張明國，王華平

（1.湖北文理學(xué)院汽車零部件制造裝備數(shù)字化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，襄陽 441053；2. 神龍汽車有限公司襄陽工廠，襄陽 441004）

當(dāng)前普遍汽車發(fā)動機的潤滑方式?jīng)]有充分考慮起動時潤滑不良的問題。目前普遍發(fā)動機利用發(fā)動機帶動機油泵將機油從油底殼吸入機油泵，再施加一定壓力，經(jīng)過濾清后，通過機油主油道和各分油道送往各個摩擦副的間隙，潤滑各摩擦表面[1]。汽車在起動之前由于發(fā)動機沒有運轉(zhuǎn)，機油泵沒有工作，而汽車發(fā)動機在起動時機油送往各個摩擦表面需要一定時間（大約3-4秒，這時間段發(fā)動機運轉(zhuǎn)了50-60圈），所以汽車發(fā)動機在起動過程中前部分時間處于干摩擦狀態(tài)，也就是金屬與金屬之間的直接摩擦。而這種狀態(tài)是機械磨損的主要原因，在機械行業(yè)早已達(dá)成共識了。對于汽車發(fā)動機來說，在整個使用壽命期間的使用中有成千上萬次的起動，所以起動過程中的磨損是影響發(fā)動機壽命和故障率的主要因素之一。同時現(xiàn)在大多數(shù)汽車配氣機構(gòu)采用液壓挺柱，而液壓挺柱是利用潤滑系統(tǒng)中壓力機油進行工作的[2]，在起動時由于壓力機油還未來得及送往液壓挺柱，從而造成汽車發(fā)動機起動時氣門打開不充分，會給起動帶來一定困難，同時燃燒不充分，降低汽車排放性能；在發(fā)動機大負(fù)荷低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，機油泵轉(zhuǎn)速低，泵油量少，與此時發(fā)動機潤滑要求高相矛盾。在發(fā)動機起動和低速大工況潤滑問題一直被忽略，但一直以來實際客觀存在，影響著發(fā)動機的使用和壽命。利用機械運動潤滑基本理論進行分析，本文通過設(shè)計一種由開關(guān)電磁閥控制的發(fā)動機機油蓄壓器接在發(fā)動機潤滑主油道上，同時考慮汽車原有的駕駛習(xí)慣，設(shè)計合理的控制電路加以控制，在發(fā)動機起動之前給發(fā)動機潤滑主油道供給一定壓力和數(shù)量的清潔的機油，使發(fā)動機起動的過程中，處于良好的潤滑保護之下，對提高發(fā)動機的使用壽命和降低故障率有著重要的作用。

1 當(dāng)前普遍汽車發(fā)動機潤滑情況

1.1 機械運動潤滑的機理

發(fā)動機在工作的時，很多傳動零件在很小的間隙下作高速相對運動，如曲軸主軸頸與主軸承，曲柄銷與連桿軸承，凸輪軸頸與凸輪軸承等[3]。盡管這些都表面經(jīng)過精加工，但是放大來看這些表面都是凸凹不平的（見圖1）若不對這些表面進行潤滑，他們之間將進行強烈的摩擦。零件表面之間的干摩擦不僅增加發(fā)動機的功率損耗，加劇零件的磨損，而且可能由于摩擦產(chǎn)生的熱量燒壞零件表面，使發(fā)動機無法工作。因此須在兩零件工作表面間加入一層潤滑油使其形成油膜，使零件處于完全的液體摩擦狀態(tài)。（見圖2）

1.2 目前普遍發(fā)動機潤滑的路徑及發(fā)動機起動時存在的潤滑問題

汽車發(fā)動機潤滑方式目前普遍采用發(fā)動機帶動機油泵將機油從油底殼吸入機油泵，再施加一定壓力，經(jīng)過過濾后，通過機油主油道和各分油道送往各個摩擦副的間隙，潤滑各摩擦表面[4]。汽車在起動之前由于發(fā)動機沒有運轉(zhuǎn)，機油泵沒有工作，而汽車發(fā)動機在起動時機油送往各個摩擦表面需要一定時間，所以汽車發(fā)動機在起動過程中前部分時間處于干摩擦狀態(tài)，也就是金屬與金屬之間的直接摩擦。而這種狀態(tài)是機械磨損的主要原因，在機械行業(yè)早已達(dá)成共識了。對于汽車發(fā)動機來說，在整個使用壽命期間的使用中有成千上萬次的起動，所以起動過程中的磨損是影響發(fā)動機壽命和故障率的主要因素之一。同時現(xiàn)在大多數(shù)汽車配氣機構(gòu)采用液壓挺柱，而液壓挺柱是利用潤滑系統(tǒng)中壓力機油進行工作的，在起動時由于壓力機油還未來得及送往液壓挺柱，從而造成汽車發(fā)動機起動時氣門打開不充分，會給起動帶來一定困難，同時燃燒不充分，降低汽車排放性能；在發(fā)動機大負(fù)荷低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，機油泵轉(zhuǎn)速低，泵油量少，與此時發(fā)動機潤滑要求高相矛盾。在發(fā)動機起動和低速大工況潤滑問題一直被忽略，但一直以來實際客觀存在，影響著發(fā)動機的使用和壽命。

2 發(fā)動機起動時潤滑不良問題的解決

2.1 本裝置技術(shù)方案

為了解決這個起動過程潤滑不良的問題，增加汽車發(fā)動機使用壽命和保證汽車起動時液壓挺柱正常工作，本文通過設(shè)計一種發(fā)動機機油蓄壓器接在發(fā)動機潤滑主油道上，利用發(fā)動機上一次停機之前工作過程中所儲存的發(fā)動機潤滑油，在汽車發(fā)動機起動之前，通過點火開關(guān)控制電磁閥，打開蓄壓器，將機油以一定壓力(0.05 Mpa)送往各摩擦表面和配氣機構(gòu)的液壓挺柱，使汽車發(fā)動機在起動過程中各摩擦表面處于良好的潤滑狀態(tài)，并使液壓挺柱在發(fā)動機起動過程中正常工作；發(fā)動機正常工作以后，蓄壓器又可以起到穩(wěn)定油壓的作用，特別是在發(fā)動機大負(fù)荷低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，機油泵轉(zhuǎn)速低，泵油量少，與此時發(fā)動機潤滑要求高相矛盾，通過蓄壓器補償供油，可以提高潤滑質(zhì)量。

采用的技術(shù)方案是：在不改變和不影響原有汽車發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的前提下，在發(fā)動機潤滑主油道開孔安裝一個由開關(guān)電磁閥控制連通的機油蓄壓器，蓄壓器采用彈簧、活塞式。見附圖3。用點火開關(guān)控制機油蓄壓器的開關(guān)電磁閥，開關(guān)電磁閥有兩個線圈（4.電磁閥線圈1 5. 電磁閥線圈2），見附圖4。

（1）點火鑰匙打至“ACC”檔[5]電磁閥線圈1供電，發(fā)動機機油蓄壓器開關(guān)電磁閥打開；

（2）點火鑰匙打至“ON”檔和“STAR”檔電磁閥線圈2供電，發(fā)動機機油蓄壓器開關(guān)電磁閥打開。

（3）點火鑰匙打至“OFF”檔供電。電磁閥線圈1和電磁閥線圈2斷電，發(fā)動機機油蓄壓器開關(guān)電磁閥關(guān)閉。

2.2 本裝置工作過程

（1）在發(fā)動機上次停止運轉(zhuǎn)到下一次起動間隔較長時間的情況下，發(fā)動機油道的機油流回了大部分油底殼，油道中機油不多，司機利用點火開關(guān)的ACC檔控制蓄壓器開關(guān)電磁閥開啟，利用發(fā)動機之前工作中所儲存在蓄壓器里的發(fā)動機潤滑油，在汽車發(fā)動機起動之前，將機油以一定壓力（0.05 Mpa，不同車型，略有不同）送往各摩擦表面和配氣機構(gòu)的液壓挺柱，同時控制原車機油壓力報警燈，顯示本發(fā)明裝置的工作情況，此時由于還沒有起動發(fā)動機，原車上由發(fā)動機驅(qū)動的機油泵是沒有泵油的，這時點火開關(guān)的ACC檔控制蓄壓式機油壓力輔助裝置的電磁閥通電，電磁閥打開，輔助裝置內(nèi)的機油會同時流入主油道，輔助裝置內(nèi)的機油密封保存在前一次發(fā)動機熄火之前的壓力機油，壓力一般是發(fā)動機怠速時的機油壓力（約為0.05 Mpa），此時發(fā)動機是沒有運轉(zhuǎn)，通過機械連接，機油泵不會反轉(zhuǎn)，所以主油道的機油不會通過機油泵流回油底殼的。然后再起動發(fā)動機,這樣使汽車發(fā)動機在起動過程中各摩擦表面處于良好的潤滑狀態(tài)，并使液壓挺柱在發(fā)動機起動過程中正常工作。在此過程中輔助裝置供油和發(fā)動機帶動機油泵供油是兩個階段。第一個階段，車鑰匙打到ACC檔，只是通過電路控制輔助裝置的電磁閥打開，此時發(fā)動機是沒有起動，只是利用輔助裝置提前向主油道供油。對發(fā)動機起動來說只是一個預(yù)先供油，此過程只需3-4秒時間；第二個階段，接著擰點火鑰匙，打到起動檔（STAR檔），起動發(fā)動機。這時在發(fā)動機起動的過程中，在第一階段的預(yù)潤滑基礎(chǔ)上，發(fā)動機帶動機油泵再供油，從而克服了由于機油泵供油需要一定時間而使發(fā)動機起動過程的前半部分潤滑不良的問題，從而使發(fā)動機起動一直處于良好的潤滑狀態(tài)。

（2）在發(fā)動機上次停止運轉(zhuǎn)到下一次起動間隔不長時間的情況下，由于發(fā)動機主油道還留有較多的機油，此時不改變發(fā)動機原有起動操作直接起動，同時點火開關(guān)“STAR”和“ON”擋控制蓄壓器電磁閥開啟，發(fā)動機原有機油泵和蓄壓器并聯(lián)向主油道供潤滑機油，以解決發(fā)動機在起動過程中轉(zhuǎn)速慢，機油泵泵油少的問題。

（3）點火開關(guān)在“ON”擋，發(fā)動機正常工作中，蓄壓器開關(guān)電磁閥開啟，蓄壓器又可以起到穩(wěn)定油壓的作用，特別是在發(fā)動機大負(fù)荷低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，機油泵轉(zhuǎn)速低，泵油量少，與此時發(fā)動機潤滑要求高相矛盾，本發(fā)明中通過蓄壓器補償供油，提高潤滑質(zhì)量。

（4）點火開關(guān)打到“OFF”檔，發(fā)動機熄火，（因為發(fā)動機熄火之前，一般是怠速工況，這時發(fā)動機主油道壓力約為0.05 Mpa）蓄壓器開關(guān)電磁閥關(guān)閉，用蓄壓器密閉約0.1升容量和0.05 Mpa壓力的機油，為下次起動提供潤滑油，使發(fā)動機在起動的過程中處于良好潤滑。

3 結(jié)束語

本技術(shù)是涉及普遍汽車發(fā)動機起動工況潤滑不良問題解決的一種技術(shù)，是屬于工程技術(shù)應(yīng)用范疇，是細(xì)節(jié)決定成敗理念的應(yīng)用。由于發(fā)動機起動過程潤滑不良，對發(fā)動機的磨損的影響是一個長期積累的過程，其帶來的影響不能在短期顯現(xiàn)出來，在實際工程運用中，一直被忽視。在目前，人們對汽車品質(zhì)不斷提出更高的要求，也推動我們在更多的細(xì)節(jié)上不斷的精益求精，來完善發(fā)動機的各方面的性能。此技術(shù)利用工程技術(shù)改善發(fā)動機潤滑性能，從而提升發(fā)動機的使用壽命和降低故障率，裝置結(jié)構(gòu)簡單，配套在發(fā)動機上，不改變發(fā)動機的原有結(jié)構(gòu)，不改變原有的汽車駕駛操作習(xí)慣。而且加工方便，成本低，同時由于結(jié)構(gòu)簡單，而性能可靠。具有很廣的使用范圍和很大使用價值。筆者衷心希望謹(jǐn)以此文拋磚引玉,引發(fā)國內(nèi)汽車專家、同行更深入的思考，由細(xì)節(jié)入手改善國內(nèi)汽車品質(zhì)。

[1]關(guān)文達(dá). 汽車構(gòu)造[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社.2009: 169.

[2]陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社.2011: 242-242.

[3]倪桂榮.汽車構(gòu)造[M]. 天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社2010:59-60.

[4]倪桂榮.汽車構(gòu)造[M]. 天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社2010:172.

[5]于萬海. 汽車電氣設(shè)備原理與檢修[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社.2012: 4.