典型的汽车润滑系统主要包括以下部件:建立机油压力和保证机油循环的机油泵、储存机油的油底壳、测量机油油位的机油尺、润滑油管路及发动机机体上加工的润滑油道组成的循环油路、限制最高机油压力的限压阀(限压阀可能集成于机油泵内)防止杂质进入主油道的机油滤清装置、提供机油压力信息的机油压力指示灯等。有些发动机上还设置有机油冷却器(例如科鲁兹所配的1.6L LDE发动机、新君威所配的2.0T LDK发动机)机油油位传感器(例如新君威所配的2.0T LDK发动机)机油寿命系统等。 油底壳： 油底壳也称为机油盘,安装在发动机底部,主要用于储存机油,如图11-1所示。早期汽车发动机的油底壳采用薄钢板冲压而成,现代汽车发动机的油底壳一般采用铝合金铸造而成,以提高散热性能。油底壳中通常设计有挡油板(图11-2),以减轻油面波动,有些发动机的油底壳中集成有吸油管。油底壳底部安装有磁性的放油螺塞,以吸附机油中的铁屑,防止其进入主油道。有些发动机的油底壳中还安装有机油油位传感器,例如新君威2.0T LDK发动机。
机油滤清装置:
发动机工作一段时间后,机油中会混有零部件磨损产生的金属磨屑及机油本身生成的胶质。若这些杂质随同机油进入润滑系统,会加剧发动机零部件的磨损,还可能堵塞油管或油道。为了防止这些杂质进入主油道,延长发动机的使用寿命,润滑系统中设置有机油滤清装置。发动机润滑系统中常见的滤清装置有集滤器和机油滤清器。
1.集滤器集滤器一般是滤网式,装在机油泵前面,滤网位于油底壳中,吸油管与机油泵入口相连接。它的主要作用是防止大颗粒杂质进入机油泵。目前汽车发动机的集滤器分为浮式集滤器和固定式集滤器,汽油发动机通常采用固定式集滤器,如图11-3所示。固定式集滤器位于机油液面以下,可防止油面上的泡沫被吸入润滑系统,润滑可靠,结构简单。安装集滤器(图11-4)时,吸油管与机油泵连接处必须使用新的O形圈,且在其上涂抹适量洁净机油;否则,机油泵可能无法泵吸机油。
2.机油滤清器机油滤清器多釆用纸质滤芯,它能够清除微小杂质(直径小于0.001mm)和水分。机油在高压的作用下渗透纸质滤芯,以实现过滤。
机油滤清方式有全流式与分流式之分。全流式滤清方式是将机油滤清器串联于机油泵和主油道之间,因此能过滤进入主油道的全部机油;分流式滤清方式是将机油滤清器与主油道并联,仅过滤机油泵输出的部分机油。目前,轿车普遍采用全流式滤清方式,并加装旁通阀,以防止断流,如图11-5所示。重型汽车采用双机油滤清器,其中一个采用分流式滤清方式,作细滤器用,另一个采用全流式滤清器方式,作粗滤器用。
常见的机油滤清器有整体式和分体式两种形式。整体式机油滤清器(图11-6)不可分解,维修时只能整体更换;分体式机油滤清器只需要更换内部滤芯(图11-7)机油滤清器通常与机油一同更换。更换机油滤清器时,先目视检査机油滤清器螺纹及橡胶密封圈(防止橡胶密封圈漏装或旧的橡胶密封圈未拆卸),并给橡胶密封圈涂抹洁净的机油,如图11-8所示,然后选用合适的专用工具按照规定的力矩拧紧机油滤清器。
注意:整体式机油滤清器一旦拆卸(或拧松),就必须更换,否则,机油滤清器处容易出现泄漏。
机油泵:
机油泵的作用是给主油道提供数量足够、压力适当的机油,保证机油在润滑系统内循环流动。根据机油泵的结构形式不同,通常分为转子式和齿轮式两类,齿轮式机油泵又分为内接齿轮式和外接齿轮式,通常把后者称为齿轮式机油泵。
1.转子式机油泵转子式机油泵一般由泵体、内转子、外转子、泵盖、限压阀等部件组成,如图11-9所示。泵体或泵盖上加工有进油槽和出油槽。内转子固定在曲轴(或机油泵传动轴)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。转子式机油泵的内转子一般有4个或4个以上的凸齿,外转子的凹齿数比内转子的凸齿数多1个,转子的外廓形状曲线为次摆线,它们与机油泵体和泵盖组成了进油腔、过渡油腔和出油腔。
如图11-10所示,发动机工作时,曲轴驱动内转子转动,内转子带动外转子转动,两个转子相互啮合时既不干涉也不脱离。内、外转子间的接触点将外转子的内腔分成了多个工作腔,当某一个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,容积减小,油压上升,机油经出油口被压出。
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;缺点是内、外转子啮合表面的滑动阻力比齿轮泵大,因此功率消耗较大。当机油泵安装在曲轴箱以外或安装位置较高时,采用转子式机油泵比较合适。
内转子和外转子之间的啮合间隙、外转子与泵体之间的配合间隙、转子与泵体(泵盖)的端面间隙影响转子式机油泵的使用性能,间隙过大,机油泵的泵油能力下降。这些间隙通常可以使用塞尺和刀口尺来检查,如图11-11所示。
2.内接齿轮式机油泵内接齿轮式机油泵一般由泵体、月牙块、内齿轮、外齿轮及泵盖等部件组成,如图11-12所示。泵体固定在发动机机体前端,内齿轮为主动齿轮,由曲轴直接驱动;外齿轮为从动齿轮,与内齿轮啮合;月牙块始终保持与内、外齿轮接触,形成密封腔,以便齿轮将机油带到出油腔。
如图11-13所示,曲轴驱动内齿轮转动,进油腔的容积由于内、外齿轮逐渐脱离啮合而增大,腔内产生一定的真空,机油从油底壳经吸油管被吸入进油腔,随后又被轮齿带到出油腔。出油腔的容积由于轮齿逐渐进入啮合而减小,机油压力升高,机油经出油口被压入发动机机体上的润滑油道。在发动机工作时,机油泵齿轮不停地旋转,机油便连续不断地进入润滑油道,经过滤清之后被送到各润滑部位。
外齿轮与泵体之间的间隙、齿轮与月牙块之间的间隙及齿轮端面间隙会影响机油泵的使用性能,间隙过大,机油压力降低,泵油量就会减少。这些间隙的检查可参照转子式机油泵。
因为内接齿轮式机油泵由曲轴直接驱动,无须中间传动机构,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.外接齿轮式机油泵外接齿轮式机油泵由泵体、驱动轴、主动齿轮、从动齿轮及泵盖等组成,如图11-14所示。外接齿轮式机油泵安装在曲轴箱内,它由曲轴或凸轮轴经中间传动机构驱动,发动机工作时,机油泵向润滑系统不断地供油。如果机油泵磨损,机油泵的出口压力和进口真空度都会下降,从而导致机油压力不足和流速减慢,发动机的零部件可能因为缺少机油润滑而损坏。
如图11-15所示,外接齿轮式机油泵的工作原理与内接齿轮式机油泵相同。但是,当轮齿进入啮合时,封闭在轮齿径向间隙内的机油压力急剧升高,使齿轮受到很大的推力,并使机油泵轴衬套的磨损加剧,如能将径向间隙内的机油及时引出,油压自然降低,可减小齿轮受到的推力。为此,特在泵盖上加工一道卸压槽,使轮齿径向间隙内被挤压的机油通过卸压槽流入出油腔。
外接齿轮式机油泵的使用性能取决于齿轮与泵体的配合间隙。齿轮与泵体的径向间隙般不超过0.20mm,齿轮端面间隙不超过0.05~0.20mm。
间隙过大,机油压力降低,泵油量就会减少。
限压阀：
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。为了防止机油压力过高,在润滑油路中设置有限压阀,控制最大机油压力。限压阀一般安装在机油泵或气缸体的主油道上。
限压阀安装在机油泵的出口处,主要由弹簧和柱塞组成。当主油道机油压力高于设定值时,弹簧被压缩,机油泵出油口的机油流回到机油泵的进口一侧,实现泄压,如图11-16所示。限压阀弹簧的预紧力决定主油道的最大机油压力。如果限压阀安装在主油道上,则当油压达到规定值时,多余的机油经过限压阀流回油底壳。
润滑油道：
如图11-17所示,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机油压力太高,则机油经机油泵上的限压阀返回到机油泵进油口。机油经机油滤清器滤清之后进入发动机主油道,机油滤清器盖上设有旁通阀,当机油滤清器堵塞时,机油不再经过机油滤清器,而由旁通阀直接进入主油道。主油道的部分机油经5条分油道进入主轴承,润滑主轴颈,然后进入油底壳;这些机油一部分又经曲轴上的斜油道进入连杆轴承,润滑连杆轴颈,然后也进入油底壳。主油道的部分机油经另一条分油道进入凸轮轴轴承润滑油道,凸轮轴轴承润滑油道分别通向各凸轮轴轴承,然后润滑气门组件,最后经气缸上的通气孔进入油底壳。
机油冷却器：
在高性能、大功率的强化发动机(例如涡轮增压发动机)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强,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,因而在轿车上应用较广。图11-18所示为布置在机油滤清器上的水冷式机油冷却器的实例,机油在冷却器芯内流动,从散热器出水管引来的冷却液在冷却器芯外流过,两种流体在冷却器内进行热交换,使高温机油得以冷却降温。
机油压力指示灯：
正常工作的润滑系统内的机油都具有一定的压力,目前所有汽车都装有机油压力表或机油压力指示灯,用来帮助判断润滑系统的工作状况。一旦发动机机油绝对压力降到120~148kPa时,机油压力指示灯就会点亮。
传统的机油压力指示灯由机油压力开关直接控制接地,点火开关控制正极,如图11-19所示。机油压力开关安装在主油道上,它是一个动断(常闭)开关,给机油压力指示灯提供搭铁,只有在正确的机油压力下它才能断开,机油压力指示灯才熄灭。因此,点火开关置于“ON”时,发动机不起动,机油泵不工作,机油压力很低,机油压力指示灯点亮。起动发动机后,机油泵工作,机油压力指示灯熄灭。
上汽通用汽车大多数车型的机油压力指示灯已不再使用这种控制方式,其工作原理如图11-20所示。当机油压力低于设定值时,机油压力开关闭合,ECM应检测到一个低电平信号输入;当机油压力高于设定值时,机油压力开关断开,ECM应检测到个高电平信号输入。当ECM检测到低电平信号时,它通过高速CAN总线向车身控制模块(BCM)发送一条信息,然后BCM通过低速CAN总线向组合仪表(IPC)发送一条信息,请求点亮发动机机油压力指示灯。图11-21所示为上汽通用君威2.0T LDK发动机的机油压力开关。
在一些最新的上汽通用汽车发动机(如新科鲁兹1.4T LE2发动机、1.5L L3G发动机等)上使用了三线式机油压力传感器,它将机油压力变化转换为电压变化,实现机油压力的检测。
如图11-22所示,机油压力传感器的三根线分别是5V参考电压电路、信号电压电路和低电平参考电压电路。ECM通过5V参考电压电路给机油压力传感器提供5V电压,并通过低电平参考电压电路提供搭铁。ECM监测机油压力传感器信号电路,以确定机油压力传感器的电压是否在1~4V的正常工作范围之内。当机油压力较高时,信号电压也较高,且ECM会检测到一个高电平信号电压。当机油压力较低时,信号电压也较低,且ECM会检测到一个低电平信号电压。ECM将机油压力信息通过高速CAN总线传送给BCM,BCM通过低速CAN总线向IPC发送机油压力信息。机油压力低时,IPC将点亮机油压力指示灯。
机油油位传感器:
上汽通用君威2.0T LDK发动机的油底壳内设置有机油油位传感器,如图11-23所示,当机油液面下降到一定高度时,传感器内部的电路导通,仪表板上的机油压力指示灯将点亮。
机油油位传感器是一个动断开关,它利用自身搭铁,并通过1根与ECM相连接的导线传递机油油位信息。当机油液面上升到一定高度时,传感器内部的开关断开ECM检测到高电平信号;当机油液面下降到一定高度时,传感器内部开关闭合,ECM检测到一个低电平信号,ECM通过高速CAN总线向BCM发送一条信息,然后BCM通过低速CAN总线向IPC发送一条信息,请求点亮发动机机油压力指示灯,如图11-24所示。
11.4.9机油寿命系统随着发动机工作时间的累积,机油的中胶质、金属磨屑等杂质不断增加,机油使用性能不断下降,因此需要定期更换机油和机油滤清器。对于未设置机油寿命系统的车辆,驾驶员需要根据行驶里程或时间来确定机油和机油滤清器的更换周期,这需要驾驶员参阅前一次的维护记录来确定下一次的机油和机油滤清器更换里程或时间,不是很方便。另外,发动机的运行环境和运行状况不同,机油和机油滤清器的更换周期也不同。因此,越来越多的车辆设置了机油寿命系统,上汽通用的大多数车辆配有此系统。
机油寿命系统通过组合仪表上的机油寿命指示灯(图11-25)或信息中心(图11-26)提示驾驶员更换机油和机油滤清器。这是建立在发动机转速和发动机温度的基础上的,而不是建立在行驶里程的基础上。根据行驶状况,需要更换机油的行驶里程数有很大的变化。
为了保证机油寿命系统正常工作,每次更换机油后必须重置系统。系统计算出机油寿命快要结束时,会指示需要更换机油,机油必须尽快更换。在更换机油前,不可重置机油寿命系统。如果车辆一直在最佳条件下行驶,机油寿命系统可能一年多也不会指示需要更换机油。
但是,发动机机油和机油滤清器每年至少应更换一次,更换时应重置系统。如果系统意外复位,可在上次更换发动机机油后行驶5000km时再次更换机油。无论何时更换机油和机油滤清器,切记要重置机油寿命系统。
机油寿命系统可以手动重置,也可以使用诊断仪重置,下面以科鲁兹汽车为例来介绍两种重置方法。
1.手动重置机油寿命系统①接通点火开关。
②按下转向信号开关上的“Mem(菜单”按钮。
③使用调节轮和选择菜单—车辆信息系统。
④使用调节轮和选择菜单—机油寿命系统。
⑤按下转向信号开关上的“ SET/CLR(设置/清除)”按钮,同时踩下制动踏板。
2.使用诊断仪重置机油寿命系统①接通点火开关。
②连接故障诊断仪。
③选择" Module Diagnosis(模块诊断)。
④选择“ Engine Control Module(发动机控制模块)”。
⑤选择“ Configuration/ Reset function(配置/复位功能)。
⑥选择“ Engine Oil Life Reset(发动机机油寿命重置”。
⑦按下“ Enter(进入)”按钮启用该动能。
⑧成功确认“ Executed(执行)。
⑨断开点火开关确认。
⑩接通点火开关确认。
