发布于 10-16 10:58:20
1.润滑系统的功用
润滑系统的功用是在发动机工作时，有许多相互配合零件产生相对运动，如曲轴与轴承，活塞、活塞环与缸壁，气门与导管，挺柱或摇臂与凸轮等。在这些相对运动零件表面之间，必然产生摩擦，对运动造成阻力，即摩擦阻力。摩擦阻力要消耗发动机功率，使零件表面磨损；摩擦还会产生热，使零件温度升高，力学性能下降，甚至烧坏或热膨胀卡滞，致使发动机无法运转。因此，为保证发动机正常工作，应尽量减小摩擦阻力。一般情况下，摩擦阻力的大小取决于零件表面的压紧力、表面粗糙度、材质及表面间的介质。表面间压紧力的大小及材质是由发动机工作性质等因素决定的，不能为减小摩擦阻力而随意变更。提高零件表面加工精度、降低表面粗糙度是减小摩擦阻力的有效措施。但无论零件表面加工精度如何提高，仍然存在摩擦阻力。长期实践表明，若在相互运动的零件表面保持一层润滑油膜，能使固体间的摩擦转变为油膜间的液体摩擦，使摩擦阻力降至最低。
润滑系统的基本任务就是将润滑油（剂）不断供给各零件的摩擦表面进行润滑，使发动机能长期正常工作。润滑系统的主要功用见表3-26。
表3-26 润滑系统的主要功用
2.发动机的润滑方式
因发动机各零件的载荷大小、运动速度及所处位置各不相同，所以各配合面所要求的润滑强度和润滑方式也不尽相同。按是否对机油加压分为压力式润滑和非压力式润滑；按机油是否循环使用则分为循环式润滑与非循环式润滑。
发动机的润滑方式见表3-27。
表3-27 发动机的润滑方式
一般的汽车发动机都同时采用两种以上的润滑方式，称为复合式润滑。
1.润滑系统的组成
汽车发动机润滑系统的基本组成大体相同，主要由以下装置组成。
（1）储油、输送装置 它包括油底壳、机油泵、油管、油道等。其作用是储存机油，并使其具有一定压力，在发动机中循环流动。
（2）机油滤清装置 它用来过滤掉机油中的杂质、磨屑、油泥和水分等杂物，将干净的机油送到各润滑部位。机油滤清器按其过滤能力分为机油集滤器、机油粗滤器和机油细滤器三种，分别设置在润滑系统的不同部位。
机油集滤器多为滤网式，串联安装于机油泵进油口之前，能滤掉机油中粒度大的杂质。机油粗滤器串联安装于机油泵出口与主油道之间，用以滤除机油中粒度较大的杂质，机油细滤器能滤掉机油中细小的杂质，但流动阻力较大，故多与主油道并联，工作时只有少量机油通过机油细滤器过滤。
（3）检测报警装置 它主要有机油压力表、机油量尺、机油温度表、报警器，用以检测发动机润滑系统的工作情况，当油位（或油压）超过允许值时报警。
（4）辅助装置 它包括机油冷却器（机油散热器）、恒油阀、限压阀、安全阀、回油阀。这些辅助装置可以使润滑系统的使用性能更加完善。
2.润滑系统的油路
（1）东风EQ1090E以型汽车的6100-1型发动机润滑系统 现代汽车发动机润滑系统的组成及油路布置方案大致相似，只是由于润滑系统的工作条件和具体结构的不同而稍有差别。现以东风EQ1090E型汽车的6100-1型发动机润滑系统为例加以说明，如图3-217所示。在该润滑系统中，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。
图3-217 东风EQ6100-1型发动机润滑油路示意
当发动机工作时，机油泵经集滤器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：大部分机油经机油粗滤器（全流纸质滤清器）滤去较大的机械杂质，流入纵向的主油道，执行润滑任务；另有一小部分机油（10%～15%），经进油限压阀流入机油细滤器（离心式机油滤清器）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并联的。这是考虑到机油细滤器的阻力较大，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，虽每次经机油细滤器的油量少，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，全部机油即能通过机油细滤器1次。
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不开启，以保证压力油全部进入主油道。
进入主油道的机油，通过上曲轴箱中的7条并联的横向油道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。因此，以上这些摩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喷射出来，以润滑正时齿轮副。此外，在第一、第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，润滑空气压缩机的连杆轴颈后，由回油管流回到油底壳中（这一支油路在图上未画出）。
上述汽油机的润滑油路是分流式，现在轿车上的润滑油路采用的多数是全流式，如图3-218所示。机油泵所泵出来的机油全部经过机油滤清器。
图3-218 典型轿车发动机润滑油路
（2）桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机润滑油路 桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机润滑油路如图3-219所示。转子式机油泵位于曲轴箱内，由曲轴通过链轮驱动。机油集滤器安装于机油泵进油口，机油滤清器串联安装于机油泵出口与主油道之间。
图3-219 桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机润滑油路
发动机工作时，油底壳内的机油在机油泵的抽吸下，经机油集滤器过滤掉其中较大颗粒的杂质后，进入机油泵。经机油泵加压后的机油，再经机油滤清器过滤掉杂质后进入主油道。进入主油道的机油分五路送到曲轴各主轴承，对曲轴各道主轴颈进行润滑。同时，通过曲轴内部的油道，将油送到连杆轴颈，对连杆轴颈进行润滑。主油道内的机油还通过一条分油道进入凸轮轴的五个轴承处，对凸轮轴五道轴颈进行润滑。凸轮轴总油道还设有分油道与挺柱导向孔相通，以便对液力挺柱补充油液。
以上所述的润滑均为压力润滑，其他部位则采用飞溅润滑，润滑完毕的机油靠重力流回油底壳，以便继续循环使用。
在机油泵端盖上，还设有安全阀，当机油泵输出的油压太高或者流量太大时，该阀打开，机油泵进出油口接通，机油在机油泵内进行小循环，防止进入机油滤清器的机油压力过高或流量过大。旁通安全阀位于机油滤清器进出油口之间，平时该阀关闭。当机油滤清器堵塞，进出油口之间的压力差达到180kPa时，该阀打开，压力油不经过滤直接进入主油道，保证各部位正常润滑。限压阀用来限制主油道机油的压力。
1.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。
机油泵按结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分外啮合齿轮式和内啮合齿轮式。另外还包括转子式机油泵。
（1）外啮合齿轮式机油泵 外啮合齿轮式机油泵壳体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮，如图3-220所示。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3-220中所示箭头方向旋转，进油腔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螺旋齿轮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3-220 外啮合齿轮式机油泵的工作原理
当齿轮进入啮合时，啮合齿之间的机油，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，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。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（0.15～0.9MPa）。在限压阀的柱塞端头开有一个径向环槽，用来储存进入配合表面的磨屑和杂质，以保证柱塞运动灵活。
齿轮式机油泵由于结构简单，制造较容易，并且工作可靠，所以应用广泛。
（2）内啮合齿轮式机油泵 内啮合齿轮式机油泵的工作原理与外啮合齿轮式机油泵基本相同。内啮合齿轮泵的内齿轮为主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直接驱动。外齿圈是从动齿轮，装在机油泵体内，泵体固定在机体前端，如图3-221所示。
图3-221 内啮合齿轮式机油泵的结构
（3）转子式机油泵 转子式机油泵的内转子固定在主动轴上，外转子在油泵壳体内，可自由转动，两者之间有一定偏心距，如图3-222所示。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到任何角度时，内外转子每个齿的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转过时容积都增大，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相通时，腔内容积减小，油压升高，机油经出油孔压出。
图3-222 转子式机油泵的工作原理
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。
2.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，在发动机冷启动时，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。当油压升高到规定值时，安全阀开启，多余的机油返回机油泵进口，如图3-223所示，或直接流回油底壳。
图3-223 机油安全阀
3.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。
机油滤清器有安装在机油泵之前和机油泵之后两种。安装在机油泵之前的称为机油集滤器。安装在机油泵之后的又根据其布置方式，有全流式和分流式两种。
（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。集滤器有浮式和固定式两种。
浮式集滤器能吸入油面上较清洁机油，但油面上的泡沫易被吸入，使机油压力降低，润滑不太可靠。
固定式集滤器如图3-224所示，装在油面下面，吸入的机油清洁度稍逊于浮式集滤器，但可防止泡沫吸入，润滑可靠，结构简单，目前汽车发动机都是采用这种集滤器。
图3-224 固定式集滤器
（2）全流式机油滤清器 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，如图3-225（a）所示。目前在轿车发动机上普遍采用全流式机油滤清器。
图3-225 机油滤清器的布置方式
全流式机油滤清器的滤芯有多种形式，目前大部分汽车发动机都采用纸质滤芯。纸质滤芯的机油滤清器有两种结构形式，一种是可分解式，更换时只要把纸滤芯换掉即可，如图3-226所示；另一种是整体式，更换时要整个更换。
图3-226 纸质滤芯
全流式机油滤清器有一定的使用期限，到期应更换。当机油滤清器在使用期限内滤芯被杂质严重堵塞时，机油滤清器进油口处的机油压力会升高，当压力达到规定值时，会打开机油滤清器中的旁通阀，如图3-227所示，此时机油不通过滤芯的过滤而直接进入主油道。虽然这时机油未经过滤就被输送到各个润滑表面，但总比缺少润滑油要好得多。
图3-227 机油滤清器
（3）分流式机油滤清器 货车特别是重型货车的发动机一般采用全流式+分流式的机油滤清器布置方式，如图3-225（b）所示。其全流式滤清器也称为粗滤器，用于过滤机油中粒径在0.05mm以上的杂质；分流式滤清器也称为细滤器，用来滤除粒径在0.001mm以上的细小杂质，而且只过滤机油泵供油量的5%～10%的机油。
分流式细滤器有过滤式和离心式两种类型。目前离心式机油细滤器应用较多，这种滤清器内有一个转子，通过滚动轴承支承在一根轴上，如图3-228所示。转子内有两个喷射方向相反的喷嘴，它是利用润滑系统本身的压力能，当机油进入转子从喷嘴上喷出时，产生一个反作用力矩，驱动转子飞快地转动。转子内的油在离心力作用下，分离出固态杂质，积聚在转子内壁上。转子中心部分的油变得清洁，从喷嘴流回油底壳。
图3-228 离心式机油滤清器
离心式机油滤清器的特点是性能稳定，结构可靠，没有需要更换的滤芯，只要定期拆卸转子，清洁沉积在转子壁上的污垢后即可重新使用，使用寿命很长。它的不足在于结构复杂，价格较高，笨重等，对维护人员有较高的技术要求。
4.机油散热器
在增压发动机等高性能大功率的强化发动机上，由于热负荷大，必须装设机油散热器。机油散热器布置在润滑油路中，其工作原理与散热器相同。发动机机油散热器分为风冷式和水冷式两类。
风冷式机油散热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散热。这种机油散热器散热能力大，多用于赛车及热负荷大的增压发动机汽车上。东风EQ6100-1型发动机的机油散热器是管片式结构，如图3-229所示，和一般的冷却水散热器类似，装在发动机冷却水散热器的前面，利用风扇风力使机油冷却。
图3-229 EQ6100-1型发动机的机油散热器
风冷式机油散热器在发动机启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。水冷式机油散热器外形尺寸小，布置方便，且不会使机油散热过度，机油温度稳定，因而在轿车上应用较广。水冷式机油散热器多数安装在机油滤清器的上方，如图3-230所示，通过冷却系统中流过的冷却液进行冷却。水冷式机油散热器不需要太大的散热面积，体积较小。在启动暖车期间油温较低时，可从冷却水吸热而迅速提高机油温度。
图3-230 水冷式机油散热器
5.机油压力警告灯
现在的轿车都在仪表盘上设有一个机油压力警告灯，它由安装在发动机油道上的机油压力开关控制，可以在机油压力不足的时候，点亮警告灯，如图3-231所示，并提示驾驶员要停车检查，有的轿车甚至还设有压力保护，一旦压力不足，发动机马上熄火。
图3-231 机油压力警告灯
