汽車拖拉機學（第2版）課件：發(fā)動機潤滑系統(tǒng)

汽車拖拉機學2024/10/10《汽車拖拉機學》發(fā)動機潤滑系統(tǒng)發(fā)動機潤滑系統(tǒng)第一節(jié)機油與潤滑方式第二節(jié)潤滑系統(tǒng)的組成與油路第三節(jié)潤滑系統(tǒng)的主要零部件《汽車拖拉機學》2024/10/101潤滑系統(tǒng)的組成潤滑原理重點、難點掌握機油的選用掌握發(fā)動機潤滑原理教學要求1.機油的選用與實踐2.發(fā)動機潤滑原理與實踐課程思政融入點實戰(zhàn)能力科技發(fā)展環(huán)保意識科學精神可持續(xù)發(fā)展課程思政的育人目標“耕讀教育”思政點映射表課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效機油的選用與實踐1.汽油機油與柴油機油為何不能混用？2.合成機油為何得到廣泛應用？3.發(fā)動機為何會燒機油？有何解決方法？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT實戰(zhàn)能力科技發(fā)展環(huán)保意識發(fā)動機潤滑原理與實踐1.潤滑系統(tǒng)的核心技術(shù)是什么？2.活塞潤滑的關鍵技術(shù)是什么？是如何實現(xiàn)良好潤滑的？3.凸輪軸、曲軸是如何實現(xiàn)潤滑的？4.為何要定期更換機油和機油濾清器？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神科技發(fā)展創(chuàng)新思維可持續(xù)發(fā)展7

2024/10/10第一節(jié)機油與潤滑方式8一、潤滑系統(tǒng)的功用

1.作用

發(fā)動機工作時，相對運動表面之間必然有摩擦。摩擦產(chǎn)生的阻力和阻力矩消耗發(fā)動機的功率，使相對運動表面發(fā)熱和磨損。摩擦表面的發(fā)熱超過允許極限時將破壞零件的機械性能，使磨損加劇，摩擦阻力進一步增大，如此惡性循環(huán)，發(fā)動機很快就損壞，因此為保證發(fā)動機長期正常工作，必須設法減小摩擦阻力。

發(fā)動機的潤滑是由潤滑系來實現(xiàn)的。潤滑系的基本任務是將定量、潔凈、有適當溫度的機油（潤滑油）輸送至各相對運動零件的摩擦表面，使零件摩擦表面產(chǎn)生油膜，從而減少摩擦損失和減輕磨損。2024/10/10第一節(jié)機油與潤滑方式9

1.作用

潤滑系的主要作用有：①潤滑?；钊蜌飧字g，主軸和軸瓦之間，均存在著快速的相對滑動，要防止零件過快的磨損，則需要在兩個滑動表面間建立油膜，有足夠厚度的油膜將相對滑動的零件表面隔開，從而達到減少磨損的目的。②冷卻降溫。機油能夠?qū)崃繋Щ貦C油箱再散發(fā)至空氣中，幫助冷卻發(fā)動機。③清洗清潔。好的機油能夠?qū)l(fā)動機零件上的碳化物、油泥、磨損金屬顆粒通過循環(huán)帶回機油箱，通過機油的流動，沖洗掉零件工作面上產(chǎn)生的臟物。2024/10/1010

④密封防漏。機油可以在活塞環(huán)與活塞之間形成一個密封圈，減少氣體的泄漏和防止外界的污染物進入。⑤防銹防蝕。機油能吸附在零件表面，防止水、空氣、酸性物質(zhì)及有害氣體與零件接觸。⑥抗磨。摩擦面加入潤滑劑，能使摩擦系數(shù)降低，從而減小摩擦阻力，減少能源消耗和磨損；潤滑劑在摩擦面間可以減少磨粒磨損、表面疲勞、黏著磨損等所造成的摩擦磨損。另外，在某些柴油機上，潤滑系統(tǒng)還向自動調(diào)節(jié)噴油提前角機構(gòu)、液壓調(diào)速器、可變壓縮比活塞裝置等處供油。目前，發(fā)動機正向高強化發(fā)展，對潤滑系統(tǒng)及機油的要求也隨之不斷提高。2024/10/1011二、機油

機油習慣上稱為潤滑油。1.機油的類型

根據(jù)GB/T28772—2012（內(nèi)燃機油分類），我國汽車機油分為：汽油機油、柴油機油、農(nóng)用柴油機油3類。①汽油機油。有SE、SF、SG、SH（GF-1）、SJ（GF-2）、SI（CF-3）、SM（CF-4）、SN（GF-5）八個級別?！癝”表示汽油機機油，“GF”表示以汽油為燃料、具有燃料經(jīng)濟性要求的乘用車發(fā)動機油；級號越后，使用性能越好，而且可以替代級號低的機油。2024/10/10第一節(jié)冷卻方式與冷卻液12

②柴油機油。有CC、CD、CF、CF-2、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4、CJ-4共九個級別?！癈”表示柴油機油，第二字母表示質(zhì)量等級，數(shù)字2或4分別表示二沖程或四沖程此油機。級號越后，使用性能越好，可以替代級號低的機油。2024/10/1013

③農(nóng)用柴油機油。適用于農(nóng)用柴油機及其農(nóng)用汽車。每一種級別又有若干種單一黏度等級。根據(jù)國標GB/T14906—2018《內(nèi)燃機油黏度分類》,采用含“W”和不含“W”兩組黏度等級系列,共14個等級。與低溫起動有關,以低溫啟動黏度、低溫泵送黏底和100℃時運動黏度劃分為0W、5W、10W、15W、20W、25W等6個等級,以100℃時的運動黏度以及150℃時高溫高剪切黏度劃分為8、12、16、20、30、40、50、60等8個等級。2024/10/1014

2.機油的選用

①汽油機選擇汽油機機油，柴油機選擇柴油機機油，通用油適用于汽油機與柴油機。

②根據(jù)氣溫選用適當黏度等級的機油，可參見圖選擇。具體機型應按使用說明書進行機油的選用與保養(yǎng)。2024/10/1015

3.合成機油

合成機油是利用化學合成方法制成的潤滑劑。其主要特點是良好的黏溫特性，能滿足較大溫差的使用要求；優(yōu)良的熱氧化安定性，可長期使用不需更換。使用合成機油，發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性會進一步改善，同時降低發(fā)動機的冷啟動轉(zhuǎn)速。目前，合成機油的價格比石油提煉出來的機油價格高。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和制造工藝的改進，合成機油的成本將會越來越低，合成機油的應用將日益廣泛。2024/10/1016三、潤滑方式

對于各運動零件表面的潤滑，按潤滑油供給的方法不同。潤滑方式有壓力潤滑、飛濺油霧潤滑和潤滑脂潤滑。1.壓力潤滑

在機油泵的作用下，機油以一定的壓力輸送至摩擦表面。這種方式工作可靠，能保證潤滑部位有充足的油量，有一定的清洗、冷卻作用，同時也便于對機油進行濾清和冷卻。一般來說，承受負荷大、相對運動速度較高的零件摩擦表面，如主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承、搖臂軸軸承等采用該潤滑方式。2024/10/10第一節(jié)冷卻方式與冷卻液17

2.飛濺油霧潤滑

這種潤滑方式是利用發(fā)動機工作時運動零件對軸承間隙處流出的機油進行擊濺，形成油滴或霧落入零件摩擦表面進行潤滑。這種方式常用于負荷較輕、工作表面外露、相對運動速度較低或不易實現(xiàn)壓力潤滑的零件表面，如氣缸壁、配氣凸輪、活塞銷座、連桿小頭襯套等。3.潤滑脂潤滑

對于發(fā)動機輔助系統(tǒng)的某些零件，如水泵及發(fā)電機的軸承，可采用定期加注潤滑油脂的方法進行潤滑。

汽車發(fā)動機采用壓力潤滑與飛濺潤滑組合的復合式潤滑系統(tǒng)，根據(jù)不同零件的需要采用不同的潤滑方式。2024/10/1018

2024/10/10第二節(jié)潤滑系統(tǒng)的組成與油路19一、潤滑系統(tǒng)的組成

一般綜合式潤滑系按照各部分的功能分解，主要由貯油裝置、泵油裝置、濾清裝置、檢示裝置、安全裝置和散熱裝置等組成。圖所示為4125A型柴油機采用的綜合式潤滑系統(tǒng)簡圖。汽油發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)如圖所示。2024/10/10第二節(jié)潤滑系統(tǒng)的組成與油路20

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1.貯油裝置

即油底殼，其容量除了要滿足潤滑系統(tǒng)工作時最大循環(huán)油量的要求，還應考慮機油自然散熱的要求。容量大則機油在油底殼內(nèi)停留時間長，自然散熱多，但受到結(jié)構(gòu)尺寸限制，不可能做得太大。2.泵油裝置

主要有機油泵、油管和集濾器等。機油泵通過油管將油底殼中的機油吸入、加壓并送入濾清裝置，使機油在發(fā)動機內(nèi)循環(huán)流動。機油泵一般布置在油底殼內(nèi)，以降低吸油高度，使發(fā)動機啟動時能很快泵油。機油泵的吸油管和集濾器應保持浸沉在油面以下，以防止吸入空氣，影響潤滑系的正常工作。2024/10/1022

3.濾清裝置

包括集濾器和機油濾清器（常分為粗濾器和細濾器兩種）。用來濾除機油中的各種雜質(zhì)，保證機油的清潔。4.檢示裝置

包括機油壓力表和機油溫度表、機油標尺等，用來指示潤滑系的工作狀況。5.安全裝置

包括限壓閥、回油閥（亦稱調(diào)壓閥）和旁通閥（亦稱安全閥）。限壓閥安裝在機油泵的出油道上，用來限制系統(tǒng)的最高壓力，保證機油泵壓力既要克服濾清器及管路、油道的阻力，滿足機體主油道內(nèi)機油壓力的要求，又防止系統(tǒng)壓力過高而使油管破裂、密封件損壞，以及機油泵過載。當機油泵出口壓力過高時，限壓閥開啟，使部分機油流回油底殼。2024/10/1023

回油閥安裝在主油道中，防止主油道壓力過高。當主油道壓力超過規(guī)定值時，回油閥開啟，使多余的機油流回油底殼。

旁通閥安裝在機油濾清器上并與濾芯并聯(lián)。當機油濾清器被雜質(zhì)堵塞、油路不暢通時，在濾清器的前后油路間產(chǎn)生壓力差。當此壓力差達到一定數(shù)值時，旁通閥開啟，使機油不經(jīng)過濾清器而直接流入主油道，以保證對發(fā)動機各部分的正常潤滑。6.散熱裝置

包括機油散熱器及油管、轉(zhuǎn)換開關等。用于對機油進行強制冷卻，以保持機油在適宜的溫度范圍內(nèi)工作。有些發(fā)動機由于功率較小或負荷不大而沒有機油散熱裝置。2024/10/1024二、潤滑系統(tǒng)的油器

1.4125A系列柴油機潤滑系統(tǒng)

發(fā)動機工作時，機油泵通過集濾器，油管將機油從油底殼吸入，增壓后沿油道送入濾清器，并在這里分成兩路，約1/3的機油流向離心式細濾器，經(jīng)濾清后直接流回有底殼。約2/3的機油流入粗濾器，過濾后至轉(zhuǎn)換開關，當機油溫度高（夏季）需要散熱時，轉(zhuǎn)換開關處于圖示位置，機油經(jīng)散熱器散熱后進入主油道。當機油溫度低（冬季）不需要散熱時，改變轉(zhuǎn)換開關的位置，機油便不經(jīng)過散熱器而直接流入主油道。

主油道的機油經(jīng)分油道進入曲軸各主軸承和配氣凸輪軸軸承。主軸承的機油經(jīng)曲軸中的斜孔進入連桿軸承，一部分再經(jīng)連桿桿身中的油道流至連桿小頭，以潤滑活塞銷與襯套。從各主軸承、連桿軸承、連桿小頭襯套流出的機油飛濺到氣缸壁、配氣凸輪及挺柱，以潤滑這些機件。2024/10/1025

進入凸輪軸前軸承的部分機油經(jīng)機體和氣缸蓋中的垂直油道，再通過前搖臂軸座被送至配氣機構(gòu)的搖臂軸中心孔內(nèi)，再沿徑向孔進入各搖臂襯套，在實現(xiàn)搖臂潤滑后又流出滴落在配氣機構(gòu)其他一些零件工作表面上。主油道中還有一部分機油流到正時齒輪室，潤滑各齒輪。

為了限制和調(diào)節(jié)機油壓力，保持系統(tǒng)的正常工作，在油路中分別裝有限壓閥、旁通閥和回油閥。限壓閥的開啟壓力為640～680kPa；旁通閥調(diào)整到粗濾器中油壓為340～440kPa時開啟；回油閥調(diào)整到柴油機處于標定轉(zhuǎn)速時（1500r/min），主油道的壓力為190～240kPa。

4125A柴油機潤滑系還設有機油溫度表和機油壓力表，分別指示機油溫度和主油道機油壓力。2024/10/1026

2.X4115型柴油機潤滑系統(tǒng)

圖為X4115型柴油機的潤滑系統(tǒng)，它與4115A型柴油機潤滑系統(tǒng)基本相同，主要區(qū)別是它只有一個全流式濾清器，工作時，曲軸齒輪驅(qū)動油泵的齒輪，機油自油底殼通過集濾器吸入，經(jīng)增壓后沿油道進入全流式離心濾清器，機油全部濾清后分兩路流出，其中1/3油量流回油底殼，2/3油量進入主油道。是否需通過機油散熱器，可由濾清器上的冬、夏轉(zhuǎn)換開關控制，一般冬季不通過散熱器而直接進入主油道。2024/10/1027

2.X4115型柴油機潤滑系統(tǒng)

進入主油道的機油經(jīng)五條分油道分別進入各主軸承和凸輪軸軸承.進入主軸承后部分機油經(jīng)曲軸上的斜油道進入四個連桿軸承。凸輪軸二、四軸承與氣缸體、缸蓋垂直油道相通，進入軸承的部分機油沿垂直油道及油管進入搖臂軸空腔內(nèi)，潤滑搖臂襯套等。

由于軸系高速旋轉(zhuǎn)，各軸承處泄出的機油被濺灑成細小油滴，使氣缸壁、連桿小頭襯套、活塞銷座和凸輪表面等得到飛濺潤滑。最后各路機油均回油底殼，構(gòu)成機油的流動循環(huán)。

另外，還有部分機油沿主油道至齒輪室油道，潤滑正時齒輪軸系。2024/10/1028

2.X4115型柴油機潤滑系統(tǒng)

該潤滑系設有限壓閥、安全閥和調(diào)壓閥。限壓閥位于機油泵殼體上，其開啟壓力為0.7～0.75MPa，可在試驗臺上檢查調(diào)整。安全閥和調(diào)壓閥均位于濾清器殼體內(nèi)，是不可調(diào)的。

冬夏轉(zhuǎn)換開關位于濾清器底殼右側(cè)，其調(diào)節(jié)盤（圖中未畫）通過兩個螺釘固定于殼體上，調(diào)節(jié)盤上有“D”（冬）和“X”（夏）二字，調(diào)節(jié)盤左側(cè)有一橫箭頭，當“D”字與箭頭相對時，濾清后的機油不通過散熱器而直接進入主油道。在環(huán)境溫度大于278K時，松開螺釘轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)盤，使“X”字對準箭頭，以使機油經(jīng)散熱器冷卻。2024/10/1029

3.轎車汽油發(fā)動機的潤滑油路

下圖所示為某轎車1.8L汽油發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)油路，它采用復合式潤滑系統(tǒng)。發(fā)動機工作時，機油由集濾器初步過濾后進入機油泵，經(jīng)機油泵提高壓力后泵入機油濾清器，從濾清器出來后進入主油道。進入主油道的機油經(jīng)曲軸箱上的五條并聯(lián)橫向斜油道引導流至曲軸主軸承、潤滑主軸頸，再經(jīng)曲軸內(nèi)的油道流入四個連桿軸承，潤滑連桿軸頸。機油再經(jīng)過連桿桿身的油道潤滑活塞銷，并對活塞進行噴油冷卻。中間軸的機油由發(fā)動機前邊第一條橫向斜油道供給。與主油道垂直的油道將機油送到氣缸蓋縱向油道，再通過五道并聯(lián)的橫向斜油道將機油送到凸輪軸，潤滑凸輪軸軸頸。在氣缸蓋和氣缸體右側(cè)（由前向后看）布置有回油孔，使氣缸蓋上的機油流回曲軸箱。2024/10/1030

3.轎車汽油發(fā)動機的潤滑油路2024/10/1031

潤滑系統(tǒng)的報警系統(tǒng)裝有兩個油壓開關，低壓油壓開關為褐色絕緣體，高壓油壓開關為白色絕緣體，均位于機油濾清器支架上。當打開點火開關時，位于儀表板中的機油壓力警告燈開始閃爍，啟動發(fā)動機。當機油壓力大于0.03MPa時，低壓油壓開關斷開，警告燈自動熄滅。當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，如果機油壓力低于0.03MPa，則低壓油壓開關觸點閉合，機油壓力警告燈閃爍。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過2150r/min時，如果機油壓力達不到0.18MPa，高壓油壓開關的觸點斷開，機油壓力警告燈閃爍，警報蜂鳴器也同時報警。

由于轎車發(fā)動機轉(zhuǎn)速高、功率大、凸輪軸多為頂置，機油泵一般由中間軸驅(qū)動；配氣機構(gòu)多多采用液力挺柱；在主油道與機油泵之間多用單級全流式濾清器，以簡化濾清系統(tǒng)。集濾器為固定淹沒式，以保證潤滑系統(tǒng)工作可靠。2024/10/1032

2024/10/10第三節(jié)潤滑系統(tǒng)的主要零部件33一、機油泵

潤滑系統(tǒng)的主要零部件有：機油泵、機油濾清器、機油冷卻裝置等。

機油泵的功用是提高機油壓力和保證一定的流量，向各摩擦表面強制供油，使發(fā)動機潤滑部位得到可靠的潤滑。機油泵一般有齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩種。1.齒輪式機油泵

分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩種（1）外接齒輪式機油泵

其工作原理如圖所示。在泵體內(nèi)裝有一個主動齒輪和一個從動齒輪，泵體上有進出油腔。2024/10/10第三節(jié)潤滑系統(tǒng)的主要零部件34

工作時，主動齒輪、從動齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)，進油腔處的容積因齒輪脫開嚙合而增大，腔內(nèi)產(chǎn)生一定真空度，機油被吸入并充滿進油腔，隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，充滿齒間的機油被帶到出油腔，而出油腔容積因齒輪進入嚙合而減小，油壓上升，使機油從出油腔壓送出去。

當齒輪進入嚙合時，嚙合齒間封閉的機油，由于容積變小在齒輪間產(chǎn)生很大的推力，導致軸承磨損，并消耗功率。為此在泵蓋上銑出一條卸壓槽，使齒根間受擠壓的機油通過卸壓槽進入出油腔。

外嚙合齒輪式機油泵具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠、能產(chǎn)生較高壓力等優(yōu)點，因而廣泛用于各種柴油潤滑系。2024/10/1035

（2）內(nèi)嚙合齒輪式機油泵。

外齒輪為主動齒輪，套在曲軸前端，通過花鍵套直接由曲軸驅(qū)動。內(nèi)齒輪為從動齒輪，安裝在機油泵體內(nèi)，泵體固定在發(fā)動機機體前端。當主動齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶動從動齒輪旋轉(zhuǎn)，進油容積由小變大，不斷進油；出油容積不斷由大變小，油壓升高。這種齒輪泵直接由曲軸驅(qū)動，無需中間傳動機構(gòu)，所以零件數(shù)少，體積小，成本低，但泵油效率較低。2024/10/1036

2.轉(zhuǎn)子式的機油泵

如圖所示，轉(zhuǎn)子式機油泵主要由外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、殼體、泵軸等組成。殼體內(nèi)有裝有不同心的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，即有一偏心距e。外轉(zhuǎn)子松套在殼體內(nèi)，它的內(nèi)圈有五個齒。內(nèi)轉(zhuǎn)子固定在泵軸上，它的外緣有四個齒。工作時，內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，它們的轉(zhuǎn)動方向相同但轉(zhuǎn)速不同，因此內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間有相對運動，且無論轉(zhuǎn)到任何位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子的四個齒都與外轉(zhuǎn)子齒廓接觸，而形成四個容積不斷變化的工作腔。進油孔一側(cè)的工作腔容積由小變大，機油被吸入，出油孔一側(cè)的工作容積由大變小，將機油壓送出去。

轉(zhuǎn)子式機油泵結(jié)構(gòu)緊湊，供油均勻，噪聲小，吸油真空度高，適于安裝在曲軸箱外且位置較高的發(fā)動機上。2024/10/1037

2024/10/1038二、機油濾清器

1.功用

機油濾清器用來濾除機油中的金屬屑、機械雜質(zhì)和機油的氧化物。2.類型

濾清器的分類方法較多。①按過濾細度分?？煞譃榇譃V器和細濾器，粗濾器一般能過濾0.05～0.1mm及以上粒度的雜質(zhì)。②按濾清器在機油路中的位置分。可分為全流式和分流式濾清器。全流式濾清器與主油道串聯(lián)，全部循環(huán)機油都要流過它；分流式濾清器與主油道并聯(lián)，一般只有總循環(huán)量的10％～30％流過它。③按濾清方式分?？煞譃檫^濾式和離心式兩類。2024/10/10第三節(jié)潤滑系統(tǒng)的主要零部件39

過濾式濾清器是使機油通過具有一定縫隙或孔隙的濾芯，把大于間隙的雜質(zhì)阻在濾芯之外，達到濾清目的，目前廣泛使用的是紙質(zhì)濾清器，其濾芯結(jié)構(gòu)形式與燃油紙質(zhì)濾芯相同，這里不再介紹。

離心式濾清器是利用旋轉(zhuǎn)離心力的原理，將機油中混入的密度大的雜質(zhì)分離出來。它可分為全流式與分流式離心濾清器。2024/10/1040三、機油冷卻裝置

1.功用

機油冷卻裝置的作用是降低機油溫度，保持機油一定的黏度。2.冷卻方式

機油的冷卻方式分自然冷卻、強制冷卻和復合冷卻。常用的冷卻介質(zhì)有空氣和水。

自然冷卻是利用油底殼外露表面，通過空氣散熱。