毕业论文汽油机润滑系结构及故障分析

宣城职业技术学院毕业设计（论文）汽油机润滑系结构及故障分析 班 级 09汽营（1）班 专 业 汽车技术服务与营销 教 学 系 汽车工程系 指导老师 徐振华 完成时间2011年 11月 20日至2012年 5 月30日 目 录摘 要 2第一章 润滑系统的功用及润滑方式 31.1 润滑系统的功用 31.2 润滑方式 3第二章 润滑系统的组成及油路 42.1 发动机润滑系统的组成 42.2 润滑系统的油路 5第三章 润滑剂 73.1 机油的功用 73.2 机油的使用特性及机油添加剂 73.3 机油的分类 8第四章 润滑系统的维护 104.1怎样维护汽车发动机润滑系统 104.2润滑油的选用 10第五章 常见故障诊断与排除 115.1 机油压力的检测 115.2 机油压力过低的故障检修 115.3 机油压力过高的故障检修 125.4 机油变质故障排查 12 5.5机油消耗异常故障维修 12第六章 总结 14致 谢 15参考文献 16 汽油机润滑系结构及故障分析摘 要：发动机润滑系是发动机正常运行的一个重要保障系统。其主要起润滑、冷却、清洗、密封、减震、防锈的作用。润滑系统工作不正常，将引起摩擦阻力增加，机件磨损加快，甚至在短时间内造成发动机哦产生事故性损坏，其控制部分不正常使发动机性能下降。因此，汽车能正常运行，润滑系必须保持处于正常工作状态。要保证润滑系工作正常，则需要对其进行正确的使用、维护、保养排除故障。要做到这些，维修人员首先必须熟悉各种汽车发动机润滑系的总体构造、油路的布置情况；其次要掌握润滑系各主要总成的结构、工作过程及主要耗损型式；此外，要掌握润滑系统的拆装方法、步骤、故障诊断及排除方法，以确保润滑系能正常发挥作用，降低车辆使用成本，延长车辆的使用寿命。关键词：汽车 发动机 油路 润滑系统第1章 润滑系统的功用及润滑方式1.1 润滑系统的功用若不对这些表面进行润滑，它们之间将发生强烈的摩擦。金属表面之间的干摩擦不仅增加发动机的功率消耗，加速零件工作表面的磨损，而且还可能由于摩擦产生的热将零件工作表面烧损，致使发动机无法运转。 润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机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。1.2 润滑方式由于发动机传动件的工作条件不尽相同，因此，对负荷及相对运动速度不同的传动件采用不同的润滑方式。1、压力润滑 压力润滑是以一定的压力把机油供人摩擦表面的润滑方式。这种方式主要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。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，称飞溅润滑。该力式主要用来润滑负荷较轻的气缸壁面和配气机构的凸轮、挺柱、气门杆以及摇臂等零件的工作表面。3 润滑脂润滑通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零什的工作表面，如水泵及发电机轴承等。第二章 润滑系统的组成及油路2.1发动机润滑系统的组成1、机油泵机油泵的功用是保证机油在润滑系统内循环流动，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机油。 机油泵结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵又分内接齿轮式和外接齿轮式，一般把后者称为齿轮式机油泵。1.) 齿轮式机油泵齿轮式机油泵的优点是效率高，功率损失小，工作可靠；缺点是需要中间传动机构，制造成本相应较高。国产桑塔纳、捷达和奥迪等轿车都采用齿 轮泵。2.) 内接齿轮式机油泵内啮合齿轮式机油泵也称内接齿轮泵，其工作原理与外啮合齿轮式机油泵或齿轮式机油泵相同。内接齿轮泵的结构。其外齿轮是主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键由曲轴直接驱动。内接齿轮是从动齿轮，装在机油泵体内，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，所以零件数量少，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。3.) 转子式机油泵转子式机油泵主要由内、外转子，机油泵体及机油泵盖等零件组成。内转子固定在机油泵传动轴上，外转子自由地安装在泵体内，并与内转子啮合转动。内、外转子之间有一定的偏心距。转子式机油泵的优点是结构紧凑，供油量大，供油均匀，噪声小，吸油真空度较高.4.) 安全阀机油泵必须在发动机各种转速下都能供给足够数量的机油，以维持足够的机油压力，保证发动机的润滑。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。因此，在设计机油泵时，都是使其在低速时有足够大的供油量。但是，在高速时机油泵的供油量明显偏大，机油压力也显著偏高。另外，在发动机冷起动时，机油黏度大，流动性差，机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。一般安全阀装在机油泵或机体的主油道上。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，多余的机油返回机油泵进口。如果安全阀安装在主油道上，则当油压达到规定值时，多余的机油经过安全阀流回油底壳。2、机油滤清器机油滤清器的功用是滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物。如果这些杂质随同机油进入润滑系统，将加剧发动机零件的磨损，还可能堵塞油管或油道. 机油滤清的方式有两种：全流式和分流式。全流式机油滤清器串联于机油泵和主油道之间，因此全部机油都经过它滤清。目前在轿车上普遍采用全流式机油滤清器.1.) 全流式机油滤清器现代汽车发动机所采用的全流式滤清器多为过滤式。机油从纸滤芯的外围进入滤清器中心，然后经出油口流进机体主油道。机油流过滤芯时杂质被截留在滤芯上。如果滤清器使用时间达到了更换周期，就把整个滤清器拆下扔掉换上新滤清器。纸滤芯由经过酚醛树脂处理的微孔滤纸制造，这种滤纸具有较高的强度，较好的抗腐蚀性和抗湿性。纸滤芯则具有质量轻、体积小、结构简单、滤清效果好、阻力小和成本低等优点，因而得到了广泛的应用。机油滤清器的滤芯还可以采用其他纤维滤清材料制作。2.) 分流式机油细滤器分流式机油细滤器有过滤式和离心式两种类型。过滤式存在着滤清能力与通过能力的矛盾，而离心式则有滤清能力高，通过能力大，且不受沉淀物影响等优点。因此，车用发动机多以离心式机油滤清器作为分流式机油细滤3、机油冷却器在高性能大功率的强化发动机上，由于热负荷大，必须装设机油冷却器。机油冷却器布置在润滑油路中，其工作原理与散热器相同。 发动机机油冷却器分为风冷式和水冷式两类。风冷式机油冷却器很像一个小型散热器，利用汽车行驶时的迎面风对机油进行冷却。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机油达到正常的工作温度，所以普通轿车上很少采用。 水冷式机油冷却器外形尺寸小，布置方便，且不会使机油冷却过度，机油温度稳定，因而在轿车上使用广泛. 2.2润滑系统的油路 1、 主油道是润滑系统的重要组成部分，直接在缸体与缸盖上铸出，用来向各润滑部位输送润滑油。2、 限压阀用来限制机油泵输出的润滑油压力。旁通阀与粗滤器并联，当粗滤器发生堵塞时，旁通阀打开，机油泵输出的润滑油直接进入主油道。机油细滤器进油限压阀用来限制进入细滤器的油量，防止因进入细滤器的油量过多，导致主油道压力降低而影响润滑效果。3、 机油泵吸油管它通常带有收集器，浸在机油中。作用是避免油中大颗粒杂质进入润滑系统。4、 曲轴箱通风装置 它的作用是防止一部分可燃混合气和废气经活塞环与气缸璧间的间隙窜入曲轴箱内。可燃混合气进入曲轴箱后,其中的汽油蒸气会凝结,并溶入润滑油中,使润滑油变稀;废气中水蒸气与酸性气体会形成酸性物质,从而对机件造成腐蚀;窜气还会使曲输箱灯压力增大,造成曲轴箱密封件失效而使润滑油透漏。为了防止这种现象,必须设置通风系统。 现代汽车发动机润滑系统的油路大致相同。 在此系统中，曲轴的主轴颈、曲柄销、凸轮轴颈及中间轴(分电器和机油泵的传动轴)颈均采用压力润滑，其余部分则用飞溅润滑或润滑脂润滑。 当发动机工作时，机油从油底壳经集滤器被机油泵送入机油滤清器。如果油压太高，则机油经机油泵上的安全阀返回机油泵入口。全部机油经滤清器滤清之后进入发动机主油道。滤清器盖上设有旁通阀，当滤清器堵塞时，机油不经过滤清器滤清由旁通阀直接进入主油道。机油经主油道进入五条分油道，分别润滑五个主轴承。然后，机油经曲轴上的斜油道，从主轴承流向连杆轴承润滑连杆轴颈。主油道中的部分机油经第六条分油道供入，”间轴的后轴承。中间轴的前轴承由机油滤清器出油口的一条油道供油润滑。主油道的另一条分油道直通凸轮轴轴承润滑油道，此油道也有五个分油道，分别向五个凸轮轴轴承供油。在凸轮轴轴承润滑油道的后端，也就是整个压力润滑油路的终端装有最低机油压力报警开关。当发动机起动之后，机油压力较低，最低油压报警开关触点闭合，油压指示灯亮。当机油压力超过31kPa时，最低油压报警开关触点断开，指示灯熄灭。另外，在机油滤清器上也装有机油压力开关，当发动机转速超过2150r/min时，机油压力若低于180kPa，这时开关触点闭合，报警灯闪亮，同时蜂鸣器鸣响报警。第三章 润 滑 剂汽车发动机润滑剂包括机油和润滑脂两种。3.1 机油的功用循环在润滑系统中的机油有如下功用：1、润滑机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、冷却机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、清洗机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、防锈机油有防止零件发生锈蚀的作用。3.2 机油的使用特性及机油添加剂汽车发动机机油在润滑系统内循环流动，循环次数每小时可达100次。机油的工作条件十分恶劣，在循环过程中，机油与高温的金属壁面及空气频频接触，不断氧化变质。窜入曲轴箱内的燃油蒸气、废气以及金属磨屑和积炭等，使机油受到严重污染。另外，机油的工作温度变化范围很大：在发动机起动时为环境温度；在发动机正常运转时，曲轴箱中机油的平均温度可达95或更高。同时，机油还与180300的高温零件接触，受到强烈的加热。1、适当的黏度机油黏度对发动机的工作有很大的影响。黏度过小，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；黏度过大，冷起动困难，机油不能被泵送到摩擦表面。机油的黏度随温度而变化。温度升高，黏度减小；温度降低，黏度增大。2、优异的氧化安定性氧化安定性是指机油抵抗氧化作用不使其性质发生永久变化的能力。当机油在使用与储存过程中与空气中的氧气接触而发生氧化作用时，机油的颜色变暗，黏度增加，酸性增大，并产生胶状沉积物。氧化变质的机油将腐蚀发动机零件，甚至破坏发动机的工作。 ?3、良好的防腐性机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，可能使铜铅和镉镍一类的轴承表面出现斑点、麻坑或使合金层剥落。 4、较低的起泡性由于机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，是在机油中添加泡沫抑制剂。5、强烈的清净分散性机油的清净分散性是指机油分散、疏松和移走附着在零件表面上的积炭和污垢的能力。为使机油具有清净分散性，必须加入清净分散添加剂。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。机油在极压条件下的抗摩性叫作极压性。3.3 机油的分类国际上广泛采用美国SAE黏度分类法和API使用分类法，而且它们已被国际标准化组织(ISO)确认。美国工程师学会(SAE)按照机油的黏度等级，把机油分为冬季用机油和非冬季用机油。冬季用机油有6种牌号：SAEOW、SAE5W、SAE10W、SAE15W、SAE20W和SAE25W。非冬季机油有4种牌号：SAE20、SAE30、SAE40和SAE50。号数较大的机油黏度较大，适于在较高的环境温度下使用。 API使用分类法是美国石油学会(API)根据机油的性能及其最适合的使用场合，把机油分为S系列和C系列两类。S系列为汽油机油，目前有SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH8个级别。C系列为柴油机油，目前有CA、CB、CC、CD和CE5个级别。级号越靠后，使用性能越好，适用的机型越新或强化程度越高。其中，SA、SB、SC和CA等级别的机油，除非汽车制造厂特别推荐，否则将不再使用。1、合成机油合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点是有良好的黏度温度特性，可以满足大温差的使用要求；有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稍有改善，并可降低发动机的冷起动转速。目前，合成机油的价格比从石油提炼出来的机油贵。但是，随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成机油的价格将会越来越便宜。未来将是合成机油的时代。2、润滑脂润滑脂是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，其中可以加入旨在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工作，具有其他润滑剂所不能代替的特点。因此，在汽车的许多部位都使用润滑脂润滑。?目前，进口汽车和国产新车普遍推荐使用汽车通用锂基润滑脂(GB/T 56711985)。这种润滑脂具有良好的高低温适应性，可在30120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。它能够满足我国从哈尔滨到海南岛广大地区汽车的使用要求，与使用钙基或复合钙基润滑脂比较，可以延长换油期2倍，使润滑和维护费下降40%以上。第四章 润滑系统的维护4.1怎样维护汽车发动机润滑系统 养成良好的驾驶习惯,定期检查机油液面,液面过高不仅会增加发动机运转时的阻力，造成不必要的功率损失，还会造成机油泄漏；液面过低，会因润滑不良而损坏发动机，因此发动机油面过低应检查发动机有无泄漏机油和不正常的机油消耗；启动发动机前打开点火开关，机油平面指示灯和机油压力指示灯亮，启动发动机后应熄灭。如有异常现象必须停车检查。(详情请参考汽车绿色养护网) 使用适当黏度的机油，机油黏度过低，则油膜容易损坏而产生零件卡住现象；黏度过高，则将产生零件移动的附加阻力致使发动机启动困难，功率损失增加。因此更换机油时，尽可能参阅驾驶员手册上厂商建议使用的黏度。4.2润滑油的选用1、根据气候选用机油环境温度较低时，选用黏度较小的机油，便于发动机启动。环境温度较高时，选用黏度较高的机油，便于运动保持油膜；2、根据车况选用机油车况较好的发动机，配合间隙较小，可选用黏度较小的机油，车况较差的发动机，配合间隙较大，可选用黏度较大的机油；3、使用专用机油由于柴油机有较高的燃烧压力、加上柴油含硫燃烧后产生亚硫酸稀释机油，因此柴油机应选用能中和亚硫酸的柴油机专用机油。4、合理使用汽车发动机养护品 增强发动机的润滑性能，避免发动机磨损，以养代修。定期更换发动机油，最好不要添加机油，如果长期添加机油，会使发动机内部油污积炭越积越多，堵塞机油集滤器，造成发动机运动部件得不到润滑而严重损坏发动机机件。对于汽车发动机润滑系统，只要能做好定期维护工作，不仅可以延长发动机的使用寿命，还可以减少不必要的经济损失。第五章 常见故障诊断与排除5.1机油压力的检测 机油压力是发动机润滑系技术状况的重要指标。正常发动机在常用的转速范围内，汽油压力应该为196kpa392kpa之间，柴油机压力应该为294kpa588kpa之间。如发动机油压在中等转速下低于147kpa，在怠速下低于49kpa，则发动机停止运转。 机油压力的大小，取决于机油的温度、黏度、机油泵的供油能力、限压阀的调整、机油通道和机油滤清器的阻力，以及曲轴主轴颈、连杆轴承和凸轮轴轴承的间隙等。机油压力值，通常是根据汽车仪表板上的机油压力表或油压信号指示灯显示而测得，虽然测量精度较差，但能满足检测要求。正常情况下，当打开点火开关时，机油压力表指针指示“0”，发动机启动后，机油信号指示灯在数秒内熄灭，机油压力表则指示为某一较高值，并随发动机暖机逐渐指示正常。当机油压力不符合要求时，可采用经验法诊断。5.2 机油压力过低的故障检修1、机油压力过低故障现象（1）发动机怠速运转后，油压报警灯闪烁；（2）发动机转速达到2150rmin以后，油压报警灯闪烁，警报蜂鸣器同时发响报警。2、机油压力过低故障引起的原因（1）机油压力传感器效能不佳；（2）机油池油面太低（3）机油泵膜片破裂使汽油漏入油底壳或燃烧室未燃气体漏入油底壳，将机油稀释；（4）柴油机喷油器滴漏或雾化不良，使未燃柴油流入油底壳，将机油稀释；（5）机油黏度降低；机油表失准；（6）机油泵齿轮磨损、泵盖磨损或泵盖衬垫太厚造成供油能力太低；（7）机油限压阀调整不当、关闭不严或其弹簧折断；（8）曲轴主轴、连杆轴承或凸轮轴轴承磨损或轴承盖松动、减磨合金脱落或烧损。3、机油压力过低故障维修从机油压力过低故障引起的原因出发，逐项进行检查，针对失效的零部件，进行修理或换件处理。5.3 机油压力过高故障诊断1、机油压力过高故障现象发动机在正常温度和转速下机油压力表读数高于规定值。2、机油压力过高故障原因（1）机油压力表或机油压力传感器失控；（2）油底壳油面过高；（3）机油变稠或新换机油黏度过大；（4）机有限压阀发卡或调整不当；（5）通过各摩擦表面的分油道内积垢阻塞或主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等间隙太小。3、机油压力过高故障诊断方法 逐项检测可能失效的相关零件，找到故障所在，进而进行零部件修理或更换。5.4机油变质故障排查1、机油变质故障现象（1）颜色发生明显变化，失去黏性；（2）含有水分，机油乳化，乳浊状并有泡沫。2、机油变质故障原因（1）机油使用时间太长，机油因持续在高温和氧化作用下逐渐老化变质；（2）机油滤清器堵塞而失去滤清作用；（3）曲轴箱通风不良，机油中混杂废气中的燃油，促使机油变质；（4）发动机缸体或缸垫漏水；活塞环漏气。3、机油变质故障诊断（1）用机油尺取几滴机油滴在中性纸上，若发黑说明机油变质；（2）用手捻搓，有细腻感，说明机油内混有燃油；（3）若去除的机油为乳浊状，说明机油中进水；5.5机油消耗异常故障维修1、机油消耗异常故障现象（1）机油消耗量超过规定值，（2）尾气冒蓝烟；积碳增多。2、机油消耗异常故障原因（1）发动机各部件各处表面漏油；（2）活塞与气缸间隙大。、，泄漏量增加；（3）曲轴箱通风不良。3、机油消耗异常故障诊断（1）检查发动机各个表面是否有漏油现象；（2）检测缸压，判断是否已发生泄漏。待添加的隐藏文字内容1第六章 总 结润滑系技术的还坏，直接影响发动机的使用寿命。造成润滑系即使状况不良的原因是：使用劣质润滑油，不按规定的数量加注润滑油，不定期更换润滑油和机油滤清器，造成润滑油过脏润滑油道和滤清器阻塞。机油泵齿轮端面与泵盖、齿轮牙齿、泵轴与轴孔等磨损，间隙增大，造成油压不足。阀门或衬垫不密封而漏油，润滑油限压阀弹簧折断或过软，曲轴轴颈与轴承间隙过大，润滑油流失过多，无法形成油压等。判断润滑系技术状况的还坏，通常根据润滑由于的压力来确定。在发动机怠速工况时，润滑油压力应为120kpa以上。发动机在2000rmin以上时，润滑油压力至少应为200kpa。如果润滑油压力不符合要求，应查明原因，找出故障部件进行检修，必要时更换不合格的部件或总成。致 谢 论文撰写过程中，得到了徐振华老师的悉心指导和帮助。徐老师广博的学识、活跃的学术思想、严谨的治学态度及正直无私的人格魅力、勤奋认真、刻苦耐劳的、忘我的工作精神，严以律己、宽以待人的处事原则，这一切无不是我将来学习的榜样。特别是在获取知识、运用知识和思维方法等方面，导师对我的培养使我受益匪浅，并且将伴随着我人生旅程的每一步。在课题研究遇到困难无法进行时，导师通过深入的分析为我开阔了思路，指明了课题研究的重点和方向，使课题能够顺利完成，在此表示衷心感谢。感谢汽车工程系全体老师，他们为我们的学业付出了大量劳动；感谢大学期间，教授过我的所有任课老师，我从他们那里吸取了丰富的知识，学会了分析、解决问题的思路和方法。参考文献：1、陈家瑞 汽车构造 北京:机械工业出版社，20072、郑伟光 汽车发动机构造与维修北京：机械工业出版社，20043、陈文华 汽车发动机构造与维修北京：人民交通出版社，20034、王运朋 丰田汽车维修手册广州：广东科学技术出版社，19975、汤定国 汽车发动机构造与维修 北京：人民交通出版社，20036、麻友良，赵英勋广州本田雅阁轿车维修手册北京：机械工业出版社，2003