学习领域8 现代汽车润滑系统
【学习情景描述】
客户将一辆2009年产的力帆620轿车开到维修厂，车辆行驶里程20000km。车主投诉机油报警灯常闪亮，推断问题出现在润滑系统。
【学习目标描述】
1.能够通过车载ECU、车主手册、维修手册、厂家技术支持信息正确查询指定车辆的技术档案并记录相关信息。
2.熟悉汽车发动机润滑系统维修工作流程，能够制订维修工作方案，并执行和验收方案质量与绩效。
3.正确使用拆装润滑系统的工具。能够对润滑系统泄漏、压力检测结果进行分析，制订维修标准。
4.能够对润滑系统相关组件进行检测，对照技术标准进行维修或更换。
5.能够分析润滑系统故障，解决相关问题。
【学习内容描述】
1.发动机润滑系统组成与工作原理。
2.常见润滑材质、润滑方式。
3.润滑系统常见故障及维修标准。
4.机油泵及机油压力调节装置检测与程序。
5.润滑系统拆装、检测、维修的技术要求。
6.润滑系统故障分析。
【学习条件】
1.丰田教学车、发动机运行台架，主要用于设置故障。
2.丰田车维修手册、技术资料、检测设备（解码仪）。
3.机油压力表、相关维修检测和拆装工具。
任务8.1 现代汽车润滑系统检修项目实施
8.1.1 汽车润滑系统保养
汽车发动机润滑系统的维修方案应本着询问检查、先电后油、先外后内、先简后繁的原则进行。如图8.1所示为汽油机润滑系统基本检测方案。
图8.1 汽车发动机润滑系统基本检测方案
润滑系统保养包括用机油标尺检查润滑油液面高度、定期更换润滑油和润滑油过滤器。如有必要，还要检查润滑油泄漏的问题。
（1）机油液位的检查
①启动发动机暖机直至机油温度高于60℃，将车辆停在水平路面上，关闭发动机。等待5～10min，待机油回流至油底壳后进行检查。
②拔出机油标尺，用干净布擦净标尺后重新插入机油标尺到机油导管。再次拔出机油标尺，按照以下方法读取机油油位。其中，a表示不可加机油；b表示可加注机油，加注后油位不可超出a区；c表示必须加注机油，使机油达到区域b某一位置即可，如图8.2所示。
（2）机油质量的检查
出厂时发动机内已加注优质稠化机油，该机油除极端寒冷的气候环境外可全年通用。必须使用API-SF或API-SG（仅当规定机油无货时方可使用该类机油）级的润滑油。根据如图8.3所示的温度选用机油黏度，A区域为优质稠化机油（质量标准为VW00000，VW后5位数据不得早于91.10），B区域为稠化机油（质量标准为VW50101，VW后5位数据不得早于91.10）。
图8.2 机油标尺
a，b，c—机油油位标记
图8.3 润滑油选择表
（3）更换润滑油和过滤器
更换润滑油和过滤器的一般步骤如下：
①暖机后卸掉过滤器盖。
②把放油塞从油底壳上面拿掉，把润滑油放到一个合适的容器里面。
③检查放油塞的垫片情况，把放油孔周围擦一遍并更换油塞。旋紧，但是不要过紧。
④把过滤器拆卸并更换新件。
⑤加足够多的润滑油到过滤器的阀孔里面，直到显出油标为止。
⑥启动发动机，保持在低速运行，直到过滤器里面充满润滑油和压力警报灯熄灭为止，停机。
⑦检查润滑油标，加到显示为满刻度为止。
⑧检查过滤器的密封性。做一个最后的测量检查。
润滑油过滤器应该进行定期更换，过滤器的拆装及使用工具如图8.4所示。
例如，每10000km更换一次。在安装罐式过滤器的时候，参照以下步骤：
①清洁过滤器安装座并在橡胶密封部位涂上润滑油。
②如果可能，在安装之前把过滤器装满润滑油。
③把过滤器旋转到座上面去，直到密封圈与座面接触为止。
④紧固，旋转1/2～3/4圈。
⑤运行发动机至热机状态，检查密封性。
如果是一个可更换过滤芯的过滤器，把外面的壳拆卸下来，再装上新过滤芯。检查过滤器座的清洁并安装新过滤器。
8.1.2 润滑系统故障模式及故障成因
汽车润滑系统可能发生的一些故障见表8.1。
图8.4 过滤器的拆装
表8.1 润滑系统常见故障成因分析表
8.1.3 润滑系统关键零部件保养与检测维修
（1）机油泵的保养与维修
保养：正常情况下，机油泵只有在发动机整车检修时才进行检修。油泵和压力控制阀需要清洗并做以下项目的检查：
①检查齿轮和座是否有划伤和磨损。
②齿轮与泵体的配合间隙。
机油泵的使用性能取决于该配合间隙。齿轮与泵体之间的径向间隙一般要求不超过0.20mm，齿轮端面间隙不超过0.05～0.20mm。间隙过大，会导致机油压力降低，泵油量减少。检测所使用的工具为塞尺，如图8.5所示。
（2）机油压力开关及机油压力检查
检查机油压力开关时应满足以下条件：
①机油油位正常。
②点火开关打开后，机油压力报警灯必须亮。
③自动检查系统的显示屏必须显示“OK”。
④机油温度约80℃。
图8.5 齿轮与泵体的配合间隙检侧
图8.6 检测机油压力开关和机油压力
1—棕色导线；2—机油压力开关
机油压力开关的检查。断开机油压力开关连接导线，拧下机油压力开关，并装上机油压力检测仪V.A.G1342（见图8.6），将机油压力开关2装到检测仪上，检测仪棕色导线1接地（-），将二极管测试灯连接到机油压力开关及蓄电池正极（+），测试灯应不亮。若测试灯亮，则须更换机油压力开关。启动发劫机，压力达120～160kPa时测试灯应亮，若测试灯不亮，则须更换机油压力开关，如图8.6所示。
机油压力、机油消耗量和机油品质反映润滑系统技术状况，又反映摩擦副的技术状况，更有甚者，产生发动机“拉缸”或“烧瓦”等破坏性故障。为此，对机油压力、机油消耗量以及机油品质检测显得尤为重要。
机油压力受润滑系统的技术状况如机油泵性能、限压阀调整、机油通道和机油滤清器的阻力等影响。机油润滑不良，加剧机件磨损，严重的造成烧瓦、抱轴。常速范围内的正常机油压力为196～392kPa。
常见故障有机油变质，机油消耗过大，机油压力过大，机油压力过小。
任务8.2 现代汽车润滑系统常见故障诊断及案例分析
发动机运行时，部分动配合零件处于高温、高压、高速和小间隙配合条件下运动，若发动机润滑系统技术状况不良，各摩擦表面将得不到良好的润滑、散热和清洗，会加剧机械的磨损，影响发动机的正常工作，从而影响发动机的使用寿命。因此，为了保证发动机的性能和使用寿命，必须保证发动机的润滑系统能够把润滑油以一定的压力分配到发动机的各个部件，以达到减小摩擦、散热和清洗的目的。汽油发动机在正常的工作情况下，润滑系统机油的压力为196～392kPa。发动机润滑系统常见故障有润滑油压力过低、润滑油压力过高、润滑油消耗过多、润滑油变质等。
8.2.1 润滑油压力过低
（1）故障现象
①发动机在正常温度和怠速运转下，机油压力表读数始终低于标准值或机油警示灯点亮。
②发动机运行时，机油警示灯闪亮或报警器发出蜂鸣报警声。
（2）故障原因
①机油油面过低、黏度过小。
②机油变质或混入燃油、冷却液或机油型号配置不合理等。
③限压阀调整不当、卡滞或其弹簧折断或过软。
④机油集滤器、滤清器堵塞，密封衬垫损坏漏油，旁通阀堵塞。
⑤机油压力指示有误（压力表、传感器、油压开关、油压指示灯、油压报警器失效等）。
⑥发动机各轴承轴颈配合间隙过大，轴承盖松动造成泄油量过大。
⑦机油泵工作不良（磨损严重、进油滤网堵塞等）。
⑧油底壳漏油、放油螺栓漏油，机油管道或接头漏油、堵塞等。
⑨机油滤清器旁通阀不密封或其弹簧折断或弹簧过软。
（3）故障诊断与排除
①在冷车的情况下，确保汽车平稳停放，通过机油尺检查油位。
②检查机油黏度。用拇指和食指蘸少许机油，两指拉开，两指尖应有成形的油丝；否则机油过稀。
③区分润滑油压力指示系统和润滑油油路系统故障并进行检查。
④对油压指示系统采用搭铁法和传感器（报警器）替换法检查，确认油压指示系统无异常再进行油路检查。
⑤油路检查。拆下机油压力传感器或报警器，并换用机油压力表，短时间启动发动机（转速变化），检查机油压力是否正常，如机油压力高于规定值且随转速变化，则检查滤清器至主油道间堵塞情况或检查限压阀是否密封或弹簧过软。
⑥若压力检测无变化且较低，拆下限压阀清洗后在弹簧后端面加装垫片后重新进行压力检查，如机油压力明显提高，则说明限压阀异常，更换限压阀。
⑦加装垫片后压力仍偏低，应拆下油底壳，检查集滤器是否堵塞，曲轴轴承和连杆轴承配合间隙是否过大，间隙时应加以修复。
⑧以上检查都正常，故障应在机油泵磨损过多。
8.2.2 润滑油压力过高
（1）故障现象
①发动机在正常温度和怠速运转下，机油压力表读数始终高于标准值或机油警示灯点亮。
②发动机停机时，机油警示灯不亮或报警器发出蜂鸣报警声冲裂机油细滤器盖和机油压力传感器（报警器）。
（2）故障原因
①机油油面过高、黏度过大。
②机油滤清器滤芯堵塞且旁通阀开启困难。
③限压阀调整不当、卡滞。
④机油压力指示有误（压力表、传感器、油压开关、油压指示灯、油压报警器失效等）。
⑤机油泵工作异常。
⑥发动机各轴承轴颈配合间隙过小。
（3）故障诊断与排除
①在冷车的情况下，确保汽车平稳停放，通过机油尺检查油位。
②检查机油黏度：用拇指和食指蘸少许机油，两指拉开，两指尖应有成形的油丝；根据油丝状态判断是否黏度过大。
③区分润滑油压力指示系统和润滑油油路系统故障并进行检查。
④对油压指示系统采用搭铁法和传感器（报警器）替换法检查，确认油压指示系统无异常再进行油路检查。
⑤油路检查。拆下机油压力传感器或报警器，并换用机油压力表，短时间启动发动机（转速变化），检查机油压力是否正常，如机油压力高于规定值且随转速变化，则停机检查机油压力的值，看此时压力是否过高，若机油压力在正常值，则检测传感器（报警器）；若过高，则检查滤清器至主油道间堵塞情况或检查限压阀是否调整得当或弹簧过硬。
⑥拆解发动机，检查清洗油道并用压缩空气吹通。
⑦检查曲轴主轴承、连杆轴承、凸轮轴承等配合间隙是否过小，间隙过小应加以修复。
⑧以上检查都正常，故障应在机油泵异常。
8.2.3 润滑油消耗过多
（1）故障现象
机油消耗超过正常值0.1～0.5L/100km，排气管冒蓝烟，积炭增加，火花塞油污现象严重。
（2）故障原因
1）烧机油（机油外漏或进入燃烧室烧机油）
①气门与气门导管间隙过大，气门油封失效或脱落引起窜机油至燃烧室。
②活塞环密封不良（端隙、背隙、边隙过大）；活塞环安装时有对口现象；活塞环错装。缸壁间隙过大。
③曲轴箱通风阀失效，导致曲轴箱内气体压力和机油温度升高，引起机油渗漏、蒸发或进入燃烧室。
④机油压力过高或过多，窜入燃烧室。
2）渗漏
机油滤清器、空调压缩机、正时齿轮室、后油封等密封不良引起渗漏。
（3）故障诊断与排除
①在冷车的情况下，确保汽车平稳停放，通过机油尺检查油位。
②试车检查，发动机加速运转，查看排气是否冒蓝烟，分清是烧机油还是漏机油。
③检查发动机各部件外表面有无漏油现象或痕迹（主要部位：曲轴前端、后端，凸轮轴的后端等）。
④若排气管冒蓝烟，可根据以下现象进行逐一排除，判断修复：
a.检查缸压，缸压过低且加油口脉动冒烟，则汽缸活塞组磨损过大，密封不良而引起汽缸窜油，维修发动机。
b.缸压正常，则故障多数在气门导管处，检查气门与气门导管间隙是否过大，气门油封是否失效等，应对气门、气门导管及气门油封进行检查更换。
c.检查曲轴箱通风阀是否黏结而不能正常工作。
8.2.4 机油变质
（1）故障现象
①润滑油呈黑色，手捻试无黏性，有杂质感。
②润滑油液面高度增加，且呈混浊乳白色，伴有发动机过热或个别缸不工作的现象。
③润滑油变稀，液面高度增加，且有汽油味并伴有混合气过稀。
（2）故障原因
①高温氧化或混入冷却液、汽油及其他杂质。
②加注不同型号机油，未彻底清洗。
③机油使用时间过长，未定期更换，高温氧化变质。
④汽油供给系统工作异常（汽油泵膜片破裂），汽油渗入油底壳。
⑤燃烧积炭、金属屑或其他杂质过多，落入油底壳使机油变质。
⑥汽缸活塞组漏气，曲轴箱通风不良导致机油受燃烧废气污染。
⑦汽缸垫损坏、汽缸体或汽缸盖破裂，导致冷却液进入油底壳使机油变质呈乳白色。
⑧机油散热器不良，发动机过热，使机油温度超过正常工作温度，加速机油高温氧化。
（3）故障诊断与排除
①根据颜色和症状判断机油是否变质或对机油进行定性分析确定机油品质。
②根据机油症状确定故障部位（乳白色且液面增高，则汽缸进水）。
③机油中渗有汽油且液面增高，则供油系统异常或汽油泵膜片破裂。
④检查机油使用时间是否过长未定期更换。
⑤机油滤清器效果是否良好或油道是否堵塞。
⑥确认曲轴箱通风是否良好。
⑦通过缸压判断汽缸活塞组是否窜油。
任务8.3 现代汽车润滑系统检测与分析
8.3.1 机油压力的技术指标
通常，汽油机的机油压力受机油泵性能和发动机工况的影响，其性能指标主要取决于以下3个方面：
①机油泵性能，限压阀调整、机油道、滤清器，工作温度影响油压。主轴瓦间隙每增0.01mm，油压降10kPa。
②常用转速时，汽油机机油压力应为196～392kPa，柴油机应为294～588kPa。
③机油压力的检测方法。检测时，首先拆下发动机润滑油道上的油压传感器（机油压力报警器），装上专用检测油压表，启动发动机使其在规定转速运转，此时油压表的读数即为润滑系统的机油压力。
8.3.2 机油品质检测与分析
（1）机油品质影响因素
①杂质污染，燃油稀释，高温氧化（积炭、尘埃、磨损粒）。
②外观表现为颜色变黑、黏度上升或下降。
（2）机油品质预防措施
三滤定期更换，曲轴箱通风，冷却，防漏。
（3）检测方法
1）机油不透光度分析法
发动机在使用过程中，润滑油的杂质含量将逐渐增多，黏度下降或增加，添加剂性能丧失。表现在外观上，润滑油颜色会逐渐变黑。机油污染越大，变黑的程度也越大。根据这一现象，可通过测量一定厚度机油膜的不透光度来检测机油的污染程度。其基本原理是根据透光强弱对电流的影响进行测量。透光越弱，光敏电阻阻值变化越大，电流表指针指示值也越大。测试仪的结构图如图8.7所示。
2）介电常数分析法
清洁机油有稳定的介电常数，污染机油介电常数变化。
机油介电常数分析仪：平面电容作为传感器，机油试样作为电容的电介质。机油的电介常数改变时电容变化，通过专用数字电路、微机处理并与参考数字信号比较，当显示为零，表明机油无污染，显示值越偏离零值，机油的污染程度越大。
注：以上两种方法仅能检测润滑油的污染程度，但不能反映机油清净性分散剂的消耗程度及其性能，也难以判断引起机油污染杂质的种类。
3）滤纸油斑试验法
该法是把使用中的机油按规定要求滴在专用滤纸上，然后在光度计测试平台上测试，如图8.8所示。
①各环的解释
沉积环：机油内粗颗粒杂质沉积区，从其颜色深浅可粗略判定机油被污染的程度。
扩散区：该区域的宽窄和颜色的均匀程度，表示机油中污染杂质的分散程度，即机油的清净分散能力或清净性分散剂的消耗程度。
油环：油环是在扩散环外围的环带。颜色由浅黄到棕红，表示机油的氧化程度。
②滴定方法
应按照国家标准《内燃机油滤纸斑点试验方法》GB7607—87的要求进行。
油样采集时间：不补加新机油，让发动机启动运行5min后，采集发动机机油油样以备检测。采集油样要求：采集油样前，应对油样充分搅拌或摇动，滴油棒浸入油样3～5mm，在滤纸上间断滴落时取第3或第4滴，在滤纸中心放置。
图8.7 机油污染测定仪结构原理
1—稳压电源；2—光源；3—油池；4—光电管；5—参比电阻；6—直流放大器；7—透光度计
图8.8 滤纸斑点图形态示意
样本处理：带油滴的滤纸连同框架在无风无尘场所静置2～4h。
结果处理：将滴定的滤纸斑点图与标准滤纸图谱进行对比分析，即可对在用机油品质作出判断。
说明：该方法简单、适用，适合现场作业，仅能粗略分析机油品质，无法定量分析。
注：滤纸油斑试验法可快速测定机油的污染程度和清净性添加剂的消耗程度及性能，但不能对机油中各种杂质的成分进行测定。
4）光谱分析法
利用机油中金属元素微粒受电能或热能激发后发出特征光谱的性质，根据金属元素射出的相应特征光谱光线的强度，对机油中金属元素的种类和含量进行定量分析。如图8.9所示为光谱测定分析原理图。
图8.9 光谱测定分析原理
1—高压激发源；2—回转石墨盘；3—油样池；4—入口缝隙；5—光栅；6—特征光谱；7—焦点曲线；8—出口缝隙；9—光电传感器；10—信号积分仪；11—信号处理仪；12—打印机
①检测方法
按照说明书要求对仪器进行预热和调零；发动机运转至正常热工况后停车用注射器（专用）从机油加注口取100～150g油样放入量筒并标明油样黏度、汽车年号、行驶里程。
摇匀油样或用超声波处理油样，使杂质在机油中分布均匀。
②结果分析
A.机油中铁粉质量分数过高时，可能由以下因素引起：
a.汽缸与活塞环磨损严重。
b.曲轴、凸轮轴的各轴颈和挺柱与凸轮轴配合副磨损。
c.缸套或活塞环镀铬时，因铬质量分数远比铁质量分数小，因此，也可能是缸套、活塞环磨损引起。
B.机油中铝质量分数增加可能由活塞环磨损引起。
C.使用含铅汽油，汽缸窜气量增多或汽油泵膜片渗漏，会引起机油中铅质量分数增加。
D.机油中锡、铅、铜、铝等元素增多时，可能与轴承材料配方有关。主要是浮动轴承的磨损情况。
8.3.3 机油消耗量检测
磨损小、工作正常的发动机，机油消耗量为0.1～0.5L/100km，发动机磨损严重时，机油消耗量可达1L/100km或更多。
测定机油消耗的方法，只需把汽车行驶一定里程（1000～1500km）后机油的实际消耗量（L）换算成汽车每百公里的平均机油消耗量即可。
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