发动机润滑系统性能分析与故障诊断
目录
引 言 1
一、 发动机润滑系统原理分析 2
（一）润滑系统组成 2
（二）机油泵工作原理 3
（三）机油滤清器 3
（四）曲轴箱通风系统 4
（五）油底壳 5
（六）机油压力调节阀 6
（七）机油冷却器 6
（八）机油传感器和量表 7
二、发动机润滑系统性能影响因素分析 8
（一）润滑系统作用 8
（二）发动机污染物影响 9
（三）机油性能的影响 11
（四）合成润滑油性能影响 13
（五）润滑油更换频率 14
三、发动机润滑系统故障诊断 14
（一）机油的更换 14
（二）机油中形成酸 15
（三）机油中含有水 16
（四）机油中有汽油 16
（五）机油泄漏 17
（六）机油压力低 18
（七）机油消耗过量 19
（八）机油压力高 19
总 结 21
参考文献 22
谢辞 23
引 言
汽车发动机及其他机械系统都具有许多活动部件。为了使发动机及其他部件正确工作，这些部件必须被充分润滑。为了保持汽车的所有部件被润滑，需要使用高质量的润滑油和油脂。改良的润滑油是现代汽车的发动机可以运行超过10万公里而在大多数情况下不用发动机内部修理的主要原因。发动机润滑油除了起润滑之外，还有冷却、清洁及密封发动机内各种部件的作用。
汽车润滑系统主要包括机油泵、机油滤清器、主油道、油底壳、机油压力调节器、机油传感器等组成，润滑系统工作不正常，发动机将停止运行。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
论文重点分析了汽车发动机润滑系统工作原理，对主要性能参数进行分析研究，给出润滑系统的故障诊断方法和维修案例。主要测试工具包括机油压力测试表、真空表等。 其常见故障包括外部机油泄漏、机油消耗过大、机油压力低、机油压力高等等。
一、 发动机润滑系统原理分析
（一）润滑系统组成
当发动机工作时，机油从油底壳经集滤器被吸入机油泵中。典型润滑系统的组成如图1-1所示。机油泵的流量一般为10L/min，在高速时，工作压力达到5x105Pa时，限压阀将润滑系统的油压限制在(2~5)×105Pa之间。这个控制是必须的，因为在高速时泵会产生过高压力。机油离开泵后，被送入机油滤清器，然后进入汽缸体或曲轴箱主油道中。主油道与曲轴主轴承相通，当发动机工作时，机油就在压力下进入回转的曲轴轴颈和主轴承之间。曲轴上钻有斜油道，机油经曲轴斜油道，从主轴承流向连杆大端轴承。连杆常在底座附近钻孔，这样就有一股机油从连杆大端油孔喷到汽缸壁和活塞的下侧。连杆的整个长度方向上也钻有油孔，这样来自连杆大端轴承的机油就可直接进入小端轴承中，剩余量就飞溅出去冷却活塞和汽缸。
图1-1 发动机润滑系统
凸轮轴转速虽然是曲轴转速的一半，但也需要良好润滑，这是因为凸轮轴承受高压负荷。常常是往凸轮轴轴承上供给压力油或将机油喷射到凸轮上。在上置式凸轮轴发动机中，用以下两个供油方式：浸入油槽中获得机油；往凸轮上喷射机油。其工作原理是沿凸轮轴方向上的油管设置许多小孔，机油从这小孔喷到凸轮上，然后流回油底壳。一些汽车，凸轮轴是由链条来驱动的。当链条高速运转时，机油被飞溅起来，从而润滑链条和链轮。
（二）机油泵工作原理
图1-2所示的齿轮式机油泵主要由两个齿轮构成。轮齿啮合紧凑，使机油不能从齿隙中泄漏。发动机驱动其中一个齿轮。当两齿轮沿相反方向转动时，机油从油底壳经进油口被吸入进油腔，随后又被轮齿压到出油腔。
图1-2 齿轮式机油泵
转子式机油泵是采用容积变化原理来进行泵油的。内转子和外转子安装在不同轴上。转子式机油泵主要由内、外转子、机油泵体、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，并与内转子啮合传动。内、外转子之间有一定的偏心距。内转子有４个凸齿，外转子的凹齿数比内转子的凸齿数多一个，即５个。当机油泵工作时，内、外转子接触点之间容积会发生变化，当某一工作腔转过进油口时，容积增大，产生真空，机油经进油口被吸入工作腔内；当该工作腔转过出油口时，容积逐渐减小，油压逐渐升高，机油经出油口被压出。机油泵产生的机油压力比需要的要高些。为了防止油压过高，在润滑油路中设置了限压阀，限压阀结构简单。油压过高时，限压阀打开，机油直接流回油底壳。
（三）机油滤清器
新发动机会在制造过程遗留下金属小颗粒和在铸造过程中未完全清除掉的砂粒。而旧发动机会不断从承载部件如活塞环处，积聚金属磨损后的小磨屑、机械杂物。为阻止颗粒进入轴承加剧磨损或堵塞油路，机油必须要进行过滤。传统机油滤清器是金属网眼式过滤器，可以阻挡尘土颗粒进入机油泵。机油滤清器安
置于机油润滑系统管路的末端并配置一附加滤清器来过滤细小颗粒。目前常用的机油滤清器是经过酚醛树脂处理的折叠式纸质滤芯。当机油泵泵出的机油从滤芯经过时，就可把机油中的细小固体颗粒滤出。
目前，轿车上普遍采用全流式机油滤清器，如图1-3所示，即从机油泵泵出的机油全部经机油滤清器进行过滤。常用的方法是将机油泵入滤清器滤芯的外围，机油从滤芯的外围流经滤清器中心，从中部出来后流进主油道中去。只要机油滤清器定期更换，全流式滤清法工作是非常可靠的。但如果长时间使用，滤芯可能被堵塞，当滤清器严重堵塞时，机油不能通过滤芯，则滤清器进油口油压升高，当油压达到规定值时，滤清器的旁通阀开启，机油直接流进机体主油道，直到更换机油滤清器为止。虽然这时机油没被过滤输送到各个润滑表面，但这总比断油不能润滑要好得多。分流式润滑系统主要用在旧式汽车上，仅能过滤部分机油。剩余的机油直接进入到油道中。
图1-3 全流式机油滤清器
（四）曲轴箱通风系统
曲轴箱通风系统的正常工作对发动机也很重要。曲轴箱通风的两大作用是：防止燃烧气体从活塞进入曲轴箱建立压力。因为建立起的压力会爆裂密封垫圈和
密封圈，引起发动机爆炸的危险；阻止有毒气体从发动机中排出。
早期的发动机曲轴箱是一个开环通风系统，但现在已完全被闭环系统所取代。开环曲轴箱通风系统中逸出的气体毒性很大，目前的法规规定发动机通风系统必须是闭环系统。从曲轴箱排出的污染物应为零排放，只有采用强制曲轴箱通风才能解决这问题。早期的闭环曲轴箱通风系统中，由于化油器处的压力较低，空气易进入发动机曲轴箱，所以通风出口通过一个管道接到空气滤清器上，从而使曲轴箱中气体能够进行循环，并吸入发动机汽缸进行燃烧。曲轴箱通风系统还设有一个阻焰栅，其功用是当发动机回火时，阻止曲轴箱爆炸。
目前新型的闭环曲轴箱通风系统中，在进气歧管中有更低的压力用来吸引曲轴箱中废气。通常由一个曲轴箱强制通风阀（ＰＣＶ）来自动调节进入汽缸的曲轴箱气体流量。ＰＣＶ阀安装在通风出口和进气歧管之间。由一个弹簧加载式柱塞构成，该柱塞在进气歧管压力减小时打开。当发动机静止时，ＰＣＶ阀闭合。在正常运转情况下，ＰＣＶ阀全开，允许曲轴箱中气体进入进气歧管中。在怠速和减速时，歧管压力较底（压力小于大气压力）时，进气歧管真空度很大，真空度克服弹簧力使ＰＣＶ阀打开很小，从而减小通往进气歧管的气流。ＰＣＶ阀这种特性可确保燃油控制过程不受曲轴箱废气流量的影响。ＰＣＶ阀在回火时也能
引 言 1
一、 发动机润滑系统原理分析 2
（一）润滑系统组成 2
（二）机油泵工作原理 3
（三）机油滤清器 3
（四）曲轴箱通风系统 4
（五）油底壳 5
（六）机油压力调节阀 6
（七）机油冷却器 6
（八）机油传感器和量表 7
二、发动机润滑系统性能影响因素分析 8
（一）润滑系统作用 8
（二）发动机污染物影响 9
（三）机油性能的影响 11
（四）合成润滑油性能影响 13
（五）润滑油更换频率 14
三、发动机润滑系统故障诊断 14
（一）机油的更换 14
（二）机油中形成酸 15
（三）机油中含有水 16
（四）机油中有汽油 16
（五）机油泄漏 17
（六）机油压力低 18
（七）机油消耗过量 19
（八）机油压力高 19
总 结 21
参考文献 22
谢辞 23
引 言
汽车发动机及其他机械系统都具有许多活动部件。为了使发动机及其他部件正确工作，这些部件必须被充分润滑。为了保持汽车的所有部件被润滑，需要使用高质量的润滑油和油脂。改良的润滑油是现代汽车的发动机可以运行超过10万公里而在大多数情况下不用发动机内部修理的主要原因。发动机润滑油除了起润滑之外，还有冷却、清洁及密封发动机内各种部件的作用。
汽车润滑系统主要包括机油泵、机油滤清器、主油道、油底壳、机油压力调节器、机油传感器等组成，润滑系统工作不正常，发动机将停止运行。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
论文重点分析了汽车发动机润滑系统工作原理，对主要性能参数进行分析研究，给出润滑系统的故障诊断方法和维修案例。主要测试工具包括机油压力测试表、真空表等。 其常见故障包括外部机油泄漏、机油消耗过大、机油压力低、机油压力高等等。
一、 发动机润滑系统原理分析
（一）润滑系统组成
当发动机工作时，机油从油底壳经集滤器被吸入机油泵中。典型润滑系统的组成如图1-1所示。机油泵的流量一般为10L/min，在高速时，工作压力达到5x105Pa时，限压阀将润滑系统的油压限制在(2~5)×105Pa之间。这个控制是必须的，因为在高速时泵会产生过高压力。机油离开泵后，被送入机油滤清器，然后进入汽缸体或曲轴箱主油道中。主油道与曲轴主轴承相通，当发动机工作时，机油就在压力下进入回转的曲轴轴颈和主轴承之间。曲轴上钻有斜油道，机油经曲轴斜油道，从主轴承流向连杆大端轴承。连杆常在底座附近钻孔，这样就有一股机油从连杆大端油孔喷到汽缸壁和活塞的下侧。连杆的整个长度方向上也钻有油孔，这样来自连杆大端轴承的机油就可直接进入小端轴承中，剩余量就飞溅出去冷却活塞和汽缸。
图1-1 发动机润滑系统
凸轮轴转速虽然是曲轴转速的一半，但也需要良好润滑，这是因为凸轮轴承受高压负荷。常常是往凸轮轴轴承上供给压力油或将机油喷射到凸轮上。在上置式凸轮轴发动机中，用以下两个供油方式：浸入油槽中获得机油；往凸轮上喷射机油。其工作原理是沿凸轮轴方向上的油管设置许多小孔，机油从这小孔喷到凸轮上，然后流回油底壳。一些汽车，凸轮轴是由链条来驱动的。当链条高速运转时，机油被飞溅起来，从而润滑链条和链轮。
（二）机油泵工作原理
图1-2所示的齿轮式机油泵主要由两个齿轮构成。轮齿啮合紧凑，使机油不能从齿隙中泄漏。发动机驱动其中一个齿轮。当两齿轮沿相反方向转动时，机油从油底壳经进油口被吸入进油腔，随后又被轮齿压到出油腔。
图1-2 齿轮式机油泵
转子式机油泵是采用容积变化原理来进行泵油的。内转子和外转子安装在不同轴上。转子式机油泵主要由内、外转子、机油泵体、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，并与内转子啮合传动。内、外转子之间有一定的偏心距。内转子有４个凸齿，外转子的凹齿数比内转子的凸齿数多一个，即５个。当机油泵工作时，内、外转子接触点之间容积会发生变化，当某一工作腔转过进油口时，容积增大，产生真空，机油经进油口被吸入工作腔内；当该工作腔转过出油口时，容积逐渐减小，油压逐渐升高，机油经出油口被压出。机油泵产生的机油压力比需要的要高些。为了防止油压过高，在润滑油路中设置了限压阀，限压阀结构简单。油压过高时，限压阀打开，机油直接流回油底壳。
（三）机油滤清器
新发动机会在制造过程遗留下金属小颗粒和在铸造过程中未完全清除掉的砂粒。而旧发动机会不断从承载部件如活塞环处，积聚金属磨损后的小磨屑、机械杂物。为阻止颗粒进入轴承加剧磨损或堵塞油路，机油必须要进行过滤。传统机油滤清器是金属网眼式过滤器，可以阻挡尘土颗粒进入机油泵。机油滤清器安
置于机油润滑系统管路的末端并配置一附加滤清器来过滤细小颗粒。目前常用的机油滤清器是经过酚醛树脂处理的折叠式纸质滤芯。当机油泵泵出的机油从滤芯经过时，就可把机油中的细小固体颗粒滤出。
目前，轿车上普遍采用全流式机油滤清器，如图1-3所示，即从机油泵泵出的机油全部经机油滤清器进行过滤。常用的方法是将机油泵入滤清器滤芯的外围，机油从滤芯的外围流经滤清器中心，从中部出来后流进主油道中去。只要机油滤清器定期更换，全流式滤清法工作是非常可靠的。但如果长时间使用，滤芯可能被堵塞，当滤清器严重堵塞时，机油不能通过滤芯，则滤清器进油口油压升高，当油压达到规定值时，滤清器的旁通阀开启，机油直接流进机体主油道，直到更换机油滤清器为止。虽然这时机油没被过滤输送到各个润滑表面，但这总比断油不能润滑要好得多。分流式润滑系统主要用在旧式汽车上，仅能过滤部分机油。剩余的机油直接进入到油道中。
图1-3 全流式机油滤清器
（四）曲轴箱通风系统
曲轴箱通风系统的正常工作对发动机也很重要。曲轴箱通风的两大作用是：防止燃烧气体从活塞进入曲轴箱建立压力。因为建立起的压力会爆裂密封垫圈和
密封圈，引起发动机爆炸的危险；阻止有毒气体从发动机中排出。
早期的发动机曲轴箱是一个开环通风系统，但现在已完全被闭环系统所取代。开环曲轴箱通风系统中逸出的气体毒性很大，目前的法规规定发动机通风系统必须是闭环系统。从曲轴箱排出的污染物应为零排放，只有采用强制曲轴箱通风才能解决这问题。早期的闭环曲轴箱通风系统中，由于化油器处的压力较低，空气易进入发动机曲轴箱，所以通风出口通过一个管道接到空气滤清器上，从而使曲轴箱中气体能够进行循环，并吸入发动机汽缸进行燃烧。曲轴箱通风系统还设有一个阻焰栅，其功用是当发动机回火时，阻止曲轴箱爆炸。
目前新型的闭环曲轴箱通风系统中，在进气歧管中有更低的压力用来吸引曲轴箱中废气。通常由一个曲轴箱强制通风阀（ＰＣＶ）来自动调节进入汽缸的曲轴箱气体流量。ＰＣＶ阀安装在通风出口和进气歧管之间。由一个弹簧加载式柱塞构成，该柱塞在进气歧管压力减小时打开。当发动机静止时，ＰＣＶ阀闭合。在正常运转情况下，ＰＣＶ阀全开，允许曲轴箱中气体进入进气歧管中。在怠速和减速时，歧管压力较底（压力小于大气压力）时，进气歧管真空度很大，真空度克服弹簧力使ＰＣＶ阀打开很小，从而减小通往进气歧管的气流。ＰＣＶ阀这种特性可确保燃油控制过程不受曲轴箱废气流量的影响。ＰＣＶ阀在回火时也能
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