張玉，朱治穎，蒙亦光，楊寨興

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西柳州545005）

故障診斷與維修

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大原因分析及排查

張玉，朱治穎，蒙亦光，楊寨興

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西柳州545005）

簡(jiǎn)要分析導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大的各方面原因，同時(shí)，通過(guò)介紹某款發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大的原因排查過(guò)程，提出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大原因排查的思路與方向，為之后提供數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)參考。

發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)油消耗；分析；排查

1 機(jī)油消耗

機(jī)油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主要起潤(rùn)滑、冷卻、防銹、防蝕、減磨、清潔等作用，影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在一定量的機(jī)油消耗，正常的機(jī)油消耗不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成危害。機(jī)油消耗主要通過(guò)以下三個(gè)途徑：

①活塞與氣缸壁之間的間隙?；钊h(huán)上行過(guò)程中將氣缸壁上的潤(rùn)滑油膜帶入燃燒室。

②進(jìn)、排氣門桿與氣門導(dǎo)管之間的間隙。氣門與氣門導(dǎo)管是一對(duì)熱負(fù)荷較大的運(yùn)動(dòng)副，需要機(jī)油進(jìn)行潤(rùn)滑，以避免氣門在氣門導(dǎo)管中卡死，微量的機(jī)油通過(guò)氣門油封進(jìn)入燃燒室。

③曲軸箱通風(fēng)管路。一部分霧狀機(jī)油微粒通過(guò)曲軸箱通風(fēng)管路進(jìn)入燃燒室。

機(jī)油消耗大是指機(jī)油消耗率與燃油消耗率比值超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求（GB/T 19055-2003《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法》：機(jī)油消耗率/燃油消耗率≤0.3%）。機(jī)油消耗大不僅造成機(jī)油消耗上升，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)、加速無(wú)力、動(dòng)力下降、尾氣排放超標(biāo)等，嚴(yán)重者發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑不足，零件磨損加劇。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大原因分析

機(jī)油外漏、內(nèi)漏或過(guò)多機(jī)油進(jìn)入燃燒室參與燃燒等都會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗過(guò)大。

2.1 機(jī)油外漏引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大

油管破損，油管與孔口連接處結(jié)合不牢、密封性差，密封面螺栓松動(dòng)，螺栓緊固力矩不夠，油封磨損、變形、老化或腐蝕，機(jī)油壓力過(guò)高等都會(huì)造成機(jī)油外漏。機(jī)油外漏引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗過(guò)大，同時(shí)造成機(jī)油壓力過(guò)低，機(jī)油循環(huán)流動(dòng)性下降，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件變差，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑不足，加劇零件磨損。

2.2 機(jī)油內(nèi)漏引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大

缸套有裂紋造成機(jī)油在高壓作用下被擠進(jìn)水道，或缸墊破損、老化或腐蝕等引起的缸體油水道相通導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油內(nèi)漏進(jìn)入水道，均會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗異常。

2.3 燒機(jī)油引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大

過(guò)多機(jī)油進(jìn)入燃燒室參與燃燒即所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油，引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油的原因很多，但歸結(jié)起來(lái)大多由以下幾個(gè)方面原因?qū)е隆?/p>

2.3.1 活塞環(huán)原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油

（1）活塞環(huán)逆組裝

活塞環(huán)安裝具有一定的方向性，安裝時(shí)有標(biāo)記的一面朝向活塞頂面，不得錯(cuò)裝，尤其是錐面環(huán)。若安裝方向不正確，大量機(jī)油在活塞環(huán)的泵油作用下進(jìn)入燃燒室，造成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗異常，燃燒室積碳嚴(yán)重，加劇氣缸與活塞、活塞環(huán)的磨損。

（2）活塞環(huán)各環(huán)開口對(duì)口

安裝活塞環(huán)時(shí)，各環(huán)開口位置需調(diào)整到指定位置。若活塞環(huán)各環(huán)開口方向?qū)诨蜷g距較小，活塞漏氣量增大，曲軸箱壓力隨之升高，機(jī)油在此壓力下被擠入燃燒室，從而導(dǎo)致機(jī)油消耗異常。

強(qiáng)制將各環(huán)開口對(duì)口進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，各環(huán)開口對(duì)口，活塞漏氣量增加40%，機(jī)油消耗量增加20%，如圖1、2所示。

圖1 各環(huán)開口對(duì)口對(duì)活塞漏氣量的影響

圖2 各環(huán)開口對(duì)口對(duì)機(jī)油消耗的影響

（3）活塞環(huán)磨損

活塞環(huán)磨損，側(cè)隙、背隙增大，泄露通道的面積增加，密封性能降低，活塞環(huán)泵油作用加劇，活塞漏氣量明顯增大，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

（4）油環(huán)彈力衰減

襯環(huán)變形、斷裂或開口搭接，彈力衰減，油環(huán)刮油效果變差或喪失，刮油不徹底，大量機(jī)油進(jìn)入燃燒室參與燃燒，造成機(jī)油消耗異常。

2.3.2 活塞原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油

活塞尺寸超差，活塞環(huán)槽磨損、環(huán)岸磨損，造成活塞環(huán)側(cè)隙、背隙增大，活塞與氣缸壁間隙增大，活塞漏氣量增加，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

活塞回油孔堵塞，多余機(jī)油無(wú)法順利流回油底殼，滯留機(jī)油過(guò)多，超過(guò)油環(huán)刮油能力的極限，刮油不徹底，再加上氣缸真空度及曲軸箱壓力的雙重作用，進(jìn)入燃燒室參與燃燒的機(jī)油量急劇增加，機(jī)油消耗異常。

2.3.3 缸體原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油

缸體缸孔網(wǎng)紋、圓度、圓柱度、位置度尺寸超差，活塞與缸孔配合間隙大于設(shè)計(jì)值，并超過(guò)活塞環(huán)追隨性極限時(shí)，缸壁機(jī)油附著量上升，活塞上行時(shí)，帶入燃燒室的機(jī)油增加，造成機(jī)油消耗異常。

2.3.4 氣門原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油

氣門油封未壓裝到位、變形、開裂或老化，密封性能達(dá)不到要求，機(jī)油滲入燃燒室，導(dǎo)致機(jī)油消耗異常。

氣門桿或氣門導(dǎo)管磨損，氣門桿與氣門導(dǎo)管間隙增大，氣門桿擺動(dòng)量大，導(dǎo)致氣門油封變形，密封性能下降，機(jī)油滲入燃燒室，機(jī)油消耗異常。氣門桿或氣門導(dǎo)管尺寸超差，氣門桿與氣門導(dǎo)管同心度不滿足要求，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)氣門桿擠壓氣門油封密封面，導(dǎo)致氣門油封變形，機(jī)油滲入燃燒室，機(jī)油消耗大。氣門導(dǎo)管與氣缸蓋配合處有裂紋或間隙較大，造成機(jī)油滲漏進(jìn)入燃燒室，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

2.3.5 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油

PCV閥堵塞、卡滯或損壞，曲軸箱通風(fēng)管、PCV閥通氣膠管、波紋管等堵塞或彎曲，曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)不順暢，曲軸箱壓力升高，竄入燃燒室的機(jī)油增多，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

油氣分離系統(tǒng)回油口堵塞，機(jī)油無(wú)法流回油底殼，堆積在PCV閥附近，大量機(jī)油經(jīng)PCV閥進(jìn)入燃燒室參與燃燒，造成機(jī)油消耗異常。油氣分離系統(tǒng)導(dǎo)流板、檔油板、回油擋片等脫落或斷裂，油氣分離效率降低，或功能喪失，大量機(jī)油未經(jīng)分離直接經(jīng)PCV閥進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大原因具體排查

由于發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速、大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液不足、冷卻效果差造成發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油大量蒸發(fā)，機(jī)油消耗異常。因此，在排查引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大的具體原因前，應(yīng)先確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否存在機(jī)油消耗大的問(wèn)題，然后再一步步往下排查。

某款發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行約4 000 km后出現(xiàn)機(jī)油消耗過(guò)大故障。初步檢查發(fā)現(xiàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)各密封面結(jié)合處、各管連接處均無(wú)漏油現(xiàn)象，冷卻水箱內(nèi)也無(wú)油跡漂浮，可排除機(jī)油外漏或內(nèi)漏進(jìn)入水箱引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消異常。

為檢測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)是否存在機(jī)油消耗大問(wèn)題以及進(jìn)一步原因分析，將該發(fā)動(dòng)機(jī)裝上試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行機(jī)油消耗試驗(yàn)及攜油量試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

額定轉(zhuǎn)速、全負(fù)荷運(yùn)行2 h，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油/燃油消耗比為1.15%，攜油量為1.4 g/h.對(duì)此，可判定該發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)存在機(jī)油消耗過(guò)大。

拆下PCV閥通氣管、曲軸箱通氣管，管壁有少量機(jī)油，甩動(dòng)通氣管未有機(jī)油被甩出。結(jié)合攜油量試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明該發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩油氣分離系統(tǒng)正常。

在300±50 r/min轉(zhuǎn)速下測(cè)各缸缸壓，第3缸缸壓稍高，其他三缸缸壓正常。拆下火花塞，發(fā)現(xiàn)第3缸火花塞積碳嚴(yán)重，其余缸火花塞積碳正常，如圖3所示；拆下進(jìn)、排氣歧管，第3缸進(jìn)、排氣門積碳較多，如圖4所示。由此可說(shuō)明是積碳引起3缸缸壓增加，同時(shí)，可初步判斷第3缸參與燃燒的機(jī)油較多。另外，由于第3缸進(jìn)氣門導(dǎo)管積碳較多，不排除機(jī)油從進(jìn)氣門導(dǎo)管與氣缸蓋配合處滲入氣門室的可能。

圖3 火花塞積碳情況

圖4 進(jìn)排氣門積碳情況

氣缸蓋罩油氣分離系統(tǒng)正常，下一步則開始考慮氣缸蓋或曲軸箱部件引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗異常。

將故障機(jī)的氣缸蓋總成拆下，和另一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的氣缸蓋總成互換（該試驗(yàn)機(jī)機(jī)油消耗正常，具體如表2所示），然后分別上試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行機(jī)油消耗試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，則可排除氣缸蓋總成原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，排除氣缸蓋罩和氣缸蓋總成引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大，并可初步判斷是曲軸箱部件原因引起機(jī)油消耗異常?；钊h(huán)、活塞、缸體都有可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油，對(duì)此，則對(duì)故障機(jī)進(jìn)行拆機(jī)檢查。

拆下氣缸蓋總成后，檢查氣缸墊，氣缸墊正常，無(wú)破損、腐蝕等。活塞下行，發(fā)現(xiàn)第3缸缸孔拉傷（如圖5所示）。用手晃動(dòng)活塞頂面，活塞與缸體間隙較大，其余缸間隙正常。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸發(fā)現(xiàn)，第3缸活塞上行時(shí)，缸孔上的機(jī)油被泵入燃燒室，活塞下行時(shí)，缸孔殘留機(jī)油較多，如圖6所示。

圖5 3缸缸孔拉傷

圖6 活塞上行，3缸缸孔機(jī)油被泵入燃燒室

隨后，拆下第3缸活塞，發(fā)現(xiàn)第二道活塞環(huán)（錐面環(huán)）裝反（如圖7所示），同時(shí)組合油環(huán)的襯環(huán)開口有斷裂（如圖8所示）。

圖7 3缸第二道活塞環(huán)裝反

圖8 3缸襯環(huán)開口斷裂

對(duì)拆下的活塞、活塞環(huán)、缸體進(jìn)行相關(guān)尺寸檢驗(yàn)，均檢驗(yàn)合格，可排除零件尺寸超差引起發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。

同時(shí)，根據(jù)以上可判斷是第二道活塞環(huán)裝反、襯環(huán)開口斷裂引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗異常。隨后，3缸更換新的組合油環(huán)，同時(shí)第二道活塞環(huán)正常裝配，然后恢復(fù)整機(jī)上臺(tái)架進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)數(shù)據(jù)要求結(jié)果判定機(jī)油消耗2h0.04%≤0.3%合格

額定轉(zhuǎn)速、全負(fù)荷運(yùn)行2 h，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油/燃油消耗比為0.04%，機(jī)油消耗合格。對(duì)此，可最終判定該故障機(jī)燒機(jī)油是由3缸第二道活塞環(huán)裝反、組合油環(huán)襯環(huán)開口斷裂引起。

4 結(jié)論

引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大的原因很多，在確定發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)存在機(jī)油消耗大的故障后，應(yīng)按照先易后難、先外后內(nèi)的思路進(jìn)行故障排查，再逐項(xiàng)進(jìn)行檢查、分析及排查，并最終確定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗大的具體原因。

[1]袁兆成.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]陳奎彪，何大林.活塞環(huán)各參數(shù)對(duì)機(jī)油耗的影響[J].內(nèi)燃機(jī)配件，1999（6）：11-15.

[3]蔣海勇.發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗問(wèn)題研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2013（11）：1-4.

Cause Analysis and Investigation of Engine Burning Oil

ZHANG Yu，ZHU Zhi-ying，MENG Yi-guang，YANG Zhai-xing
（Liuzhou Wuling Liuji Power Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

A brief analysis of cause engine oil consumption of various reasons，at the same time，through the introduction of a certain engine oil consumption of the reasons for the investigation process，put forward the ideas and direction of the reasons for the investigation of the engine oil consumption，provide data and experience reference for later.

engine；oil consumption；analysis；investigation

TK438

A

1672-545X（2017）06-0255-04

2017-03-13

張玉（1989-），女，湖北襄陽(yáng)人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)。