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1、第5章 发动机润滑系和冷却系 5.1 润滑系统5.1.1 润滑系的功能及组成,一、润滑系的功用发动机工作时，很多传动零件都是在很小的间隙下作高速相对运动(曲轴主轴颈-主轴承、曲柄销-连杆轴承、凸轮轴颈-凸轮轴轴承、活塞、活塞环-气缸壁面等），它们之间将发生强烈的摩擦。润滑系的功用-在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。,获得帮助：汽车维修论坛 http:/,润滑系统,润滑系统功能,二、润滑方式对负荷及相对运动速度不同的传动件采用不同
2、的润滑方式。(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。（主轴承、连杆轴承、凸轮轴承）。(2)飞溅润滑 利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式。（气缸壁面、配气机构的凸轮、挺柱、气门杆、摇臂等）。(3)润滑脂润滑 通过对润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件的工作表面的方式。（水泵、发电机轴承等）。,飞溅润滑,获得帮助：汽车维修论坛 http:/,1适应仓储作业过程的要求，有利于仓储业务的顺利进行。（1）单一的物流方向（2）应尽量减少储存物资在库内的搬运距离，避免任何迂回运输。（3）最少的装卸环节（4）最大程度地利用空间,2有利于提高仓库的经济效益(1)货区
3、布局应充分考虑地形、地质条件，因地制宜(2)平面布置与竖向布置相适应(3)货区布局能充分和合理地利用我国目前普遍使用的门式、桥式起重机等固定设备3有利于保证安全生产和文明生产,压力润滑,三、润滑系组成(1)机油泵-保证润滑油在润滑系内循环流动，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润滑油。(2)机油滤清器-滤除润滑油中的金属磨屑、机械杂质和润滑油氧化物。(3)机油冷却器-用来降低润滑油的温度。若润滑油温度过高，则其粘度下降，不利于在摩擦表面形成油膜。此外，还会加速润滑油老化变质，缩短润滑油使用期。(4)油底壳-存储润滑油的容器。(5)集滤器-置于润滑系的进口，用来滤除润
4、滑油中粗大的杂质，防止其进入机油泵。润滑油压力表、温度表、润滑油管道等。,四、润滑系油路现代汽车发动机的润滑系油路大致相同。压力警示（限压阀12处、机油滤清器7处）,润滑系统报警,5.1.2 润滑剂,汽车发动机润滑剂-润滑油、润滑脂。一、润滑油的功用(1)润滑 润滑油在运动零件的所有摩擦表面之间形成连续的油膜，以减小零件之间的摩擦。(2)冷却 润滑油在循环过程中流过零件工作表面，可以降低零件的温度。(3)清洗 润滑油可以带走摩擦表面产生的金属碎末及冲洗掉沉积在气缸、活塞、活塞环及其它零件上的积炭。(4)密封 附着在气缸壁、活塞及活塞环上的油膜，可起到密封防漏的作用。(5)防锈 润滑油有防止零件
5、发生锈蚀的作用。,二、润滑油的使用特性及机油添加剂润滑油的工作温度变化范围很大，环境温度-曲轴箱中润滑油的平均温度可达950C或更高-与1803000C的高温零件接触，受到强烈的加热。汽车发动机用润滑油应具有下列使用性能：(1)适当的粘度。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，冷起动困难，润滑油不能被泵送到摩擦表面。因此润滑油应有适当的粘度（添加增稠剂）。添加增稠剂之后，可以使润滑油在高温时保持足够的粘度，而在低温时粘度增加不多。(2)优异的氧化安定性。指润滑油抵抗氧化作用不使其性质发生永久变化的能力（在润滑油中添加氧化抑制剂）。当润滑油在使用与储存过程
6、中与空气中的氧气接触而发生氧化作用时，润滑油的颜色变暗，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，甚至破坏发动机的工作。,(3)良好的防腐性 润滑油在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机酸。这类酸性物质对金属零件有腐蚀作用，为提高润滑油的防腐性，除加深润滑油的精制程度外，还要加入防腐添加剂。(4)较低的起泡性 由于润滑油在润滑系中快速循环和飞溅，必然会产生泡沫。如果泡沫太多，或泡沫不能迅速消除，将造成摩擦表面供油不足。控制泡沫生成的方法，添加泡沫抑制剂。(5)强烈的清净分散性 润滑油的清净分散性是指润滑油分散、疏松和移走附着在零件表面上的积炭和污垢的能力（加入
7、清净分散添加剂）。(6)高度的极压性 在摩擦表面之间的油膜厚度小于0.30.4m的润滑状态，称边界润滑。习惯上把高温、高压下的边界润滑，称为极压润滑。润滑油在极压条件下的抗摩性叫作极压性（加入极压添加剂）。现代汽车发动机的轴承及配气机构等零件的润滑，即为极压润滑。,三、润滑油的分类国际分类：SAE粘度分类法：冬季用润滑油（6种牌号）：SAE0W、SAE5W、SAEl0W、SAEl5W、SAE20W和SAE25W。非冬季润滑油（4种牌号）：SAE20、SAE30、SAE40和SAE50。号数较大的润滑油粘度较大，API使用分类法：S系列为汽油机油（8个级别）：SA、SB、SC、SD、SE、SF、
8、SG和SH。C系列为柴油机油（5个级别）：CA、CB、CC、CD和CE。级号越后，使用性能越好，适用的机型越新或强化程度越高。中国分类（GBT7631.31995）：(1)汽油机油（6个级别）：SC、SD、SE、SF、SG、SH。(2)柴油机油（5个级别）：CC、CD、CD-、CE、CF-4。(3)二冲程汽油机油（4个级别）：ERA、ERB、ERC、ERD。,四、润滑油的选用 1)根据汽车发动机的强化程度选用合适的润滑油使用级。汽油机后生产的汽车比早年生产的汽车强化程度高，应选用使用级较高的润滑油。柴油机的强化程度用强化系数K表示(K=pmecm)式中，pme为平均有效压力(MPa)；cm为活
9、塞平均速度(ms)，为冲程系数(四冲程，=0.5，二冲程=1)K50时，选用CC级润滑油；K50时，应选用CD级润滑油。2)根据地区的季节气温选用适当粘度等级的润滑油。按当地的环境温度选用润滑油时。,五、合成润滑油利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点:良好的粘度-温度特性，可以满足大温差的使用要求；优良的热氧化安定性，可长期使用不需更换。使用合成润滑油，发动机的燃油经济性会稍有改善，并可降低发动机的冷起动转速。,六、润滑脂将稠化剂掺入液体润滑剂中所制成的一种稳定的固体或半固体产品，其中可以加入改善润滑脂某种特性的添加剂。润滑脂在常温下可附着于垂直表面而不流淌，并能在敞开或密封不良的摩擦部位
10、工作，具有其他润滑剂所不能代替的特点。锂基润滑脂(GBT56711985)-具有良好的高低温适应性，可在-301200C的宽阔温度范围内使用；具有良好的抗水性和防锈性能，可用于潮湿和与水接触的摩擦部位；具有良好的安定性和润滑性，在高速运转的机械部位使用，不变质、不流失，保证润滑。,润滑油添加剂,润滑油性质,润滑与温度升高,5.1.3 机油泵,-齿轮式（分内接齿轮式、外接齿轮式(齿轮式机油泵)-转子式 一、齿轮式机油泵当齿轮旋转时，进油腔1的容积由于轮齿逐渐脱离啮合而增大，腔内产生一定的真空，润滑油从油底壳经进油口被吸入进油腔，随后又被轮齿带到出油腔3。出油腔3的容积由于轮齿逐渐进入啮合而减小，
11、使润滑油压力升高，润滑油经出油口被压入发动机机体上的润滑油道。,齿轮式机油泵的典型结构,二、内接齿轮式机油泵内啮合齿轮式机油泵也称内接齿轮泵，其外齿轮5是主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键8由曲轴直接驱动。内接齿轮6是从动齿轮，装在机油泵体4内，泵体固定在机体前端。因为内接齿轮泵由曲轴直接驱动，无需中间传动机构，零件数量少，制造成本低，占用空间小，使用范围广。但是这种机油泵在内、外齿轮之间有一处无用的空间，使机油泵的泵油效率降低。另外，如果曲轴前端轴颈太粗，机油泵外形尺寸随之增大，发动机驱动机油泵的功率损失也相应有所增加。,三、转子式机油泵当机油泵工作时，主动轴带动内转子3旋转，内转子则带动外转
12、子2朝同一方向转动。由于内、外转子工作面的轮廓是一对共轭曲线，因此可以保证两个转子相互啮合时既不干涉也不脱离。内、外转子间的接触点将外转子的内腔分成四个工作腔。当某一工作腔转过进油口时，容积增大，产生真空，润滑油经进油口被吸入工作腔内。当该工作腔转过出油口时，容积减小，油压升高，润滑油经出油口被压出。,四、安全阀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。在设计机油泵时，都是使其在低速时有足够大的供油量。在高速时机油泵的供油量明显偏大，润滑油压力也显著偏高。在发动机冷起动时，润滑油粘度大，流动性差，润滑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。
13、当安全阀安装在机油泵上时，如果油压达到规定值，安全阀开启，多余的润滑油返回机油泵进口。当安全阀安装在主油道上，则当油压达到规定值时，多余的润滑油经过安全阀流回油底壳。,润滑油量与转速,5.1.4 机油滤清器,一、机油滤清器机油滤清器-全流式、分流式。全流式滤清器-串联于机油泵和主油道之间，能滤清进入主油道的全部润滑油。分流式滤清器-与主油道并联，仅过滤机油泵送出的部分润滑油（轿车已不用）。双滤清器-在货车（重型货车）上普遍采用，粗滤器滤除机油中直径为0.05mm以上的较大粒度的杂质，润滑油进入主油道。细滤器滤除直径为0.001mm以上的细小杂质，润滑油直接返回油底壳。,全流式滤清器旁通阀滤纸堵
14、塞后油的通道有的装有止回阀-发动机停机后防止润滑油流回油底壳滤芯-褶纸滤芯、纤维滤清材料,机油滤清器,二、集滤器集滤器-浮筒式、固定式。浮筒式集滤器-由浮筒3、滤网2、浮筒罩1及吸油管4等构成。空心的浮筒不论油底壳内的油面如何波动，始终浮在润滑油表面上，以保证机油泵从含杂质较少的上层油面吸入润滑油。固定式集滤器-,集滤器,5.1.5 机油冷却器,发动机机油冷却器-风冷式、水冷式。风冷式机油冷却器-利用汽车行驶时的迎面风对润滑油进行冷却。这种机油冷却器散热能力大，多用于赛车及热负荷大的增压汽车上。但是风冷式机油冷却器在发动机起动后需要很长的暖机时间才能使润滑油达到正常的工作温度，所以普通轿车上很
15、少采用。水冷式机油冷却器-外形尺寸小，布置方便，且不会使润滑油冷却过度，润滑油温度稳定，因而在轿车上应用较广。,机油冷却器,机油箱,5.2 冷却系统5.2.1 冷却系的功用及组成,功用-是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。冷却系既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在发动机工作期间，与高温燃气接触的发动机零件受到强烈的加热。若不进行适当的冷却，发动机将会过热，工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性、经济性、可靠性及耐久性的全面下降。冷却过度也是有害的。不论是过度冷却还是发动机长时间在低温下工作，均会使散热损失及摩擦损失增加，零件磨损加剧，排放
16、恶化，发动机工作粗暴，发动机功率下降及燃油消耗率增加。,组成-强制循环水冷系由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其它附属装置等组成。利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。,冷却过程-冷却液在水泵5中增压后-分水管10-机体水套9-吸热而升温-流入气缸盖水套7-气缸盖水套壁吸热-节温器6-散热器进水软管-散热器2；在散热器中，冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温；最后冷却液经散热器出水软管返回水泵。分水管都沿纵向开有出水孔，并与机体水套相通，离水泵越远出水孔越大，其数目通常与气缸数相同。暖风系统-暖风机是一个热交换器，也可称作第二散热器。
17、热的冷却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管9-暖风机芯8-暖风机出水软管6-水泵。吹过暖风机芯的空气被冷却液加热-档风玻璃除霜器、驾驶室或车厢。,发动机液体冷却系统,冷却系统,冷却系统的软管,发动机过热报警,5.2.2 冷却液,冷却液-水（最好是软水）+防冻剂。为防止循环冷却水冻结（纯净水在00C时结冰），最常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水与乙二醇的比例不同，其冰点也不同。在水中加入防冻剂还同时提高了冷却液的沸点。防冻剂中通常含有防锈剂、泡沫抑制剂。防锈剂可延缓或阻止发动机水套壁及散热器的锈蚀或腐蚀。泡沫抑制剂能有效地抑制泡沫的产生。在使用过程中，防锈剂和泡沫剂会逐渐消耗殆尽，因此，定期更换
18、冷却液是十分必要的。,发动机冷却液,5.2.3 散热器,一、散热器发动机水冷系中的散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。,散热器芯的结构形式：管片式（单列芯、双列芯）管带式（单列芯、双列芯）板式,二、散热器盖闭式水冷系的优点：闭式水冷系可使系统内的压力提高98-196kPa，冷却液的沸点相应地提高到1200C左右，从而扩大了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热效率。由于散热器散热能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。闭式水冷系可减少冷却液
19、外溢及蒸发损失。散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力。当把散热器盖盖在散热器加冷却液口上并锁紧时，散热器盖的上密封衬垫在压力阀弹簧的作用下与加冷却液口的上密封面贴紧，散热器盖的下密封衬垫与加冷却液口的下密封面贴紧，这时水冷系被封闭。,密封形成闭式水冷系调节散热器与补水箱的冷却液数量,三、补偿水桶用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。作用-当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；-当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器。-补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡（导致金属腐蚀、降低冷却效果）。补偿水桶内的液面有时升高，有时降低，而散热器却总是被冷却液所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两
20、条标记线：“低”线和“高”线，补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。,四、散热器百叶窗作用-改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度，以保证发动机经常在适当的温度范围内工作。在发动机冷起动或暖车期间，冷却液的温度较低，这时将百叶窗部分或完全关闭，以减少吹过散热器的空气流量，使冷却液的温度迅速升高。百叶窗的控制-手柄操纵、感温器自动控制（气体动力）。,冷却液的压力与沸点,冷却液的压力与沸点2,散热器,5.2.4 冷却风扇,一、风扇的功用及结构风扇的功用-当风扇旋转时吸进空气，使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加速冷却液的冷却。汽车发动机水冷系多采用低压头、大风量、高效率的轴流式风扇。
21、冷却风扇置于散热器后面。风扇一般安装在水泵轴上，在风扇外围装设导风罩3，使风扇4吸进的空气全部通过散热器1，以提高风扇效率。,二、硅油风扇离合器 汽车在行驶过程中，发动机的热状况随时在变化，因此，必须随时调节发动机的冷却强度。试验证明，水冷系只有25%的时间需要风扇工作，而在冬季需要风扇工作的时间就更短了。根据发动机的热状况随时对其冷却强度加以调节就显得十分必要了。在风扇带轮与冷却风扇之间装置硅油风扇离合器，是实现这种调节的方法之一。,硅油风扇离合器的工作原理当发动机温度（散热器温度）较低时，从动板8上的进油孔A被阀片6封闭。这时贮油腔内的硅油不能进入工作腔，因此工作腔内没有硅油。主动板7的旋
22、转运动不能传给从动板，风扇离合器处于分离状态。当流过散热器的空气温度超过650C时，热空气吹在感温器4上使螺旋形双金属片发生变形，并带动阀片传动销5使阀片6转过一定的角度，从动板8上的进油孔被打开，硅油从贮油腔通过进油孔A进入工作腔，并流进从动板8与主动板7以及主动板与壳体9之间的间隙内。由于硅油粘度很大，因此主动板可以通过硅油带动从动板、壳体以及风扇一起高速旋转，这时离合器处于接合状态。进入工作腔的硅油在离心力的作用下被甩向外缘，经回油孔B流回贮油腔，再经进油孔A流回工作腔，如此循环不已。当吹过散热器的空气温度降低到350C以下时，感温器操纵阀片将进油孔A封闭。这时硅油不再流入工作腔，先前流
23、入工作腔的硅油在离心力作用下返回贮油腔，直到甩空为止，离合器又处于分离状态。,三、电动风扇电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电，所以风扇转速与发动机转速无关。风扇转速由温控热敏电阻开关控制。当冷却液流出散热器的温度为92970C时，热敏开关接通风扇电动机的1挡，风扇转速为2300rmin。当冷却液温度升高到991050C时，热敏开关接通风扇电动机的2挡，这时风扇转速为2800rmin。若冷却液温度降到92980C时，风扇电动机恢复1挡转速。当冷却液温度降到84910C时，热敏开关切断电源，风扇停转。电动风扇的优点-结构简单、布置方便、不消耗发动机功率，使燃油经济性得到改善。此外，由于不需要检
24、查、调整或更换风扇传动带而减少了维修保养工作量。,冷却风扇,双金属片温度开关,5.2.5 节温器,1节温器的功用节温器是控制冷却液流动路径的阀门。它根据冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道。2节温器结构及工作原理蜡式节温器有单阀型与双阀型之分。单阀蜡式节温器：当冷却液温度低于规定值时，节温器感温体5内的石蜡呈固态，节温器阀8在弹簧4的作用下关闭冷却液流向散热器的通道，冷却液经旁通孔、水泵返回发动机，进行小循环。当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始熔化逐渐变成液体，体积随之增大并压迫胶管使其收缩。在胶管收缩的同时，对推杆1作用以向上的推力。由于推杆1上端固定，因此，推杆1对胶管和感温
25、体4产生向下的反推力使阀门开启。这时冷却液经节温器阀8进入散热器，并由散热器经水泵流回发动机，进行大循环,节温器,5.2.6 水泵,1水泵的功用-水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。2水泵的工作原理 汽车发动机广泛采用离心式水泵。其基本结构由水泵壳体l、水泵轴2、叶轮3及进4、出水管5等组成。当水泵叶轮按图示方向旋转时，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水管流出。在叶轮的中心处，由于冷却液被甩出而压力下降。散热器中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下，经进水管流入叶轮中心。,3水泵的典型结构4水泵的传动 曲轴+V带,水泵,5.2.7 变速器机油冷却器,机油过热会降低变速器性能，甚至造成变速器损坏。变速器机油冷却器通常就是一根冷却管，置于散热器的出水室内，由冷却液对流过冷却管的变速器机油进行冷却。在变速器和冷却器之间用金属管或橡胶软管连接。,机油冷却器,
