发动机与润滑油的研究

编辑：admin　    时间：2010-05-17    01:16:16 　来自：深圳润滑油网

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力。简单上讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。

一、发动机润滑系

发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面，减少零件的摩擦和磨损。润滑系虽然不参加发动机功能转换，却能保证发动机正常工作，使其具有较长的使用寿命。润滑系的主要作用就是对发动机主要摩擦零件进行润滑。

1、润滑系的组成

一般发动机的润滑系组成大体相同，由油底壳、机油泵、机油滤清器、主油道、限压阀、润滑油散热器等装置组成。

（1）油底壳用来贮存润滑油，在大多数发动机上，油底壳还起到为润滑油散热的作用。

（2）机油泵将二定量的润滑油从油底壳中抽出加压后，源源不断地送至各零件表面进行润滑，维持润滑油在润滑系中的循环。机油泵大多装于曲轴箱内，也有些柴油机将机油泵装于曲轴箱外面，机油泵都采用齿轮驱动方式，通过凸轮轴、曲轴或正时齿轮来驱动。

（3）机油滤清器用来过滤掉润滑油中的杂质、磨屑、油泥及水分等杂物，使送到各润滑部位的都是一干净清洁的润滑油。由于过滤能力与流动阻力成正比，润滑系的滤清器按过滤能分成三种，设于润滑系不同部位。机油集滤器多为滤网式，能滤掉润滑油中粒度大的杂质，其流动阻力小，串联安装于机油泵进油口之前。机油粗滤器用来滤掉润滑油中粒度较大的杂质，其流动阻力小，串联安装于机油泵出口与主油道之间。机油细滤器能滤掉润滑油中的细小杂质，但流动阻力较大，故多与主油道并联，只有少量的润滑油通过细滤器过滤。

（4）主油道一是润滑系的重要组成部分，直接在缸体与缸盖上铸出，用来向各润滑部位输送润滑油。

（5）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。

（6）润滑油散热器，在有些热负荷较高的发动机上设置。其作用是加强润滑油冷却，保持润滑油的温度在正常工作范围(343～363K)内，一般发动机是靠汽车行驶中的迎面空气流吹拂油底壳来使润滑油冷却的。润滑系还设有机油压力表、油温表和机油标尺，它们是便于驾驶员随时掌握润滑系工作状况的装置。

2、发动机的润滑方式

发动机各零件的润滑强度取决于该零件的环境、相对运动速度和承受机械负荷、热负荷的大小。根据润滑强度的不同，发动机润滑系主要采用压力润滑、飞溅润滑、定期润滑、等润滑方式。

（1）压力润滑：利用机油泵，将具有一定压力的润滑油源源不断地送到摩擦面间。形成具有一定厚度并能承受一定机械负荷而不破裂的油膜，尽量将两摩擦零件完全隔开，实现可靠的润滑。

（2）飞溅润滑：利用发动机工作时某些运动零件(主要是曲轴与凸轮轴)飞溅起的油滴与油雾，对摩擦表面进行润滑的一种方式。飞溅润滑适合于暴露零件表面，如缸壁、凸轮等；相对运动速度较低的零件，如活塞销等；机械负荷较轻的零件，如挺柱等。气缸壁采用飞溅润滑还可防止由于润滑油压力过高，油量过大，进入燃烧室导致发动机工作条件恶化。

（3）定期润滑：对一些不太重要、分散的部位，采用定期加注润滑脂的方式进行润滑，如发动机水泵轴承、发电机、起动机及分电器等总成的润滑，即采用这种方式。

二、发动机对润滑油的要求的特殊性

发动机作为一种机械，对于润滑油的要求同一般机械相比有其共同的一面，如要求有适当的粘度，一定的抗氧、抗磨、防腐蚀与粘温等性能要求。但发动机又是一种特殊的机械，它对润滑油的要求又有其特殊的一面，其特殊性主要有：

（1）对发动机总的要求是体积小，重量要轻，机构紧凑，而且输出功率要大，因此它的单位摩擦面上承受的负荷愈来愈大。

（2）出来摩擦热之外，还有受到燃烧热的影响，所以摩擦面的温度高，使润滑油粘度下降，又膜形成比较困难。

（3）燃烧室内的高温高压的燃烧气体会通过活塞、活塞环和缸套之间的间隙，泄漏到曲轴箱，这些燃烧气体系燃油和少量润滑油的完全燃烧和未完全燃烧的气体和某些颗粒物(烟炱)，通常成为曲轴箱窜气，它会污染润滑油，并在一定条件下更会促使其氧化和硝。．

（4）燃烧室周围需要的润滑油是通过活塞和缸套间的间隙，气门杆和气门导管间的间隙进入的，因此供油较为困难。

（5）活塞和气门等零件在工作时作往复运动，故在上、下止点处相对速度为零，使油膜难以形成。活塞销和衬套呈摆动运动，油膜难以形成。

（6）发动机在停车时和长时间运转时，温度相差很大，又因零件的热膨胀和热变形，使一些摩擦副不变的间隙很难控制，可能会产生间隙过小而粘着烧结，也可能使间隙过大而产生冲击和震动而损坏。

（7）发动机有多种摩擦副，如活塞和缸套、曲轴轴颈和轴承、凸轮和随动件、齿轮等，尽管它们对润滑油的润滑性能要求是不同的，但在一台发动机中只能用一种润滑油(大型船用柴油机出外)，因此要照顾到多种润滑状态。

（8）车用发动机的使用环境，如气温、湿度、大气压力、尘土等变化较大。同时由于发动机往往含有硫、铅等元素，会促使某种零件的腐蚀磨损。

三、润滑油的作用

发动机是汽车的心脏，发动机内有许多相互摩擦运动的金属表面，这些运动速度快，环境差，温度可达400℃～600℃，在这样恶劣的工况下面，只有合格的润滑油才可降低发动机零件的磨损，延长使用寿命，那么合格的润滑油要满足哪些要求呢？也就是说润滑油的六大作用是什么？

1、润滑减磨：发动机在运转时，如果一些摩擦部位得不到适当的润滑，就会产生干摩擦。实践证明，干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死。因此必须对发动机中的摩擦部位给予良好的润滑。当润滑油流到摩擦部位后，就会粘附在摩擦表面上形成一层油膜，减少摩擦机件之间的阻力，而油膜的强度和韧性是发挥其润滑作用的关键。

2、冷却降温：燃料在发动机内燃烧后产生的热量，只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上；其余大部分热量除随废气排到大气中外，还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须排出机体，否则发动机会由于温度过高而烧坏。这一方面靠发动机冷却系来完成，另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带到油底壳中散发。

3、清洗清洁：发动机工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成的胶状物，机件问摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。另外，大量的胶质会使活塞环粘结卡滞，导致发动机不能正常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。

4、密封防漏：发动机的气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座间均存在一定间隙，这样能保证备运动副之间不会卡滞。但这些间隙可造成气缸密封不好，燃烧室漏气结果是降低气缸压力及发动机输出功率。润滑油在这些间隙中形成的油膜，保证了气缸的密封性，保持气缸压力及发动机输出功率，并能阻止废气向下窜入曲轴箱。

5、防锈防蚀：发动机在运转或存放时，大气、润滑油、燃油中的水分以及燃烧产生的酸性气体，会对机件造成腐蚀和锈蚀，从而加大摩擦面的损坏。润滑油在机件表面形成的油膜，可以避免机件与水及酸性气体直接接触，防止产生腐蚀、锈蚀。

6、减震缓冲：在压缩行程结束时，混合气开始燃烧，气缸压力急剧上升。这时，轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷，使发动机平稳工作，并防止金属直接接触，减少磨损。

四、汽车发动机润滑油(车用内燃机)选用

车用内燃机油的选用，一般根据车辆的结构和工作条件，但首先遵照汽车生产厂家说明书推荐选用润滑油。通常，选用内燃机油应注意五个问题：

1．根据车辆的负荷与转速选用负荷高、转速低的发动机一般选用粘度大的机油；负荷轻、转速高一般选用粘度小些的润滑油。

2．根据内燃机工作的苛刻程度，汽油机油根据发动机压缩比和是否有曲轴箱正压换气，废气再循环、涡轮增压以及催化转换器等选用。通常，压缩比大于8．5，具有上述附属装置的汽油发动机至少应选用SF质量档次以上的汽油机油。为了防止对三效催化转换器中催化剂的毒害，最好选用低挥发度、低灰份，低磷的SL高档汽油机油。柴油机第一环槽温度大于250℃，强化系数在50以上者最低应选用CD质量档次的柴油机油。对高增压、大马力、重负荷应选用CF一4质量的柴油机油。

3．根据发动机机油容量大小选用。机油容量大，对机油质量档次要求缓和；机油容量小，对机油质量档次要求高。一般欧洲产轿车发动机体积不大，机油容量小，功率大，因此要求使用质量较高档次的润滑油

4．根据地区、季节、气温选用不同粘度级另的内燃机油。冬季温度低的地区选用粘度低的内燃机油，反之，则选用粘度高的内燃机油。

5．根据发动机的使用情况选用内燃机油。一般新发动机应选用粘度小的油，而使用较长，磨损较大则应当使用粘度较大的机油。

五、缺点

润滑油的品质好坏将直接影响发动机的工作状态，高品质润滑油可以减少发动机磨损，延长使用寿命，并降低燃油消耗。相反，如果使用品质不好的润滑油或使用方法不当，就会给发动机带来一些问题：

1．烧轴瓦：如果选用的润滑油质量不好，或者选用的润滑油黏度不对，润滑效果就不好。而油压过低、发动机缺油、冷却系统故障等又可以引起发动机过热。在这种情况下高速运转，就容易将轴承烧坏，俗称“烧瓦”。另外，如果使用了劣质机油滤芯或者没有按时更换机油滤芯，还会使杂质夹在其间，造成“烧瓦”。

2．卡环：如果润滑油的清洁分散性不好，长期使用后就会在活塞环周围产生积碳，而积碳严重时就可以造成活塞环卡死或者折断。

3．机油消耗过大：如果润滑油的抗磨损性能不好，就会使活塞环和气缸之间的磨损加剧，油环刮油作用减弱，使机油进入燃烧室参加燃烧，产生排气管冒蓝烟的现象。如果发动机的密封不好、气门挡油环失效等也会造成机油渗漏，同样会加快机油的消耗。

4．机油灯报警：一旦发生这种现象主要在以下几方面找原因：润滑油不足(添加)；机油感应塞损坏(更换)；机油泵过滤网堵塞(清洗)；润滑油黏度不足(更换润滑油或检查有无燃油稀释及发动机过热现象)；机油限压阀弹簧失效(清洗更换)。

六、结论

我们在选用和使用润滑油过程中应特别注意，并且还要养成定期检验和换油的习惯。润滑油在使用一段时间后，由于机械杂质的污染和来自外界的灰尘，运转机件磨损下来的金属屑以及零件受侵蚀而形成的金属盐，使润滑油变质。润滑油变质后呈深黑色、泡沫多并已出现乳化现象，用手指研磨，无粘稠感，发涩或有异味，滴在白试纸上呈深褐色，无黄色浸润区或黑点很多。若不及时更换会加速零部件的磨损，影响使用寿命，甚至发生安全事故，因此，经常检查润滑油是否变质并及时更换尤为重要。

正确的换油标准是以“引擎运转时间”来计算：自估平均时速：(km／h)×100h(矿物油)或者200h(合成油)=换油公里数。

实践证明，行驶公路的车可以10000~20000km换油一次，相对市区的车速慢，堵车严重的情况，不管您是好车、普通车、新车、旧车，都要适当降低换油周期，建议矿物油不要超过5000km(市区堵车路况)，合成油不要超过10000km(市区堵车路况)比较好，其他路况看情况而定。