5-6第六节 气缸润滑

第六节 气缸润滑

柴油机气缸润滑是一个复杂而重要的问题。在大型十字头式柴油机中，气缸润滑是一个独立的润滑系统，其润滑设备、滑油品质以及运转管理均需特殊考虑。在当代柴油机高强化、燃油劣质化的发展中，对气缸润滑提出了更加苛刻的要求。

一、气缸润滑的工作条件

气缸润滑的特殊性首先在于高的工作温度。通常，气缸套上部表面温度约为180~220℃，气缸套下部表面温度约为90~120℃，活塞环槽表面温度根据测量点位置和活塞顶的设计在100~200℃之间。高温会降低滑油粘度，加快滑油氧化变质速度，并使缸壁上的部分油膜蒸发。其次，活塞在往复运动时的速度在行程中部最大，在上、下止点处为零。因此只有在活塞行程中部才有可能实现液体动压润滑，而在上、下止点处则不可能。特别在上止点处，气缸中的温度最高，活塞环对缸壁的径向压力最大，即使滑油能承受这样的高温，也只能保证边界润滑条件。

柴油机使用劣质燃油后给气缸润滑带来了新的

问题。这主要是由于劣质油的高硫分、高灰分、高

残炭值和高沥青值引起的。如前所述，此时会对气

缸造成低温腐蚀、固体颗粒磨损、结炭增多以致引

起活塞环粘着和气口堵塞等故障。另外，活塞顶与

环带部分变形也使气缸润滑的难度增加。

由于上述原因气缸套特别是其上部，很难形成

连续完整的油膜，因而一般在气缸套的上部第一道活塞环上死点对应的位置磨损特别严重。图5-6-1所

示为一台二冲程直流扫气柴油机的气缸套磨损量随

行程变化的规律。该柴油机使用劣质含硫燃油。上

限曲线表示使用低碱值气缸油，下限曲线表示使用高碱性气缸油。由图可见，气缸套最大磨损量均发生在缸套上部。采用高碱性气缸油可大大降低缸套腐蚀量，上、下限曲线间的影线部分可认为系由酸性腐蚀所引起的磨损。

二、气缸润滑的作用和润滑方式

1．气缸润滑的作用

（1）减少摩擦损失和防止气缸套及活塞的过度磨损；

（2）带走燃烧残留物和金属磨粒等杂质；

（3）帮助密封燃烧室空间；

（4）在金属表面形成油膜，可防止燃气与金属接触，以免产生腐蚀；

（5）减轻噪声。

2．气缸润滑方式

气缸润滑一般可分为飞溅润滑和气缸注油润滑两种方式。

（1）飞溅润滑

飞溅润滑靠从连杆大端甩出并飞溅到气缸壁上的滑油来润滑，一般不需要专门的润滑装置。气缸滑油与曲轴箱滑油属同一油品且循环使用，在活塞裙部需装设刮油环以便把飞溅到缸壁上的多余滑油刮回曲轴箱。这种润滑方式适用于筒形活塞式柴油机。

（2）气缸注油润滑

气缸注油润滑使用专用的润滑系统及设备（气缸注油器、注油接头），把专用气缸油经缸壁上的注油孔喷注到气缸壁表面进行润滑。其注油量可控，喷注的气缸油不予回收，

国外 图5-6-1 气缸套磨损量随行程变化规律

称为“Once Through ”。这种润滑方式能保证可靠的气缸润滑，而且可选择不同质量的气缸油以满足缸内润滑的不同要求。目前在十字头

式柴油机（均装设横隔板）中均使用此种润滑

方式。图5-6-2为某柴油机的气缸注油润滑系

统图。

在某些中速筒形活塞式柴油机中，气缸润

滑除采用飞溅润滑方式，还采用注油润滑作为

气缸润滑的辅助措施。

三、气缸注油润滑

1．对气缸油的要求

良好的气缸油应具有如下性能：

（1）润滑性 气缸油必须在活塞与气缸

壁之间形成适当厚度的油膜，并能良好地润湿

金属，以减少滑动摩擦和磨损。鉴于气缸润滑处于边界润滑条件，因而要求气缸油应具有良

好的油性、极压抗磨性。

（2）粘度及粘度指数 气缸油在较高温

度下应有适当的粘度，并能迅速分布到整个工作表面，而在起动时粘度又不致太高。即要求气缸油应有适当的粘度（通常在100℃时为14~20mm ²/s ）和较高的粘度指数（75~95）。

（3）清净分散性 气缸油应能抑制在活塞和活塞环上形成漆膜和沉积物；具有良好的蔓延扩散性；具有能使炭渣变为微小颗粒悬浮在油中的能力。

（4）中和性能 气缸油应能中和燃用劣质高硫燃料时生成的硫酸。要求气缸油具有一定的碱值（TBN 约为40~100mgKOH/g ）。把气缸套、活塞环的主要磨损——腐蚀磨损减至容许值。

（5）蔓延扩散性 气缸油每次注油量是很少的，为了在整个气缸壁表面形成完整的油膜，气缸油应具有良好的蔓延扩散性。这对于长冲程的柴油机更为重要。蔓延扩散性的优劣还影响到中和性和注油量。蔓延扩散性好，油膜的中和作用就发挥好，油本身的碱值可以低些，注油量也可减少。

（6）抗氧化性 气缸油应在气缸内高温下有良好的抗氧化性，防止生成积炭沉积物，使活塞环区及气口处沉积物减至最少，使缸壁上的油膜得以保持。

（7）其他 气缸油燃烧后生成的灰分应尽可能少，且不属于硬颗粒的磨料物质，应具有良好的密封性和贮存稳定性等等。

从上述要求可见，纯矿物油无法完全满足这些要求。近代的气缸油都是选用优质的矿物润滑油作为基础油，再加入各种效能的添加剂制成的。在各种添加剂中碱性添加剂占有最重要的地位，从某种意义上讲，劣质燃油能否使用，在很大程度上取决于这种添加剂的效能。近代使用的碱性添加剂均属于油溶性的物质，具有良好的贮存稳定性。

2．气缸油的种类

根据机型和运转状态的不同要求，有如下几种：

（1）SAE50粘度等级，此类气缸油使用广泛，总碱值可覆盖10~100。燃用不同硫分的燃油应选用不同总碱值的气缸油，如表5-6-1所示。现在低速机均是直流扫气的机型，各柴油机公司都推荐采用SAE 50粘度等级的气缸油。

表5-6-1 气缸油总碱值的选用范围

图5-6-2 气缸注油润滑系统图

表5-6-2 国产船用气缸油标准