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1、雅富顿公司 雅富顿发动机润滑油技术交流资料 目录 第一部分、发动机总体结构及工作原理 第二部分、发动机的润滑系统 第三部分、发动机润滑油的组成和检测方法 第一部分、发动机总体结构及工作原理 本章讲述内容： 发动机的分类 发动机总体构造 发动机基本术语 四冲程发动机的工作原理 一、发动机的分类 发动机是将其它形式 的能量转变为机械能 的机器。 分类： 按使用燃料分：汽油 机、柴油机等。 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。 按冷却方式分：水冷式、风冷式 按气门装置位置分：侧置式、顶置式 按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。 按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。 二、发动机总体构造 总体
2、构造：两大机构五大系统 两大机构：曲柄连杆机构、配气机构 五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点 火系、起动系 注意：柴油机没有点火系。 两大机构之曲柄连杆机构 作用：将燃料燃烧时产生的 热量转变为活塞往复运动的 机械能，再通过连杆将活塞 往复运动变为曲轴的旋转运 动而对外输出动力。 组成：由气缸体和曲轴箱组 、活塞连杆组、曲轴飞轮组 组成。 两大机构之配气机构 作用： 使可燃混合气及时 充入 气缸并及时从气缸中排出废气。 组成：它由进气门、排气门、挺 杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时 齿轮等组成 五大系统之冷却系 作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常 工作。 组成：它由水泵、散
3、热器、风扇、分水管、水套等组成。 五大系统之润滑系 作用：润滑、冷却、清洗、防 腐、密封等。 组成：由机油泵、滤清器、限 压阀、油道等组成。 五大系统之燃料系（汽油车） 作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧 后排出废气。 组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、 滤清器等组成。 五大系统之燃料系（柴油车） 作用：向气缸内供应纯 空气并在规定时刻向气 缸内喷入柴油，燃烧后 排出废气。 组成：由燃油箱、喷油 泵、喷油器、进、排气 管、滤清器等组成。 五大系统之点火系 作用：按规定时刻及时点燃气 缸内的混合气。 组成：由蓄电池、分电器、点 火线圈、火花塞等组成。 五大系统之起
4、动系 作用：使静止的发动机起动。 组成：由起动机及附属装置组成。 三、发动机基本术语 工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。 上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。 下止点：活塞离曲轴回转中心处。 曲柄半径R ：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。 活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R； 冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程； 气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积 。 发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫发动 机的排量。 Vl=Vhi 燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容积。 气缸总容积（Va）：活塞在下止点
5、时，活塞顶上面的空间容积。 压缩比（）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。 =Va/Vc 四、四冲程和二冲程发动机的工作原理 四冲程发动机：活塞往复四个冲程完成 一个循环的发动机。 四个循环： 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 四冲程汽油机的 工作过程 四冲程汽油机工作原理：进气行程 排气门关闭 进气门开启 活塞 温度370440 K， 压力7590 kPa 示功图 大气压力线 P V r a 上止点 下止点 四冲程汽油机工作原理：压缩行程 进气门 关闭 排气门 关闭 活塞 压缩比： =Va/Vc 示功图 P V r a 大气压力线 c 上止点 下止点 温度600800K， 压 力60015
6、00 kPa 四冲程汽油机工作原理：做功行程 进气门关闭 排气门关闭 活塞 示功图 V P r a 大气压力线 c Z b 上止点 下止点 瞬时最高：温度 22002800 K， 压力 35MPa 作功终了：温度 15001700 K， 压力 300500 kPa 四冲程汽油机工作原理：排气行程 进气门关闭 排气门打开 活塞 示功图 P V r 大气压力线 c Z b 上止点 下止点 温度9001200 K 压 力105125 kPa 残余废气 四冲程柴油机的工作原理 喷油器 喷油泵 进气行程压缩行程作功行程 排气行程 进气门 排气门 纯空气 温度300370K 压力800900 kPa 温度
7、8001000K压 力35 MPa 瞬时：温度18002200K 压力510 MPa 终了：温度8001000K 压力105400 kPa 温度8001000K压 力105400 kPa 四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较 相同点： 每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门 开，排气冲程排气门开，其余两个冲程进、排气门均关。 四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。 必须用外力起动。 工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同，结构基本相同。 不同点： 混合气的形成方式不同：汽油机是缸外混合；柴油机是缸内混合； 着火方式不同：汽油机点燃式；柴油机是压燃式。 燃油
8、+ air CO2 + 水 完全燃烧的产物 柴油发动机 汽油发动机 （间喷式） NOx 微粒 (柴油机) 主要的污染 NOx CO 未燃的 HC 污染物质 汽油机与柴油机的差别污染的排放 汽车排放物是由一氧化碳（CO）、烃类化合物（HC）、氮氧化物（ NOx）、和颗粒物(PM)组成。它们对人类的健康产生严重的威胁。 一氧化碳与血液中血红蛋白结合会降低后者的氧气输送能力,可导致头 痛、眩晕，严重时甚至导致一氧化碳中毒 氮氧化物可形成二次污染 ,如臭氧。臭氧会造成肺部及呼吸系统失调 某些碳氢化合物有毒 ,可能导致眼睛、喉咙、肺部发生过敏 颗粒物悬浮在空气中会影响可见度，某些颗粒物可能致癌，导致肺部
9、 及心脏疾病,增加致癌率。 发动机的燃烧产物 目前我国大中城市50%的空气污 染来自于燃油汽车的废气排放 CO2 NOx, CO, HC 微粒 温室效应 （全球的) 主要影响 空气品质 (地区的) 解决方案后处理 对润滑油 的影响 热应力上升 FE(节能） 润滑油 与后处理系统的兼容性 发动机润滑油与燃烧产物的关系 美国排放法规与API柴油机油的发展 发展 时间 柴油发动机 改进的目的 柴油发动机改进的内容对运转 的影响 对柴油机 油的影响 该阶段发展的 柴机油的特性 1987大功率柴油机CE 1990 CF-4 为适应91年 的排放法规 ，同时提高 柴油机运行 的经济性 直喷技术、电控空燃比
10、、 减少喷油提前角、延迟柴 油喷入降低NOx的排放， 活塞环由矩形环变成梯形 环，将环顶位置提高，消 除燃烧死区，降低排气中 的颗粒含量 第一环 槽温度 升高， 容易在 环槽内 产生积 碳 CE机油易产 生积碳 具备更好的高温清净 性能，允许烟炱含量3 -4%。 1994 CG-4 为达到94年 规定的柴油 机排放尾气 中颗粒含量 的要求 要求柴油含硫量小于 0.05%，以降低硫酸盐颗 粒的含量。 柴油机的喷油压力增大， 排气质量改善 热负荷 增加 CF-4在使用 中出现较明 显的粘度增 大、滤网堵 塞和磨损等 问题 在缓解因氧化和烟灰 造成的粘度增大以及 部件磨损、提高活塞 清净性方面有了进
11、一 步改善，允许烟炱含 量5-6% 1998 CH-4 为满足98年 进一步降低 的排放标准 柴油机采用两段活塞，进 一步延迟点火，以降低 NOx的排放，以及采用电 控系统 机油中 烟炱增 加 烟炱的处理 是机油升级 的关键 同时通过高/低硫柴油 的清净性台架，增加 了碱值；高温氧化性 、活塞表面清净性、 烟炱分散性活塞环和 缸套的磨损以及抗剪 切性等有所提高，允 许烟炱含量8-9% 美国排放法规与API柴油机油的发展 发展 时间 柴油发动机 改进的目的 柴油发动机改进的内容对运转 的影响 对柴油机 油的影响 该阶段柴油 机油的特性 2002 CI-4 满足2002年 排放法规 NOx含量为
12、2.7g/KW.h 废气再循环（EGR）机油中 烟炱大 量增加 导致机油粘 度上升，需 要机油有更 好的分散性 控制由于烟炱含 量上升造成的磨 损、粘度上升、 活塞沉积物和机 油消耗 2004 CI- 4+ 满足商业化 的带有EGR 的发动机 无机油中 烟炱大 量增加 导致机油粘 度上升，需 要机油有更 好的分散性 提高了烟炱处理 能力和剪切稳定 性 2006 CJ-4 满足新的排 放法规 采用硫燃油和后处理装置要求油品有 进一步的元 素和灰分含 量限制 指标更苛刻，添 加剂要求更好， 见规格介绍 欧美柴油机油的区别 欧洲柴油机油采用了一部分API的评定项目，但为了进一步肯定油品质量 ，增加了
13、自己规定的项目 与美国 比较 较缓和的项目更苛刻的项目增加的 台架试验 活塞设计 的不同及 其对发动 机的影响 顶环槽至活塞顶的距离长； 顶环岸和气缸之间的间隙小 ，窜气量小 如果在顶环岸和气缸之间落 入一些沉积物或积碳，易被 压实 OM 364A OM 441LA 第一环槽温度较低；积碳少 活塞易保持干净 经过上下运动出现镜面抛光 烟炱问题较美国的产生烟炱少T-8(E) 磨损问题车小，气缸排量小，车速高、比功率大30%、机油容量小， 柴油机强化系数高 OM602A T-9 M11机油温度高，发生磨损较严重，呈缸套磨光现象；对磨损 性能要求高；要求换油周期长 欧洲驱动内燃机油发展的主要动力来自
14、于发动机和汽车本身性能的提高 ，汽车排放法规是次要因素，但从ACEA 04规格开始，两者的关系越来越 近 汽油发动机 (间喷) 柴油发动机 NOx COHCNOx微粒 三元催化剂 受磷影响 NOx 捕集器 受硫影响 微粒过滤器 受灰分影响 降低污染的排放的后处理系统 为避免催化转化器中毒，ILSAC 要求油品的磷不断下降，至GF-4又引入 了硫含量的要求；欧洲ACEA 2008也对元素含量有所要求。 三元催化转化器概述 废气催化转化器安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动 机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和 氮气，故又称之为三元(效)催化转化器 催化剂大
15、都含有铂、锗等贵金属或稀土元素，价格昂贵，在正常情况 下，使用寿命为八万公里左右(国产的三元催化转化器也能达到五万 公里以上)，由于使用不当造成其早期失效的原因如下： 1、温度过高 2、慢性中毒 催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来 自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧 后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接 触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象 3、表面积碳 4、排气恶化 5、与发动机不匹配 6、氧传感路失效 重型柴油机尾气净化处理概述 对于日益严格的国 IV/ V排放法规 ,仅靠机内净化已不能满足排放要求 ,必须 对排气进行机
16、外净化处理 考虑技术发展的继承性 ,为满足未来国 IV/V排放 ,必须将现有燃油电控(EFIS) 与后处理相结合 EFIS主要包括CRS(包括ACRS、XPCRS)、EUIS、EUPS；后处理主要有SCR、DPF(或 POC) 二者结合主要有两种技术路线 ：一种是EFIS+SCR,简称SCR路线；另一种是 EFIS+EGR+DPF(或 POC),简称EGR路线 这两种路线在国际上被广泛采用,美国以 EGR为主流路线,欧洲以SCR为主流 这一技术方案主要是通过电控燃油高压喷射及正时,优化缸内燃烧过程, 以提高缸内NOx为代价,将PM控制在排放范围内,再通过机外排气后处理即 通过SCR装置,将NOx排放降至排放标准范围,排气中N
