汽车发动机润滑系统故障诊断及维修技术研究

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司,江西贵溪 335424)

汽车发动机润滑系统故障诊断及维修技术研究

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司,江西贵溪 335424)

在研究汽车发动机润滑系统设计原理的前提下，针对汽车发动机润滑系统故障原因进行深入的研究，摸索出了系统故障发生的基本规律，提出了一整套发动机润滑系统故障诊断及维修保养技术，使车辆安全可靠性提高，故障率降低，可开动率提高，寿命变长，燃油经济性改善，成本能耗降低。

发动机润滑系统；故障诊断技术；维修保养技术

0 引言

随着经济全球化的不断深入和第三次工业革命的兴起，全球汽车行业的变革与发展受到前所未有的严峻挑战，而汽车科技的发展和时代的进步，使得现代汽车技术和工艺变得越来越先进，汽车功能越来越强劲，性能品质得以全面升级。但汽车实际使用过程中，因其他外力因素或自然损耗而导致的汽车故障不可避免，且发动机是汽车的“心脏”，其运行状态的好坏直接影响到汽车的动力性能、燃油消耗性能及使用寿命等。由于汽车发动机结构复杂、故障率较高、诊断困难，一旦发生故障，轻则影响汽车性能，重则导致车毁人亡，后果不堪设想。

现代汽车发动机设计中，以飞溅润滑和压力润滑相结合的复合润滑系统居多。而汽车发动机润滑系统对保证车辆的安全可靠性、可开动率、节能减排、燃油经济性及使用寿命等极为关键，其技术状况的好坏是评价整台发动机性能的重要条件之一。而现代汽车发动机的技术进步对其润滑系统的要求越来越苛刻，结构设计日趋复杂化，且随着汽车使用年限的延长，设备劣化倾向凸显，一些新故障、新问题将逐渐暴露出来。面对汽车“心脏老化”、“心力不足”等技术难题[1]，研究汽车发动机故障诊断与维修技术已成为工作中的重中之重。

1 汽车发动机润滑系统设计原理

1.1 主要设计原理

汽车发动机内部各运动部件速度快、工作环境恶劣，必须加强润滑、减少磨损。汽车发动机润滑系统的主要设计目的是保证发动机工作过程中，在各运动零件摩擦表面建立起压力油膜，产生液体摩擦，从而有效地降低机件的摩擦阻力、磨损及功率消耗。机油泵可持续足量提供具有一定油压、油温的洁净润滑油，循环流动的润滑油可带走摩擦表面的热量及磨屑等杂物；活塞环与气缸壁滑动面之间的油膜可保证气缸的正常润滑，提高活塞环的气密性及发动机的耐久性、可靠性；可重复循环使用的机油会沿着缸壁等途径自流回油底壳中。

发动机运转时，机油黏度随着温度的升高而变稀，使润滑能力降低，而机油散热器和冷却器可降低机油油温，保持润滑油具有一定的黏度，设计时常将机油散热器与主油道并联，且装于冷却液散热器的前面。机油泵工作时，将机油供给主油道，同时经限压阀、机油散热器开关、进油管进入机油散热器内，冷却后从出油管流回机油盘，形成循环流动；机油冷却器设于冷却液水路中，可利用冷却液的温度来控制润滑油的温度，油温高时靠冷却液降温，发动机起动时则从冷却液吸收热量，迅速使润滑油升温。

1.2 主要结构功用

汽车发动机润滑系统主要由机油供给装置、机油滤清器、检测报警装置及辅助装置等部分组成，主要用作润滑、散热、密封、清洁、防锈、液压、减震缓冲等。其中由机油泵、限压阀、油道及油管等组成的机油供给装置，可保证机油以-定的压力和流量在循环系统中流动；机油泵可迫使机油自油底壳泵至发动机各零件摩擦表面上，皆能保证发动机在任何转速下取得良好的润滑效果；油底壳可封闭曲轴箱成为贮油槽的外壳。

机油泵有齿轮式、转子式结构之分。齿轮式机油泵又有内接式、外接式之分，前者常被称为齿轮式机油泵。目前应用最广泛的机油泵是外啮合齿轮式和内啮合转子式，欧洲汽车多采用齿轮式机油泵，工作可靠、效率高、功率损失小，但空间位置占用较大、制造成本较高；日本汽车以结构紧凑、噪声小、制造成本低著称，但啮合齿面滑动阻力大、功率损失较大，以转子式机油泵居多。

发动机工作时，金属磨屑、大气中的尘埃和燃烧不完全的碳粒易渗入机油中，且机油自身受热氧化也会产生胶状沉淀物，使机油中混入杂质。机油滤清器可净化处理送往运动零件表面之前的机油，降低机件磨损，提高机件使用寿命。按滤除的润滑油杂质直径不同，机油集滤器、粗滤器和细滤器分别被安装于润滑系统的不同部位，其中机油泵进油口之前常串联安装有机油集滤器，且大多选用滤网式，可滤除大粒度杂质；机油泵出口与主油道之间常串联安装有机油粗滤器，属于全流式滤清器，可滤除较大粒度杂质；机油细滤器属于分流式滤清器，多与主油道并联，可滤除细小粒度杂质，但流动阻力较大，工作时仅允许过滤少量机油。

机油压力值和机油油质是反映润滑系统技术状况的重要标志。机油检测报警装置具有油压、油温及油位等自动报警功能。油尺可检查油底壳内油量和油面高低，机油油面必须位于油尺上下刻线之间。

辅助润滑装置主要由安全阀、限压阀、恒油阀、旁通阀、回油阀及机油冷却器(机油散热器)等部分组成，可完善、提升润滑系统的实用性能，保障机械正常工作。

2 汽车发动机润滑系统故障诊断及维修

2.1 机油油压太高

该故障现象主要表现为发动机在正常工作温度和怠速运转时，机油压力表读数高于规定值[2]；发动机运转过程中，机油压力表读数陡升；机油压力表读数低，但高压机油冲裂机油压力传感器和滤清器盖。新装发动机曲轴轴承或连杆轴承间隙过小；油压调节阀调整不灵或失效；机油压力表或传感器工作异常；机油黏度太大；机油过滤器芯或气缸体油道堵塞，旁通阀开启难等，皆会导致油压太高故障。该故障易增加机油泵负荷，胀裂油管和机油滤清器等处的密封衬垫，加剧机件磨损，消耗发动机动力。

需及时更换黏度过大的机油及堵塞严重的机油滤清器滤芯；油压调节阀调整不当或阻滞时，应调整其松紧度；球阀或柱塞黏滞时，需维修或更换；旁通阀工作不良如堵塞或弹簧过硬时，要及时疏通或更换；机油压力陡升，但无异常状况发生时，应排查机油压力传感器和导线是否搭铁，可拆下机油压力传感器上的导线，若此时机油表指针回到零位或机油表仍有压力指示时，说明机油压力传感器或压力表工作不良；对大修后的发动机或新的发动机，必须检测曲轴轴承、连杆轴承或凸轮轴轴承的间隙，及时进行维修或调整。若以上检查均正常，则应检查油道是否堵塞，及时进行清洗和疏通。

2.2 机油油压太低

该故障现象主要表现为发动机刚起动时机油压力表指示读数正常，尔后骤降至零左右；车辆正常行驶过程中，机油压力表数值小于规定值。油压太低危害极大，轻则破坏发动机的润滑条件，造成润滑、冷却和清洁不良，加剧传动副之间的摩擦和磨损，损耗发动机功率，使发动机压缩比减少、动力性下降；重则导致气缸壁、活塞环严重磨损，发生卡滞、卡死甚至拉缸，曲轴轴承、连杆轴承“烧瓦”、“抱轴”等现象。油太脏或变质堵塞机油集滤器；曲轴轴承、连杆轴承或凸轮轴轴承配合间隙过大；机油压力表或传感器失效；机油量不足或黏度偏小；机油滤清器堵塞、弹簧太软或折断；限压阀调整不当或弹簧太软；机油泵齿轮严重磨损；汽油泵膜片破裂或气缸体水套裂纹易使油底壳混入汽油或冷却水，稀释机油；油管破裂或管接头松动等，皆会导致油压太低。

应检查油底壳和空气滤清器的机油油面，油面高于规定值时，应放出或倒出过量机油；若机油面正常，可拆下喷油器，检查喷油嘴的油污和积炭情况；油面低于规定值时，要补足机油至标准位置；再检查机油黏度是否降低，机油黏度降低、不变色且有燃油味说明机油中混入燃油，需查明、修复渗漏处后再换机油；机油黏度过小时，应换适宜黏度的机油；机油含水呈乳浊状且冒泡沫，需拆检、修复渗漏处后再换机油。

机油量充足时，应排查机油压力表与传感器导线两端连接是否良好，再从传感器上拆下导线，接通点火开关，使导线与气缸体搭铁，机油压力表使用正常时，机油压力表指针会迅速上升至头；机油压力表或传感器失效时，机油压力表指针会不动或仅动一点，拧松主油道螺塞或压力传感器，若机油从连接螺纹处喷出有力，需更换压力表或传感器；若机油喷出无力，表明润滑系统发生故障，应立即熄火发动机，排查机油泵、集滤器、限压阀、粗滤器滤芯是否堵塞，旁通阀是否堵塞或卡滞，各油堵、进出油管及油道是否漏油等，应及时清洗、疏通或更换。

若以上检查均为正常，则应放尽机油，拆下油底壳，机油集滤器滤网滤芯过脏堵塞时，必须清洗；检查机油泵限压阀的技术状况，若限压阀磨损严重、弹簧太软或折断及调整不当时，应更换或重新调整；机油泵工作性能太差时，说明油泵泵油不足，应拆检维修；要适时调整、维修或更换配合间隙过大的曲轴轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承。驾驶过程中，应关注机油压力表和报警指示灯，一旦发现机油压力为零或指示过低，应立即停车熄火，避免“烧瓦”、“抱轴”。

2.3 机油消耗异常

该故障现象主要表现为日检机油，均发现机油明显减少，且超过正常值；排气筒冒蓝烟，机油加注口脉动冒烟；储气筒放气时，油沫增多；燃烧室积炭增多等。活塞环对口、扭曲环装反，弹力不足、严重磨损或抱死，端隙、边隙或背隙过大；活塞与缸壁或进气门导管与气门杆的配合间隙过大，橡胶密封帽损坏；空压机窜机油；曲轴后油封、增压器回油管、油底壳、正时齿轮盖、凸轮轴后油封或气门盖(罩)漏油；曲轴箱通风不良；增压发动机增压器回流不畅，涡轮端密封失效；润滑系统向外渗漏等，皆会导致机油消耗异常，发动机因亏机油而烧瓦抱轴。

机油泄漏通常分为内、外渗漏和外泄。机油外渗一般因密封盖板变形、密封垫损坏及装配工艺错误造成的，内渗则无明显表征[3]。机油消耗量大于正常值过多时，易导致发动机故障，危害极大。应检查发动机和空压机外表面是否有漏油痕迹，发动机油底壳衬垫损坏或固定螺栓松动时，油底壳周围会漏油，应及时更换衬垫或紧固螺栓；发动机曲轴前后端漏油时，需更换损坏的曲轴前后油封；发动机气门室盖垫处漏油时，说明气门室盖垫固定螺栓、螺母松动或衬垫损坏，应紧固或更换；空压机曲轴前、后盖处漏油时，说明曲轴盖衬垫或前油封损坏，要及时更换；空压机进出油管漏油时，则表明油管接头松动、软管软化，需及时紧固或更换；要清理曲轴箱通道，特别是通风流量控制阀易积碳和结焦处，一旦曲轴箱通风系统不通畅，易造成曲轴箱积压，增加进气冲程通过活塞环隙窜入发动机燃烧室的机油量。

排气管排烟异常如明显排蓝烟，怠速状态下发动机出现抖动现象，表明在“烧机油”。其故障主因是发动机润滑油混入燃烧室[4]。排气管或机油加注口不冒烟时，应打开储气筒放污阀，若放出油沫或机油多，表明活塞、活塞环与气缸壁磨损严重，需更换；发动机大负荷运转时，若气门导管磨损严重(特别是进气门)、气门杆油封损坏，会使燃烧室吸入机油，易导致排气管冒蓝烟且机油加注口无烟；湿式空气过滤器内油面过高时，会发生短暂冒蓝烟后即停止，且油底壳内机油却未少；发动机大负荷、高速运转时，活塞、活塞环与气缸壁磨损严重，活塞环的端隙、边隙或背隙过大，多个活塞环端隙口转到一起、扭曲环装反等，会使机油窜入燃烧室，导致排气管和机油加注口同时冒蓝烟，需及时维修、调整或更换。

2.4 油底壳油面不断升高

该故障现象主要表现为汽车未补充机油，油底壳油面不断升高。燃油、混合气或废气窜入曲轴箱；气缸套损坏或有气孔；汽缸垫、气缸套阻水圈损坏；发动机采用强制润滑的喷油泵漏油等，皆会引起油底壳油面不断上升。喷油泵柱塞与柱塞套、输油泵柱塞与壳体配合不良引起渗漏油，或曲轴箱通风系统中PCV阀、管路、各缸缸压及活塞环漏气时，会使燃油、混合气或废气进入曲轴箱，它们凝聚成液滴后，流入油底壳与机油混合，致使机油变稀、变多；气缸套破裂，汽缸垫上的油孔与水道孔损坏，水套下部密封圈失效等，易使机油中混入水分。

2.5 润滑油变质

该故障现象主要表现为取样旧机油，采用手捻法和观色法，利用手指进行反复捻搓，感觉摩擦感较强、有砂粒类异物感、黏性差或发涩，机油内定有铁屑、油泥及杂质；机油颜色发黑或机油呈乳浊状且伴有泡沫，表明机油已变质。其故障主因是未及时更换因持续受到高温氧化作用而逐渐老化、变质的机油；使用较低级别的机油，或滥用添加剂；活塞环漏气；曲轴箱通风不良，杂质、废气或燃油混入机油中；机油滤清器堵塞而失效；发动机缸体或缸垫漏水等。

润滑油变质常可通过吸油点滴法判断，主要依靠眼观、手捻、鼻嗅等进行检验。应先拔出油尺，在中性滤纸上滴上几滴机油，仔细观察机油的形状和光洁度，若中心呈暗黑色且杂质多，说明机油含尘土、金属微粒及氧化物等较多，应更换合格机油，且不得滥用添加剂；若滤纸上的机油扩散斑点有汽油味，说明混有汽油；若手指间捻搓机油有细粒感，说明机油含杂高，捻搓无滑腻感，是机油冲稀；若机油失去黏性，说明混入燃油，需排查曲轴箱通风装置是否工作良好，气缸漏气量是否过大，并更换机油；机油过脏时，需更换机油和机油滤清器；机油变质且机油压力偏低时，应更换堵塞严重的机油滤清器、滤芯及过软的机油滤清器旁通阀弹簧；机油乳化时，应拆下各气缸的火花塞或喷油器，若其上有水，说明机油混入水分，应拆下气门室盖，缸盖上的水堵锈蚀漏水时，说明缸盖垫片损坏，使燃烧室与水套相通，应及时更换；若以上均正常，则可利用水压试验查找漏水部位，及时更换。

2.6 发动机油温、水温过高

发动机油温、水温过高故障现象主要表现为发动机油温、水温高于90 ℃。油温过高主要表明曲轴与轴承因摩擦生热，机油散发了大部分热量，当产热量大于散热量时，若轴瓦局部温度攀升至铅的熔点，铅易熔化并从轴瓦中大量析出。轴承间隙内的油膜温度大于150 ℃时，易破裂形成半干摩擦，使磨损加剧，严重时局部温度不小于铜的熔点1 083 ℃，导致轴承与轴瓦严重烧蚀或“瓦抱轴”，特别是油温、水温皆大于90 ℃时，易影响和危害发动机的正常工作，宜先降油温。发动机燃烧与活塞、缸壁等高温零件的热状况主要体现为水温的高低，水温太高会恶化燃烧条件，活塞、缸壁等易产生高温热膨胀使间隙变小，导致严重磨耗或“拉缸”现象。

油温过高时，发动机机油易渗漏、蒸发、燃烧等，会影响机油质量，使发动机各机件的摩擦表面难以形成和保持油膜，无法建立主油道压力，导致机件磨耗严重、油耗陡增。而水温对油压的影响必须通过油温来实现，因而具有一定的时间性和间接性。

降油温常用“低转速、降负荷”法，低转速、降负荷使各运动机件摩擦生热锐减。降油温可减少发动机生热，间接减少冷却液吸热，减缓水温升高速度，尽管冷却液在高温零件处热交换时间长，但水流速度变缓，散热时间变长。降水温常用“高转速、降负荷”法，但高转速易使活塞连杆组的离心力、惯性力、曲轴轴承负荷及轴径与轴瓦的相对摩擦速度增大，单位时间生热快，机油泵油量降低，大量机油从主油道内被甩出，导致各摩擦表面缺油磨损加剧，油温骤升。

汽车热车后，防冻液储水罐上端的回水管回水不畅或堵塞时，会引起水温过高，但维修中不得乱拆换零件；冷凝器与水箱之间的积尘过多时，要用高压气彻底清洗，保障冷凝器和水箱散热性能良好；水箱上下水管的温差过大时，需排查节温器的开度或水泵是否有转速丢失故障；防冻液添加或更换不规范、未使用原厂配件，会提前堵塞发动机水箱和水道，或发动机冷却系统内加水后、添加防冻液浓度超过60%，皆会导致水温过高现象；空调制冷剂或空调制冷剂润滑油加注过多、空调系统中高压端高压力过高、内部自调试空调压缩机自调功能失灵、空调冷凝器堵塞等，皆会使发动机负荷陡增，严重影响冷却系统的散热性能，导致水温过高，必须及时调整、维修或更换。

2.7 润滑油变稀

该故障现象主要表现为车头温度持续升高、拉缸、烧轴承、喷油器咬死等。汽车长期暴晒；冷却水进入油底壳，使机油乳化变质；汽油流入油底壳，会使变质、变稀的机油过早失效；活塞环、气缸壁磨损严重，进入曲轴箱的窜气过多，其中未燃汽油易溶入润滑油中等，皆会导致机油变稀。

对长期遭暴晒的汽车，宜在前后风挡处设置遮阳板、车窗贴膜，在车椅上配备冰丝凉垫，定期去4S店进行必要的维护，及时更换润滑剂，以保证汽车的安全性能；需查明机油中带水原因，及时更换机油，若缸盖、机体有裂纹，缸套阻水圈老化、失效或缸垫被冲坏，应及时发现、排除故障；柴油流入油底壳时，要定期检查喷油泵、喷油器，及早更换极限磨损的柱塞、出油阀及喷油嘴偶件；若润滑油在使用过程中短时间内即变稀、变质，需做气缸压缩压力检查并修复，且应更换磨损超限的零配件。

2.8 油泥过多和积碳严重

油泥或积碳堪称当代发动机的两大杀手。该故障现象主要表现为动力不足、发动机怠速抖、噪声大、油耗高等。润滑油在高温、高压等极端工况下使用一段时间后，极易产生胶质和污垢，形成呈黑褐色和黏稠状的油泥，会降低发动机的工作效率。常年短途低速行驶的汽车曲轴箱温度低，喷油量较高，部分未完全燃烧的汽油进入曲轴箱形成低温油泥，油泥、机油杂质等易部分或完全堵塞曲轴箱通风阀，使其内部的水蒸气难以及时清除；集滤器滤网和油道被油泥堵塞后，使润滑油流动变缓，易产生活塞环槽粘连、结焦等；水从曲轴箱进入与润滑油混合，在曲轴高速旋转搅拌下形成黏性胶体，并吸附高温润滑油产生的氧化物及金属屑等污物进而产生油泥；国内机油及汽油质量不高等，皆会形成过多的油泥，危害极大。

由原油提炼出来的汽油内含胶质。发动机积碳的主因是发动机燃烧过程中，因汽油质量和燃烧温度问题，空气中灰尘与少量高黏度的机油粘合附着于汽油喷嘴、进气门正反面、活塞顶、火花塞及燃烧室中形成积碳。积碳呈黑色且较硬，会强力附着于燃烧室四周各部件上，易导致机构运动不畅、卡死或发动机损坏，以进气门背面积碳最为典型。其后果是发动机冷启动时，无法一次性顺利启动或启动后抖动，甚至导致燃烧室密封不严、发动机动力不足及油耗剧增。

必须定期更换三滤和润滑油，缩短沙尘多发季节等极端环境下使用车辆的保养周期，减少油泥和积碳；定期、适量添加汽油添加剂，清理油路和燃烧系统；应尽量创造有利条件，采用大油门手动挡行驶，以减少汽车因常年低速行驶而产生油泥；润滑油品宜选择SL等级或全合成润滑油，且以厂家推荐使用的润滑油品为佳；同时添加发动机保护剂，能极佳地保护好发动机，降低发动机故障率和提高使用寿命一倍以上。

3 结束语

汽车发动机润滑系统是现代汽车的关键部件，其正常运行、调整及维修，对有效地降低发动机故障率，大幅提高汽车的安全可靠性、可开动率及使用寿命，极为重要。而现代汽车维修技术是以机、电、液一体化系统诊断为核心的综合诊断技术，其技术特征表现为“七分诊断、三分维修”，唯有充分掌握润滑系统常见故障的现象、原因及诊断方法，运用先进诊断仪器检测，才能迅速确定故障部位，准确解决故障，避免盲目拆装而造成不必要的麻烦和损失。

【1】张伟旗.大型矿山电动轮汽车发动机自主研发及关键技术研究[J].有色设备,2014(6)：17-21. ZHANG W Q.The Independent Development and Key Technology Research of Electric Wheel Car Engine of Large Mining[J].Non-ferrous Metallurgical Equipment,2014(6)：17-21.

【2】冯平.汽车发动机润滑系故障诊断与排除[J].汽车维护与修理,2007(12)：55-56.

【3】符永奋.汽油发动机润滑系统故障分析与排除[J].中国新技术新产品,2015(18)：54-55.

【4】张伟旗.大型矿山电动轮发动机异常排烟机制及故障控制研究[J].汽车零部件,2015(12)：77-80. ZHANG W Q.Exhaust Smoke Abnormal Mechanism and Fault Control Research for Large Mine Electric Wheel Engine[J].Automobile Parts,2015(12)：77-80.

Fault Diagnosis and Maintenance Technology Research for Automobile Engine Lubrication System

ZHANG Weiqi

(Copper Co.,Ltd. of Jiangxi Copper Corporation,Guixi Jiangxi 335424,China)

On the premise of researching automobile engine lubrication system design principle，in-depth research on automotive engine lubrication system failure reasons was made, the basic rule of the system failure was found out, a set of engine lubricating system fault diagnosis and maintenance technology was put forward. Then the vehicle safety and reliability is high，failure rate is low, vehicle actuate rate is high，the service life is long，the fuel economy is good，and the cost of energy consumption is low.

Engine lubrication system；Failure diagnosis technology；Maintenance technology

2016-06-16

张伟旗(1965—)，男，工学学士，高级工程师，中国机械工程学会高级会员，主要研究方向为矿山机械、铜加工、有色冶金、机电设备工程、教育教学研究。E-mail:Zhangwq678@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.016

U473

B

1674-1986(2016)12-066-04