有机油滤清器，使循环流动的机油在送往运动零件表面之前得到净化处理。

保证摩擦表面的良好润滑，延长其使用寿命。

　　一般润滑系中装有几个不同滤清能力的滤清器,集滤器、粗滤器和细滤器,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，一般为粗滤器；与主油道并联的滤清器称为分流式滤清器，一般为细滤器，过油量约为10～30％。

（1）集滤器（pickup）（图7-7）

图7-7

　　集滤器是具有金属网的滤清器，安装于机油泵进油管上，其作用是防止较大的机械杂质进入机油泵。

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。

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。

（2）机油粗滤器（oilcoarsefilter）

　　粗滤器用于滤去机油中粒度较大的杂质，机油流动阻力小，它通常串联在机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器。

粗滤器是过滤式滤清器，其工作原理是利用机油通过细小的孔眼或缝隙时，将大于孔眼或缝隙的杂质留在滤芯的外部。

根据滤芯的不同，有各种不同的结构形式。

传统的粗滤器多采用金属片缝隙式和绕线式，现多采用纸质式和锯末式。

　　a.金属片缝隙式粗滤器（图7-8）

图7-8

　　这种粗滤器的滤芯是由薄钢片制成的滤清片、隔片和刮片等组成。

　它们彼此相同地套在滤芯轴上，用上、下盖板及螺母压紧。

由于滤清片之间有隔片，形成了一定的间隙，机油可通过此间隙流入滤芯，再经上盖出油道流向主油道，机油流动方向如图中箭头所示。

在上盖设有旁通阀，当滤芯堵塞时，旁通阀被机油压力顶开，润滑油不经滤芯而直接流入主油道，保证供油不会中断。

　　b.纸质滤芯式机油粗清器（图7-9）

　　金属片式粗滤器是一种永久性滤清器。

由于它质量大、结构复杂、制造成本高等缺点，已基本被淘汰。

　　纸质滤清器的滤芯是用微孔滤纸制成的（图7-10），为了增大过滤面积，微孔滤纸一般都折叠成扇形和波纹形。

　　微孔滤纸经过酚醛树脂处理，具有较高的强度，抗腐蚀能力和抗水湿性能，具有质量小、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优点。

得到了广泛地应用。

图7-9　　　　　　　　　　　图7-10

　　c.锯末滤芯式机油粗滤清器

　　锯末滤芯式粗滤器滤芯为酚醛树脂粘结的锯末滤芯，它阻力小，滤清效果好，使用寿命长。

　　（3）机油细滤器（oilfinefilter）（图7-11）

　　机油细滤器用以清除细小的杂质，这种滤清器对机油的流动阻力较大，故多做成分流式，它与主油道并联，只有少量的机油通过它滤清后又回到油底壳。

细滤器有过滤式和离心式两种，过滤式机油细滤器存在着滤清能力与通过能力的矛盾。

为此多数发动机采用离心式细滤器。

图7-11

　　３、机油散热器和冷却器

　　发动机运转时，由于机油粘度随温度的升高而变稀，降低了润滑能力。

因此，有些发动机装用了机油散热器或机油冷却器。

其作用是降低机油温度，保持润滑油一定的粘度。

（1）机油散热器（oilradiator）（图7-12）

图7-12

　　机油散热器由散热管、限压阀、开关、进出水管等组成。

其结构与冷却水散热器相似。

　　机油散热器一般安装在冷却水散热器的前面，与主油道并联。

　机油泵工作时，一方面将机油供给主油道，另一方面经限压阀、机油散热器开关，进油管进入机油散热器内，冷却后从出油管流回机油盘，如此循环流动。

（2）机油冷却器（oilcooler）（图7-13）

图7-13

　　将机油冷却器置于冷却水路中，利用冷却水的温度来控制润滑油的温度。

当润滑油温度高时，靠冷却水降温，发动机起动时，则从冷却水吸收热量使润滑油迅速提高温度。

　机油冷却器由铝合金铸成的壳体、前盖、后盖和铜芯管组成，如图所示。

为了加强冷却，管外又套装了散热片。

冷却水在管外流动，润滑油在管内流动，两者进行热量交换。

也有使油在管外流动，而水在管内流动的结构。

　　４、阀门（图7-14）

　　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。

（1）限压阀（pressure-controlvalve）

　　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。

因此，在润滑系机油泵和主油道中设有限压阀，限制机油最高压力，以确保安全。

　　当机油泵和主油道上机油压力超过预定的压力时，克服限压阀弹簧作用力，顶开阀门，一部分机油从侧面通道流入油底壳内，使油道内的油压下降至设定的正常值后，阀门关闭。

（2）旁通阀（bypassvalve）

　　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。

旁通阀与限压阀的结构基本相同，只是其安装位置、控制压力，溢流方向不同，通常旁通阀弹簧刚度要比限压阀弹簧刚度小得多。

图7-14

　　５、油尺和机油压力表

　　油尺是用来检查油底壳内油量和油面高低的。

它是一片金属杆，下端制成扁平，并有刻线。

机油油面必

须处于油尺上下刻线之间。

　　机油压力表用以指示发动机工作时润滑系中机油压力的大小，一般都采用电热式机油压力表，它由油压

表和传感器组成，中间用导线连接。

传感器装在粗滤器或主油道上，它把感受到的机油压力传给油压表。

油

压表装在驾驶室内仪表板上，显示机油压力的大小值。

　　第四节曲轴箱通风

　　发动机工作时，一部分可燃混合气和废气经活塞环泄漏到曲轴箱内。

泄漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后，将使润滑油变稀。

同时，废气的高温和废气中的酸性物质及水蒸汽将侵蚀零件，并使润滑油性能变坏。

另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。

为此，一般汽车发动机都有曲轴箱通风装置，以便及时将进入曲轴箱内的混合气和废气抽出，使新鲜气体进入曲轴箱，形成不断地对流。

曲轴箱通风方式一般有两种，一种是自然通风，另一种是强制通风。

　　１、自然通风（图7-15）

图7-15　　　　　　　　　　　图7-16

　　从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风。

　柴油机多采用这种曲轴箱自然通风方式。

在曲轴箱连通的气门室盖或润滑油加注口接出一根下垂的出气管，管口处切成斜口，切口的方向与汽车行驶的方向相反。

利用汽车行驶和冷却风扇的气流，在出气口处形成一定真空度，将气体从曲轴箱抽出。

　　２、强制通风（图7-16）

　　从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧。

这种通风方式称为强制通风，汽油机一般都采用这种曲轴箱强制通风方式，这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机的经济性。