《汽车拖拉机学 第2版》(中文电子课件)第九章 发动机润滑系统

汽车拖拉机学2024/7/2《汽车拖拉机学》课件第九章发动机润滑系统第九章发动机润滑系统第一节机油与润滑方式第二节润滑系统的组成与油路第三节润滑系统的主要零部件《汽车拖拉机学》课件2024/7/21第九章的教学内容润滑系统的组成润滑原理第九章的重点、难点掌握机油的选用掌握发动机润滑原理第九章的教学要求1.机油的选用与实践2.发动机润滑原理与实践第九章的课程思政融入点实战能力科技发展环保意识科学精神可持续发展第九章的课程思政的育人目标第九章的“耕读教育”思政点映射表课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效机油的选用与实践1.汽油机油与柴油机油为何不能混用？2.合成机油为何得到广泛应用？3.发动机为何会烧机油？有何解决方法？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT实战能力科技发展环保意识发动机润滑原理与实践1.润滑系统的核心技术是什么？2.活塞润滑的关键技术是什么？是如何实现良好润滑的？3.凸轮轴、曲轴是如何实现润滑的？4.为何要定期更换机油和机油滤清器？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT科学精神科技发展创新思维可持续发展7

2024/7/2第一节机油与润滑方式8一、润滑系统的功用

1.作用

发动机工作时，相对运动表面之间必然有摩擦。摩擦产生的阻力和阻力矩消耗发动机的功率，使相对运动表面发热和磨损。摩擦表面的发热超过允许极限时将破坏零件的机械性能，使磨损加剧，摩擦阻力进一步增大，如此恶性循环，发动机很快就损坏，因此为保证发动机长期正常工作，必须设法减小摩擦阻力。

发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务是将定量、洁净、有适当温度的机油（润滑油）输送至各相对运动零件的摩擦表面，使零件摩擦表面产生油膜，从而减少摩擦损失和减轻磨损。2024/7/2第一节机油与润滑方式9

1.作用

润滑系的主要作用有：①润滑。活塞和气缸之间，主轴和轴瓦之间，均存在着快速的相对滑动，要防止零件过快的磨损，则需要在两个滑动表面间建立油膜，有足够厚度的油膜将相对滑动的零件表面隔开，从而达到减少磨损的目的。②冷却降温。机油能够将热量带回机油箱再散发至空气中，帮助冷却发动机。③清洗清洁。好的机油能够将发动机零件上的碳化物、油泥、磨损金属颗粒通过循环带回机油箱，通过机油的流动，冲洗掉零件工作面上产生的脏物。2024/7/210

④密封防漏。机油可以在活塞环与活塞之间形成一个密封圈，减少气体的泄漏和防止外界的污染物进入。⑤防锈防蚀。机油能吸附在零件表面，防止水、空气、酸性物质及有害气体与零件接触。⑥抗磨。摩擦面加入润滑剂，能使摩擦系数降低，从而减小摩擦阻力，减少能源消耗和磨损；润滑剂在摩擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、黏着磨损等所造成的摩擦磨损。另外，在某些柴油机上，润滑系统还向自动调节喷油提前角机构、液压调速器、可变压缩比活塞装置等处供油。目前，发动机正向高强化发展，对润滑系统及机油的要求也随之不断提高。2024/7/211二、机油

机油习惯上称为润滑油。1.机油的类型

根据GB/T28772—2012（内燃机油分类），我国汽车机油分为：汽油机油、柴油机油、农用柴油机油3类。①汽油机油。有SE、SF、SG、SH（GF-1）、SJ（GF-2）、SI（CF-3）、SM（CF-4）、SN（GF-5）八个级别。“S”表示汽油机机油，“GF”表示以汽油为燃料、具有燃料经济性要求的乘用车发动机油；级号越后，使用性能越好，而且可以替代级号低的机油。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液12

②柴油机油。有CC、CD、CF、CF-2、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4、CJ-4共九个级别。“C”表示柴油机油，第二字母表示质量等级，数字2或4分别表示二冲程或四冲程此油机。级号越后，使用性能越好，可以替代级号低的机油。2024/7/213

③农用柴油机油。适用于农用柴油机及其农用汽车。每一种级别又有若干种单一黏度等级。根据国标GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》,采用含“W”和不含“W”两组黏度等级系列,共14个等级。与低温起动有关,以低温启动黏度、低温泵送黏底和100℃时运动黏度划分为0W、5W、10W、15W、20W、25W等6个等级,以100℃时的运动黏度以及150℃时高温高剪切黏度划分为8、12、16、20、30、40、50、60等8个等级。2024/7/214

2.机油的选用

①汽油机选择汽油机机油，柴油机选择柴油机机油，通用油适用于汽油机与柴油机。

②根据气温选用适当黏度等级的机油，可参见图选择。具体机型应按使用说明书进行机油的选用与保养。2024/7/215

3.合成机油

合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点是良好的黏温特性，能满足较大温差的使用要求；优良的热氧化安定性，可长期使用不需更换。使用合成机油，发动机的燃油经济性会进一步改善，同时降低发动机的冷启动转速。目前，合成机油的价格比石油提炼出来的机油价格高。随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成机油的成本将会越来越低，合成机油的应用将日益广泛。2024/7/216三、润滑方式

对于各运动零件表面的润滑，按润滑油供给的方法不同。润滑方式有压力润滑、飞溅油雾润滑和润滑脂润滑。1.压力润滑

在机油泵的作用下，机油以一定的压力输送至摩擦表面。这种方式工作可靠，能保证润滑部位有充足的油量，有一定的清洗、冷却作用，同时也便于对机油进行滤清和冷却。一般来说，承受负荷大、相对运动速度较高的零件摩擦表面，如主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承、摇臂轴轴承等采用该润滑方式。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液17

2.飞溅油雾润滑

这种润滑方式是利用发动机工作时运动零件对轴承间隙处流出的机油进行击溅，形成油滴或雾落入零件摩擦表面进行润滑。这种方式常用于负荷较轻、工作表面外露、相对运动速度较低或不易实现压力润滑的零件表面，如气缸壁、配气凸轮、活塞销座、连杆小头衬套等。3.润滑脂润滑

对于发动机辅助系统的某些零件，如水泵及发电机的轴承，可采用定期加注润滑油脂的方法进行润滑。

汽车发动机采用压力润滑与飞溅润滑组合的复合式润滑系统，根据不同零件的需要采用不同的润滑方式。2024/7/218

2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路19一、润滑系统的组成

一般综合式润滑系按照各部分的功能分解，主要由贮油装置、泵油装置、滤清装置、检示装置、安全装置和散热装置等组成。图所示为4125A型柴油机采用的综合式润滑系统简图。汽油发动机的润滑系统如图所示。2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路20

2024/7/221

1.贮油装置

即油底壳，其容量除了要满足润滑系统工作时最大循环油量的要求，还应考虑机油自然散热的要求。容量大则机油在油底壳内停留时间长，自然散热多，但受到结构尺寸限制，不可能做得太大。2.泵油装置

主要有机油泵、油管和集滤器等。机油泵通过油管将油底壳中的机油吸入、加压并送入滤清装置，使机油在发动机内循环流动。机油泵一般布置在油底壳内，以降低吸油高度，使发动机启动时能很快泵油。机油泵的吸油管和集滤器应保持浸沉在油面以下，以防止吸入空气，影响润滑系的正常工作。2024/7/222

3.滤清装置

包括集滤器和机油滤清器（常分为粗滤器和细滤器两种）。用来滤除机油中的各种杂质，保证机油的清洁。4.检示装置

包括机油压力表和机油温度表、机油标尺等，用来指示润滑系的工作状况。5.安全装置

包括限压阀、回油阀（亦称调压阀）和旁通阀（亦称安全阀）。限压阀安装在机油泵的出油道上，用来限制系统的最高压力，保证机油泵压力既要克服滤清器及管路、油道的阻力，满足机体主油道内机油压力的要求，又防止系统压力过高而使油管破裂、密封件损坏，以及机油泵过载。当机油泵出口压力过高时，限压阀开启，使部分机油流回油底壳。2024/7/223

回油阀安装在主油道中，防止主油道压力过高。当主油道压力超过规定值时，回油阀开启，使多余的机油流回油底壳。

旁通阀安装在机油滤清器上并与滤芯并联。当机油滤清器被杂质堵塞、油路不畅通时，在滤清器的前后油路间产生压力差。当此压力差达到一定数值时，旁通阀开启，使机油不经过滤清器而直接流入主油道，以保证对发动机各部分的正常润滑。6.散热装置

包括机油散热器及油管、转换开关等。用于对机油进行强制冷却，以保持机油在适宜的温度范围内工作。有些发动机由于功率较小或负荷不大而没有机油散热装置。2024/7/224二、润滑系统的油器

1.4125A系列柴油机润滑系统

发动机工作时，机油泵通过集滤器，油管将机油从油底壳吸入，增压后沿油道送入滤清器，并在这里分成两路，约1/3的机油流向离心式细滤器，经滤清后直接流回有底壳。约2/3的机油流入粗滤器，过滤后至转换开关，当机油温度高（夏季）需要散热时，转换开关处于图示位置，机油经散热器散热后进入主油道。当机油温度低（冬季）不需要散热时，改变转换开关的位置，机油便不经过散热器而直接流入主油道。

主油道的机油经分油道进入曲轴各主轴承和配气凸轮轴轴承。主轴承的机油经曲轴中的斜孔进入连杆轴承，一部分再经连杆杆身中的油道流至连杆小头，以润滑活塞销与衬套。从各主轴承、连杆轴承、连杆小头衬套流出的机油飞溅到气缸壁、配气凸轮及挺柱，以润滑这些机件。2024/7/225

进入凸轮轴前轴承的部分机油经机体和气缸盖中的垂直油道，再通过前摇臂轴座被送至配气机构的摇臂轴中心孔内，再沿径向孔进入各摇臂衬套，在实现摇臂润滑后又流出滴落在配气机构其他一些零件工作表面上。主油道中还有一部分机油流到正时齿轮室，润滑各齿轮。

为了限制和调节机油压力，保持系统的正常工作，在油路中分别装有限压阀、旁通阀和回油阀。限压阀的开启压力为640～680kPa；旁通阀调整到粗滤器中油压为340～440kPa时开启；回油阀调整到柴油机处于标定转速时（1500r/min），主油道的压力为190～240kPa。

4125A柴油机润滑系还设有机油温度表和机油压力表，分别指示机油温度和主油道机油压力。2024/7/226

2.X4115型柴油机润滑系统

图为X4115型柴油机的润滑系统，它与4115A型柴油机润滑系统基本相同，主要区别是它只有一个全流式滤清器，工作时，曲轴齿轮驱动油泵的齿轮，机油自油底壳通过集滤器吸入，经增压后沿油道进入全流式离心滤清器，机油全部滤清后分两路流出，其中1/3油量流回油底壳，2/3油量进入主油道。是否需通过机油散热器，可由滤清器上的冬、夏转换开关控制，一般冬季不通过散热器而直接进入主油道。2024/7/227

2.X4115型柴油机润滑系统

进入主油道的机油经五条分油道分别进入各主轴承和凸轮轴轴承.进入主轴承后部分机油经曲轴上的斜油道进入四个连杆轴承。凸轮轴二、四轴承与气缸体、缸盖垂直油道相通，进入轴承的部分机油沿垂直油道及油管进入摇臂轴空腔内，润滑摇臂衬套等。

由于轴系高速旋转，各轴承处泄出的机油被溅洒成细小油滴，使气缸壁、连杆小头衬套、活塞销座和凸轮表面等得到飞溅润滑。最后各路机油均回油底壳，构成机油的流动循环。

另外，还有部分机油沿主油道至齿轮室油道，润滑正时齿轮轴系。2024/7/228

2.X4115型柴油机润滑系统

该润滑系设有限压阀、安全阀和调压阀。限压阀位于机油泵壳体上，其开启压力为0.7～0.75MPa，可在试验台上检查调整。安全阀和调压阀均位于滤清器壳体内，是不可调的。

冬夏转换开关位于滤清器底壳右侧，其调节盘（图中未画）通过两个螺钉固定于壳体上，调节盘上有“D”（冬）和“X”（夏）二字，调节盘左侧有一横箭头，当“D”字与箭头相对时，滤清后的机油不通过散热器而直接进入主油道。在环境温度大于278K时，松开螺钉转动调节盘，使“X”字对准箭头，以使机油经散热器冷却。2024/7/229

3.轿车汽油发动机的润滑油路

下图所示为某轿车1.8L汽油发动机的润滑系统油路，它采用复合式润滑系统。发动机工作时，机油由集滤器初步过滤后进入机油泵，经机油泵提高压力后泵入机油滤清器，从滤清器出来后进入主油道。进入主油道的机油经曲轴箱上的五条并联横向斜油道引导流至曲轴主轴承、润滑主轴颈，再经曲轴内的油道流入四个连杆轴承，润滑连杆轴颈。机油再经过连杆杆身的油道润滑活塞销，并对活塞进行喷油冷却。中间轴的机油由发动机前边第一条横向斜油道供给。与主油道垂直的油道将机油送到气缸盖纵向油道，再通过五道并联的横向斜油道将机油送到凸轮轴，润滑凸轮轴轴颈。在气缸盖和气缸体右侧（由前向后看）布置有回油孔，使气缸盖上的机油流回曲轴箱。2024/7/230

3.轿车汽油发动机的润滑油路2024/7/231

润滑系统的报警系统装有两个油压开关，低压油压开关为褐色绝缘体，高压油压开关为白色绝缘体，均位于机油滤清器支架上。当打开点火开关时，位于仪表板中的机油压力警告灯开始闪烁，启动发动机。当机油压力大于0.03MPa时，低压油压开关断开，警告灯自动熄灭。当发动机低速运转时，如果机油压力低于0.03MPa，则低压油压开关触点闭合，机油压力警告灯闪烁。当发动机转速超过2150r/min时，如果机油压力达不到0.18MPa，高压油压开关的触点断开，机油压力警告灯闪烁，警报蜂鸣器也同时报警。

由于轿车发动机转速高、功率大、凸轮轴多为顶置，机油泵一般由中间轴驱动；配气机构多多采用液力挺柱；在主油道与机油泵之间多用单级全流式滤清器，以简化滤清系统。集滤器为固定淹没式，以保证润滑系统工作可靠。2024/7/232

2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件33一、机油泵

润滑系统的主要零部件有：机油泵、机油滤清器、机油冷却装置等。

机油泵的功用是提高机油压力和保证一定的流量，向各摩擦表面强制供油，使发动机润滑部位得到可靠的润滑。机油泵一般有齿轮式和转子式两种。1.齿轮式机油泵

分为外啮合式和内啮合式两种（1）外接齿轮式机油泵

其工作原理如图所示。在泵体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮，泵体上有进出油腔。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件34

工作时，主动齿轮、从动齿轮按图示箭头方向旋转，进油腔处的容积因齿轮脱开啮合而增大，腔内产生一定真空度，机油被吸入并充满进油腔，随着齿轮旋转，充满齿间的机油被带到出油腔，而出油腔容积因齿轮进入啮合而减小，油压上升，使机油从出油腔压送出去。

当齿轮进入啮合时，啮合齿间封闭的机油，由于容积变小在齿轮间产生很大的推力，导致轴承磨损，并消耗功率。为此在泵盖上铣出一条卸压槽，使齿根间受挤压的机油通过卸压槽进入出油腔。

外啮合齿轮式机油泵具有结构简单、加工方便、工作可靠、能产生较高压力等优点，因而广泛用于各种柴油润滑系。2024/7/235

（2）内啮合齿轮式机油泵。

外齿轮为主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键套直接由曲轴驱动。内齿轮为从动齿轮，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，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。2024/7/236

2.转子式的机油泵

如图所示，转子式机油泵主要由外转子、内转子、壳体、泵轴等组成。壳体内有装有不同心的外转子和内转子，即有一偏心距e。外转子松套在壳体内，它的内圈有五个齿。内转子固定在泵轴上，它的外缘有四个齿。工作时，内转子带动外转子转动，它们的转动方向相同但转速不同，因此内、外转子之间有相对运动，且无论转到任何位置，内转子的四个齿都与外转子齿廓接触，而形成四个容积不断变化的工作腔。进油孔一侧的工作腔容积由小变大，机油被吸入，出油孔一侧的工作容积由大变小，将机油压送出去。

转子式机油泵结构紧凑，供油均匀，噪声小，吸油真空度高，适于安装在曲轴箱外且位置较高的发动机上。2024/7/237

2024/7/238二、机油滤清器

1.功用

机油滤清器用来滤除机油中的金属屑、机械杂质和机油的氧化物。2.类型

滤清器的分类方法较多。①按过滤细度分。可分为粗滤器和细滤器，粗滤器一般能过滤0.05～0.1mm及以上粒度的杂质。②按滤清器在机油路中的位置分。可分为全流式和分流式滤清器。全流式滤清器与主油道串联，全部循环机油都要流过它；分流式滤清器与主油道并联，一般只有总循环量的10％～30％流过它。③按滤清方式分。可分为过滤式和离心式两类。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件39

过滤式滤清器是使机油通过具有一定缝隙或孔隙的滤芯，把大于间隙的杂质阻在滤芯之外，达到滤清目的，目前广泛使用的是纸质滤清器，其滤芯结构形式与燃油纸质滤芯相同，这里不再介绍。

离心式滤清器是利用旋转离心力的原理，将机油中混入的密度大的杂质分离出来。它可分为全流式与分流式离心滤清器。2024/7/240三、机油冷却装置

1.功用

机油冷却装置的作用是降低机油温度，保持机油一定的黏度。2.冷却方式

机油的冷却方式分自然冷却、强制冷却和复合冷却。常用的冷却介质有空气和水。

自然冷却是利用油底壳外露表面，通