◆文/北京 胡建軍

胡建軍 (本刊編委會委員)

天元陸兵汽車科技有限總工程師，著名汽修專家。中國汽車工程學會會員，中國資深汽車維修工程師（SAE）。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；交通運輸部專業(yè)技能認證中心專家委員；中國汽車工程學會汽車應(yīng)用與服務(wù)分會汽車維修職業(yè)教育委員會專家委員。

這個課題是我在一次國際汽車再制造研討會上，聽到很多科學家、院士和專家共同提出的一個實踐性的觀點。“清潔工程”這個觀點和認識，深深地觸動了我多年苦苦追求與推行的理念，醍醐灌頂，我終于明白了我們汽車維修行業(yè)為什么長時間以來沒有解決“臟、亂、差”，就是因為我們始終為了清潔而清潔，并不認為清潔工作是科學技術(shù)含量很高的技術(shù)工作，沒有將其提高到系統(tǒng)工程層面來看待。由于版面的限制，該文章是一個四小時課件的概括，在2019年3月的AMR 2019北京國際汽保汽配展上，我就此內(nèi)容做了一個半小時的演講，反響出乎意料的好。本文所刊登的雖然只是一些概念性的東西，但希望能夠引起維修人員的關(guān)注。

(接上期)

清潔工程的重要性

汽車發(fā)動機缸體在加工線上一般需要經(jīng)過28道主要工藝流程，不僅每道工序結(jié)束后都要進行清洗、清潔以及表面處理工作，而且其中還有9道專門、專業(yè)設(shè)備清洗工序，變速器的加工也相差無幾?？梢娗逑础⑶鍧嵉闹匾?。

從汽車工業(yè)角度來講，清潔工作的主要對象其材質(zhì)以金屬材料為主，清潔實際上是一種表面處理工藝，其目的主要是去除金屬表面殘留的油污、積炭、膠質(zhì)、瀝青混合物、氧化層、微顆粒物質(zhì)(如灰塵、無機鹽)和銹垢、水垢等。

還是以汽車發(fā)動機和自動變速器為例，雖然其整體結(jié)構(gòu)以金屬材料為主，但各個零部件，支撐件、連接件又是由不同的材料構(gòu)成，具有不同的加工工藝、處理工藝及性能要求，因此清潔工作的質(zhì)量對其影響越來越重要，同時單個零部件的清潔質(zhì)量與系統(tǒng)清潔質(zhì)量息息相關(guān)，因為現(xiàn)代汽車發(fā)動機和自動變速器具有越來越強化的系統(tǒng)化管理。比如對自動變速器要求精度非常高的液壓伺服控制系統(tǒng)(閥體)來講，污染度控制顯得尤為重要。因此，雖然將汽車養(yǎng)護與維修的清潔工作提升到清潔工程的高度，從復雜程度和工作項目來講有些強求，但面對用傳統(tǒng)經(jīng)驗操控現(xiàn)代制造技術(shù)，用落后的清潔工作面對現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品的要求而言，應(yīng)為之不過。

汽車發(fā)動機在裝配過程中，精密表面會被擦傷，而且在試運行和實際使用中，配合表面極易造成破壞，尤其在不加工表面，如油道內(nèi)腔、水道，存在過多的雜質(zhì)和油泥(瀝青質(zhì)、膠質(zhì)物、煙炲等混合物)也會影響整機性能。發(fā)動機潤滑油及其系統(tǒng)的清潔度不合格同樣會加速零部件的磨損，使發(fā)動機性能下降，壽命縮短。圖3所示為影響發(fā)動機裝配質(zhì)量的清潔度因素。

圖3 影響發(fā)動機裝配質(zhì)量的清潔度因素

污染物對機體的損害

以發(fā)動機為例，我目前在做的汽車發(fā)動機在用油(舊油)分析工作，其中50%的工作內(nèi)容就是分析油液中的污染物種類、質(zhì)量、重量、幾何形狀、顏色、原因和來源。其實污染的內(nèi)涵非常豐富，包括外界侵入的物質(zhì)在內(nèi)，統(tǒng)稱為污染，如氣體進入會造成油液體積的壓縮，同時產(chǎn)生氣蝕；水分的進入會引起乳化變質(zhì)，降低潤滑性能；灰塵、微粒進入會加速磨損等。發(fā)動機機油濾清器一般只能過濾大于15～20μm(μm為微米，1μm=0.001mm)以上的顆粒。但研究發(fā)現(xiàn)，5～15μm的顆粒對發(fā)動機損害最大。人的正常視力可以觀察到40μm的顆粒，不借助放大鏡無法看到小于40μm的顆粒，也就是說在人們眼里看來是“干凈”的油液其中可能懸浮著大量的微小顆粒，隨著發(fā)動機加工精度越來越高，運動間隙越來越小，對超細顆粒越來越敏感了。也正是這些微粒對系統(tǒng)有著極大的影響。這些顆粒數(shù)量越多造成的磨損越嚴重，顆粒的尺寸又與潤滑油膜厚度有密切關(guān)系，由于一般潤滑油膜厚度在5μm以下，所以小于5μm的顆粒雜質(zhì)對系統(tǒng)元件的磨損影響最大。同時，顆粒在元件表面流動速度越快磨損就會越嚴重。

一般顆粒分為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種，軟質(zhì)顆粒有添加劑與水的凝聚物、本組分分解與聚合物、棉絨纖維等，這些物質(zhì)可包圍在熱交換器、濾清器、油道內(nèi)腔粗糙表面和一些終端，從而會導致零部件散熱能力降低、阻塞、卡塞(如噴油嘴、液壓挺桿、漲緊機構(gòu)及各種閥體、柱塞)、動作失靈。硬質(zhì)顆粒有制造過程中帶入的顆粒、維修保養(yǎng)過程帶入的微粒以及系統(tǒng)中的磨損產(chǎn)物、氧化物等，如果顆粒硬度與元件表面硬度之比大于1時，磨損將會增加。如果這些顆粒形狀尖銳且短而粗就會產(chǎn)生較大的磨損，這些顆粒會加速系統(tǒng)元件的磨損和失效。

顆粒污染引起的失效模式主要有兩種，突發(fā)失效和漸發(fā)失效。突發(fā)失效是指在非預(yù)測的情況下，突然損壞或動作失靈，產(chǎn)生突發(fā)失效的原因主要是尺寸較大的顆粒進入了運動間隙或流體通道，妨礙了副表面間的相對運動。漸發(fā)失效主要是由磨損引起的，當小尺寸顆粒進入運動間隙或通道時，首先引起材料表面的磨損，使運動間隙增大或破壞密封引起潤滑系統(tǒng)壓力降低，直至導致系統(tǒng)磨損的鏈式反應(yīng)，最后的結(jié)果是系統(tǒng)及元件因喪失功能而完全失效。當大量的顆粒淤積增加摩擦阻力，而動作力不足以克服摩擦力時就會造成卡死。一些細小的顆粒(1～5μm)隨著高速油流流經(jīng)工作表面，會對表面產(chǎn)生沖蝕磨損，特別是閥體的尖角極容易被沖蝕而喪失尖角，致使閥體性能失效，若閥芯卡死線圈可能會被燒壞。圖4所示為液流閥的沖蝕磨損過程及顆粒阻塞引起的滑閥卡滯。

漸發(fā)失效是引起發(fā)動機、自動變數(shù)器等動力系統(tǒng)失效的主要模式。發(fā)動機及其他動力總成內(nèi)雜質(zhì)及殘留物對機體的損害主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

圖4 液流閥的沖蝕磨損過程及顆粒阻塞引起的滑閥卡滯

1.進氣歧管、進氣道、缸套、活塞等清潔度不達標，輕者使缸套活塞拉毛、拉傷，嚴重者造成活塞被“咬死”，被迫停止工作。

2.潤滑油系統(tǒng)的內(nèi)腔、主油道、潤滑噴嘴、曲軸油道、凸輪軸油道濾清器、連桿等不潔，輕者使軸瓦及運動件表面拉傷，嚴重時會使油路堵塞，連桿軸承和主軸承因斷油造成溫度急劇升高而燒瓦，甚至造成連桿或曲軸斷裂，直至整機報廢。經(jīng)驗告訴我們，當潤滑系統(tǒng)混入5～12μm的硬質(zhì)顆粒時，相關(guān)精密偶件包括大部分橡膠密封件就會受到極大的危害。

3.發(fā)動機中的零部件接合面、密封面由于泥沙、金屬碎屑、毛刺等雜質(zhì)未清除干凈，易于導致局部密封失效而產(chǎn)生不良后果。

4.零部件表面的積炭會降低零部件導熱能力，使發(fā)動機過熱并會形成熾熱點，引起可燃混合汽先期燃燒，影響發(fā)動機正常工作，因此在汽車保養(yǎng)和維修時應(yīng)盡量將積炭清除。這里要注意的是，千萬不要急功近利。清除積炭是一個緩慢的過程，不可用強酸、強堿類化學清洗劑，可適當用一些溶解劑、分散劑或軟化劑。能夠用物理方法解決一定盡量使用物理方法。

5.一些運動副表面經(jīng)過研磨后，研磨砂、研磨膏等會在系統(tǒng)中留下大量的研磨劑。這些研磨劑硬度非常高，基質(zhì)黏度也很強，必須使用專用工具反復清洗才能清除干凈，否則后患無窮。

6.自動變速器內(nèi)部很多部位依靠重力換油是不可能換干凈的，必須依靠設(shè)備，利用外部壓力擠壓(正壓或負壓配合)才能相對達到一定的清潔度。

據(jù)研究資料表明，汽車動力系統(tǒng)的功能失效50%歸因于磨損，而模塑主要是由于系統(tǒng)內(nèi)的顆粒污染物造成的。另有統(tǒng)計資料表明，發(fā)動機、自動變速器元件失效70%～85%歸因于油液污染，并且因磨損產(chǎn)生的燃料費用接近總?cè)剂腺M用的三分之二。

從以上分析來看，從某種程度上來說，汽車在使用中，除非迫不得已或故意破壞，出現(xiàn)的問題有很大一部分是不科學的保養(yǎng)維修造成的。這一點不是危言聳聽。

總之，零部件的清潔度，包括換油后殘留的舊油對新油的污染程度都會對發(fā)動機的可靠性和壽命產(chǎn)生嚴重的影響。