◆文/北京 胡建軍
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談?wù)勂嚢l(fā)動機(jī)燒機(jī)油的問題
◆文/北京胡建軍
胡建軍
(本刊編委會委員)
從事汽修行業(yè)40余年,現(xiàn)任中鑫之寶汽車服務(wù)有限公司總工程師;曾任交通運(yùn)輸部專業(yè)技能認(rèn)證中心專家委員;機(jī)械工業(yè)出版社編審;甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授專家委員;北京工業(yè)技師學(xué)院等37所中高等職業(yè)院??妥淌?;教育部汽車維修職業(yè)教育改革國家級課題組組長、專家委員;中車汽修(集團(tuán))總公司總工程師;百得利汽車維修有限責(zé)任公司(奔馳)總工程師;中國汽車工程學(xué)會汽車應(yīng)用與服務(wù)分會汽車維修職業(yè)教育委員會專家委員;著有《汽車維修企業(yè)管理》《思維與汽車維修》等多部作品。
大頭師傅看著滿腹心事盯著手機(jī)的小頭徒弟問道:“徒兒,又遇到什么難題了嗎?說來聽聽,師傅幫你解惑?!毙☆^徒弟一下子打開了話匣子:“師傅,最近網(wǎng)上在討論大眾汽車發(fā)動機(jī)燒機(jī)油的事,尤其那位諾諾先生對一款大眾車發(fā)動機(jī)氣門搖臂軸承內(nèi)圈破損的分析點(diǎn)擊量突破十萬次,我昨天半宿沒有睡覺,一直在網(wǎng)上瀏覽關(guān)于發(fā)動機(jī)燒機(jī)油的議論,五花八門,大眾車發(fā)動機(jī)真的有問題嗎?我記得咱們修過不少燒機(jī)油的發(fā)動機(jī),什么車型都有呀。”大頭師傅打斷了滔滔不絕的徒弟,并遞給他一疊自己正在寫的《汽車發(fā)動機(jī)燒機(jī)油拆招與化解秘籍》。小頭徒弟接過來一邊看一邊睜大了眼睛,佩服得五體投地。小頭徒弟忘了師傅也是上網(wǎng)達(dá)人,激動地看著秘籍,迫不及待央求著師傅給講一講。大頭師傅微笑著細(xì)細(xì)道來:天下之事無不有其緣由,就好比人都會感冒發(fā)燒一樣,并不分哪個地區(qū)的人,但每個人引起感冒發(fā)燒的原因并不盡相同,因人而異。
汽車發(fā)動機(jī)因其設(shè)計(jì)、應(yīng)用、配置、結(jié)構(gòu)、控制及其潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)特點(diǎn)的不同,如自然吸氣式發(fā)動機(jī)、渦輪增壓式發(fā)動機(jī)、多個機(jī)油泵的發(fā)動機(jī)、鑄鐵缸體與鋁合金鑲套和不鑲套缸體、發(fā)動機(jī)倉底帶導(dǎo)流板和不帶導(dǎo)流板,以及潤滑油的選擇、質(zhì)量等,引起可能燒機(jī)油的原因不盡相同,必須一一分析,決不能一概而論。因此也就注定并不存在一招解決問題的“靈丹妙藥”,同病需異治。
大眾車燒機(jī)油的言論未免有些不公,其他車型一樣有發(fā)動機(jī)燒機(jī)油的問題,只不過對大眾車關(guān)注度較高而已。我們以一臺虛擬發(fā)動機(jī)而言,出現(xiàn)燒機(jī)油現(xiàn)象,不外乎以下幾個原因。
(1)由增壓器引起的燒機(jī)油;
(2)由發(fā)動機(jī)工作溫度過高引起的燒機(jī)油;
(3)由發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)功能性元器件引起的燒機(jī)油;
(4)由冷卻系統(tǒng)工作效率過低引起的燒機(jī)油;
(5)由發(fā)動機(jī)運(yùn)動副間隙不合適引起的燒機(jī)油;
(6)由機(jī)油加注過多引起的燒機(jī)油;
(7)由發(fā)動機(jī)相關(guān)密封件引起的燒機(jī)油;
(8)由發(fā)動機(jī)強(qiáng)制廢氣再循環(huán)系統(tǒng)引起的燒機(jī)油。
注意,我們這里指的燒機(jī)油是單指機(jī)油(不管以什么樣的狀態(tài))進(jìn)入燃燒室與混合汽一同被燒掉,而不是由于泄露缺少機(jī)油造成發(fā)動機(jī)部件損傷,這是兩碼事。
最近我們接了一臺奧迪Q7,配備型號為CJT的3.2T V6發(fā)動機(jī)的燒機(jī)油故障車,總行駛里程78 625km,車主告知每1 000km大約要補(bǔ)充1.5L機(jī)油。
從上次補(bǔ)充機(jī)油到現(xiàn)在行駛了1 600km,還沒有補(bǔ)充機(jī)油。首先我們檢查了一下發(fā)動機(jī)外部和底部,局部有輕微滲油痕跡,其余并沒有發(fā)現(xiàn)明顯漏機(jī)油的地方。聽了一下發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音,在1缸附近有明顯的敲擊聲音,測定了一下曲軸箱的背壓,背壓與正常值比較偏大,同時利用直感式壓力表檢測了機(jī)油壓力,基本正常;停機(jī)后,對該發(fā)動機(jī)油底殼中機(jī)油放出進(jìn)行了稱重,剩余不足二分之一;隨機(jī)將6個火花塞卸掉,用內(nèi)窺鏡觀測,發(fā)現(xiàn)除了各缸活塞頂部、氣門口處積炭很厚以外,1、2缸有很深的拉傷痕跡,此種跡象已經(jīng)不適宜不解體處理方案了,只好打開發(fā)動機(jī),進(jìn)行深度檢查。
(1)將發(fā)動機(jī)從車上抬下(圖1),進(jìn)一步檢查是否存在漏機(jī)油的地方,要想排除燒機(jī)油故障首先必須排除是否有漏機(jī)油的地方,因?yàn)槁C(jī)油和燒機(jī)油引起的故障是兩個不同軌跡。其1 000km機(jī)油消耗約1L左右(手冊上標(biāo)注1 000km消耗0.5L為正常,這里暫且不去議論這個標(biāo)準(zhǔn)國人是否能夠接受),我們對引起機(jī)油可能進(jìn)入燃燒室的部位一一進(jìn)行了排查。
(2)檢查機(jī)械增壓器和中冷器體(圖2、圖3)。
圖1 發(fā)動機(jī)
圖2 機(jī)械增壓器和中冷器體
圖3 空氣入口
在機(jī)械增壓器中冷器內(nèi)部和曲軸箱通風(fēng)口內(nèi)有機(jī)油存留,從進(jìn)氣口處也可以看見。這說明該發(fā)動機(jī)曲軸箱當(dāng)中有大量的機(jī)油蒸汽竄入(注意:現(xiàn)代發(fā)動機(jī)燒機(jī)油與以往發(fā)動機(jī)燒機(jī)油有一些不同,由于機(jī)油的品質(zhì)不同,以往的發(fā)動機(jī)燒機(jī)油,在排氣管尾部有明顯的冒藍(lán)煙現(xiàn)象,而現(xiàn)在由于加工精度越來越高,機(jī)油越來越稀如全合成機(jī)油在排氣管幾乎看不到藍(lán)煙)。
(3)檢查氣門和氣門導(dǎo)管(圖4)。
圖4 氣門和氣門導(dǎo)管
氣門口處有積炭,證明燒機(jī)油;經(jīng)過專用量具測量,氣門桿與氣門導(dǎo)管配合間隙正常(0.025mm~0.035mm之間),證明無機(jī)油泄漏。
(4)檢查曲軸前后油封、平衡軸油封(圖5)以及氣門油封處是否有因?yàn)橛头饫匣?、破損而引起的機(jī)油泄漏,一是判定油封磨損程度;二是曲軸箱背壓是否過大(在抬下發(fā)動機(jī)前動態(tài)狀態(tài)下已經(jīng)測量過機(jī)油室內(nèi)的背壓,正常。注意,帶曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)與廢氣再循環(huán)機(jī)構(gòu)的壓差不同)。
圖5 平衡軸油封
(5)檢查二次空氣泵(圖6)工作是否良好,工作正常。
圖6 二次空氣泵
(6)抽出活塞以及活塞環(huán),檢查缸筒與活塞,發(fā)現(xiàn)1、2缸嚴(yán)重拉傷,原因是因?yàn)闊龣C(jī)油后形成膠結(jié),活塞環(huán)已經(jīng)與環(huán)槽粘接在一起,加之積炭過多造成溫度過高,導(dǎo)致缸筒與活塞拉傷(圖7、圖8、圖9、圖10)。
(7)測量活塞裙部及缸筒內(nèi)徑進(jìn)行(圖11、圖12),6個缸筒內(nèi)徑活塞裙部間隙均在0.05mm~0.06mm之間(維修手冊上標(biāo)注為0.025mm~0.080mm);缸筒橢圓度和圓柱度都不超過0.02mm,均符合標(biāo)準(zhǔn)公差范圍要求。
(8)檢查活塞環(huán)開口(端口)間隙、背隙與側(cè)隙,經(jīng)過檢查均符合標(biāo)準(zhǔn)要求(圖13)。
圖7 缸筒
圖8 活塞頂面的積炭
圖10 活塞
圖11 測量活塞裙部
圖12 測量汽缸內(nèi)徑
圖13 檢查活塞開口間隙
(9)檢查曲軸磨損程度、曲軸與軸瓦配合間隙(圖14、圖15)。經(jīng)檢查曲軸連桿軸頸表面有輕微拉傷,但配合間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。做這項(xiàng)檢查的目的,是排除因?yàn)榍S與軸瓦配合間隙不當(dāng)引起的故障。
圖14 檢查曲軸磨損程度
圖15 測量軸徑
(10)對機(jī)油物理和化學(xué)性能進(jìn)行檢測:酸度、黏度、低溫流動性等指標(biāo)(圖16)。因加注的是汽油機(jī)0W-30全合成機(jī)油,原加注機(jī)油雖然應(yīng)該問題不大,但從經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為如果加注0W-40機(jī)油會更好一些。對使用后的機(jī)油化驗(yàn)顯示偏酸,說明機(jī)油中混進(jìn)了汽油混合汽,原因是混合汽由缸壁間隙竄入;機(jī)油顏色發(fā)黑,經(jīng)磨粒分析說明有大量炭顆粒。
圖16 機(jī)油酸度測試
至此所有檢查結(jié)束,看似沒有找到燒機(jī)油的原因,其實(shí)不然,從檢查機(jī)油偏酸,證明機(jī)油中混入可燃?xì)怏w,唯一的解釋就是可燃混合汽是從活塞與缸筒間隙竄入,可是經(jīng)測量缸壁間隙符合維修手冊技術(shù)規(guī)范。
“符合技術(shù)規(guī)范,問題出在哪呢?”小頭徒弟急不可耐地問道。“別急,回想一下,我們在做活塞與缸壁間隙檢查時實(shí)測間隙是0.050mm~0.060mm嗎?
其一,技術(shù)手冊上規(guī)定最大上限可達(dá)到0.080mm的確是在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),但是,0.025mm~0.080mm之間,按我們經(jīng)驗(yàn)值,鑄鐵缸套按材質(zhì)、工質(zhì)、工況等因素以及缸徑比例,公差帶略微顯得有點(diǎn)寬。但此發(fā)動機(jī)是帶機(jī)械增壓器的,我們知道帶增壓器需發(fā)動機(jī)在怠速和冷機(jī)狀態(tài)下,曲軸箱背壓較大極易造成機(jī)油蒸汽竄入燃燒室。
其二,發(fā)動機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)也容易產(chǎn)生燒機(jī)油現(xiàn)象,但是由于車輛運(yùn)營環(huán)境不同,在歐洲汽車日均運(yùn)行速況中,怠速和超速段很窄,因而燒機(jī)油在每1 000km用0.5L就顯得很正常,而我們的用車環(huán)境,由于各種原因怠速和超速段相對較長,因而燒機(jī)油矛盾就比較突出了。
其三,由于裝有增壓器,發(fā)動機(jī)相對工作溫度較高,沒有相對較大間隙公差帶,很難保證安全工作要求。但是這種較寬的公差帶在我們特定的工況下,卻存有一定燒機(jī)油的隱患?!?/p>
“師傅,我們是不是要讓缸壁間隙在公差帶的偏下限值?!贝箢^師傅用贊許的眼光看了一眼徒弟:“我們后來正是按這個思路做的(注意活塞環(huán)的開口間隙同樣處理),并加注了0W-40的機(jī)油,經(jīng)過試車反饋,車輛行駛5 000多千米,車主還沒有感覺出缺機(jī)油,排氣管也沒有嗆人的味道了,而且動力性、加速性都有明顯提高。這里要提醒一點(diǎn)注意的是,加注的機(jī)油一定注意它的高溫黏度特性指標(biāo)?!?/p>
“師傅,是不是所有燒機(jī)油的發(fā)動都可以這樣做呢?”“同病異治,一定要經(jīng)過科學(xué)的檢查與分析,具體情況具體分析,同時慎重制定對應(yīng)的解決方案,我們到目前為止解決了幾十個燒機(jī)油案例,完全一樣的解決方案并不多。老子說:故無常,欲以觀其妙;常有,欲以觀其微,就是這個道理?!?/p>
“至于前面提到的諾諾先生對一臺氣門搖臂軸承內(nèi)圈破損的分析的案例,還是很精彩的,遺憾的是沒有看到最后的解決方案,只是列舉了故障現(xiàn)象,我從字面上分析,此現(xiàn)象應(yīng)該是由于發(fā)動機(jī)燒機(jī)油導(dǎo)致機(jī)油嚴(yán)重短缺,從而致使?jié)櫥涣?、冷卻效率降低,致使搖臂軸承無油干磨,最后在不同力的作用下疲勞斷損。但是為什么燒機(jī)油?這個原因還有待于現(xiàn)場分析。”