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第五节
润滑系统
——发动机的血液循环系统

润滑油是发动机不可或缺的血液,合理的润滑才能维持发动机各部机件的健康运转。

1 机油是发动机的血液

千百年来,血液循环系统的疾病,是导致人体瘫痪和死亡的重大疾病之一。机油是发动机的血液。如果机油不能及时到达摩擦表面,机械摩擦所产生的热量,足以在很短的时间内使机件表面熔化黏结,使发动机的局部组织坏死,甚至导致发动机整体瘫痪。

2 润滑系统让血液在机体内循环

润滑系统可以让机油在发动机内部的摩擦表面循环流动,以减少摩擦阻力,减少机件的磨损,延长发动机的使用寿命。

根据机油流动路线的不同,可以把润滑系统分为分流式和全流式两种类型。

(1)分流式润滑系统 如图2-49所示,发动机工作时,机油泵7的泵油作用,使油底壳1内的机油被吸入机油集滤器4,滤除机油中较大的杂质。机油经机油泵提高压力,到达机油粗滤清器8,滤除较小的杂质。机油粗滤清器输出的机油分为两条流动路线。

图2-49 分流式润滑系统

1——油底壳

有5%~10%的机油到达机油细滤清器2,滤除机油中的水分及微小杂质,然后回流到油底壳;大部分机油到达主油道11,再经过分支油道,到达相应的摩擦表面。连杆大头设有机油喷孔,把机油喷溅到气缸等摩擦表面,最后再滴落到油底壳内。

(2)全流式润滑系统 如图2-50所示,全流式润滑系统省略了机油细滤清器。如图2-51所示为全流式润滑系统机油的循环路线,图中的旁通阀、限压阀是润滑系统中非常重要的两条安全通道。

图2-50 全流式润滑系统

1—限压阀;2—油底壳;3—集滤器

图2-51 全流式润滑系统机油的循环路线

3 旁通阀防止血栓

血液的流通是不允许堵塞的,机油的供给是不允许中断的,所以,在润滑系统中机油滤清器的内部增设了旁通阀,如图2-52所示。

图2-52 机油滤清器设旁通阀

正常情况下,旁通阀是关闭的。当机油穿过滤芯时,其中的杂质被滤除。

当发动机工作温度比较低的时候,机油的黏度大,通过机油滤清器就很困难;由于长期使用,机油滤清器的纸质滤芯会黏附大量的杂质,使机油的流动发生堵塞现象。在以上情况发生时,旁通阀可以自动打开,为机油的流动开辟了一条应急通道,排除“血栓”的影响,以免机油的供给中断。此时,机油不通过滤芯,机油滤清器不起滤清作用。

温馨提示

有了旁通阀,机油的供给才不至于中断。

4 限压阀防止高血压

人体的血液循环系统需要维持一定的血压,发动机的润滑系统需要维持一定的油压。但是,油压不能过高,高油压会带来可怕的危害后果。因为过高的油压,会导致机油循环系统的崩溃。润滑系统中的限压阀就是用来限制润滑系统的最高油压的。

如图2-53所示,当发动机在低温或者高速运转的情况下工作时,润滑系统的油压就会升高,假如油压上升到限定数值,限压阀便会自动打开,一部分机油在机油泵内部构成小循环,以限制油压继续升高。

图2-53 润滑系统限压阀

温馨提示

限压阀可以限制润滑系统的最高机油压力。

5 频繁启动会加速发动机的磨损

如图2-54所示,将机油充入到轴与轴承之间,在轴静止不动的时候,轴受到的重力作用使轴与轴承直接接触。当轴开始转动时,由于机油具有一定的黏度,黏附在轴表面的机油被轴搅动,形成油楔,这种油楔作用使轴逐渐向上浮起。随着轴转速的提升,油楔作用不断增强。当轴的转速提高到一定程度时,轴与轴承被油层完全隔开。从理论上讲,进入这种状态之后,轴与轴承之间是不存在磨损的。况且,液体摩擦系数远远小于机械干摩擦系数。

图2-54 润滑原理

在发动机的启动过程中,发动机内部的轴由静止开始进入转动状态,油楔作用极其微弱,轴与轴承表面直接接触,因此磨损比较严重。

温馨提示

频繁启动发动机会缩短蓄电池的使用寿命、加速发动机内部机件的磨损。因此,驾驶车辆在交通拥挤的道路上行驶,车辆处于时走时停的状态,假如让发动机频繁地熄火然后再启动,会缩短发动机的使用寿命。当然,如果停车时间超过3min,出于环保的考虑,还是应该让发动机暂时熄火的。

6 不可在冷车时猛踩油门

在寒冷的冬季启动发动机,由于机油黏度大,低温下混合气燃烧不良,为了防止发动机启动之后再次熄火,或者为了缩短发动机预热升温的时间,有些驾驶人采取连续抖动加速踏板的方法,让发动机加速运转。这样做会加速发动机内部的磨损,甚至直接导致曲轴轴承的损坏。

(1)刚启动时不易形成润滑油膜 温度越低机油的黏度越大,机油的黏度越大,流动性越差。发动机在热状态熄火时,机油的黏度小,摩擦部位的大部分机油回流到了油底壳。冷车启动之后,润滑油道内的机油压力需要逐渐建立,此时立刻让发动机高速运转,摩擦表面的机油压力不足,机件处于接近干摩擦的状态,磨损是比较严重的。

(2)不清洁的机油导致磨损加剧 正常情况下,机油滤清器的旁通阀是关闭的,机油要经过机油滤清器滤除杂质,然后再把清洁的机油输送到发动机的摩擦表面。

低温下发动机启动之后,猛踩油门让发动机高速运转,机油泵的供油量大,低温下机油的黏度大,流经机油滤清器的阻力大,为了防止供油中断,机油滤清器的旁通阀将处于开启状态。在旁通阀开启的状态下,未经过滤的机油经主油道直接到达摩擦表面,不清洁的机油会导致磨料磨损的后果(所谓磨料磨损是指摩擦表面的硬质颗粒所导致的磨损)。

(3)油压过高导致油路崩溃 为了防止润滑系统的机油压力过高,润滑系统中设有限压阀,当机油压力超过规定的数值时,限压阀开启,机油在机油泵内构成小循环,机油压力便不再升高。但是,由于冷车启动,机油黏度过大,限压阀有可能被卡滞而不能开启,强大的机油压力会造成机油滤清器的密封垫破损,或者机油滤清器外壳破裂,造成机油大量泄漏。在这种情况下,润滑系统将无法建立机油压力,发动机会很快损坏。

温馨提示

如果发动机低温启动时容易熄火,通常与燃料系统、点火系统有关,应该查找原因,排除故障,而不应该用猛踩加速踏板的方法来补救。

7 抱瓦给发动机带来致命的损伤

发动机曲轴主轴颈上的轴承俗称大瓦,连杆轴颈上的轴承俗称小瓦。发动机怠速运转时,曲轴转速大约为800r/min,行驶中曲轴转速可达每分钟上千转。一方面曲轴要承受来自气缸巨大的气体压力,同时还要承受底盘传动系统传来的冲击载荷。为了使曲轴适应这种工作环境,必须保证曲轴具有充足的润滑。

当发动机缺少机油,或润滑系统机油压力过低时,不能满足曲轴轴承的润滑,由于摩擦而造成曲轴轴承局部温度过高,摩擦表面处于熔融状态,使曲轴轴颈与轴承烧结在一起,导致曲轴无法运转,人们习惯把这种现象称为发动机抱瓦。发动机一旦抱瓦,将要付出高昂的维修费用。

8 油压报警灯点亮要立刻停机检查

机油压力报警灯点亮,表明发动机严重缺少机油,或者机油压力过低。在汽车行驶中,一旦机油压力报警灯点亮,应当尽快停车,检查发动机是否漏机油,是否需要添加机油。

9 机油黏度的等级划分

机油黏度是有等级划分的。我国将机油的黏度分为十一个等级,其中六个是冬季机油,用英文字母W表示,共有0W、5W、10W、15W、20W、25W。W前边的数字越小,表明适应的温度越低。夏季机油不用字母表示,直接标注数字,共有五个级别,即20、30、40、50、60。这些数字表示机油适用的最高温度。以上这些只适宜在冬季或者夏季使用的机油称为单级机油;四季通用的机油称为多级机油。

冬季气温低,发动机需要使用低黏度机油,以便于冷车启动;夏季气温高,则需要黏度稍高的机油,以保证高温状态下仍能形成油膜。一些单级机油在低温时可以满足黏度要求,但随着发动机工作温度升高,黏度会降低很多,无法形成良好的机油膜,导致润滑不良。另一些单级机油能满足高温时的黏度要求,但在低温时,机油的黏度较大,造成发动机启动困难、磨损加剧等问题。

多级机油适用于较宽的温度变化范围,可以四季通用。多级机油拥有更好的黏度保持性,在低温下黏度不大,启动阻力小,可保证发动机的正常启动;在高温下,黏度不小,仍可在摩擦表面形成油膜。使用多级机油与使用同样黏度的单级机油相比,能节省2%~3%的燃油。

机油黏度等级与适用气温,见表2-7。

表2-7 机油黏度等级与适用气温

10 机油质量的等级划分

机油质量等级是按照汽油机油和柴油机油2个系列进行划分的。我国将汽油机油分为SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH八个质量等级(SA、SB已废除);柴油机油分为CA、CB、CC、CD、CD-2、CE、CF-4七个质量等级(CA、CB已废除)。无论是汽油机油还是柴油机油,其质量等级均以“A、B、C…”为序,序号越靠后的质量等级越高。

发动机的压缩比越大,工作强度越高,要求机油的质量等级也越高。表2-8为汽油机压缩比对应的汽油机油质量等级。

表2-8 汽油机压缩比对应的汽油机油质量等级

11 选用机油的方法

① 汽油机和柴油机的工作强度不同,曲轴轴承的金属成分不同,因此,汽油机油和柴油机油中的添加剂有所区别。在选用机油时,首先应区分是汽油车还是柴油车,然后选择相应的汽油机油、柴油机油或汽油机/柴油机通用机油。

② 汽车制造商在出厂时,会对机油的使用做严格的试验,并会在出厂说明书中推荐选用的机油,这是选用机油的首要依据。

③ 机油的选用主要是从质量等级和黏度牌号两方面进行的,首先根据发动机压缩比选择合适的质量等级;然后根据车辆使用地区的环境温度选择所需要的黏度等级。

12 自己动手添加机油

间隔多长时间、行驶多少里程需要添加机油呢?这要根据发动机的技术状况来确定。不要等到机油压力警告灯点亮了,才想起来添加机油。

平时要养成检查机油储量的习惯。检查机油储量时,要把汽车停放在平坦的地面上,可以在发动机启动之前进行;如果是在汽车行驶途中检查,应该在发动机熄火5min之后进行。

如图2-55所示,机油储量是利用机油尺的刻度来显示的。

图2-55 机油尺刻度

图2-56 抽出机油尺

如图2-56所示,抽出机油尺,擦净油迹、再插入机油尺导管套筒内。再次抽出机油尺,查看油面在机油尺上显示的刻度,油面在上、下刻线之间,发动机润滑系统才能正常工作。为了保险起见,当油面低于上刻线1/3时,就应该及时添加机油。

当需要添加机油时,可从加机油口处添加。添加机油时一次添加不要太多,以免过量。添加后,等待3~5min,再次检查油面。如果添加过量,油面超过机油尺上刻线,要拧下油底壳下部的放油螺塞,放出多余的机油。

温馨提示

添加的机油应该与发动机内原有的机油是同一厂牌,不同厂牌的机油添加剂不一定相同,若混合使用,可能会因化学反应而生成沉淀物。

检查机油储量时,应注意观察机油是否变质。如果机油已经变质,要彻底更换机油。

13 机油变质的原因

发动机内部的机油不仅会消耗,经过一段时间的使用,还会变质。

机油在发动机内部循环流动,高温会使机油炭化,原本滑腻的机油会变得发涩。气缸内冷凝的汽油会进入油底壳,使机油变稀,黏度下降。当气缸垫破损,或气缸盖、气缸体破裂时,冷却液将混入到机油中,使机油乳化变质。机件磨损留下的金属颗粒,也会夹杂在机油中。

14 三种方法辨别机油是否变质

虽然汽车生产厂家在汽车使用说明书中规定了更换发动机机油的周期,但这种周期大多是根据汽车行驶里程规定的。由于汽车实际使用条件的不同、车辆技术状况的不同、添加机油的品质不同,所以,严格按照固定的周期更换机油显然是有一定弊端的。过早地更换机油会造成浪费;更换机油过迟又会加剧发动机的磨损。因此,通过对机油是否变质的检查,适时地更换机油,还是非常必要的。

检查机油质量,可以采取化验的方法,不仅可以确定机油的质量,还可根据化验成分判断发动机的一些故障。在一般情况下,人们总是采用一些简便的方法,来判断机油是否变质。

(1)看颜色 抽出机油尺观察机油尺上附着的机油的颜色,如果机油呈白色或黄色乳状,且机油尺上有小水珠,表明冷却液混入机油中,一般是冷却系统水套破损。遇此情况,除更换机油之外,还应该检查冷却系统的内漏故障。如果机油已经明显变黑,表明机油已炭化,一般是机油使用时间过长,或发动机曲轴箱通风不良。属于曲轴箱通风不良的问题,应清洁疏通曲轴箱通风管道和阀门。当然,有些添加清净分散剂的机油和多级机油在使用中会很快变暗变黑,这是正常现象。

(2)手感试验 用手指捻搓机油,如果缺少黏滑感,表明机油已经变质,应该更换。

(3)油斑试验 将机油滴落在有渗透能力的纸上,通过观察油斑痕迹来判断机油中杂质含量或污染程度,如图2-57所示,待油滴充分扩散后,纸上会呈现3个环带的区域。

图2-57 油斑试验

1——中心沉淀区;2——扩散区;3——氧化区

① 中心沉淀区 中心沉淀区是机油中粗颗粒杂质的集中沉淀区,如果发动机磨损异常,这里偶然会发现金属屑颗粒。中心沉淀区的颜色可粗略地表示机油的污染程度,当机油接近报废时,机油的透明度低、扩散性能差,该区域颜色深且发黑,直径较小。

② 扩散区 扩散区是机油内细小的杂质向外扩散所留下的痕迹,其颜色越向外越浅。扩散区宽,表示机油的扩散性能好。当机油变质时,扩散性能下降,扩散区狭窄,甚至沉淀区与扩散区无明显界限。

③ 氧化区 氧化区是机油及其所含氧化物的扩散区,颜色呈黄色或褐色,颜色越深表示机油被氧化(老化)的程度越重。

温馨提示

在平时检查发动机是否需要添加机油时,就要注意观察机油是否变质。

15 自己动手更换机油

如果汽车达到了生产厂家规定的换油里程,或者经检查确认机油已经变质,就应该更换发动机机油。

(1)换油准备 准备足量的新品机油,常见轿车机油容量,见表2-9。

表2-9 常见轿车机油容量   单位:L

准备好备用的新品机油滤清器、容量足够大的广口容器(油盆、油桶),以及所需的扳手。

(2)放出废油 让汽车行驶一定距离,或发动机在热状态下放出废油。热态下的机油黏度低,流动性好,便于排尽废机油。

如图2-58所示,拧下油底壳下部的放油螺塞,将废油排放到容器内。清除放油螺塞磁芯吸附的金属颗粒,清洗放油螺塞结合部位的油污。

图2-58 放出废机油

拧下加机油口的上盖,以消除排放机油时曲轴箱内有可能产生的真空度,使废旧机油和油底壳内的沉淀物能顺畅地排出。如图2-59所示,当油底壳内的机油彻底排尽后,拧紧放油螺塞。

图2-59 拧紧放油螺塞

(3)更换机油滤清器 用机油滤清器扳手拆下机油滤清器,并清除机油滤清器座结合平面处的污物。

如图2-60所示,把新品机油滤清器注满机油,并用机油湿润滤清器密封胶圈。然后用手平稳地将滤清器旋入到其支座下方。当感到滤清器与其支座结合后,再用力拧紧1圈左右。

图2-60 安装机油滤清器

(4)加入新机油 如图2-61所示,从加机油口处缓慢加入新机油。

图2-61 加入新机油

(5)漏油及储油检查 加入新机油之后,抽出机油尺,查看油面是否在规定的刻度范围。启动发动机,察看机油滤清器是否漏油,如果从机油滤清器密封圈处向外漏油,可用机油滤清器扳手进一步将滤清器旋紧,直至不漏油为止。使用机油滤清器扳手紧固滤清器时,用力不可过大,以免滤清器外壳损坏变形,同时也是为了防止给下一次拆卸滤清器带来困难。用滤清器扳手紧固后,仍然不能排除漏油,说明滤清器质量不合格,应再次更换新品。

温馨提示

更换机油和机油滤清器之后,要让发动机运转一会,然后熄火,等待3~5min之后,抽出机油尺,再次检查油底壳内的机油储量,如果发现储量不足,应该再次添加机油。

16 润滑系统常见故障

润滑系统常见故障,见表2-10。

表2-10 润滑系统常见故障 WDDYglyJgq/ECuY90vSntXbJneUT/2xwBHu4SkM3XrdiH3eJ05wEWbFqb5AaljBX

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