王偉

蘇州華碧微科檢測(cè)技術(shù)有限公司 江蘇省蘇州市 215000

1 引言

雨季的到來(lái)和洪水、臺(tái)風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害發(fā)生期間，短時(shí)間內(nèi)降水量都會(huì)顯著上升，災(zāi)害使得大量汽車(chē)面臨涉水風(fēng)險(xiǎn)，車(chē)輛涉水后若第一時(shí)間處理不當(dāng)，特別是機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)檢修不完備，不僅會(huì)造成后續(xù)經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)車(chē)輛行駛安全產(chǎn)生重大隱患。

2 車(chē)輛涉水后發(fā)動(dòng)機(jī)失效風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)

水淹故障車(chē)輛是車(chē)輛在涉水過(guò)程中，超出車(chē)輛標(biāo)定的涉水深度所造成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部件、底盤(pán)機(jī)械部件、電器部件、車(chē)輛線路及各傳感器損壞的統(tǒng)稱(chēng)。車(chē)輛涉水后，在可以正常行使情況下，駕駛?cè)藛T要多次踩踏制動(dòng)器促使制動(dòng)器干燥。涉水時(shí)或涉水后車(chē)輛無(wú)法行駛時(shí)，要避免啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，以免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成更大的損壞。如果車(chē)輛在行駛過(guò)程中涉水，出現(xiàn)進(jìn)水熄火情況，需關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，并避免再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，防止對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成二次傷害，并把電瓶負(fù)極線拆下來(lái)，以免車(chē)上的各種電器因進(jìn)水而發(fā)生短路；后續(xù)再把車(chē)輛移至安全地點(diǎn)，使車(chē)體在前高后低狀態(tài)下流出進(jìn)入排氣管道內(nèi)的水。

水淹故障車(chē)送到維修地點(diǎn)后，維修人員檢查項(xiàng)目主要是發(fā)動(dòng)機(jī)檢查和底盤(pán)系統(tǒng)檢查，其中檢查發(fā)動(dòng)機(jī)主要是檢查發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有無(wú)進(jìn)水。氣缸內(nèi)進(jìn)水后增大的壓縮壓力會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)連桿彎曲，導(dǎo)致連桿抗交變負(fù)荷

能力下降，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，連桿會(huì)發(fā)生折斷，打裂缸體、油底殼。因此車(chē)輛涉水后發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水所導(dǎo)致的機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障需高度重視。一般在經(jīng)過(guò)初步檢測(cè)后，如果確定有水進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，就應(yīng)當(dāng)拆下火花塞，手動(dòng)阻斷燃油供給系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)，使用電機(jī)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的水順利排出。如果少量水進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，內(nèi)部連桿活塞組變形輕微，無(wú)法通過(guò)肉眼直觀判別是否損壞的，應(yīng)把活塞連桿組全部更換，避免后續(xù)造成更嚴(yán)重后果。

3 進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效機(jī)理分析

當(dāng)車(chē)體外部水面高于車(chē)輛進(jìn)氣口時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)管路將水體吸入氣缸，氣缸內(nèi)高溫汽化的水蒸氣導(dǎo)致可燃混合氣無(wú)法形成，并積存于活塞頂部空間減少燃燒室工作容積，壓縮過(guò)程中的壓縮阻力傳導(dǎo)至連桿，在連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中加重連桿承壓疲勞從而引起連桿彎曲變形直到斷裂，最終打破發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體。在實(shí)際機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢驗(yàn)工作開(kāi)展過(guò)程中，遵循上述分解過(guò)程可以建立起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致失效的故障樹(shù)來(lái)輔助排查發(fā)動(dòng)機(jī)失效原因；通過(guò)對(duì)車(chē)輛關(guān)鍵部位物證特征點(diǎn)進(jìn)行勘驗(yàn)、提取、記錄，指導(dǎo)檢驗(yàn)人員梳理進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障的邏輯因果關(guān)系，進(jìn)而對(duì)進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效機(jī)理作定性分析。

如故障樹(shù)所示，在機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)失效機(jī)理分析中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致故障的物證特征點(diǎn)主要包括以下方面：

（1）空氣濾芯的紙褶彎曲變形；（2）橡膠管內(nèi)有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（3）進(jìn)氣口管道內(nèi)有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（4）氣缸內(nèi)壁有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（5）連桿彎曲變形或斷裂；（6）活塞套存在敲擊痕跡；（7）火花塞有結(jié)膠現(xiàn)象；（8）氣門(mén)、燃燒室或活塞有積炭；（9）活塞上止點(diǎn)位置下降；（10）中缸殼體由內(nèi)向外發(fā)生破損；（11）油底殼由內(nèi)向外發(fā)生破損。

在現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)過(guò)程中，首先對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)外觀進(jìn)行勘驗(yàn)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)位置；檢查車(chē)輛外觀是否存在浸水痕跡。并檢查車(chē)輛內(nèi)飾及發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)是否有浸水痕跡，然后依照實(shí)際情況需要對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆解并即時(shí)記錄原始物證。在查看拆解發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，首先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾芯是否有受潮、浸水、褶皺痕跡，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、節(jié)氣門(mén)部位是否有水漬或銹蝕；其次檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿是否存在彎曲變形，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁、活塞表面是否有敲擊或撞擊等情況，檢查活塞上止點(diǎn)位置是否有下降。當(dāng)出現(xiàn)前述（1）、（2）其中一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)時(shí)，說(shuō)明車(chē)輛涉水。在車(chē)輛涉水基礎(chǔ)上，當(dāng)出現(xiàn)（3）、（4）其中一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)時(shí)，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水。在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水基礎(chǔ)上，出現(xiàn)（5）以及（6）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）其中一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)時(shí)，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)因進(jìn)水失效。

圖：進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效故障樹(shù)

以進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失效故障樹(shù)作為實(shí)際分析工具來(lái)建立現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)室工作流程，在勘驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)上述特征點(diǎn)部位的檢驗(yàn)分析，一方面可以判定車(chē)輛涉水與發(fā)動(dòng)機(jī)故障之間的因果聯(lián)系；另一方面也可作為進(jìn)一步全面排查車(chē)輛故障原因的技術(shù)支持。

4 案例

在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)存在一些機(jī)動(dòng)車(chē)在涉水后由于檢修處理不當(dāng)或不及時(shí)，對(duì)車(chē)輛造成二次損傷，甚至引起嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)的案例，以下引用一具體案例作說(shuō)明。

4.1 背景介紹

某品牌車(chē)輛遭受水淹后，車(chē)主未對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大修，僅更換了車(chē)輛相關(guān)油液，數(shù)月之后，車(chē)輛在某日正常行駛過(guò)程中突發(fā)異響，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)拆解檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)其中一連桿斷裂，相應(yīng)的中缸殼體存在由內(nèi)向外破裂，缸套側(cè)緣存在破損；油底殼存在由內(nèi)向外破裂，油底殼外側(cè)面處未發(fā)現(xiàn)其他客體物與之碰撞痕跡；缸套存在進(jìn)水痕跡，活塞上止點(diǎn)壓縮余隙異常；空氣濾芯存在涉水變形痕跡。將斷裂的活塞連桿取回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，依據(jù)GB/T 19863-2005《體視顯微鏡試驗(yàn)方法》、GB/T 17359-2012《微束分析 能譜法定量分析》對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)斷裂連桿的斷口進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)連桿斷口斷裂源位于連桿一側(cè)，連桿存在明顯的彎曲變形，斷口部分區(qū)域磨損嚴(yán)重，存在明顯的纖維區(qū)和放射區(qū)，為過(guò)載導(dǎo)致的一次斷裂，其斷裂屬于疲勞斷裂。

4.3 案例結(jié)果分析

通常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，活塞、連桿進(jìn)行往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)循環(huán)過(guò)程中，活塞到達(dá)上止點(diǎn)的位置是相同的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)進(jìn)水，水進(jìn)入氣缸，由于水無(wú)法被壓縮，會(huì)使活塞運(yùn)動(dòng)行程變短而無(wú)法達(dá)到原有的上止點(diǎn)位置，從而在缸套上留下活塞上止點(diǎn)壓縮余隙異常的痕跡，同時(shí)，連桿也會(huì)因此受到較大載荷力：該載荷力可能會(huì)超過(guò)連桿的彎曲極限而導(dǎo)致其斷裂，斷裂的連桿、活塞會(huì)將缸體、油底殼等相鄰部位擊穿；該載荷也可能未超過(guò)連桿的彎曲極限而只是造成連桿彎曲變形，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，但此時(shí)若繼續(xù)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或啟動(dòng)后繼續(xù)運(yùn)行，將進(jìn)一步傷害連桿而導(dǎo)致其斷裂，此時(shí)進(jìn)行的啟動(dòng)操作因進(jìn)氣管道已經(jīng)進(jìn)水，嚴(yán)重影響燃油與空氣的混合配比，會(huì)引起火花塞結(jié)膠、燃燒室嚴(yán)重燃燒不良。綜上所述，涉案發(fā)動(dòng)機(jī)涉水而致使水進(jìn)入氣缸，因水無(wú)法被壓縮，導(dǎo)致連桿受過(guò)載作用力而斷裂，進(jìn)而造成缸體、油底殼等相鄰部位被擊穿。

由此可知本次事故之前發(fā)動(dòng)機(jī)連桿已經(jīng)存在彎曲現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水后，當(dāng)活塞上行壓縮時(shí)，由于水難以壓縮，在強(qiáng)大的起動(dòng)機(jī)力量驅(qū)動(dòng)下，會(huì)造成活塞受損、連桿彎曲，如不及時(shí)更換維修，最終在后續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)造成連桿斷裂，敲擊發(fā)動(dòng)機(jī)致其損壞。