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1、汽车构造电子教案 第九章 发动机润滑系,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第2页,第一节 润滑系的功用及组成,润滑系的功用 润滑方式 润滑系组成 润滑系油路,润滑系的功用,润滑系的功用就是在发动机工作时连续不断的把数量足够的洁净润滑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，降低功率损耗，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。,为什么要进行润滑？,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第3页,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，如曲轴主轴颈与主轴承，曲柄销与连杆轴承，凸轮轴颈与凸轮轴轴承，活塞
2、，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确是凹凸不平的。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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第4页,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。,（1）压力润滑 压力润滑是以一定的压力把润滑油供入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
3、的润滑。 （2）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。该方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，气闷杆以及摇臂等零件的工作表面。 （3）润滑脂润滑 通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件的工作表面，如水泵及发电机轴承等。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第5页,润滑系组成,（1）机油泵 保证润滑油在润滑系内循环流动，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润滑油。 （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。 （3）机油冷却器 在热负荷较高的发动机上装备有机油冷却器，用
4、来降低润滑油的温度。 （4）油底壳 存储润滑油的容器。 （5）集滤器 用金属丝编造的滤网，是润滑系的进口，用来滤除润滑油中粗大的杂质，防止其进入机油泵。 （6）润滑油压力表，温度表、润滑油管道等。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第6页,润滑系油路,现代汽车发动机的润滑系油路大致相同，右图为桑塔纳轿车JV型1.8L发动机润滑系示意。 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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第7页,第二节 润滑剂,润滑油的功用,(1)润滑 润滑油在运动零件的所有摩擦表
5、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，活塞及活塞换上的油膜，可起到密封防漏的作用。 (5)防锈 润滑油有防止零件发生锈蚀的作用。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第8页,润滑油的使用特性及机油添加剂,目前，汽车发动机广泛使用的润滑油，以从石油中提炼出来的润滑油为基础油，再加入各种添加剂混合而成。汽车发动机用润滑油应具有下列使用性能： （1）适当的粘度（增稠剂） （2）优异的氧化安
6、定性（氧化抑制剂） （3）良好的防腐性（防腐添加剂） （4）较低的起泡性（泡沫抑制剂） （5）强烈的清净分散性（清净分散添加剂） （6）高度的极压性（极压添加剂）,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第9页,润滑油的分类,国际上广泛采用美国SAE粘度分类法 和API使用分类法，而且它们已被国际标准化组织（ISO）确认。 我国的润滑油分类法参照采用ISO分类方法。GB/T7631.31995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和SH等六个级别。（2）柴油机油：CC、CD、CD-、CE、CF-4等五个级别。（3）二冲程汽油机油：ERA、ERB、E
7、RC和ERD等四个级别。 每一种使用级别又有若干种单一粘度等级和多粘度等级的润滑油牌号。例如，CC级润滑油有三个单一粘度等级和六个多粘度等级的润滑油牌号。它们分别是30、40和50号及5W/40、10W/30、15W/40和20W/40。我国润滑油使用分类与API使用分类的对应关系见表9-1。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第10页,SAE粘度分类法,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。 非冬季用润滑油有4种牌号： SAE
8、20、SAE30、SAE40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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第11页,API使用分类法,API使用分类法是美国石油学会（API）根据润滑油的性能及其最适合的使用场合，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SH 8个级别。 C系列为柴油机油，目前有CA、CB、CC、CD和CE5个级别。 级号越后，使用性能越好，使用的机型越新或强化程度越高。其中，SA、SB、SC和CA等级别的润滑油，除非汽车制造厂特别推荐，否则已不再使用。,2019/4/17,哈尔滨工
9、业大学（威海）,第12页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第13页,合成润滑油,合成润滑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粘度-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。使用合成润滑油，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，合成润滑油的价格比从石油提炼出来的润滑油贵。但是，随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成润滑油的价格将会越来越便宜。未来将是合成润滑油的时代。,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
10、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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第14页,第三节 机油泵,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第15页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第16页,（外接）齿轮式机油泵,齿轮式机油泵的工作原理如图9-4所示。在机油泵体6内装有一对外啮合齿轮2和5，齿轮的端面由机油泵盖封闭。泵体、泵盖和齿轮的各个齿槽组成工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，进油腔1的容积由于轮齿逐渐脱离啮合而增大，腔内产生一定的真空，润滑油从油底壳经进油口被吸入进油腔，随
11、后又被轮齿带到出油腔。出油腔3的容积由于轮齿逐渐进入啮合而减小，使润滑油压力升高，润滑油进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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第17页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第18页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第19页,其他,机油泵的使用性能取决于齿轮与泵体的配合间隙。齿轮与泵体的径向间隙一般不超过0.20mm，齿轮端面间隙不超过0.050.20mm。间隙过大，润滑油压力降低，泵油量减少。 在泵体与泵盖之间有衬垫，既可以防止漏
12、油，又可以用来调整齿轮的端面间隙。 齿轮式机油泵由曲轴或凸轮轴经中间传动机构驱动。汽油机的齿轮式机油泵典型的传动方式是机油泵与分电器由凸轮轴或中间轴上的曲线齿齿轮经同一个传动轴驱动（图9-6）。 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。国产桑塔那、捷达和奥迪等轿车都采用齿轮泵。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第20页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第21页,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。 内接齿轮泵的结构如图9-7 所示。其外齿轮是主动齿轮，套
13、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。 内接齿轮泵由曲轴直接驱动，无需中间传动机构，所以零件使量少，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。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第22页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第23页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第24页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第25页,转子式机油泵,转子式机油泵
14、主要由内、外转子，机油泵体及机油泵盖等零件组成（图9-8）。内转子固定在机油泵传动轴上，外转子自由的安装在泵体内，并与内转子啮合转动。内、外转子之间有一定的偏心距。一般转子式机油泵的内转子由四个或四个以上的凸齿，外转子的凸齿数比内转子的凸齿数多一个。转子的外廓形状曲线为此摆线。 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，吸油真空度高。因此，当机油泵安装在曲轴线以外或安装位置较高时，采用转子式机油泵比较合适。其缺点是内、外转子啮合表面的滑动阻力比齿轮泵大，因此，功率消耗大。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第26页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第27页
15、,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第28页,第四节 机油滤清器,机油滤清器 集滤器,机油滤清器有全流式与分流式之分。 （1）全流式滤清器串联于机油泵和主油道之间，因此能滤清进入主油道的全部润滑油。 （2）分流式滤清器与主油道并联，仅过滤机油泵送出的部分润滑油。 目前，分流式滤清器在轿车上已很少见到，在货车特别是重型货车上普遍采用双滤清器，其中之一为分流式滤清器作细滤器用，另一个为粗滤器。粗滤器滤除机油中直径为0.05mm以上的较大粒度的杂质，而细滤器则用来滤除直径为0.001mm以上的细小杂质。经过粗滤器的润滑油进入主油道，经过细滤器的润滑油直接返回油底壳。,2019/4/17,哈
16、尔滨工业大学（威海）,第29页,第四节 机油滤清器,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第30页,第四节 机油滤清器,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第31页,第四节 机油滤清器,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第32页,全流式滤清器,现代汽车发动机所采用的全流式滤清器构造如图9-10所示。纸滤芯6转在滤清器外壳5内，滤清器出油口1是螺纹孔，借此螺纹孔把滤清器安装在机体上的螺纹接头上，螺纹接头与机体主油道相通。在机体安装平面与滤清器之间用密封圈4密封。润滑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。,2019/
17、4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第33页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第34页,集滤器,集滤器一般为滤网式，装在机油泵之前。目前，汽车发动机所用的集滤器分为浮筒式和固定式两种。浮筒式集滤器（图9-11）由浮筒3、滤网2、浮筒罩1及吸油管4等构成。空心的浮筒不论油底壳内的油面如何波动，始终浮在润滑油表面上，以保证机油泵从含杂质较少的上层油面吸入润滑油。滤网有弹性，中央有环口，在一般情况下借助滤网的弹性，环口压紧在浮筒罩上。浮筒罩的边缘有缺口，当浮筒罩与浮筒装合后形成进油狭缝。 当机油泵工作时，润滑油从油底壳经进油狭缝、滤网、吸油管进入机油泵（图9-11a）。润滑油流过滤网时，滤
18、网上方的真空度增大，于是克服滤网的弹力，使滤网上升，环口离开浮筒罩，这时润滑油经进油狭缝和环口进入吸油管和机油泵（图9-11b），以保证润滑油的供给不致中断。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第35页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第36页,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第37页,第五节 机油冷却器,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。 （1）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润滑油进行冷却。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润滑油达到正常的工作温度，所以普通轿车上很少采用。 （2）水冷式机油冷却器外形尺寸小，布置方便，且不会使润滑油冷却过度，润滑油温度稳定，因而在轿车上应用较广。图9-13所示为布置在机油滤清器上的水冷式机油滤清器的实例。润滑油进滤清器滤清之后直接进入冷却器，在冷却器芯内流动，从散热器出水管引来的冷却液在冷却器芯外流过。两种流体在冷却器内进行热交换，使高温润滑油得以冷却降温。,2019/4/17,哈尔滨工业大学（威海）,第38页,