第六章潤滑系
一、概述
1. 功用
潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發動機的功率消耗；
清洗作用：機油在潤滑系內不斷迴圈，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物；
冷卻作用：機油在潤滑系內迴圈還可帶走摩擦產生的熱量，起冷卻作用；
密封作用：在運動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利於防止漏氣或漏油；
防鏽蝕作用：在零件表面形成油膜，對零件表面起保護作用，防止腐蝕生鏽；
液壓作用：潤滑油還可用作液壓油，如液壓挺柱，起液壓作用；
減震緩衝作用：在運動零件表面形成油膜，吸收衝擊並減小振動，起減震緩衝作用。
3. 潤滑油
發動機的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂。
潤滑油習慣上稱為機油，品種很多。汽油機和柴油機使用的潤滑油不同，汽油機潤滑系使用的潤滑油俗稱汽油機機油，柴油機潤滑系使用的潤滑油俗稱柴油機機油。
機油的粘度隨溫度變化而變化，溫度高則粘度小，溫度低則粘度大，因此，要根據季節選用不同牌號的潤滑油。
4．組成（圖6-3）
潤滑系一般由機油幫浦，油底殼，機油濾清器，機油散熱器，各種閥，感測器和機油壓力表、溫度表等組成。現代汽車發動機潤滑系的組成及油路布置方案大致相似，只是由於潤滑系的工作條件和具體結構的不同而稍有差別。
5．發動機潤滑部位（圖6-4）
發動機的潤滑部位主要有曲柄連桿機構、配氣機構以及正室齒輪室。
齒輪式機油幫浦由主動軸、主動齒輪、從動軸、從動齒輪、殼體等組成，兩個齒數相同的齒輪相互嚙合，裝在殼體內，齒輪與殼體的徑向和端麵間隙很小。主動軸與主動齒輪鍵連線，從動齒輪空套在從動軸上。
工作時，主動齒輪帶動從動齒輪反向旋轉。兩齒輪旋轉時，充滿在齒輪齒槽間的機油沿油幫浦殼壁由進油腔帶到出油腔，在進油腔一側由於齒輪脫開嚙合以及機油被不斷帶出而產生真空，使油底殼內的機油在大氣壓力作用下經集濾器進入進油腔，而在出油腔一側由於齒輪進入嚙合和機油被不斷帶入而產生擠壓作用，機油以一定壓力被幫浦出。
齒輪式機油幫浦結構簡單，機械加工方便，工作可靠，使用壽命長，應用較廣泛。
(3) 轉子式機油幫浦（圖6-6）
轉子式機油幫浦由殼體、內轉子、外轉子和幫浦蓋等組成。內轉子用鍵或銷子固定在轉子軸上，由曲軸齒輪直接或間接驅動，內轉子和外轉子中心的偏心距為e，內轉子帶動外轉子一起沿同一方向轉動。內轉子有4個凸齒，外轉子有5個凹齒，這樣內、外轉子同向不同步的旋轉。
轉子齒形齒廓設計得使轉子轉到任何角度時，內、外轉子每個齒的齒形廓線上總能互相成點接觸。這樣內、外轉子間形成4個工作腔，隨著轉子的轉動，這4個工作腔的容積是不斷變化的。在進油道的一側空腔，由於轉子脫開嚙合，容積逐漸增大，產生真空，機油被吸入，轉子繼續旋轉，機油被帶到出油道的一側，這時，轉子正好進入嚙合，使這一空腔容積減小，油壓公升高，機油從齒間擠出並經出油道壓送出去。
這樣，隨著轉子的不斷旋轉，機油就不斷地被吸入和壓出。
轉子式機油幫浦結構緊湊，外形尺寸小，重量輕，吸油真空度較大，幫浦油量大，供油均勻度好，成本低，在中、小型發動機上應用廣泛。
2. 機油濾清器
發動機工作時，金屬磨屑和大氣中的塵埃以及燃料燃燒不完全所產生的炭粒會滲入機油中，機油本身也因受熱氧化而產生膠狀沉澱物，機油中含有這些雜質。如果把這樣的髒機油直接送到運動零件表面，機油中的機械雜質就會成為磨料，加速零件的磨損，並且引起油道堵塞及活塞環、氣門等零件膠結。因此必須在潤滑系中設有機油濾清器，使迴圈流動的機油在送往運動零件表面之前得到淨化處理。
保證摩擦表面的良好潤滑，延長其使用壽命。
一般潤滑系中裝有幾個不同濾清能力的濾清器，集濾器、粗濾器和細濾器，分別串聯和併聯在主油道中。與主油道串聯的濾清器稱為全流式濾清器，一般為粗濾器；與主油道併聯的濾清器稱為分流式濾清器，一般為細濾器，過油量約為10～30％。
(1) 集濾器（圖6-7）
集濾器是具有金屬網的濾清器，安裝於機油幫浦進油管上，其作用是防止較大的機械雜質進入機油幫浦。
浮式集濾器飄浮於機油表面吸油，能吸入油面上較清潔的機油，但油面上的泡沫易被吸入，使機油壓力降低，潤滑欠可靠，目前應用不多。固定式集濾器淹沒在油麵之下，吸入的機油清潔度較差，但可防止泡沫吸入，潤滑可靠，結構簡單，逐步取代浮式集濾器。
(2) 粗濾器
粗濾器用於濾去機油中粒度較大的雜質，機油流動阻力小，它通常串聯在機油幫浦與主油道之間，屬於全流式濾清器。粗濾器是過濾式濾清器，其工作原理是利用機油通過細小的孔眼或縫隙時，將大於孔眼或縫隙的雜質留在濾芯的外部。根據濾芯的不同，有各種不同的結構形式。
傳統的粗濾器多採用金屬片縫隙式和繞線式，現多採用紙質式和鋸末式。
a. 金屬片縫隙式粗濾器（圖6-8）
這種粗濾器的濾芯是由薄鋼片製成的濾清片3、隔片2和刮片1等組成。它們彼此相同地套在濾芯軸13上，用上、下蓋板及螺母壓緊。由於濾清片之間有隔片，形成了一定的間隙，機油可通過此間隙流入濾芯，再經上蓋出油道流向主油道，機油流動方向如圖中箭頭所示。
在上蓋設有旁通閥，當濾芯堵塞時，旁通閥被機油壓力頂開，潤滑油不經濾芯而直接流入主油道，保證供油不會中斷。
b. 紙質濾芯式機油粗清器（圖6-9）
金屬片式粗濾器是一種永久性濾清器。由於它質量大、結構複雜、製造成本高等缺點，已基本被淘汰。紙質濾清器的濾芯是用微孔濾紙製成的，為了增大過濾面積，微孔濾紙一般都摺疊成扇形和波紋形（圖6-10）。
微孔濾紙經過酚醛樹脂處理，具有較高的強度，抗腐蝕能力和抗水濕效能，具有質量小、體積小、結構簡單、濾清效果好、過濾阻力小、成本低和保養方便等優點。得到了廣泛地應用。
c. 鋸末濾芯式機油粗濾清器
鋸末濾芯式粗濾器濾芯為酚醛樹脂粘結的鋸末濾芯，它阻力小，濾清效果好，使用壽命長。
(3) 細濾器
機油細濾器用以清除細小的雜質，這種濾清器對機油的流動阻力較大，故多做成分流式，它與主油道併聯，只有少量的機油通過它濾清後又回到油底殼。細濾器有過濾式和離心式兩種，過濾式機油細濾器存在著濾清能力與通過能力的矛盾。為此多數發動機採用離心式細濾器。
3. 機油散熱器、冷卻器
發動機運轉時，由於機油粘度隨溫度的公升高而變稀，降低了潤滑能力。因此，有些發動機裝用了機油散熱器或機油冷卻器。其作用是降低機油溫度，保持潤滑油一定的粘度。
(1) 機油散熱器（圖6-11）
機油散熱器由散熱管、限壓閥、開關、進出水管等組成。其結構與冷卻水散熱器相似。
機油散熱器一般安裝在冷卻水散熱器的前面，與主油道併聯。機油幫浦工作時，一方面將機油供給主油道，另一方面經限壓閥、機油散熱器開關，進油管進入機油散熱器內，冷卻後從出油管流回機油盤，如此迴圈流動。
(2) 機油冷卻器（圖6-12）
將機油冷卻器置於冷卻水路中，利用冷卻水的溫度來控制潤滑油的溫度。當潤滑油溫度高時，靠冷卻水降溫，發動機起動時，則從冷卻水吸收熱量使潤滑油迅速提高溫度。機油冷卻器由鋁合金鑄成的殼體、前蓋、後蓋和銅芯管組成，如圖所示。
為了加強冷卻，管外又套裝了散熱片。冷卻水在管外流動，潤滑油在管內流動，兩者進行熱量交換。也有使油在管外流動，而水在管內流動的結構。
4. 閥門（圖6-13）
在潤滑系中都設有幾個限壓閥和旁通閥，以確保潤滑系正常工作。
(1) 限壓閥
限壓閥用以限制潤滑系中機油的最高壓力。發動機工作時，機油幫浦的幫浦油壓力是隨發動機轉速增加而增高的，並且當潤滑系中油路淤塞、軸承間隙過小或使用的機油粘度過大時，也將使供油壓力增高。因此，在潤滑系機油幫浦和主油道中設有限壓閥，限制機油最高壓力，以確保安全。
當機油幫浦和主油道上機油壓力超過預定的壓力時，克服限壓閥彈簧作用力，頂開閥門，一部分機油從側面通道流入油底殼內，使油道內的油壓下降至設定的正常值後，閥門關閉。
(2) 旁通閥
旁通閥用以保證潤滑系內油路暢通，當機油濾清器堵塞時，機油通過併聯在其上的旁通閥直接進入潤滑系的主油道，防止主油道斷油。旁通閥與限壓閥的結構基本相同，只是其安裝位置、控制壓力，溢流方向不同，通常旁通閥彈簧剛度要比限壓閥彈簧剛度小得多。
5. 油尺、機油壓力表（圖6-14）
油尺是用來檢查油底殼內油量和油麵高低的。它是一片金屬桿，下端製成扁平，並有刻線。機油油麵必須處於油尺上下刻線之間。
機油壓力表用以指示發動機工作時潤滑系中機油壓力的大小，一般都採用電熱式機油壓力表，它由油壓表和感測器組成，中間用導線連線。感測器裝在粗濾器或主油道上，它把感受到的機油壓力傳給油壓表。油壓表裝在駕駛室內儀表板上，顯示機油壓力的大小值。
四、曲軸箱通風裝置
發動機工作時，一部分可燃混合氣和廢氣經活塞環洩漏到曲軸箱內。洩漏到曲軸箱內的汽油蒸汽凝結後，將使潤滑油變稀。同時，廢氣的高溫和廢氣中的酸性物質及水蒸汽將侵蝕零件，並使潤滑油效能變壞。
另外，由於混合氣和廢氣進入曲軸箱，使曲軸箱內的壓力增大，溫度公升高，易使機油從油封、襯墊等處向外滲漏。為此，一般汽車發動機都有曲軸箱通風裝置，以便及時將進入曲軸箱內的混合氣和廢氣抽出，使新鮮氣體進入曲軸箱，形成不斷地對流。曲軸箱通風方式一般有兩種，一種是自然通風，另一種是強制通風。
1. 自然通風（圖6-15）
從曲軸箱抽出的氣體直接匯入大氣中的通風方式稱為自然通風。柴油機多採用這種曲軸箱自然通風方式。在曲軸箱連通的氣門室蓋或潤滑油加註口接出一根下垂的出氣管，管口處切成斜口，切口的方向與汽車行駛的方向相反。
利用汽車行駛和冷卻風扇的氣流，在出氣口處形成一定真空度，將氣體從曲軸箱抽出。
2. 強制通風（圖6-16）
從曲軸箱抽出的氣體匯入發動機的進氣管，吸入氣缸再燃燒。這種通風方式稱為強制通風，汽油機一般都採用這種曲軸箱強制通風方式，這樣，可以將竄入曲軸箱內的混合氣**使用，有利於提高發動機的經濟性。
複習思考題：
1. 潤滑系的功用是什麼？由哪些機件組成？
2. 試述齒輪式機油幫浦和轉子式機油幫浦的構造和工作原理。
3. 發動機通常採用哪幾種機油濾清器？它們應該串聯？還是併聯？為什麼？
4. 潤滑油路中如果不裝限壓閥將引起什麼後果？
5. 曲軸箱通風的作用是什麼？通風方式有幾種？汽油機常採用哪種通風方式？為什麼？
發動機潤滑系工作頁
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汽車發動機理論總結
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