工程力学第八章-课件.ppt

1、第八章汽车燃料、润滑剂及其它用液想一想 那那天，班上小李同学小货车的柴油马上要用光，小李爸爸将车子刚开进加油站，他的手机响了，小李爸爸便匆匆将车停在一个加油机旁边，下车跑到加油站外去接听。等打完电话回来发现自己错将车停在了汽油加油机前，加油工正在往油箱里加汽油呢，小李爸爸急得大喊一声，错了，赶紧停！你知道柴油发动机烧汽油是什么后果吗？第一节 燃料 燃料是能通过化学或物理反应（包含反应）释放出能量的物质。至今人们的日常生活还离不开燃料。汽车所使用燃料，目前主要还是化石能源，有汽油、柴油和天然气汽油、柴油和天然气等。汽油 是由石油经过各种加工制成的以各类碳氢化合物构成的外观为透明液体的混合物。汽油

2、是点燃式内燃机（汽油机）的燃料，其使用性能对发动机工作的可靠性、经济性以及使用寿命都有很大影响。汽油使用性能主要包括挥发性、抗爆挥发性、抗爆性、安定性和防腐性。性、安定性和防腐性。汽油的挥发性 是指它从液体变成气体的倾向。正是汽油具有的挥发性，才使其成为点燃式内燃机最常用的燃料。良好的挥发性是进入气缸可燃混合气形成的必要条件，尤其是在冷车或低温情况下；挥发性太好自身则极易产生气泡，产生的气泡在容器和管道内就会引起“气阻”，同时在运输、保管和使用过程中蒸发损失增加，并造成空气污染。汽油抗爆性 就是指汽油在发动机中燃烧时抵抗爆燃的能力。爆燃是由于汽油机气缸压力和温度过高，在正常点燃的火焰中心以外，

3、因自燃形成多个火焰中心的不正常燃烧现象。爆燃将造成发动机温度过高，机件磨损过快，噪声增大，功率下降，油耗上升，严重时甚至出现气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、火花塞绝缘击穿等。汽油抗爆性 通常由辛烷值表示，车用汽油的规格，即牌号，正是按辛烷值来命名。汽油燃烧，其中一种叫正庚烷的碳氢化合物爆燃最严重，定义其辛烷值为0；另一种叫异辛烷的碳氢化合物爆燃最轻微，则定义其辛烷值为100。当某种汽油的抗爆燃能力与93%异辛烷、7%正庚烷的混合物相当时，其辛烷值定为93，即为常见的93号汽油。汽油抗爆性 人们还可以在汽油中添加甲基第三丁基醚、甲醇和乙醇等抗爆剂的方法来提高辛烷值。这就是说，辛烷值只是一个相对指标

4、，而不是真的只以正庚烷和异辛烷来混合，所以汽油的辛烷值可以超过100，也可以为负。目前，我国汽油常见牌号除了93号，还有是97号。选用汽油应依照厂家使用手册建议，只能比原厂建议值高，不能低，适合最好。汽油的安定性 汽油在正常的贮存和使用条件下，保持其性质不发生永久变化的能力。安定性差的汽油，在贮存中，容易发生氧化反应，生成粘稠胶状沉淀和酸性物质，颜色变黄，辛烷值降低；在使用时，容易堵塞喷油器甚至供油管路，产生更多的积炭，使发动机功率下降。车用汽油的贮存期一般不应超过两年。汽油防腐性 是指汽油阻止与其相接触的发动机金属零件被腐蚀的能力。汽油中引起腐蚀的是其中硫及硫化物、酸性含氧化合物等物质。柴油

5、 同样是石油制品，外观比汽油透明度低些。比起汽油来，柴油含更多的杂质，挥发性也要差，燃烧时也更容易产生烟尘，但不像汽油会产生有毒气体，比汽油更环保。柴油的英文为diesel fuel，这是为了纪念压燃式内燃机（柴油机）发明者德国人鲁道夫狄塞尔（Rudolf diesel）。根据柴油特点，用作柴油机燃料时的使用性能主要有着火性能、低温流动性和粘度着火性能、低温流动性和粘度等。柴油着火性能 柴油因其挥发性较差，不易汽化，燃烧能力，也就是着火性能也比汽油弱。如果柴油着火性能太差，以至不能正常燃烧，在柴油机运行时就会出现类似汽油机爆燃的金属敲击现象，产生与汽油机爆燃相似的后果。这个现象叫柴油机工作粗暴

6、。车用柴油的制取应当保证油品有足够的着火性能，柴油能在一定的压力下自燃着火，快速传播，以使内燃机工作柔和。柴油的着火性能图8-2 电控柴油发动机电热塞预热控制示意图柴油的低温流动性 是指液体在较低温度下保持流动能力的特性。柴油的牌号就是以低温流动性指标之一凝点的高低来区分的。凝点是指在规定的冷却条件下液体停止流动的最高温度。如0号柴油表示其凝点不高于0，-10号柴油表示其凝点不高于零下10。目前，柴油有10号、0号、-10、-20号、-35号、-50号等六种牌号供不同季节、地区、气温的车辆使用。柴油的粘度 用来表示粘性的大小。过小，则润滑不良；过大，则输油、喷射阻力加大，造成供油不足；还影响雾

7、化质量，不利于发动机正常运行。粘度应当处于合适的范围。天然气 主要成分是叫甲烷的碳氢化合物，在常温常压下呈气态。汽车上使用的通常为压缩天然气。图8-3 轿车行李舱中的气瓶天然气优点 是一种清洁燃料 运行性性能改善 冷启动性能好 运转平稳，不易积炭 不会稀释机油，发动机寿命长，大修里程提高 有较好的抗爆性 有较好的安全性天然气缺点 携带性差，罐装设备、车上气瓶，不但成本高，还占据车内有效空间，自重大，同时汽车续驶里程短，难以达到500公里的一般要求。加速性能差，气态燃料，会占据部分气缸容积，使进入缸内的空气量比用液体燃料大约少10%左右，相同体积的可燃混合气热值降低。若排量相同，天然气发动机功率

8、有所下降。想一想 班班上小李同学的爸爸开着小货车去小李的叔叔模具厂，看到金工车间角落放着两大桶机油，心想这小货车发动机不是要换机油。于是他找到自己的弟弟，说是要拿车间里机油加注给汽车发动机。小李的叔叔闻听后说，不行！你知道这是为什么吗？第二节 润滑油 汽车除了需要燃油作能源，作为众多机械装置的综合体少不了使用润滑油。发动机机油 齿轮变速器、驱动桥的主减速器和差速器等的齿轮油。发动机机油作用与性能 是汽车润滑油中用量最大，同时性能要求高、工作条件苛刻的一种油品。具有润滑、冷却、洗涤、密封、防锈和缓冲的作用。有合适的粘度，良好的清净分散性、酸中和性、氧化安定性、抗磨性和防锈性。发动机机油组成 通常

9、由基础油加各种添加剂调制而成。在基础油中加入诸如稠化剂、清净分散性、抗氧防腐剂、抗泡沫剂和抗磨剂等添加剂。机油添加剂技术是随着发动机技术一起不断进步的。发动机机油分类 汽油机机油、柴油机机油和两者通用的机油 有矿物油、半合成油和全合成油 有单级油和多级油 质量分类法与粘度分类法图8-4全合成机油包装机油质量分类法 是根据油品使用性能划分等级，采用两个字母进行标识。前一个用S和C分别表示汽油机机油和柴油机机油，后一个以26个字母表示性能。油品性能从低到高按照英文字母本来顺序区分。汽油机机油为SA、SB、SC、，柴油机机油为CA、CB、CC、。常用的汽油机机油质量等级为SF、SH、SJ、SL、SM

10、等，常用的柴油机机油质量等级为CE、CF、CG、CH、CI等，现在有的机油为汽油机、柴油机两者通用，在包装上加以注明。机油粘度分类法 是根据油品粘度划分类别，采用数字进行标识，冬季用油后加字母W以示区别。春秋及夏季用油粘度系列有20、30、40、50和60等牌号，冬季用油粘度系列有0W、5W、10W、15W、20W和25W等牌号。粘度值只能满足以上其中一个系列的称为单级油；能同时满足两个系列的称为多级油。现代汽车多采用多级油，以避免因换季而换油造成的麻烦和浪费。选用机油种类规格的标识（a）添加剂加入量与质量关系 （b）粘度与气温大致对应关系图8-5 质量分类法与粘度分类法示意图机油选用 区分汽

11、油机机油和柴油机机油，两者通用的例外；按照厂家使用维护手册提供的质量等级合适即可；根据所在地区四季气温变化范围，确定机油粘度代号。不同牌号、种类的机油不应混用。也有的汽车发动机机油采用所生产厂家的规格标准。更换周期，通常在5000km10000km行驶里程之间，若年行驶里程不足一万公里，满一年也应更换，实际操作应按使用手册要求进行。随着机油添加剂技术的不断提高，换油周期亦有延长的趋势。齿轮油特性 齿轮油用于齿轮传动装置的润滑。齿轮传动通常为线接触，接触应力高，一般达490MPa，双曲线齿轮超过2500MPa，并伴有相对滑动。润滑油膜建立和保持的能力要求高。有合适的粘度，良好的极压抗磨性、抗泡沫

12、性和低温流动性等。齿轮油组成和分类 由基础油加各种添加剂组成。通常采用质量分类和粘度分类。质量分类以GL开头，根据数字顺序定级，数字越大，质量等级越高，有GL-3、GL-4和GL-5。近来又出现MT-1、PG-2等新规格齿轮油，性能比GL-4、GL-5更优越。粘度分类与发动机机油类似，有70W、75W、80W、85W、90、140、250等牌号。齿轮油也有多级油，以便能在气温有较大幅度变化的地区一年四季使用。我国南方地区可全年选用90号，北方寒区宜选用80W/90或75W/90号油，其余地区宜选用85W/90号油。齿轮油使用 不能将质量等级较低的用在要求较高的车辆上；加油量要适当，不可过多或过

13、少；一般换油周期约为5万公里；消耗量也较小，只要及时补充即可；齿轮油粘度大，换油时，应趁热放油；不同牌号、种类的也不应混用。图8-6 齿轮油包装图8-7制动液包装想一想 在在影视剧中，剧中反面角色为了达到既致人于死地又能逃避罪责，于是就有了这样的情节：“坏人”偷偷钻到一辆停着的车下用工具拧了车上几下螺帽，尔后被害人匆匆驾车离去；汽车不久就开始下陡坡，踩下制动效果不大，后再猛踩，随着汽车洒下一些液体，制动彻底失灵；只见车轮转得越来越快，伴随被害人惊恐眼神和喊声，汽车最后冲出公路，坠下山崖，起火爆炸，车毁人亡。汽车制动系统中有什么样的液体？这样的液体又有哪些性能要求？第三节 传动液 传动液是以传递

14、能量，即传递运动和动力为主要功能的油液。同时还有润滑、冷却等作用。汽车上的传动液包括制动液、自动传制动液、自动传动液和转向助力油。动液和转向助力油。汽车制动液特性 是用于汽车液压制动系统中用来传递压力工作介质。基于其对汽车行驶安全性影响，要求制动液有良好的粘温特性、抗气阻性和化学安定性，还有一定的溶水性。汽车制动液分类 由基础液、溶剂（又称稀释剂）和添加剂调和而成，按基础液成份不同主要有醇醚型、酯型和硅酮型。目前使用较多的是属于酯型的硼酸酯类合成制动液。我国标准分类有HZY3、HZY4和HZY5三个牌号产品，分别对应国际通用产品DOT3、DOT4、DOT5或DOT5.1。离合器操纵系统的工作介

15、质通常也是制动液。制动液选用 制动液应依据厂家使用说明书要求选择牌号，由于合成制动液成份迥异，不同厂家制动液不能混用；更换制动液时，应清洗系统管道（严禁用汽油、煤油等作清洗液）；制动液应密封存放、注意防火，减少挥发和吸湿，以防变质。制动液事关行车安全，通常要求每两年更换，不管有没有行驶。自动传动液作用 随自动变速器（AT）而生，在自动变速器的变矩器中作为流体动能的传递介质，在换档控制机构中作为静压能的传递介质，同时起润滑、冷却作用。不仅如此，对于换档执行机构中的离合器和制动器，它还起到改善其中摩擦副动、静摩擦特性的作用。自动传动液特性与组成 比制动液更宽温度范围（-25170）的粘温特性和更强

16、的抗热氧化安定性，良好的抗磨损性、抗泡沫性、与密封材料的适应性，以及稳定、适宜的摩擦性能。由基础油加各种添加剂调制而成，加入的添加剂有稠化剂、清净分散剂、抗氧剂、防锈剂、抗磨剂、抗泡剂、密封材料溶胀剂、粘度指数改进剂、摩擦改进剂、金属减活剂和染料等，能够满足相当苛刻工作条件的专用油液。自动传动液规格（a）通用汽车公司Dexron （b）雪铁龙AL4型自动传动液图8-8 自动传动液自动传动液选用 严格按照使用手册要求，加注时要特别注意清洁，严防沙尘侵入。定期检查油量和油质，按照使用手册要求更换。不同牌号、种类的机油同样不能混用。转向助力油 转向助力油主要传递要静压能，同时起润滑、冷却作用。要求工

17、作中能保持不可压缩性和良好的流动性，适应温度变化的粘度稳定性和油液冷却效率要求高。转向助力油目前在用的有三类，一是使用车辆生产厂家专门的转向助力油；二是将自动传动液作为转向助力油，以减少维修用油种类；三是采用液压传动中液压油，主要为液压起重车等一些工程机械。转向助力油选用原则与自动传动液基本相同。（a）一汽大众AUDI （b）神龙汽车公司图8-9 专用转向助力油想一想 时时下，住宅防盗措施层出不穷，有楼道装上电子防盗门的，有家庭安防盗窗（网）或红外线感应防盗报警器等的，有的小区为了防止小偷沿外墙管道翻窗入室，还采用了在管道上涂抹黄油的土办法。这管道抹上黄油为何能阻止小偷由此翻窗入室呢？第四节

18、润滑脂、制冷剂和防冻液 润滑脂是一种呈塑性状态的半流体半固体润滑剂。因其早期产品均做成黄色，俗称黄油或牛油。图8-10 润滑脂润滑脂特性 这种“稠化了的润滑油”具有不流失、不滑落、抗压、封闭防尘、抗乳化、抗腐蚀等一些液体或固体润滑剂所没有的特性，在机器（包括汽车）润滑领域占有不可替代的地位。润滑脂使用特性 与油比较，脂难以变形、流动阻力大。一是运动副停止和起动瞬间的润滑性能强，二是耐冲击并兼起密封作用，三是有利于固体添加剂的加入，四是因导热性差不能用于高速轴承，脂润滑应用 汽车上底盘、电器等实行分散润滑的点常用的就是脂润滑，如前驱汽车传动半轴的等角速度万向节只能采用脂润滑，绝大多数的汽车轮毂轴

19、承采用脂润滑。图8-11 前驱汽车传动半轴（右为其中等速万向节分解图）润滑脂组成 润滑脂也由基础油加添加剂组成。习惯按稠化剂的种类来划分润滑脂的类别，如钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂等名称。事实上，决定润滑脂使用性能的是基础油。润滑脂稠度 是润滑脂与其它润滑剂的区别。目前通行于全球的脂稠度号系列是美国润滑脂学会（NLGI）颁布的，共有000、00、0、1、2、3、4、5和6等九个稠度号。稠度从低到高依次排列，000号稠度最小、最软，6号稠度最大、最硬。在汽车上一般采用稠度为2号润滑脂。制冷剂 是在制冷系统中不断循环并通过其本身气态、液态的变化以实现吸热、放热进而达成制冷目的的工作介质，俗称

20、“雪种”或“冷媒”。图8-12 制冷剂 制冷剂特性要求 沸点较低、单位容积制热量大等优良的热力学特性，传热系数较高、粘度和密度较小等优良的热物理性能，在高温下不发生分解的良好化学稳定性，与润滑油有良好互溶性，无毒、无刺激、不易燃和不易爆的安全性，良好的电气绝缘性，易于获得、价格低廉的经济性，泄放于大气不产生或少产生环境生态危害的环保性。现在汽车上制冷剂 四氟乙烷（C2H2F4）的卤化物。R134a，R表示制冷剂（refrigerant），134a表示其分子结构。R134a更多地满足了人们对其的各方面要求，不含氯原子，不会破坏臭氧层，温室效应的指数相当高。R134a使用 制冷剂易挥发在保管时需避

21、开日光直射、火炉，往车内添加时宜在低温下进行；避免皮肤接触，防止刺激和烧伤；维修作业时，要戴防护镜，以免给眼睛造成伤害；避免制冷剂储存罐置于有腐蚀处，如蓄电池电解液，容器会因发生腐蚀泄漏燃烧；绝对禁止往制冷剂储存罐或者空调管路内加注压缩空气，以免引起火灾甚至爆炸；制冷剂遇明火（吸入发动机燃烧）会产生有毒气体，所以应保持工作场所的通风。防冻液 水 比热容大 在4以下后冷胀热缩 在0以下结冰发动机冷却液:以水为主要成份再加入一定比例防冻剂，即成防冻液。冷却液作用与性能要求 循环于发动机冷却系带走热量并散发到空气中。大比热容、高热导率、高沸点、低冰点和低粘度等物理特性，不易变质和不腐蚀金属和橡胶的化学特性。乙二醇 沸点高，与水可以任何比例互溶；可使水的冰点显著的降低，与水不同比例混合便可得到不同冰点的冷却液，最低可达-68；热容量大，冷却效率高，泡沫少，（低温）粘度小，流动性好。是有一定的毒性，对金属有腐蚀作用，并对橡胶有轻度的浸蚀。乙二醇使用 给汽车加水或兑防冻液宜用蒸馏水。冻液按冰点不同通常有-25、-30、-35、-40、-45和-50等6个牌号。一般应加注防冻液，使用乙二醇型防冻液须严防入口，特别是儿童；加注不要过满，以免热车时溢出浪费；若液面有所下降并无泄漏，补少量（蒸馏）水即可；不同品牌的防冻液不能混加混用；防冻液通常应2年更换一次，最长不能超过5年。