课程名称 授课班级 课 题 教学目 的与要求 汽车构造 发动机润滑系 1.了解润滑系的功用； 2.掌握润滑的方式； 3.了解润滑系的组成； 课时 教学方式 任课教师 6 讲授 多媒体教学 4.能分析典型车型的润滑油路。 5了解润滑系的常用零部件的结构特点； 6.掌握机油泵的结构原理； 7.能分析曲轴箱通风的意义。 重、难点 1.常用的润滑方式； 2.典型车型的润滑油路。 3.机油泵的结构特点； 4.曲轴箱通风的目的。 主 要 内容 备注 一、 概述 1.作用： 发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将机油不断地供给各零件的磨擦表面，减少零件的磨擦和磨损。流动的机油不仅可以清除磨擦表面上的磨屑等杂质，而且还可以冷却磨擦表面。气缸壁和活塞环上的油膜还能提高气缸的密封性。此外，机油还可以防止零件生锈。 润滑、密封、冷却、清洁 2.润滑方式： 压力润滑： 发动机运转时，由于发动机各运动零件的工作条件不同，所要求的润滑强度也不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。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速度较大，需要以一定压力将机油输送至磨擦面间隙中，方能形成油膜保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。 飞溅润滑 另一种润滑方式是利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面，称为飞溅润滑。这种方式可润滑裸露在外面的载荷较轻的气缸壁、相对滑动较小的活塞销，以及配气机构的凸轮表面等。在发动机辅助系统中有些零件，如水泵及发电机的轴承，则只须定期加注润滑脂（黄油）。近年来在发动机上有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.组成： 为使发动机得到必要的润滑，压力润滑系中必须具有为进行压力润滑和保证机油循环而建立足够油压的机油泵、贮存机油的容器（即利用曲轴箱下的油底壳贮油）、由润滑油管以及在发动机机体上加工出的一系列润滑油道组成的循环油路。油路中还必须有限制最高油压的装置—限压阀，它可以附于机油泵中，也可以单独设置。 4.黏度 世界上广泛采用美国汽车工程师学会（SAE）的发动机油黏度分类法。从1911年首次制定发动机油SAE黏度分类以来，已经多次修订，目前执行的是SAEJ300-1987《发动机油黏度分类》（表8-1）。本分类标准 采用含字母W和不含字母W两组黏度系列，黏度等级号的划分，前者以最大低温黏度、最高边界泵温度以及100℃时的最小运动黏度划分，后者仅以100℃时的运动黏度划分。黏度等级以6个含字母W的低温黏度级号（0W、5W、10W、15W、20W、25W）和5个不含W的100℃运动黏度级号（20、30、40、50、60）表示。 发动机油SAE黏度分类 表8—1 SAE黏度等级 0W 5W 10W 15W 20W 25W 20 30 40 50 60 在相应温度下的最大黏度/Pa·s(MP·s), ℃ 最高边界泵送温度/ ℃ 最大稳定倾点 /℃ 100℃运动黏度/（mm2·s-1） 最小 最大3.25(3250), -30 3.5(3500), -25 3.5(3500), -20 3.5(3500), -15 4.5(4500), -10 6.0(6000), -5 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -35 -30 3.8 3.8 4.1 5.6 5.6 9.3 5.6 9.3 12.5 16.3 21.9 ＜＜＜＜＜按SAE黏度分类的发动机油，还有单黏度级和多黏度级（稠化机油）之分。只要满足低温或高温一种黏度级要求的润滑油为单黏度润滑油。既能满足低温时的黏度级要求，又能满足高温时的黏度级要求的润滑油叫做多黏度级润滑油。它由低温黏度级号与高温年度级号组合来表示，以5W/30为例，这是一种多黏度级发动机油，在低温时使用符合SAE5W黏度级；在100℃运动黏度符合SAE30黏度级。 二、润滑系的油路 现代汽车发动机的润滑油路方案大致相似，现以东风EQ1090E型汽车的6100—1型发动机润滑系为例加以说明（图8—1）。在该润滑系中，曲轴的主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴止推凸缘、正时齿轮和分电器传动轴等都用压力润滑。其余部分用飞溅润滑。 当发动机工作时，机油泵11经固定式集滤器14从油底壳中吸取机油，这样可以防止大的机械杂质进到机油泵内，被机油泵压出的机油分成两路：大部分的机油，经机油粗滤油器（全流纸质滤清器）9滤去较大的机械杂质，流入纵向的主油道4，执行润滑任务；另有一小部分机油（约10%--15%），经进油限压阀15流入机油细滤器（离心式机滤清器）16内，滤去较细的机械杂质和胶质后流回油底壳。由此可知，机油细滤器与机油粗滤器及主油道是关联的。这是考虑到细滤油器的阻力较大，如果与主油道串联，则难以保证主油道的畅通，并使发动机耗于驱动机油泵的功率增加。采取并联的方案，虽每次经细滤器的油量少，但机油经过不断地循环流动仍可取得良好的滤清效果。实践表明，一般汽车每行驶50km左右。全部机油即能通过细滤器一次。 图8—1 东风EQ6100—1型发动机润滑系示意图 1-摇臂轴；2-上油道；3-机油泵传动轴；4-主油道；5-横向油道；6-喷油嘴；7-连杆小头油道；8-机油粗滤器旁通阀；9-机能油粗滤器；10-油管；11、机油泵；12-限压阀；13-磁性放油螺塞；14-固定式集滤器；15-机油细滤器进油限压阀；16-机油细滤器；17-油底壳 若机油泵出油压力低于一定值（本例中为0.1Mpa），则机油细滤器进油限压阀15不开启，以保证压力油全部进入主油道。 进入主油道4的机油，通过上曲轴箱中的七条并联的横向油道5分别润滑主轴颈和凸轮轴轴颈。机油还通过曲轴中的斜向油道从主轴颈处流向连杆轴颈（曲柄销）。同时也从凸轮轴的第二、第四轴颈处，经两个上油道2通向摇臂支座，润滑摇臂轴、推杆球头和气门端部。第三条横向油道还通向机油泵传动轴3。可见以上这些磨擦表面都能得到压力润滑。 还有一部分机油，由第一条横向油道通过喷油嘴6喷射出来，以润滑正时齿轮副。此外，在第一、二横向油道之间还有油管从主油道接出，通到空气压缩机曲轴中心的油道，润滑空压机的连杆轴颈后，由回油管流回到油底壳中（这一支油路在图上未画出）。 图8-2 解放CA1091型汽车的CA6102型 发动机润滑系示意图 1-曲轴箱通风连接软管；2-曲轴箱通风管总成；3-曲轴箱通风阀总成；4-进气管；5-横油道；6-横油道至主轴承油道；7-主油道；8-卡箍式机油粗滤器；9-旁通阀；10-机油泵出油管至粗滤器；11-放油螺塞；12-机油集滤器；13-机油泵；14-机油标尺；15-机油泵出油管至细滤器油道；16-主轴承至连杆轴承油道；17-空气压缩机润滑油接口；18-润滑气缸壁的喷油孔；19-离心式机油细滤器；20-油杯；21-连杆小头油孔；22-缸体垂直油道；23-缸盖垂直油道；24摇臂支座垂直油道；25-摇臂轴油道；26-摇臂喷油孔；27-挡油板；28-O形橡胶密封圈；29-油气分离器 图8-3 BJ492Q型汽油机润滑系示意图 1-机油泵传动轴；2-机油泵；3-油底壳；4-浮式集滤器；5-放油塞；6-出油管；7-连杆轴颈油道；8-喷油孔；9-复合式滤清器；10-旁通阀；11-安全阀；12-主油道；13-摇臂；14-摇臂轴支座；15-气门摇臂推杆；16气门摇臂挺柱 图8-4 6135Q型柴油机润滑系示意图 1-油底壳；2-机油集滤器；3-机油温度表；4-加油口；5-机油泵；6-机油细滤器；7-限压阀；8-旁通阀；9-机油粗滤器；10-空气压缩机；11-齿轮泵；12-喷嘴；13-气门摇臂；14-气缸盖；15-气门挺柱；16-油压表 8.3 润滑系主要部件 8.3.1机油泵 机油泵的结构型式通常采用齿轮式和转子式两种。 1.齿轮式机油泵 齿轮式油泵工作原理见图8—5。在油泵壳体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮。齿轮与壳体内壁之间的间隙很小。壳体上有进油口。发动机工作时，齿轮按图中所示箭头方向旋转，进油腔1的容积由于轮齿向脱离啮合方向运动而增大，腔内产生一定的真空度，机油便从进油口被吸入并充满进油腔。齿轮旋转时把齿间所存的机油带至出油腔2内。由于出油腔一侧轮齿进入啮合，出油腔容积减小，油压升高，机油便经出油口被送到发动机油道中。机油泵通常由凸轮轴上的斜齿或曲轴前端齿轮驱动。在发动机工作时，机油泵不断工作，从而保证机油在润滑油路中不断循环。 图8-5 齿轮式机油泵工作原理 1-进油腔；2-出油腔；3-卸压槽 当齿轮进入啮合时，啮合间的机油，由于容积变小在齿轮间产生很大的推力，为此，在泵盖上铣出一条卸压槽3，使轮齿啮合时齿间挤出的机油可以通过卸压槽流向出油腔。 齿轮式机油泵由于结构简单，制造较容易，并且工作可靠，所以应用最广泛。 在机油泵盖上装有限压阀，它可将主油道的油压控制在正常范围内（0.15~0.9 MPa）.当油压超出上述范围,可增加或减小垫片7的厚度,以调整弹簧8的预紧力,从而保证主油道内的一定油压范围。 在限压阀的柱塞端头开有一个径向环槽12，用来贮存进入配合表面的磨屑和杂质，以保证柱塞运动灵活。 2.转子式机油泵 转达子式机油泵工作原理如图8—7所示。主动的内转子2和从动的外转子3都装在油泵壳体4内。内转达子固定在主动轴1上，外转子在油泵壳体内可自由转动，二者之间有一定偏心距。当内转子旋转时，带动外转子旋转。转子齿形齿廓设计得使转子转达到任何角度时，内外转子每个齿的齿形齿廓线上总能互相成点接触。这样，内外转子间便形成四个工作腔。某一工作腔从进油孔5转过时容积增大，产生真空，机油便经进油孔吸入。转子继续旋转，当该工作腔与出油孔6相通时，腔内容积减小，油压升高，机油经出油孔压出。 图8—7转子式机油泵工作原理 1-主动轴；2-内转子；3-外转子；4-油泵壳体；5-进油孔；6-出油孔 图8—8所示为部分6135系列柴油机上装用的转子式机油泵。主动轴通过轴套、卡环安装在油泵壳体和盖板上，内转子用半圆键固装在主动轴上。外转子装在油泵壳体内，可以自由转动。 图8—8 6135系列柴油机转子式机油泵 1- 止推轴承；2、11-轴套；3-传动齿轮；4-盖板；5、6-调整垫片； 2- 7-外转子；8-内转子；9-外壳；10-主动轴；11-卡环；12-定位销 内、外转子均由粉末冶金压制。为保证内、外转子之间、外转子与油泵壳体之间有正确的相对位置，油泵壳体与盖板之间用两个定位销定位，并用螺钉连接。为保证内、外转子与壳体端面间隙（0.05~0.115mm），在盖板与壳体之间有耐油纸的调整垫片，在主动轴前端用半圆键固装着传动齿轮，由曲轴经由中间齿轮驱动。 在使用中，当调换内外转子后重新装配时，用手转动主动轴不得有卡住现象。必要时定位销与销孔应重新配铰。 转子式机油泵结构紧凑，吸油真空度较高，泵油量较大，且供油均匀。当机油泵安装在曲轴箱外且位置较高时，用此种油泵较为合适。目前国产的490QA型 和6G80型汽车发动机都有装用转子式机油泵。 8.3.2 机油滤清器 机油在流到磨擦面之前，所经过的滤清器滤芯愈细密，滤清次数愈多，将使机油流动阻力愈增大，为此在润滑系中一般装用几个不同滤清能力的滤清器—集滤器，粗滤器和细滤器，分别并联和串联在主油道中（与主油道串联的滤清器称为全流式滤清器，与主油道并联的则称为分流式滤清器），这样既能使机油得到较好的滤清，而又不至于造成很大的流动阻力。 1.集滤器 集滤器一般是滤网式的，装在机油泵之前，防止粒度大的杂质进入机油泵。目前汽车发动机所用的集滤器分为浮式集滤器和固定式集滤器两种。 浮式集滤器的构造如图8-9所示。它是由浮子3、滤网2、罩1及焊在浮子上的吸油管4所组成。浮子是空心的，以便浮在油面上。固定管5通往机油泵，安装后固定不动。吸油管4活套在管5中，使浮子能自由地随油面升降。浮子下面装有金属丝制成的滤网2。滤网有弹性，中内有环口，平时依靠滤网本身的弹性，使环口紧压在罩1上。罩1的边缘有缺口，与浮子装合后便形成狭缝。 图8-9 浮式集滤器的构造及工作情况 1-罩；2-滤网；3-浮子；4-油管；5-固定管 当机油泵工作时，机油从罩与浮子之间的狭缝被吸入，经过滤网滤去粗大的杂质后，通过油管进入机油泵图（8-9a）,滤网被淤塞时，滤网上方的真空度增大，克服滤网的弹力，滤网便上升而环口离开罩1。此时机油不经滤网面直接从环口进入吸油管内（8-9b）,保证机油的供给不致中断。浮式集滤器能吸入油面上较清洁机油，但油面上泡沫易被吸入，使机油压力降低，润滑欠可靠。 固定式集滤器装在油面下面，吸入的机油清洁度稍逊于浮式，但可防止泡沫吸入，润滑可靠，结构简单，故基本取代了浮式集滤器。例如，解放牌CA1091型汽车、东风EQ1090E型汽车、依维柯轻型车以及奥迪100型轿车的发动机都采用了固定式集滤器。 2.粗滤器 粗滤器用以滤去机油中粒度较大（直径为0.05~0.1mm）以上的杂质.它对机油的流动阻力较小,故可串联于机油泵与主油道之间,即属于全流式滤清器. 粗滤器根据滤清元件(滤芯)的不同,可以有各种不同的结构型式。汽车发动机常用的有金属片缝隙式和纸质式粗滤器。金属片缝隙式粗滤器由于质量大，结构复杂，制造成本高等缺点，已基本被淘汰，目前国产汽车发动机都采用纸质式粗滤器。 组成： 图8-10 纸质滤芯机油粗滤器 1- 上盖；2-滤芯密封圈；3-外壳；4-纸质滤芯；5-托板；6-滤芯密封圈；7-拉杆；8-滤芯压紧弹簧； 9-压紧弹簧垫圈；10-拉杆密封圈；11-外壳密封圈；12-球阀；13-旁通阀弹簧；14-密封垫圈；15-阀座； 16-密封垫圈；17-螺母 为纸质滤芯的构造。芯筒是滤芯的骨架，用薄铁皮制成，其上加工出许多圆孔。微孔滤纸一般都折叠成折扇形和波纹形,以保证在最小体积内有最大的过滤面积，并提高滤芯刚度。滤芯用塑胶与上、下端正盖和粘合在一起。微孔滤纸经过酚醛树脂处理，具有较高的强度、搞腐蚀能力和抗水湿性能。因此，纸质滤清器具有质量小，体积小，结构简单，滤清效果好，过滤阴力小,成本低和保养方便等到优点，目前在国内外得至了日益广泛地应用。 (a) 折扇形 (b)波纹形 1-上端盖；2-芯筒；3-微孔滤纸；4-下端盖； 3.细滤器 细滤器用以清除直径在0.001mm以上的细小杂质。由于这种滤清器对机油的流动阻力较大，故多做成分流式，即与主油道并联，只有少量机油通过细滤器。因此，细滤器属于分流式滤清器。 细滤器按清除杂质的方法来分， 分为过滤式机油细滤器和离心式机油细滤器两种类型。采用了离心式机油细滤器 应用较多 发动机工作时，从油泵来的机油进入滤清器进油孔B。若油压低于0.1MPa进油限压阀19不开启，机油则不进入滤清器而全部供入主油道， 以保证发动机可靠润滑。当油压高于此值时则进油限压阀被顶开，机油沿壳体中的转子轴内的中心油道，经出油孔C进入转子内腔，然后经进油孔D、油道E从两喷嘴喷出。于是转子内腔的机油随着转子高速旋转。当油压为0.3MPa时，转子转速成高达5000~6000r/min。由于转子内腔的机油随着转子高速旋转，机油中的机械杂质在离心力的作用下被甩向转子壁。因此，洁净的机油由孔D进入，再经喷嘴喷出。喷出的机油经滤清器出口F流回油底壳。 在发动机工作中如机油温度过高，可旋松调整螺钉17，机油通过球阀，经管接头20流向机油散热器。当油压高于0.4 MPa时，旁通阀18打开，机油流回油底壳。 离心式滤清器滤清能力高，通过能力好，且不受沉淀物影响，不须更换滤芯，只须定期清洗即可；但对胶质滤清效果较差。这种滤清器由于出油无压力，一般只用作分流式细滤器，在有些小功率发动机上也有用它作为全流式离心细滤器的。 4.复合式滤清器 BJ492QA汽车发动机采用细滤芯与粗滤芯串联，而且设置在同一壳体内的复合式机油滤清器。其构造如图8—13所示。粗滤芯5为线绕式，带有凸起的扁铜丝5a绕在波纹状的绕丝筒5b上，形成0.04~0.09mm的滤清缝隙。细滤芯4为纸质的，折状滤纸4a用粘合剂固定在滤芯端盖上。由机油泵来的机油从孔D进入，经过粗滤芯铜丝缝隙，再经细滤芯滤纸进入中心腔，然后沿中心腔上流，经孔E进入主油道。滤清器盖8上的压紧螺母13的螺纹孔H与油孔E相通。机油压力表油管接头旋于螺丝纹孔H上。当细滤芯堵塞，该滤芯前后压力差超过0.12MPa时，旁通阀20打开，经粗滤器的机油便经孔G和孔E进入主油道。当粗滤芯堵塞，进油口D和出油口E油压差超过0.2Mpa时,安全阀9打开,机油则不经滤芯直接供入主油道。 5.保持机油散热器 在有些发动机上，为了使机油保持在最有利的温度范围内工作，除靠机油在油底壳内自然冷却外，还另装有机油散热器。机油散热器一般是装在发动机冷却水散热器的前面，利有风扇风力使机油冷却。也有一些发动机（如6120型柴油机）将机油散热器装在冷却水路中，当油温较高时靠边冷却水降温；而在起动暖车期间油温较低时，则从冷却水吸热迅速提高机油温度。 图8—14为东风EQ6100—1型发动机的机油散热器外形图。它是管片式结构，和一般的冷却水散热器类似。 图8—14 EQ6100—1型发动机的机油散热器 8.4 曲轴箱通风 1.危害： 发动机工作时，有一部分可燃混合气和废气经活塞环漏到曲轴箱内。漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后将使机油变稀,性能变坏。废气内含有水蒸汽和二氧化硫。水蒸汽凝结在机油中形成泡沫，破坏机油的供给，这种现象在冬季尤为严重。二氧化硫遇水生成亚硫酸，亚硫酸遇到空气在的氧生成硫酸。这些酸性物质出现在润滑系中，即使是少量的也会使零件受到腐蚀。此外，由于混合气和废气进入曲轴箱内，曲轴箱内的压力便增大，机油将从油封、衬垫等处渗出而流失。 为了延长机油的使用期限，减少摩擦零件的磨损和腐蚀，防止发动机漏油，必须使发动机曲轴箱保持通风，将混合气和废气自曲轴箱内抽出。 2.方法： 自曲轴箱内抽出的气体可以直接导入大气中去，这种通风方式称为自然通风， 也可以导入发动机的进气管内，这种通风方式称为强制通风。 现代汽车发动机曲轴箱一般都是采用强制通风。这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，这有利于提高发动机经济性。 图8-15为北京BJ492QA型发动机曲轴箱通风示意图。空气滤清器1上部装有进气管5通至气门室罩内，挺柱室盖上有一抽气管4通至化油器2。发动机工作时，曲轴箱内气体经抽气管吸入化油器，由空气滤清器滤清的新鲜空气经进气管5，气门室罩补充到曲轴箱。 8-15 北京BJ492QA型发动机曲轴箱通风示意图 东风EQ6100-1型发动机的曲轴箱通风如图8-16所示。曲轴箱和进气管之间用抽气管1相连。当发动机工作时，曲轴箱内的气体，经抽气管吸入气缸中，而新鲜空气经气门室罩上的小空气滤清器2进入曲轴箱内。为了防止在发动机低速小负荷时进气管的真空度太大而将机油从曲轴管内吸出，在抽气管上装有单向阀3。 8-16 东风EQ6100-1型发动机的曲轴箱通风示意图 图8-17为解放CA1091型汽车的CA6102型发动机的曲轴箱通风示意图。在气缸盖前罩盖上安装着曲轴箱通风进气口空气滤清器（图中未画出），在气缸盖后罩盖上安装着曲轴箱通风出气口滤清器3，该滤清器还具有油气分离作用，因此它也称为油气分离器。 图8-17 解放CA1091型汽车的CA6102型发动机的曲轴箱通风示意图 1-气缸盖后罩盖；2-挡油板；3-曲轴箱通风出气口滤清器；4-化油器；5-通风管路；6-曲轴箱通风单向阀；7-进气歧管；8-曲轴箱 当发动机工作时，漏入曲轴箱内的可燃混合气和废气在进气管真空度的作用下，经挺杆室、挡油板2、曲轴箱通风出气口滤清器3、通风管路5和单向阀（PCV阀）6进入进气歧管后与新鲜混合气混合，进入气缸中燃烧。新鲜混合气经气缸盖前罩盖上的曲轴箱通风进气口空气过滤清器进入曲轴箱内。 本章小结 发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将机油不断地供给各零件的磨擦表面，减少零件的磨擦和磨损。流动的机油不仅可以清除磨擦表面上的磨屑等杂质，而且还可以冷却磨擦表面。发动机运转时，由于发动机各运动零件的工作条件不同，所要求的润滑强度也不同，因而要相应地采取不同的润滑方式。以一定压力将机油输送至磨擦面间隙中，方能形成油膜保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。另一种润滑方式是利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面，称为飞溅润滑。本章讲述了东风EQ1090E型汽车的6100—1型发动机润滑系油路的构造及润滑系统的主要部件, 机油泵分为齿轮式和转子式机油泵，在润滑系中一般装用几个不同滤清能力的滤清器—集滤器，粗滤器和细滤器，分别并联和串联在主油道中，这样既能使机油得到较好的滤清，而又不至于造成很大的流动阻力。最后介绍了曲轴箱通风的实现方式、功用。自曲轴箱内抽出的气体可以直接导入大气中去，这种通风方式称为自然通风，也可以导入发动机的进气管内，这种通风方式称为强制通风。现代汽车发动机曲轴箱一般都是采用强制通风。这可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机经济性。 思考与练习题 1.一般润滑油路中有哪几种机油滤清器? 它们应该串联,，还是并联？为什么？ 2.润滑油路中如不装限压阀将引起什么后果？ 3.试分析发动机机油压力降低的故障原因？ 4.曲轴箱通风的空气滤清器如堵塞后，对发动机工作有哪些影响？如摘除丢掉，不换新的可否？为什么?
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