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第9章发动机润滑系统

内容提要

1.润滑系统的作用与类型

2.润滑系统的组成、各部件结构与工作原理

3.发动机润滑剂（润滑油、润滑脂）的主要性能与选用

第9章发动机润滑系统

9.1 润滑系统的作用与类型

9.1.1 润滑系统的作用

减摩（曲轴7000r/min的高速旋转，一旦缺少润滑，马上烧熔“抱轴”；活塞与活塞环在气缸中高速往复运动，其线速度高达17～23m/s，易造成发热而“拉缸”）。降低功率消耗，减轻机件磨损。

还兼有冷却、清洁、密封、防氧化锈蚀功能。

9.1.2 润滑方式

图9-1 润滑系总体组成

1-摇臂轴 2-凸轮轴 3-节流孔 4-曲轴 5-机油滤清器 6-机油泵 7-限压阀 8-机油集滤器 9-油底壳 10-曲轴主轴承

1.压力润滑：以一定的压力把润滑油供入摩擦表面的润滑方式。润滑可靠，但结构较为复杂。主要用于曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。

2.飞溅润滑：利用发动机工作时运转零件撞击机油溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式。该方式结构简单，但可靠性较差。主要用于负荷较轻的气缸壁面和配气机构的凸轮、挺柱、气门杆、摇臂等零件的工作表面。

3.润滑脂润滑：通过定期加注润滑脂来润滑零件工作表面的方式。如水泵及发电机轴承等。

9.2 润滑系统的组成

9.2.1 润滑系总体组成

一般由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤清器、机油冷却器等组成。图9-1为一本田轿车发动机润滑系统。

9.2.2 润滑系部件结构原理

1. 油底壳用于存储润滑油。它由薄钢板冲压而成，为防止润滑油渗漏，其与机体结合面加垫片和密封胶密封。

2. 机油集滤器它安装在油底壳

图9-2 机油集滤器

a）滤网未堵塞 b）滤网堵塞

1-浮筒罩 2-滤网 3-浮筒 4-吸油管 5-固定油管

润滑油的入口，用来滤除润滑油中粗大的杂质。

机油集滤器有浮式和固定式两种。浮式集滤器（图9-2）的浮筒3能随着油底壳油平面高低浮动，始终浮在油面上，以吸入上层干净的机油。滤网2采用金属丝编织，有弹性，中央有环口，一般情况下，借助滤网弹性，环口压紧在浮筒罩1上。浮筒罩边缘有缺口，浮筒罩与浮筒装合后形成进油狭缝。

正常工作时，机油从油底壳经进油狭缝、滤网进入吸油管（图9-2a），大杂质被滤网滤除。当滤网被杂质堵塞时，滤网上方真空度提高，将滤网吸向上方，环口离开浮筒罩，机油经进油狭缝和环口直接进入吸油管（图9-2b），以防供油中断。

浮式集滤器由于浮在机油面上，容易吸入油面的泡沫而使机油压力下降，可靠性差。而固定式集滤器的浮筒淹没在油面下，其它结构与浮式集滤器类似。它工作可靠，但容易吸入油底壳底部杂质。

1-机油泵体 2-机油泵被动齿轮 3-衬套 4-卸压槽 5-驱动轴 6-机油泵主动齿轮 A-进油腔 B-过渡油腔 C-出油腔

图9-3 外接齿轮式机油泵

3.机油泵用于将油底壳中的机油吸出，并以一定压力压向各润滑部位。按其结构不同分为齿轮式和转子式两种，齿轮式又分外接齿轮式和内接齿轮式两种。

（1）外接齿轮式机油泵（图9-3）

为了防止封闭在轮齿径向间隙内的油压过高引起的工作阻力加大和机油泵轴衬套加快磨损，在泵盖上加工有卸压槽4，使轮齿径向间隙内的机油经卸压槽流入出油腔。

在机油泵齿轮与泵盖之间加有垫片密封，同时可以通过调整垫片厚度，调整齿轮端面间隙在0.05～0.20mm，该间隙过大，机油压力下降，泵油量减少。

（2）内接齿轮式机油泵（图9-4）外齿轮5为主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键套8直接由曲轴驱动。内齿轮6为从动齿轮，安装在机油泵体内，泵体固定在发动机机体前端。当主动齿轮旋转时，带动从动齿轮齿轮旋转，进油容积由小变大，不断进油；出油容积不断由大变小，油压升高。这种齿轮泵直接由曲轴驱动，

图9-5 转子式机油泵

1-发动机体 2-机油泵体 3-外转子 4-内转子 5-驱动轴 6-安全阀 7-出油孔 A-进油腔 B-过渡油腔 C-出油腔

无需中间传动机构。所以零件数少，体积小，成本低，但泵油效率较低。

图9-4 内接齿轮式机油泵

a)结构 b)工作原理

1-安全阀弹簧 2-安全阀柱塞 3-曲轴前油封 4-机油泵体 5-主动外齿轮 6-从动外齿轮 7-O形密封圈 8-花键套

（3）转子式机油泵（图9-5）它由内外转子等零件组成。内转子4有多个凸齿，外形为次摆线，固定在机油泵传动轴上，由机油泵齿轮驱动。外转子3有比内转子多一个的凹齿，它自由地安装在机油泵体2内，并与内转子啮合转动。内外转子有一定偏心距，它们与机油泵体和泵盖组成了进油腔A、过渡油腔B和出油腔C。

机油泵工作时，内转子带动外转子旋转，进油腔容积不断由小变大，腔内产生一定真空度，润滑油从油底壳被吸入进油腔。随后经过过渡油腔，再进入出油腔C，出油腔容积由大变小，使润滑油压力升高，再送往各润滑油道。

a) 滤清器 b) 纸滤芯总成

1-安全阀 2-纸滤芯 3-密封圈 4-来自机油泵的机油 5-过滤后的机油 6-防漏阀

图9-6 全流式滤清器

4.安全阀机油泵由发动机驱动，当发动机转速升高时，机油泵运转速度加快，输油量增加，机油压力升高。为了防止压力过高，在润滑油路中（有的直接在机动泵上或滤清器上）设置有安全阀6（图9-5）。当机油压力超过规定值时，安全阀打开，多余的润滑油经安全阀流回机油泵的进油腔或流回油底壳。

5.机油滤清器它用来滤除润滑油中的金属屑、机械杂质和润滑油氧化物。

机油滤清器若串联安装在机油泵与主油道之间，所有机油经过滤清器过滤，称该滤清器为全流式滤清器；若滤清器与主油道并联安装，只有一部分机油经过滤清器过滤，称该滤清器为分流式滤清器；有的发动机两种滤清器都有（如重型货车发动机），全流式滤清器作为粗滤器，滤除机油中直径为0.05mm以上的较大杂质后，再进入主油道，润滑各运动零件表面；分流式滤清器作为细滤清器,滤除机油中直径为0.001mm以上的细小杂质后,再返回油底壳。

全流式滤清器外壳内安装有纸滤芯总成(图9-6b)，机油泵来的机油从滤芯外围进入滤清器中心，过滤后的干净机油经出油口进入主油道。

1-拉杆螺母 2-安全阀弹簧 3-安全阀 4-橡胶垫 5-壳体 6-外（粗）滤芯 7-内（细）滤芯 8-橡胶下油封 9-橡胶密封圈 10-滤芯底座弹簧 11-拉杆螺拴 12-橡胶上油封 13-密封圈 14-锁紧螺母 15-旁通阀 16-旁通阀弹簧 17-滤清器盖

图9-7 复合式滤清器

滤清器使用一定时间后，滤芯外留下了较多杂质，应该按说明书要求及时更换新滤清器。为了防止用户未及时更换新滤清器造成滤芯堵塞，发动机缺机油的严重后果，在滤清器中设置有安全阀1，当滤芯堵塞，机油压力升高时，能克服弹簧的压力，顶开安全阀，直接进入主油道。

滤清器的滤芯材料有纸质、锯末和金属等，以纸质滤芯结构简单、质量小、体积小、滤清效果好、成本低、保养方便，得到广泛应用。

为了提高机油过滤效果，有的发动机采用双滤芯（图9-7），称复合滤清器。正常情况下，从机油泵来的机油经进油口进入外滤芯（粗滤芯）6，再进入内滤芯（细滤芯）7，然后经中心油道从出油口流向主油道。

当内滤芯堵塞时，内滤芯前后压差达0.09～0.1MPa时，旁通阀15打开，机油从旁通阀流向主油道；当外滤芯堵塞时，外滤芯前后压差达0.2～0.25MPa时，安全阀3打开，机油从安全阀流向主油道。

6.机油冷却器机油在发动机机体内循环，温度高达95℃以上，尤其是热负荷较高的发动机。过高的温度使机油粘度下降，不利于在摩擦表面形成油膜润滑，同时加快机油氧化变质，失去作用，所以有些发动机带有机油冷却器。

机油冷却器分风冷和水冷两种。风冷式机油冷却器安放在发动机前部，其结构与冷却系统的散热器相似（见8.2），靠汽车行驶时迎面风对机油进行冷却。

1-冷却器壳体 2-冷却器芯 3-安全阀 4-机油滤清器

图9-8 水冷式机油冷却器

水冷式机油冷却器靠冷却液冷却。如图9-8所示，在全流式机油滤清器4上带有水冷式机油冷却器，从冷却系统散热器出水管引来的冷却液在冷却器芯2的外面流过，而从机油泵来的机油经冷却器芯进入机油滤清器过滤，再经冷却器芯流出，在冷却器内进行热交换。

9.2.3 润滑油路

油底壳

集滤器

主油道

机油泵

安全阀

机油滤清器

旁通阀

各主轴承

各连杆轴承

各凸轮轴

轴承

气缸壁

活塞环

活塞销

摇臂轴

正时链

气门顶

图9-9 发动机润滑油路示意图

油压表

9.3 润滑剂

汽车发动机润滑剂有润滑油（机油）和润滑脂（黄油）两类。

9.3.1 润滑油

1. 润滑油的主要性能

（1）粘度是指润滑油受外力作用移动时，分子间产生的内摩擦力大小。它是润滑油分级和选用的主要依据。粘度过小，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；粘度过大，冷起动阻力增加，起动困难，润滑油不能及时被泵送到摩擦表面，导致起动磨损严重。

（2）粘温性是指润滑油粘度随温度而变化的特性。发动机从起动到满负荷工作，温度变化范围大，导致润滑油温度变化大于100℃。若润滑油的粘度随温度变化太大，就会使高温时粘度太低，而低温时粘度太高，影响正常润滑。

（3）氧化安定性是指润滑油抵抗氧化作用不使其性质发生永久变化的能力。润滑油工作温度高达95℃，产生氧化后，颜色变暗，粘度增加，酸性增大，并产生胶状沉积物。氧化变质的润滑油将腐蚀发动机零件，甚至破坏发动机的正常工作。

（4）其它性能如极压性、防腐性、起泡性、清净分散性等，它们对发动机的润滑都产生一定的影响，需要加入各种添加剂，保证润滑油的性能。

2. 润滑油的分类我国润滑油分以下3类（GB/T7631.3-1995）

（1）汽油机油 SC、SD、SF、SG、SH六个级别；

（2）柴油机油 CC、CD、CD-Ⅱ、CE、CF-4五个级别；

（3）二冲程汽油机油 ERA、ERB、ERC、ERD四个级别。

级号越后，使用性能越好，适用于新机型或强化程度高的发动机。

每一种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（30、40和50 号）和六个多粘度等级（5W/30、5W/40、10W/30、10W/40、15W/40和20W/40）的润滑油牌号。

单一粘度等级的润滑油粘温性较差，只适应某一温度范围使用。多粘度等级的润滑油粘温性好，适应温度范围宽。

3.润滑油的选用

（1）汽油机选择汽油机机油，柴油机选择柴油机机油，二冲程汽油机选择相应机油。这是因为不同发动机工作原理、工作条件不同所致。

（2）根据发动机的强化程度选用合适的润滑油使用等级。

柴油机的强化程度用系数K表示，按下式计算

K=P_meC_m

式中 P_me—气缸内气体平均有效压力（MPa）；

C_m--活塞平均速度（m/s）；

--冲程系数（四冲程 =0.5，二冲程 =1）。

当 K≤50时，选用CC级润滑油；K>50时，应选用CD级润滑油。

图9-10 发动机润滑油选用

（3）根据气温选用适当粘度等级的润滑油，可参见图9-10选择。具体机型应按使用说明书进行机油选用与保养。

9.3.2 润滑脂

润滑脂具有良好的粘附性，在常温下可附着于垂直表面而不流淌，可以在敞开或密封不良及受压较大的摩擦部位工作，并有防水、防尘、密封作用。

汽车发动机主要在水泵轴承及发电机轴承使用润滑脂。目前普遍推荐使用的是通用锂基润滑脂，它具有良好的高低温适应性，可在-30～120℃的温度范围内使用，具有良好的抗水性、防锈性、安定性和润滑性，在高速运转的水泵及发电机轴承使用，不变质，不流失，保证润滑。

本章小结

1.润滑系统具有的减轻机件磨损、减小摩擦损失、降低功率消耗的作用，还具有密封、冷却、清洁和防氧化锈蚀功能。

2.汽车发动机润滑有压力润滑、飞溅润滑和润滑脂润滑三种方式。曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面采用压力润滑；负荷较轻的气缸壁面和配气机构的凸轮、挺柱、气门杆、摇臂等采用飞溅润滑；水泵及发电机轴承采用润滑脂润滑。

3.发动机润滑系统一般由油底壳、机油集滤器、机油泵、机油滤清器和机油冷却器等组成。为了保证可靠润滑，在机油泵和机油滤清器等部件上安装有相应的安全阀门和旁通阀门。

4. 汽车发动机润滑剂有润滑油和润滑脂两类。润滑油的粘度、粘温性、氧化安定性等对使用性能影响较大。我国润滑油分汽油机机油、柴油机机油和二冲程汽油机机油3大类，每类又分若干级别和牌号。润滑油的选用应根据发动机类型、强化程度及气温等条件确定。润滑脂主要应用于水泵轴承及发电机轴承，一般推荐使用通用锂基润滑脂。

【复习思考题】

1.名词解译：压力润滑、飞溅润滑、全流式滤清器、分流式滤清器、润滑油的粘度、粘温性、氧化安定性。

2. 润滑系统作用有哪些？车用发动机有哪几种润滑方式？

3. 润滑系统一般由哪些零部件组成？各有何功用？

4. 转子式和齿轮式机油泵结构与工作原理各有什么特点？

5. 复合滤清器中的安全阀和旁通阀各起什么作用？

6. 采用双机油滤清器时，它们是并联还是串联于润滑油路中？为什么？

7.画出所拆发动机的润滑油路示意图。

8.我们应该如何合理选用发动机润滑剂？

发表于 @ 2008年06月05日 10:37:00 |点击数（）