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发动机润滑系统

日期: 2015-09-16
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发动机润滑系统

发动机工作时,很多传动零件都是在很小的间隙下作高速相对运动的,如曲轴主轴颈与主轴承,曲柄销与连杆轴承,凸轮轴颈与凸轮轴承,活塞、活塞环与气缸壁面,配气机构各运动副及传动齿轮副等。尽管这些零件的工作表面都经过精细的加工,但放大来看这些表面却是凹凸不平的。

基本功用

若不对这些表面进行润滑,它们之间将发生强烈的摩擦。金属表面之间的干摩擦不仅增加发动机的功率消耗,加速零件工作表面的磨损,而且还可能由于摩擦产生的热将零件工作表面烧损,致使发动机无法运转。

润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面,并在摩擦表面之间形成油膜,实现液体摩擦。从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损,以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

润滑方式

由于发动机传动件的工作条件不尽相同,因此,对负荷及相对运动速度不同的传动件采用不同的润滑方式。

压力润滑

压力润滑是以一定的压力把机油供人摩擦表面的润滑方式。这种方式主要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。

飞溅润滑

利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式,称飞溅润滑。该力式主要用来润滑负荷较轻的气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。

润滑脂润滑

通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零什的工作表面,如水泵及发电机轴承等。

润滑系统的组成及油路

发动机润滑系统组成的主要部件及功用

油底壳

——用来贮存润滑油。在大多数发动机上,油底壳还起到为润滑油散热的作用。

机油泵

——它将一定量的润滑油从油底壳中抽出经机油泵加压后,源源不断地送至各零件表面进行润滑,维持润滑油在润滑系中的循环。机油泵大多装于曲轴箱内,也有些柴油机将机油泵装于曲轴箱外面,机油泵都采用齿轮驱动方式,通过凸轮轴、曲轴或正时齿轮来驱动。

机油滤清器

——用来过滤掉润滑油中的杂质、磨屑、油泥及水分等杂物,使送到各润滑部位的都是-干净清洁的润滑油。分粗机油滤清器和细机油滤清器,它们是并联在油道中。机油泵输出决大多数的机油通过粗机油滤清器,只有很少部分通过细机油滤清器,但汽车每行使5km,机油被细机油滤清器滤清一边。

机油集滤器

——它多为滤网式,能滤掉润滑油中粒度大的杂质,其流动阻力小,串联安装于机油泵进油口之前。机油粗滤器用来滤掉润滑油中粒度较大的杂质,其流动阻力小,串联安装于机油泵出口与主油道之间。机油细滤器能滤掉润滑油中的细小杂质,但流动阻力较大,故多与主油道并联,只有少量的润滑油通过细滤器过滤。

主油道

——是润滑系统的重要组成部分,直接在缸体与缸盖上铸出,用来向各润滑部位输送润滑油。

限压阀

——用来限制机油泵输出的润滑油压力。旁通阀与粗滤器并联,当粗滤器发生堵塞时,旁通阀打开,机油泵输出的润滑油直接进入主油道。机油细滤器进油限压阀用来限制进入细滤器的油量,防止因进入细滤器的油量过多,导致主油道压力降低而影响润滑效果。

机油泵吸油管

——它通常带有收集器,浸在机油中。作用是避免油中大颗粒杂质进入润滑系统。

曲轴箱通风装置

—— 它的作用是防止一部分可燃混合气和废气经活塞环与气缸璧间的间隙窜入曲轴箱内。可燃混合气进入曲轴箱后,其中的汽油蒸气会凝结,并溶入润滑油中,使润滑油变稀;废气中水蒸气与酸性气体会形成酸性物质,从而对机件造成腐蚀;窜气还会使曲输箱灯压力增大,造成曲轴箱密封件失效而使润滑油透漏。为了防止这种现象,必须设置通风系统。

现代汽车发动机润滑系统的油路大致相同。

在此系统中,曲轴的主轴颈、曲柄销、凸轮轴颈及中间轴(分电器和机油泵的传动轴)颈均采用压力润滑,其余部分则用飞溅润滑或润滑脂润滑。

当发动机工作时,机油从油底壳经集滤器被机油泵送入机油滤清器。如果油压太高,则机油经机油泵上的安全阀返回机油泵入口。全部机油经滤清器滤清之后进入发动机主油道。滤清器盖上设有旁通阀,当滤清器堵塞时,机油不经过滤清器滤清由旁通阀直接进入主油道。机油经主油道进入五条分油道,分别润滑五个主轴承。然后,机油经曲轴上的斜油道,从主轴承流向连杆轴承润滑连杆轴颈。主油道中的部分机油经第六条分油道供入,间轴的后轴承。中间轴的前轴承由机油滤清器出油口的一条油道供油润滑。主油道的另一条分油道直通凸轮轴轴承润滑油道,此油道也有五个分油道,分别向五个凸轮轴轴承供油。在凸轮轴轴承润滑油道的后端,也就是整个压力润滑油路的终端装有最低机油压力报警开关。当发动机起动之后,机油压力较低,最低油压报警开关触点闭合,油压指示灯亮。当机油压力超过31kPa时,最低油压报警开关触点断开,指示灯熄灭。另外,在机油滤清器上也装有机油压力开关,当发动机转速超过2150r/min时,机油压力若低于180kPa,这时开关触点闭合,报警灯闪亮,同时蜂鸣器鸣响报警。

润滑功能

汽车发动机润滑剂包括机油和润滑脂两种。

机油的功用

循环在润滑系统中的机油有如下功用:

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。

冷却

机油在循环过程中流过零件工作表面,可以降低零件的温度。

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、活塞环及其它零件上的积炭。

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。

防锈

机油有防止零件发生锈蚀的作用。

机油的使用特性及机油添加剂

汽车发动机机油在润滑系统内循环流动,循环次数每小时可达100次。机油的工作条件十分恶劣,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。

适当的黏度

机油黏度对发动机的工作有很大的影响。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。

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。当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。

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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。

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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。

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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。

 高度的极压性

在摩擦表面之间的油膜厚度小于0.30.4μm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。

 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:SAEOWSAE5WSAE10WSAE15WSAE20WSAE25W。非冬季机油有4种牌号:SAE20SAE30SAE40SAE50。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)根据机油的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SASBSCSDSESFSGSH8个级别。C系列为柴油机油,目前有CACBCCCDCE5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,SASBSCCA等级别的机油,除非汽车制造厂特别推荐,否则将不再使用。

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我国的机油分类法参照采用ISO分类方法。GB/T 76313—1995规定,按机油的性能和使用场合分为:?

1.汽油机油:SCSDSESFSGSH6个级别。

2.柴油机油:CCCDCD?IICECF?45个级别。

3.二冲程汽油机油:ERAERBERCERD4个级别。

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。

2.根据地区的季节气温选用适当黏度等级的机油。

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。?

 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-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。

部件构造

机油泵

机油泵的功用是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。

机油泵结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分内接齿轮式和外接齿轮式,一般把后者称为齿轮式机油泵。

齿轮式机油泵

齿轮式机油泵的优点是效率高,功率损失小,工作可靠;缺点是需要中间传动机构,制造成本相应较高。国产桑塔纳、捷达和奥迪等轿车都采用齿 轮泵。

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,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。

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.

 安全阀

机油泵必须在发动机各种转速下都能供给足够数量的机油,以维持足够的机油压力,保证发动机的润滑。机油泵的供油量与其转速有关,而机油泵的转速又与发动机转速成正比。因此,在设计机油泵时,都是使其在低速时有足够大的供油量。但是,在高速时机油泵的供油量明显偏大,机油压力也显著偏高。另外,在发动机冷起动时,机油黏度大,流动性差,机油压力也会大幅度升高。为了防止油压过高,在润滑油路中设置安全阀或限压阀。一般安全阀装在机油泵或机体的主油道上。当安全阀安装在机油泵上时,如果油压达到规定值,安全阀开启,多余的机油返回机油泵进口。如果安全阀安装在主油道上,则当油压达到规定值时,多余的机油经过安全阀流回油底壳。

机油滤清器

机油滤清器的功用是滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物。如果这些杂质随同机油进入润滑系统,将加剧发动机零件的磨损,还可能堵塞油管或油道.

机油滤清的方式有两种:全流式和分流式。全流式机油滤清器串联于机油泵和主油道之间,因此全部机油都经过它滤清。目前在轿车上普遍采用全流式机油滤清器.

全流式机油滤清器

现代汽车发动机所采用的全流式滤清器多为过滤式。机油从纸滤芯的外围进入滤清器中心,然后经出油口流进机体主油道。机油流过滤芯时杂质被截留在滤芯上。如果滤清器使用时间达到了更换周期,就把整个滤清器拆下扔掉换上新滤清器。纸滤芯由经过酚醛树脂处理的微孔滤纸制造,这种滤纸具有较高的强度,较好的抗腐蚀性和抗湿性。纸滤芯则具有质量轻、体积小、结构简单、滤清效果好、阻力小和成本低等优点,因而得到了广泛的应用。机油滤清器的滤芯还可以采用其他纤维滤清材料制作。

分流式机油细滤器

分流式机油细滤器有过滤式和离心式两种类型。过滤式存在着滤清能力与通过能力的矛盾,而离心式则有滤清能力高,通过能力大,且不受沉淀物影响等优点。因此,车用发动机多以离心式机油滤清器作为分流式机油细滤

冷却机器

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,因而在轿车上使用广泛.

影响信息

未燃HC是点燃式发动机排放的一种主要有害物。许多研究指出,HC排放除源于燃烧过程中有较少的HC物质未发生燃烧外,主要来自燃烧室内的空隙作用、燃烧室壁的淬熄作用、燃烧室沉积物对HC的吸附/脱附作用、以及排气门导管的渗漏等。但是汽缸表面润滑油膜对汽油蒸气的吸收/解吸作用,对HC排放也产生一定程度影响。在点燃式发动机压缩行程中,由于可燃混合气压力不断提高,在压力下将有较多的汽油蒸汽溶解于汽缸表面的润滑油膜内,并趋向于平衡,当发动机工作处于排气行程时,由于气体压力猛降至近于大气压力,润滑油中溶解吸收的燃料便发生挥发进入燃气中,由此导致HC排放大大增加。定量研究表明,润滑油膜对汽油蒸汽的吸收/解吸机理引起的HC排放,可占总HC排放的30%

研究表明,润滑油基础油成份对总HC、非甲烷HC、非甲烷有机气体排放不产生影响,不过却会引起NOx排放出现较大不同,与矿物基础油相比,聚a烯烃和加氢裂化的基础油能使NOx排放减少可达29%。在发动机工作过程中,燃料蒸汽在润滑油膜中的溶解量与油膜厚度、燃料和润滑油的化学成份有关,并受到汽缸工作压力和温度很大影响。汽油中脂肪烃在不同类型润滑油基础油中的溶解性有较大不同,但芳烃的溶解性与润滑油基础油类型关系不大,由于汽油中含有大量的芳烃组分,且芳烃在润滑油中有很高的溶解性,所以其结果HC排放几乎不受润滑油基础油成份影响。

当曲轴箱内的窜燃气量增加时可使:

1)进入曲轴箱的燃油不充分燃烧产物增加,润滑油温度升高,加速其氧化过程,运动粘度迅速增高。

2)进入曲轴箱的不完全燃烧产物、磨损颗粒和尘埃均增加,石油醚不溶物提高。

3)燃油中含的硫燃烧生成SO2SO3,化合形成腐蚀性强的酸性物质,PH值显著下降。

当润滑油中测得的有关气缸活塞组件的元素浓度值或浓度梯度值超过故障标准限度规定时。润滑油的物理化学性能:

1)运动粘度18m/s,石油醚不溶物6%;

2PH5,总碱值2.5;

其中任何一项指标接近或超过润滑油报废标准,可诊断在曲轴箱窜燃气故障。

润滑油中表面活性剂的作用机理在于其能改变润滑油膜表面性质,从而改变润滑油对汽油蒸汽的吸收/解吸性质。发动机润滑系统发动机润滑系统

折叠合理使用

增强发动机的润滑性能,避免发动机磨损,以养代修。

定期更换发动机油,最好不要添加机油,如果长期添加机油,会使发动机内部油污积炭越积越多,堵塞机油集滤器,造成发动机运动部件得不到润滑而严重损坏发动机机件。

对于汽车发动机润滑系统,只要能做好定期维护工作,不仅可以延长发动机的使用寿命,还可以减少不必要的经济损失。

 

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