第八章 发动机润滑系

第八章 发动机的润滑系
第一节 润滑系统的功用及组成
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。
一、润滑系的作用
1. 润滑：将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面，形成润滑油膜，减小零件的 摩擦、磨损和功率消耗。 2.清洁： 发动机工作时，不可避免地要产生金属磨屑，空气所带入的尘埃及燃烧所产生 的固体杂质等。这些颗粒若进入零件的工作表面，就会形成磨料，大大加剧零件 的磨损。而润滑系通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来，带回到曲 轴箱。在这里，大的颗粒沉到油底壳底部，小的颗粒被机油滤清器滤出，从而起 到清洁的作用。 3.冷却 ： 由于运动零件的摩擦和混合气的燃烧，使某些零件产生较高的温度。而润滑油 流经零件表面时可吸收其热量并将部分热量带回到油底壳散入大气中，起到冷却 作用。 4.密封： 发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油膜，减少了气体的泄漏， 保证气缸的应有压力，起到了密封作用。 5.防蚀： 由于润滑油粘附在零件表面上，避免了零件与水、空气、燃气等的直接接触， 起到了防止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀的作用。 6.液压作用：润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，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。
三、润滑系组成及油路 现代 汽车发 动机润 滑系的 组成及 油路布 臵方案 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。
1.油底壳：贮存润滑油，散热。
2.机油泵：提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环。目前 广泛采用的是外啮合齿轮式和内啮合转子式机油泵两种。 位于曲轴 箱内（有些柴油机在外）。齿轮驱动（曲轴，凸轮轴或正时齿轮）。
七、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 5671—1985)。这种润滑脂具 有良好的高低温适应性，可在－30～120℃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。
五、机油的选用 1.根据汽车发动机的强化程度选用合适的机油使用级。 柴油机强化系数： K pe cm K<=50 时选CC级，>50时选CD级或以上 2.根据地区的季节气温选用适当黏度等级的机油。
六、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。
2）构造 (1)组成：由泵壳、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、油泵 盖等组成。 (2)主动轴下端用半圆键固装着主动齿轮，上端制有长槽与分电器 传动轴连接。分电器轴通过齿轮由凸轮轴驱动。
(3)从动轴固装在壳体上，从动齿轮松套在从动轴上。 (4)密封衬垫：泵盖与壳体之间的密封衬垫做得很薄，衬垫既可防止 漏油，又可调整齿轮端隙。因齿轮与壳体内壁及泵盖间的间隙很小， 以保证产生必要的油压。 (5)泵盖上有限压阀，以维持主油道内的正常压力(150 kPa～600 kPa)。 它是在试验台上通过调整垫片来改变弹簧预紧力而实现的。 (6)泵盖上有泄压槽：当齿轮进 入啮合，啮合齿间的润滑油产 生很高的压力，给齿轮的运动 带来阻力，并通过齿轮作用在 主、从动轴上，加剧了轴与齿 轮孔间的磨损。因此，通常在 泵盖上铣泄压槽，使啮合齿隙 与出油腔连通，以降低其油压。
工作条件恶劣，因此要求具有以下特性：
1.适当的黏度：黏度过小，在高温、高压下容易从摩擦表面流失，不能形成足够 厚度的油膜；黏度过大，冷起动困难，机油不能被泵送到摩擦表面。机油的黏度 随温度而变化。温度升高，黏度减小；温度降低，黏度增大。 2.优异的氧化安定性：氧化安定性是指机油抵抗氧化作用不使其性质发生永久变 化的能力。机油在使用与储存过程中与空气中的氧气接触而发生氧化作用时，机 油的颜色变暗，黏度增加，酸性增大，并产生胶状沉积物。氧化变质的机油将腐 蚀发动机零件，甚至破坏发动机的工作。 3.良好的防腐性：机油在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机酸。这类 酸性物质对金属零件有腐蚀作用，可能使铜铅和镉镍一类的轴承表面出现斑点、 麻坑或使合金层剥落。 4.较低的起泡性：由于机油在润滑系中快速循环和飞溅，必然会产生泡沫。如果 泡沫太多，或泡沫不能迅速消除，将造成摩擦表面供油不足。控制泡沫生成的方 法，是在机油中添加泡沫抑制剂。 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。为使机油具有清净分散性，必须加入清净分散添加 剂。 6.高度的极压性：在摩擦表面之间的油膜厚度小于0.3～0.4μｍ的润滑状态，称边 界润滑。习惯上把高温、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。
4.机油散热器: (负荷较大发动机)对润滑油进行散热冷却。 5.1)限压阀：装在机油泵端盖上，限制润滑系内的最高油压，防止 因压力过高而造成过分润滑及密封垫圈泄漏现象。当油压超过正常 范围时，机油压力便克服弹簧张力使球阀打开，部分机油在泵内泄 回进油端，保持油路内油压正常。正常油压应为150kPa-600kPa。 5.2)粗滤器旁通阀：装在粗滤器上，若粗滤器滤芯堵塞，机油便顶 开旁通阀直接进入主油道，以保证发动机各部件有足够的润滑油。 5.3)细滤器进油限压阀：装在细滤器上。当润滑油路中油压低于 100kPa时，进油限压阀不开启，机油细滤器停止工作，保证主油道 内的油压足够。 5.4)机油散热器开关：装在细滤器上，当气温高于293K(20℃)时， 驾驶员控制打开此开关，使部分机油流经机油散热器冷却，以保持 机油的散热性能。 5.5)机油散热器安全阀：装在细滤器上,油压高于400 kPa时，该安全 阀开启，使部分机油经此阀泄入油底壳，防止散热器损坏。 6.在主油道上安装了机油压力表传感器和机油压力过低警告灯传感 器。当主油道内的油压低于100kPa时，警告灯传感器的触点接通使 警告灯发亮，应立即停车检查。
四、机油的分类 国际上广泛采用美国SAE黏度分类法和API使用分类法，而且 它们已被国际标准化组织(ISO)确认。美国工程师学会(SAE)按照机 油的黏度等级，把机油分为冬季用机油和非冬季用机油。冬季用机 油有6种牌号：SAEOW、SAE5W、SAE10W、SAE15W、SAE20W 和SAE25W。非冬季机油有4种牌号：SAE20、SAE30、SAE40和 SAE50。号数较大的机油黏度较大，适于在较高的环境温度下使用。 API使用分类法是美国石油学会(API)根据机油性能及其最适合的 使用场合，把机油分为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、CC、CD和CE5个级别。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。其中，SA、SB、SC 和CA等级别的机油，除非汽车制造厂特别推荐，否则将不再使用。 我国机油分类法参照采用ISO分类方法。GB/T 7631．3—1995规 定，按机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、CDII、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。
润 滑 油 路
润 滑 部 位
润滑油路演示
润滑油路演示
油底壳→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
桑 塔 纳 发 动 机 润 滑 系
第二节 润滑剂
汽车发动机润滑剂包括机油和润滑脂两种。
一、润滑的作用机理：
润滑油
轴承
轴
二、机油的功用 1.润滑：机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：机油在循环过程中流过零件工作表面，可降低零件的温度。 3.清洗：机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、活塞环及其他零件上的积炭。 4.密封：附着在气缸壁、活塞及活塞环上的油膜，可起到密封防漏 的作用。 5.防锈：机油有防止零件发生锈蚀的作用。 三、机油的使用特性及机油添加剂 机油在润滑系统内循环流动次数每小时可达100次，工作条件十 分恶劣。在循环过程中，机油与高温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、废气及金属磨屑和积炭等 使机油受到严重污染。另外，工作温度变化范围很大：发动机起动 时为环境温度；正常运转时，曲轴箱中机油平均温度可达95℃或更 高。同时，机油还与180～300℃的高温零件接触，受到强烈的加热。
3.机油滤清器：滤掉机油中的杂质、磨屑、水分等杂物，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，分别串联或并联在主油道中。 集滤器：多为滤网式，可滤掉粒度大的杂质，流动阻力小，串联安 装于机油泵进口之前； 粗滤器：串联安装于机油泵与主油道之间，属于全流式滤清器，可 滤掉粒度较大的杂质，流动阻力小； 细滤器：与主油道并联，属于分流式滤清器，过油量约为10-30％， 可滤掉粒度细小的杂质，流动阻力大。 4.主油道：直接在缸体与缸盖上铸出，相各润滑部位输送润滑油