第5章潤滑和冷卻系統(tǒng).ppt

1、第5章 發(fā)動機潤滑系和冷卻系 5.1 潤滑系統(tǒng)5.1.1 潤滑系的功能及組成,一、潤滑系的功用 發(fā)動機工作時，很多傳動零件都是在很小的間隙下作高速相對運動(曲軸主軸頸-主軸承、曲柄銷-連桿軸承、凸輪軸頸-凸輪軸軸承、活塞、活塞環(huán)-氣缸壁面等），它們之間將發(fā)生強烈的摩擦。 潤滑系的功用-在發(fā)動機工作時連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠的潔凈潤滑油輸送到全部傳動件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，實現(xiàn)液體摩擦，從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機件磨損，以達到提高發(fā)動機工作可靠性和耐久性的目的。,獲得幫助：汽車維修論壇 ,潤滑系統(tǒng),潤滑系統(tǒng)功能,二、潤滑方式 對負荷及相對運動速度不同的傳動件采用不同的潤滑

2、方式。 (1) 壓力潤滑 以一定的壓力把潤滑油供入摩擦表面的潤滑方式。（主軸承、連桿軸承、凸輪軸承）。 (2) 飛濺潤滑 利用發(fā)動機工作時運動件濺潑起來的油滴或油霧潤滑摩擦表面的潤滑方式。（氣缸壁面、配氣機構(gòu)的凸輪、挺柱、氣門桿、搖臂等）。 (3) 潤滑脂潤滑 通過對潤滑脂嘴定期加注潤滑脂來潤滑零件的工作表面的方式。（水泵、發(fā)電機軸承等）。,飛濺潤滑,獲得幫助：汽車維修論壇 ,壓力潤滑,三、潤滑系組成 (1) 機油泵-保證潤滑油在潤滑系內(nèi)循環(huán)流動，并在發(fā)動機任何轉(zhuǎn)速下都能以足夠高的壓力向潤滑部位輸送足夠數(shù)量的潤滑油。 (2) 機油濾清器-濾除潤滑油中的金屬磨屑、機械雜質(zhì)和潤滑油氧化物。 (3)

3、 機油冷卻器-用來降低潤滑油的溫度。若潤滑油溫度過高，則其粘度下降，不利于在摩擦表面形成油膜。此外，還會加速潤滑油老化變質(zhì)，縮短潤滑油使用期。 (4) 油底殼-存儲潤滑油的容器。 (5) 集濾器-置于潤滑系的進口，用來濾除潤滑油中粗大的雜質(zhì)，防止其進入機油泵。 潤滑油壓力表、溫度表、潤滑油管道等。,四、潤滑系油路 現(xiàn)代汽車發(fā)動機的潤滑系油路大致相同。 壓力警示（限壓閥12處、機油濾清器7處）,潤滑系統(tǒng)報警,5.1.2 潤滑劑,汽車發(fā)動機潤滑劑-潤滑油、潤滑脂。 一、潤滑油的功用 (1) 潤滑 潤滑油在運動零件的所有摩擦表面之間形成連續(xù)的油膜，以減小零件之間的摩擦。 (2) 冷卻 潤滑油在循環(huán)過

4、程中流過零件工作表面，可以降低零件的溫度。 (3) 清洗 潤滑油可以帶走摩擦表面產(chǎn)生的金屬碎末及沖洗掉沉積在氣缸、活塞、活塞環(huán)及其它零件上的積炭。 (4) 密封 附著在氣缸壁、活塞及活塞環(huán)上的油膜，可起到密封防漏的作用。 (5) 防銹 潤滑油有防止零件發(fā)生銹蝕的作用。,二、潤滑油的使用特性及機油添加劑 潤滑油的工作溫度變化范圍很大，環(huán)境溫度-曲軸箱中潤滑油的平均溫度可達950C或更高-與1803000C的高溫零件接觸，受到強烈的加熱。 汽車發(fā)動機用潤滑油應具有下列使用性能： (1) 適當?shù)恼扯?。粘度過小，在高溫、高壓下容易從摩擦表面流失，不能形成足夠厚度的油膜；粘度過大，冷起動困難，潤滑油不能

5、被泵送到摩擦表面。因此潤滑油應有適當?shù)恼扯龋ㄌ砑釉龀韯?。添加增稠劑之后，可以使?jié)櫥驮诟邷貢r保持足夠的粘度，而在低溫時粘度增加不多。 (2) 優(yōu)異的氧化安定性。指潤滑油抵抗氧化作用不使其性質(zhì)發(fā)生永久變化的能力（在潤滑油中添加氧化抑制劑）。當潤滑油在使用與儲存過程中與空氣中的氧氣接觸而發(fā)生氧化作用時，潤滑油的顏色變暗，粘度增加，酸性增大，并產(chǎn)生膠狀沉積物。氧化變質(zhì)的潤滑油將腐蝕發(fā)動機零件，甚至破壞發(fā)動機的工作。,(3) 良好的防腐性 潤滑油在使用過程中不可避免地被氧化而生成各種有機酸。這類酸性物質(zhì)對金屬零件有腐蝕作用，為提高潤滑油的防腐性，除加深潤滑油的精制程度外，還要加入防腐添加劑。 (4)

6、 較低的起泡性 由于潤滑油在潤滑系中快速循環(huán)和飛濺，必然會產(chǎn)生泡沫。如果泡沫太多，或泡沫不能迅速消除，將造成摩擦表面供油不足。控制泡沫生成的方法，添加泡沫抑制劑。 (5) 強烈的清凈分散性 潤滑油的清凈分散性是指潤滑油分散、疏松和移走附著在零件表面上的積炭和污垢的能力（加入清凈分散添加劑）。 (6) 高度的極壓性 在摩擦表面之間的油膜厚度小于0.30.4m的潤滑狀態(tài)，稱邊界潤滑。習慣上把高溫、高壓下的邊界潤滑，稱為極壓潤滑。潤滑油在極壓條件下的抗摩性叫作極壓性（加入極壓添加劑）?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機的軸承及配氣機構(gòu)等零件的潤滑，即為極壓潤滑。,三、潤滑油的分類 國際分類： SAE粘度分類法： 冬季用

7、潤滑油（6種牌號）：SAE0W、SAE5W、SAEl0W、SAEl5W、SAE20W和SAE25W。 非冬季潤滑油（4種牌號）：SAE20、SAE30、SAE40和SAE50。 號數(shù)較大的潤滑油粘度較大， API使用分類法： S系列為汽油機油（8個級別）：SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH 。 C系列為柴油機油（5個級別）：CA、CB、CC、CD和CE 。 級號越后，使用性能越好，適用的機型越新或強化程度越高。 中國分類（GBT7631.31995）： (1) 汽油機油（6個級別）：SC、SD、SE、SF、SG、SH。 (2)柴油機油（5個級別）：CC、CD、CD-、CE、CF-4

8、。 (3) 二沖程汽油機油（4個級別）：ERA、ERB、ERC、ERD。,四、潤滑油的選用 1) 根據(jù)汽車發(fā)動機的強化程度選用合適的潤滑油使用級。 汽油機后生產(chǎn)的汽車比早年生產(chǎn)的汽車強化程度高，應選用使用級較高的潤滑油。 柴油機的強化程度用強化系數(shù)K表示( K=pmecm) 式中，pme為平均有效壓力(MPa)；cm為活塞平均速度(ms) ，為沖程系數(shù)(四沖程，=0.5，二沖程=1) K50時，選用CC級潤滑油；K50時，應選用CD級潤滑油。 2) 根據(jù)地區(qū)的季節(jié)氣溫選用適當粘度等級的潤滑油。按當?shù)氐沫h(huán)境溫度選用潤滑油時。,五、合成潤滑油 利用化學合成方法制成的潤滑劑。其主要特點: 良好的粘度

9、-溫度特性，可以滿足大溫差的使用要求； 優(yōu)良的熱氧化安定性，可長期使用不需更換。 使用合成潤滑油，發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性會稍有改善，并可降低發(fā)動機的冷起動轉(zhuǎn)速。,六、潤滑脂 將稠化劑摻入液體潤滑劑中所制成的一種穩(wěn)定的固體或半固體產(chǎn)品，其中可以加入改善潤滑脂某種特性的添加劑。 潤滑脂在常溫下可附著于垂直表面而不流淌，并能在敞開或密封不良的摩擦部位工作，具有其他潤滑劑所不能代替的特點。 鋰基潤滑脂(GBT56711985)- 具有良好的高低溫適應性，可在-301200C的寬闊溫度范圍內(nèi)使用； 具有良好的抗水性和防銹性能，可用于潮濕和與水接觸的摩擦部位； 具有良好的安定性和潤滑性，在高速運轉(zhuǎn)的機械部位使

10、用，不變質(zhì)、不流失，保證潤滑。,潤滑油添加劑,潤滑油性質(zhì),潤滑與溫度升高,5.1.3 機油泵,-齒輪式（分內(nèi)接齒輪式、外接齒輪式(齒輪式機油泵) -轉(zhuǎn)子式 一、齒輪式機油泵 當齒輪旋轉(zhuǎn)時，進油腔1的容積由于輪齒逐漸脫離嚙合而增大，腔內(nèi)產(chǎn)生一定的真空，潤滑油從油底殼經(jīng)進油口被吸入進油腔，隨后又被輪齒帶到出油腔3。出油腔3的容積由于輪齒逐漸進入嚙合而減小，使?jié)櫥蛪毫ι?，潤滑油?jīng)出油口被壓入發(fā)動機機體上的潤滑油道。,齒輪式機油泵的典型結(jié)構(gòu),二、內(nèi)接齒輪式機油泵 內(nèi)嚙合齒輪式機油泵也稱內(nèi)接齒輪泵，其外齒輪5是主動齒輪，套在曲軸前端，通過花鍵8由曲軸直接驅(qū)動。內(nèi)接齒輪6是從動齒輪，裝在機油泵體4內(nèi)，

11、泵體固定在機體前端。 因為內(nèi)接齒輪泵由曲軸直接驅(qū)動，無需中間傳動機構(gòu)，零件數(shù)量少，制造成本低，占用空間小，使用范圍廣。 但是這種機油泵在內(nèi)、外齒輪之間有一處無用的空間，使機油泵的泵油效率降低。另外，如果曲軸前端軸頸太粗，機油泵外形尺寸隨之增大，發(fā)動機驅(qū)動機油泵的功率損失也相應有所增加。,三、轉(zhuǎn)子式機油泵 當機油泵工作時，主動軸帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子則帶動外轉(zhuǎn)子2朝同一方向轉(zhuǎn)動。 由于內(nèi)、外轉(zhuǎn)子工作面的輪廓是一對共軛曲線，因此可以保證兩個轉(zhuǎn)子相互嚙合時既不干涉也不脫離。 內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間的接觸點將外轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔分成四個工作腔。當某一工作腔轉(zhuǎn)過進油口時，容積增大，產(chǎn)生真空，潤滑油經(jīng)進油口被吸入工作腔內(nèi)

12、。當該工作腔轉(zhuǎn)過出油口時，容積減小，油壓升高，潤滑油經(jīng)出油口被壓出。,四、安全閥 機油泵的供油量與其轉(zhuǎn)速有關(guān)，而機油泵的轉(zhuǎn)速又與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比。 在設計機油泵時，都是使其在低速時有足夠大的供油量。 在高速時機油泵的供油量明顯偏大，潤滑油壓力也顯著偏高。 在發(fā)動機冷起動時，潤滑油粘度大，流動性差，潤滑油壓力也會大幅度升高。 為了防止油壓過高，在潤滑油路中設置安全閥或限壓閥。 當安全閥安裝在機油泵上時，如果油壓達到規(guī)定值，安全閥開啟，多余的潤滑油返回機油泵進口。 當安全閥安裝在主油道上，則當油壓達到規(guī)定值時，多余的潤滑油經(jīng)過安全閥流回油底殼。,潤滑油量與轉(zhuǎn)速,5.1.4 機油濾清器,一、機油濾清

13、器 機油濾清器-全流式、分流式。 全流式濾清器-串聯(lián)于機油泵和主油道之間，能濾清進入主油道的全部潤滑油。 分流式濾清器-與主油道并聯(lián)，僅過濾機油泵送出的部分潤滑油（轎車已不用）。 雙濾清器-在貨車（重型貨車）上普遍采用，粗濾器濾除機油中直徑為0.05mm以上的較大粒度的雜質(zhì)，潤滑油進入主油道。細濾器濾除直徑為0.001mm以上的細小雜質(zhì)，潤滑油直接返回油底殼。,全流式濾清器 旁通閥濾紙堵塞后油的通道 有的裝有止回閥-發(fā)動機停機后防止?jié)櫥土骰赜偷讱?濾芯-褶紙濾芯、纖維濾清材料,機油濾清器,二、集濾器 集濾器-浮筒式、固定式。 浮筒式集濾器-由浮筒3、濾網(wǎng)2、浮筒罩1及吸油管4等構(gòu)成。 空心的

14、浮筒不論油底殼內(nèi)的油面如何波動，始終浮在潤滑油表面上，以保證機油泵從含雜質(zhì)較少的上層油面吸入潤滑油。 固定式集濾器-,集濾器,5.1.5 機油冷卻器,發(fā)動機機油冷卻器-風冷式、水冷式。 風冷式機油冷卻器-利用汽車行駛時的迎面風對潤滑油進行冷卻。這種機油冷卻器散熱能力大，多用于賽車及熱負荷大的增壓汽車上。但是風冷式機油冷卻器在發(fā)動機起動后需要很長的暖機時間才能使?jié)櫥瓦_到正常的工作溫度，所以普通轎車上很少采用。 水冷式機油冷卻器-外形尺寸小，布置方便，且不會使?jié)櫥屠鋮s過度，潤滑油溫度穩(wěn)定，因而在轎車上應用較廣。,機油冷卻器,機油箱,5.2 冷卻系統(tǒng)5.2.1 冷卻系的功用及組成,功用-是使發(fā)動

15、機在所有工況下都保持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系既要防止發(fā)動機過熱，也要防止冬季發(fā)動機過冷。 在發(fā)動機工作期間，與高溫燃氣接觸的發(fā)動機零件受到強烈的加熱。若不進行適當?shù)睦鋮s，發(fā)動機將會過熱，工作過程惡化，零件強度降低，機油變質(zhì)，零件磨損加劇，最終導致發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性、可靠性及耐久性的全面下降。 冷卻過度也是有害的。不論是過度冷卻還是發(fā)動機長時間在低溫下工作，均會使散熱損失及摩擦損失增加，零件磨損加劇，排放惡化，發(fā)動機工作粗暴，發(fā)動機功率下降及燃油消耗率增加。,組成-強制循環(huán)水冷系由水泵、散熱器、冷卻風扇、節(jié)溫器、補償水桶、發(fā)動機機體和氣缸蓋中的水套以及其它附屬裝置等組成。利用水泵提高冷卻液的

16、壓力，強制冷卻液在發(fā)動機中循環(huán)流動。,冷卻過程-冷卻液在水泵5中增壓后-分水管10-機體水套9-吸熱而升溫-流入氣缸蓋水套7-氣缸蓋水套壁吸熱-節(jié)溫器6-散熱器進水軟管-散熱器2； 在散熱器中，冷卻液向流過散熱器周圍的空氣散熱而降溫；最后冷卻液經(jīng)散熱器出水軟管返回水泵。 分水管都沿縱向開有出水孔，并與機體水套相通，離水泵越遠出水孔越大，其數(shù)目通常與氣缸數(shù)相同。 暖風系統(tǒng)-暖風機是一個熱交換器，也可稱作第二散熱器。熱的冷卻液從氣缸蓋或機體水套經(jīng)暖風機進水軟管9-暖風機芯8-暖風機出水軟管6-水泵。 吹過暖風機芯的空氣被冷卻液加熱-檔風玻璃除霜器、駕駛室或車廂。,發(fā)動機液體冷卻系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),冷卻

17、系統(tǒng)的軟管,發(fā)動機過熱報警,5.2.2 冷卻液,冷卻液-水（最好是軟水）+防凍劑。為防止循環(huán)冷卻水凍結(jié)（純凈水在00C時結(jié)冰），最常用的防凍劑是乙二醇。冷卻液中水與乙二醇的比例不同，其冰點也不同。在水中加入防凍劑還同時提高了冷卻液的沸點。 防凍劑中通常含有防銹劑、泡沫抑制劑。防銹劑可延緩或阻止發(fā)動機水套壁及散熱器的銹蝕或腐蝕。泡沫抑制劑能有效地抑制泡沫的產(chǎn)生。在使用過程中，防銹劑和泡沫劑會逐漸消耗殆盡，因此，定期更換冷卻液是十分必要的。,發(fā)動機冷卻液,5.2.3 散熱器,一、散熱器 發(fā)動機水冷系中的散熱器由進水室、出水室及散熱器芯等三部分構(gòu)成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動，空氣在散熱器芯外通過。熱的

18、冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱量而升溫，所以散熱器是一個熱交換器。,散熱器芯的結(jié)構(gòu)形式： 管片式 （單列芯、雙列芯） 管帶式 （單列芯、雙列芯） 板式,二、散熱器蓋 閉式水冷系的優(yōu)點： 閉式水冷系可使系統(tǒng)內(nèi)的壓力提高98-196kPa，冷卻液的沸點相應地提高到1200C左右，從而擴大了散熱器與周圍空氣的溫差，提高了散熱器的換熱效率。由于散熱器散熱能力的增強，可以相應地減小散熱器尺寸。 閉式水冷系可減少冷卻液外溢及蒸發(fā)損失。 散熱器蓋的作用是密封水冷系并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力。當把散熱器蓋蓋在散熱器加冷卻液口上并鎖緊時，散熱器蓋的上密封襯墊在壓力閥彈簧的作用下與加冷卻液口

19、的上密封面貼緊，散熱器蓋的下密封襯墊與加冷卻液口的下密封面貼緊，這時水冷系被封閉。,密封形成閉式水冷系 調(diào)節(jié)散熱器與補水箱的冷卻液數(shù)量,三、補償水桶 用軟管與散熱器加冷卻液口上的溢流管連接。 作用-當冷卻液受熱膨脹時，部分冷卻液流入補償水桶； -當冷卻液降溫時，部分冷卻液又被吸回散熱器。 -補償水桶還可消除水冷系中的所有氣泡（導致金屬腐蝕、降低冷卻效果）。 補償水桶內(nèi)的液面有時升高，有時降低，而散熱器卻總是被冷卻液所充滿。 在補償水桶的外表面上刻有兩條標記線：“低”線和“高”線，補償水桶內(nèi)的液面應位于兩條標記線之間。,四、散熱器百葉窗 作用-改變吹過散熱器的空氣流量來調(diào)節(jié)發(fā)動機的冷卻強度，以保

20、證發(fā)動機經(jīng)常在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作。 在發(fā)動機冷起動或暖車期間，冷卻液的溫度較低，這時將百葉窗部分或完全關(guān)閉，以減少吹過散熱器的空氣流量，使冷卻液的溫度迅速升高。 百葉窗的控制-手柄操縱、感溫器自動控制（氣體動力）。,冷卻液的壓力與沸點,冷卻液的壓力與沸點2,散熱器,5.2.4 冷卻風扇,一、風扇的功用及結(jié)構(gòu) 風扇的功用-當風扇旋轉(zhuǎn)時吸進空氣，使其通過散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻。 汽車發(fā)動機水冷系多采用低壓頭、大風量、高效率的軸流式風扇。 冷卻風扇置于散熱器后面。風扇一般安裝在水泵軸上，在風扇外圍裝設導風罩3，使風扇4吸進的空氣全部通過散熱器1，以提高風扇效率。,二、硅油

21、風扇離合器 汽車在行駛過程中，發(fā)動機的熱狀況隨時在變化，因此，必須隨時調(diào)節(jié)發(fā)動機的冷卻強度。 試驗證明，水冷系只有25%的時間需要風扇工作，而在冬季需要風扇工作的時間就更短了。 根據(jù)發(fā)動機的熱狀況隨時對其冷卻強度加以調(diào)節(jié)就顯得十分必要了。在風扇帶輪與冷卻風扇之間裝置硅油風扇離合器，是實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)的方法之一。,硅油風扇離合器的工作原理 當發(fā)動機溫度（散熱器溫度）較低時，從動板8上的進油孔A被閥片6封閉。這時貯油腔內(nèi)的硅油不能進入工作腔，因此工作腔內(nèi)沒有硅油。主動板7的旋轉(zhuǎn)運動不能傳給從動板，風扇離合器處于分離狀態(tài)。 當流過散熱器的空氣溫度超過650C時，熱空氣吹在感溫器4上使螺旋形雙金屬片發(fā)生變

22、形，并帶動閥片傳動銷5使閥片6轉(zhuǎn)過一定的角度，從動板8上的進油孔被打開，硅油從貯油腔通過進油孔A進入工作腔，并流進從動板8與主動板7以及主動板與殼體9之間的間隙內(nèi)。由于硅油粘度很大，因此主動板可以通過硅油帶動從動板、殼體以及風扇一起高速旋轉(zhuǎn)，這時離合器處于接合狀態(tài)。進入工作腔的硅油在離心力的作用下被甩向外緣，經(jīng)回油孔B流回貯油腔，再經(jīng)進油孔A流回工作腔，如此循環(huán)不已。 當吹過散熱器的空氣溫度降低到350C以下時，感溫器操縱閥片將進油孔A封閉。這時硅油不再流入工作腔，先前流入工作腔的硅油在離心力作用下返回貯油腔，直到甩空為止，離合器又處于分離狀態(tài)。,三、電動風扇 電動風扇由風扇電動機驅(qū)動并由蓄電池供電，所以風扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)。風扇轉(zhuǎn)速由溫控熱敏電阻開關(guān)控制。 當冷卻液流出散熱器的溫度為92970C時，熱敏開關(guān)接通風扇電動機的1擋，風扇轉(zhuǎn)速為2300rmin。 當冷卻液溫度升高到991050C時，熱敏開關(guān)接通風扇電動機的2擋，這時風扇轉(zhuǎn)速為2800rmin。 若冷卻液溫度降到92980C時，風扇電動機恢復1擋轉(zhuǎn)速。 當冷卻液溫度降到84910C時，熱敏開關(guān)切斷電源，風扇停轉(zhuǎn)。 電動風扇的優(yōu)點-結(jié)構(gòu)簡單、布置方便、不消耗發(fā)動機