发动机润滑系统的结构与工作原理

由 范文之家 分享时间：2023-01-03 12:34:03 加入收藏我要投稿点赞

发动机润滑系统的结构与工作原理

二、发动机润滑系统的结构与工作原理

1.润滑系统概述

发动机工作时，传动零件的相对运动表面（如曲轴与主轴承、活塞与汽缸壁、正时齿轮副等）之间必然产生摩擦。金属表面之间的摩擦不仅会增大发动机内部的功率消耗，使零件工作表面迅速磨损，而且由于摩擦产生的大量热可能导致零件工作表面烧损，致使发动机无法运转。因此，为保证发动机正常工作，必须对相对运动表面加以润滑，也就是在摩擦表面上覆盖一层润滑油（发动机油），使金属表面间形成一层薄的油膜，以减小摩擦阻力，降低功率损耗，减轻机件磨损，延长发动机使用寿命。

（1）需要润滑的主要运动部件

这包括：曲轴主轴颈与主轴承、曲柄销与连杆轴承、凸轮轴颈与凸轮轴轴承、活塞及活塞环与汽缸壁面、配气机构各运动副及传动齿轮等。

（2）润滑系统的功用与润滑方式

功用：向各摩擦表面提供干净的润滑油，以减少摩擦损失和零件的磨损；通过对润滑油的循环，还可冷却和净化摩擦表面；润滑油膜附着在零件表面，能防止零件表面被氧化和腐蚀。

发动机运转时，由于发动机各零件的工作条件不同，所要求的润滑强度不同，因此应采取不同的润滑方式，一般有压力润滑、飞溅润滑和脂润滑三种方式。

1）压力润滑

压力润滑是以一定的压力将润滑油供入摩擦表面的润滑方式。显然，压力润滑方式形成的油膜承载能力高，具有缓冲及分散应力的作用，一般在负荷较大、相对运动速度较高的转动摩擦副的摩擦表面上应用，如曲轴主轴颈与主轴承、曲柄销与连杆轴承、凸轮轴颈与凸轮轴轴承等摩擦副，而活塞及活塞环与汽缸壁面这一滑动摩擦副的相对线速度虽然很高，侧压力也很大，但无法实现压力润滑方式。

2）飞溅润滑

飞溅润滑是利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式。显然，这种润滑方式形成的油膜强度较低，润滑油容易氧化变质，一般用于汽缸壁面、活塞销和配气机构的凸轮、挺柱、推杆等零件的工作表面的润滑。

3）脂润滑

这是通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑摩擦表面的润滑方式，常用于水泵及发电机轴承、曲轴前后端油封处等。汽车发动机主要在水泵轴承及发电机轴承使用润滑脂。目前普遍推荐使用的是通用锂基润滑脂，它具有良好的高低温适应性，可在-30～120℃的温度范围内使用，具有良好的抗水性、防锈性、安定性和润滑性，一般在高速运转的水泵及发电机轴承使用，不变质，不流失，可保证润滑效果。

四冲程发动机采用压力润滑方式为主、飞溅润滑方式为辅的连续不断的压力循环润滑方式。

2.润滑系的油路

现代汽车发动机的润滑油路方案大致相似，现以东风EQ1090E型汽车的6100-1型发动机润滑系为例加以说明。在该润滑系中，曲轴的主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴止推凸缘、正时齿轮和分电器传动轴等都用压力润滑，其余部分用飞溅润滑。东风EQ1090E型汽车的6100-1型发动机润滑系示意图如图4.1所示。

图4.1　东风EQ1090E型汽车的6100-1型发动机润滑系示意图

1-摇臂轴；2-上油道；3-机油泵传动轴；4-主油道；5-横向油道；6-喷油；7-连杆小头油道；8-机油粗滤器旁通阀；9-机油粗滤器；10-油管；11-机油泵；12-限压阀；13-磁性放油螺塞；14-固定式集滤器；15-机油细滤器进油限压阀；16-机油细滤器；17-油底壳

发动机工作时，机油泵11经过固定式集滤器14从油底壳中吸取机油，这样可以防止大颗粒的机械杂质进到机油泵中。被机油泵压出的机油分为两路：大部分的机油，经机油粗滤器9滤去较大的机械杂质，流入纵向的主油道4，执行润滑任务；另一小部分机油（10％～15％）经进油限压阀15流入机油细滤器16内，滤去较细的机械杂质和胶质后流回油底壳。由此可知，机油细滤器、机油粗滤器及主油道是并联的。这是考虑到机油细滤器的阻力比较大，如果与主油道串联，难以保证主油道的畅通，并使发动机消耗于驱动机油泵的功率增加。采取并联的方式，虽然每次经过细滤器的机油不多，但机油经过不断地循环可以得到较好的滤清效果。

3.润滑系的主要部件

（1）机油泵

机油泵用于将油底壳中的机油吸出，并以一定压力压向各润滑部位。按其结构不同，机油泵分为齿轮式和转子式两种，齿轮式又分外接齿轮式和内接齿轮式两种。

1）齿轮式、转子式机油泵工作原理

如图4.2（a）所示，齿轮式机油泵为了防止封闭在轮齿径向间隙内的油压过高引起的工作阻力，在泵盖上加工有卸压槽，使轮齿径向间隙内的机油经卸压槽流入出油腔。在机油泵齿轮与泵盖之间加有垫片密封，同时可以通过调整垫片厚度的方式，调整齿轮端面间隙为0.05～0.20mm。该间隙过大，机油压力下降，泵油量减少。

如图4.2（b）所示，转子式机油泵由内外转子等零件组成。内转子有多个凸齿，外形为次摆线，固定在机油泵传动轴上，由机油泵齿轮驱动。外转子有比内转子多一个的凹齿，它自由地安装在机油泵体内，并与内转子啮合转动。内外转子有一定偏心距，它们与机油泵体和泵盖组成了进油腔、过渡油腔和出油腔。转子式机油泵的优点是结构紧凑，供油量大而且油压均匀，噪声小，吸油真空度较高。而且，当机油泵安装在曲轴箱外或安装位置较高时，采用转子式机油泵比较合适。其缺点是内、外转子的啮合表面滑动阻力较大，发动机功率消耗增多，而且由于转速较高，容易产生气泡，会影响正常供油。

图4.2　机油泵工作原理

机油泵工作时，内转子带动外转子旋转，进油腔容积不断由小变大，腔内产生一定真空度。润滑油从油底壳被吸入进油腔，随后经过过渡油腔，再进入出油腔。出油腔容积由大变小，使润滑油压力升高，再送往各润滑油道。

2）内接齿轮式机油泵

内接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。

（2）机油滤清器

机油滤清器的作用是使循环流动的机油在送往运动零件表面之前，滤去机油中的金属屑和大气中的尘埃及燃料燃烧不完全所产生的炭粒。

机油滤清器有集滤器、粗滤器、细滤器以及复合式滤清器等几种类型，在润滑系统中一般有串联（一般为粗滤器）和并联（一般为细滤器）两种连接方式。

1）集滤器

机油集滤器有浮式和固定式两种。浮式集滤器的浮筒能随着油底壳油平面高低浮动，并始终浮在油面上，以吸入上层干净的机油。滤网采用金属丝编织，有弹性，中央有环口。一般情况下，借助滤网弹性，环口压紧在浮筒罩1上。浮筒罩边缘有缺口，浮筒罩与浮筒装合后形成进油狭缝。浮式集滤器结构如图4.3所示：正常工作时，机油从油底壳经进油狭缝、滤网进入吸油管，大杂质被滤网滤除。当滤网被杂质堵塞时，滤网上方真空度提高，将滤网吸向上方，环口离开浮筒罩，机油经进油狭缝和环口直接进入吸油管，以防供油中断。

图4.3　浮式集滤器

浮式集滤器由于浮在机油面上，容易吸入油面的泡沫而使机油压力下降，可靠性差。而固定式集滤器的浮筒淹没在油面下，其他结构与浮式集滤器类似。它工作可靠，但容易吸入油底壳底部杂质。

2）粗滤器

其滤芯由经树脂处理的多孔滤纸制成，上、下两端有密封圈密封，内有金属丝或带网眼的铁皮作骨架。可滤去机油中粒度较大（直径为0.05～0.1mm及以上）的杂质。粗滤器串联在机油泵与主油道之间。纸质滤芯机油滤清器结构示意图如图4.4所示。

图4.4　纸质滤芯机油滤清器结构示意图

正常工作情况：进油-进入滤纸和外壳的环行空间-通过滤芯滤清-从出油口流出。

滤芯堵塞工作情况：油进入环行空间-当达到压差后克服弹簧顶开球阀-油从旁通阀流出到出油口。

3）细滤器

细滤器用来清除机油中细小（直径在0.001mm以下）的杂质。由于它对机油的流动阻力较大，故采用并联方式。细滤器分为过滤式细滤器、离心式细滤器。如图4.5所示是离心式细滤器的结构和工作原理示意图。

图4.5　机油细滤器

1-进限压阀；2-压紧螺母；3-紧固螺母；4-支承垫圈；5-转子紧固螺母；6-转子罩密封圈；7-导流罩

（3）机油散热器

在某些发动机上，为了使机油保持在最有利的温度范围内工作，除靠机油在油底壳内自然冷却外，还另装有机油散热器。机油散热器一般是装在发动机冷却水散热器的前面，利用风扇风力使机油冷却。

EQ6100-1型发动机管片式机油散热器示意图如图4.6所示。

图4.6　EQ6100-1型发动机管片式机油散热器

（4）曲轴箱通风

发动机工作时，总有一部分可燃混合气和废气经活塞环漏到曲轴箱。漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后造成机油变稀，性能变坏；废气也会促使机油氧化变质，更使曲轴箱内压力升高，促使机油上窜到燃烧室内烧掉，也从曲轴油封、衬垫等处渗出而流失。因此，必须在发动机高、低负荷工况下都能使曲轴箱内压力稳定（低负荷时漏气量少，高负荷时漏气量大），这就需要曲轴箱强制通风系统。曲轴箱强制通风系统将漏到曲轴箱内的汽油蒸汽和废气引导到发动机的进气系统，以吸入汽缸内烧掉，大大减少了发动机的废气排放量。

东风EQ6100-1型发动机的曲轴箱通风示意图如图4.7所示。