載脂載轄,還車言邁
道野—為機械潤滑注入非凡活力
發(fā)動機燒機油是內(nèi)燃機汽車從誕生開始,迄今一百多年都存在的一個古老問題。筆者上世紀 70 年代從事汽車維修,那時發(fā)動機燒機油的主要原因不外乎是上中下三個方面。上部是指氣門導管與氣門油封引起燒機油,解決的辦法就是更換氣門、氣門導管與氣門油封;中部一般是活塞環(huán)與汽缸套磨損引起,解決的辦法就是更換活塞環(huán)或者鏜磨汽缸;下部一般是連桿軸瓦磨損泄油過多,超過了活塞環(huán)的刮油能力,可以收小軸瓦或者磨曲軸換大軸瓦解決。那時雖然能見到很多燒機油的汽車,但并不存在燒機油的疑難雜癥,比如,冷車初次啟動冒幾分鐘藍煙,一般是氣門油封引起的燒機油;打開機油蓋時,廢氣量過大且冒藍煙,一般是活塞環(huán)引起的燒機油;熱車停駛后再啟動冒一陣藍煙,一般是曲軸箱通風不良引起的燒機油等等,極罕見存在修不好的燒機油故障。當然,由于使用廢氣渦輪增壓的發(fā)動機越來越多,也有渦輪增壓器引起機油消耗量過大的原因,檢查廢氣渦輪增壓器的出氣管或者中冷器有無機油,即可確診。還有曲軸箱強制通風口堵塞,也會引起燒機油,發(fā)現(xiàn)既漏機油又冒藍煙的情況基本上也可確診。但現(xiàn)在越來越多新車出現(xiàn)燒機油的現(xiàn)象,汽車使用者往往是既添加汽油,又添加機油,新車成了既燒汽油又燒機油的“雙燃料”汽車,無奈的車主只好將后備箱變成了機油儲存箱。而且一旦發(fā)現(xiàn)燒機油,往往再也修理不好,即使大修也無法完全解決問題。燒機油成了現(xiàn)時代汽車的通病,成了制造商與修理廠的難以解決的心患,接下來就幾方面談談新車燒機油的原因及對策。
一、謬論誤導新車燒機油的原因
1. 由于新款發(fā)動機缸套設(shè)計制成網(wǎng)紋來減少磨損,并會儲存機油,所以機油消耗量大是正常的。
錯:筆者上世紀70 年代檢修的東風EQ6100 發(fā)動機,缸套也為網(wǎng)紋狀,但根本不燒機油。
2. 設(shè)計有機油噴嘴的發(fā)動機,不可避免燒機油現(xiàn)象。
錯:大功率發(fā)動機上設(shè)計機油噴嘴,通過向活塞內(nèi)腔噴射機油以幫助活塞冷卻散熱,防止高溫高速時活塞燒頂及拉缸。其噴射位置對活塞環(huán)刮油性能影響極小。
3. 現(xiàn)在使用的多黏度機油沒有原來的單黏度機油黏稠,所以機油消耗量大。
錯:單級黏度機油, 遇熱變稀, 遇冷變稠。多黏度機油,也就是平時常用的5W-30、10W-40 等多級黏度機油,這種機油可以一年四季使用。多級黏度機油在黏度調(diào)節(jié)范圍內(nèi),遇熱變稠,遇冷變稀,與單級油相比具有較好的黏溫性。
4.汽車燒汽油的同時,消耗一定量的機油是正常的,所以每千公里機油消耗量在1L 以內(nèi)均正常。
錯:實踐中,每缸每千公里機油消耗量大于0.1L,就可以認定為不正常。以四缸發(fā)動機為例,按照五千公里換油周期,每缸每千公里機油消耗量按0.1L 計算,就會缺少2L 機油。
5.簡單地認為燒機油是正常機油消耗,由于各個廠家自定標準不一,新款車燒機油是正常的謬論占領(lǐng)了上風。讓駕駛員每次添加汽油的同時添加機油,把不正常的事當正常事來做。亦或是將車輛提前大修,無論新車舊車,嚴重燒機油只有靠大修,行駛幾萬公里后再次大修。
錯:俗話說,藥對方一口湯,不對方一水缸。無論4S店也好,修理廠也好,都由發(fā)動機專修人員進行修理,實踐證明并不存在技術(shù)與質(zhì)量問題,但仍無法排除新款車燒機油的現(xiàn)象。由于新車機油消耗量大的根本原因受到傳統(tǒng)經(jīng)驗與現(xiàn)代謬論的誤導,燒機油的故障不可能從根本上解決。
二、從異響故障中探究燒機油原因
近幾年筆者被邀請去過多家修理廠、4S店會診疑難雜癥。注意到各種型號的中****車輛,很多都出現(xiàn)了較為奇怪并排除不了的異響故障。一開始,有經(jīng)驗的師傅會診后都以為是配氣機構(gòu)中的正時系統(tǒng)出現(xiàn)的異響(圖1)。因為很多車在怠速時,出現(xiàn)正時機構(gòu)漲緊輪損壞的異響聲,聽起來類似軸承破碎的聲音,怠速時一般異響聲明顯,隨油門加大而逐漸消失。詢問車主后得知,這些車一般同時存在燒機油的故障,所以修理廠或4S店技術(shù)總監(jiān)與技師,分析認為可能是缺機油造成正時機構(gòu)磨損,故將懷疑的正時鏈條、齒輪、漲緊機構(gòu)更換,并對機油通道進行清洗,結(jié)果異響聲依舊存在。
筆者發(fā)現(xiàn)在打開機油蓋時,異響聲出現(xiàn)變化或消失,說明是曲軸箱真空抽吸作用引起的異響聲。圍繞發(fā)動機查找,發(fā)現(xiàn)異響聲來源于曲軸后油封,拆卸后發(fā)現(xiàn)曲軸后油封疲勞老化,但故障根源是曲軸箱強制通風系統(tǒng)(圖2) 油氣入口位置的設(shè)計。
筆者對新舊車型的曲軸箱強制通風系統(tǒng)進行了對比檢查,發(fā)現(xiàn)新車型的PVC(曲軸箱強制通風)系統(tǒng)怠速出現(xiàn)異響聲時,一旦將機油蓋打開異響聲會明顯減弱或消失。異響聲還有一個顯著的特征是怠速時十分明顯,聲音隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大而明顯減弱,在2000 ~2 500r/min時消失,說明異響聲與發(fā)動機進氣歧管真空度有關(guān),是曲軸箱抽吸真空引起外部氣體進入而產(chǎn)生的異響聲,檢查發(fā)現(xiàn)大部分是從曲軸后油封引起的響聲。但更換曲軸箱后油封后又可能從其他老化薄弱的油封處出現(xiàn)噪音。這些響聲屬于一種虛假的異響聲,因為聽起來好像是正時機構(gòu)的異響聲,實際是曲軸箱后油封的異響聲。并且這些故障車輛的共性就是新車機油消耗量過大,也就是說新款車從出廠就存在燒機油的隱患。
三、從曲軸箱設(shè)計變化中探究燒機油原因
曲軸箱通風包括自然通風和強制通風,現(xiàn)代汽油發(fā)動機常采用強制式曲軸箱通風,又稱PCV 系統(tǒng),如圖3所示。從曲軸箱抽出的氣體導入發(fā)動機的進氣管,吸入氣缸再燃燒,這種通風方式稱為強制通風。在發(fā)動機工作時,總有一部分可燃混合氣和廢氣經(jīng)活塞環(huán)竄到曲軸箱內(nèi),竄到曲軸箱內(nèi)的汽油蒸汽凝結(jié)后將使機油變稀,性能變壞。
在發(fā)動機工作時,會有部分可燃混合汽和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由汽缸竄入曲軸箱內(nèi)。當發(fā)動機在低溫下運行時,還可能有液態(tài)燃油漏入曲軸箱。這些物質(zhì)如不及時清除,將加速機油變質(zhì)并使機件受到腐蝕或銹蝕。又因為竄入曲軸箱內(nèi)的氣體中含有碳氫化合物及其他污染物,所以不允許把這種氣體排放到大氣中。
現(xiàn)代汽車發(fā)動機所采用的強制式曲軸箱通風系統(tǒng)就是防止曲軸箱氣體排放到大氣中的凈化裝置。
實測發(fā)動機工作時產(chǎn)生的廢氣主要是機油蒸汽、汽油蒸汽、水蒸氣及燃燒后的廢氣。
過度的抽吸,產(chǎn)生的機油蒸汽來不及冷凝就被強制送到汽缸中燒掉。
發(fā)動機在不同工況下的PCV 閥開度見圖4 :發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時,PCV閥內(nèi)錐形閥在彈簧作用下落座在閥體的閥座內(nèi),進氣口處于無氣流狀態(tài)。怠速或減速時,進氣歧管真空度較高,錐形閥克服彈簧阻力向上移動,雖然此時下部開度大,但錐形閥只能在上部和閥體較小縫隙之間泄漏少量氣體,但足夠滿足怠速與減速工況需要。中負荷時,由于加油后節(jié)氣門部分開啟,進氣歧管真空度較低,PCV閥與怠速位置相比與閥殼之間縫隙增大,漏氣量增大。大負荷時,進氣歧管真空度更低,錐形閥進一步下移,漏氣量達到。如果發(fā)生回火,PCV閥將回落到下端不運轉(zhuǎn)位置,可以阻止回火避免爆炸。
PCV 閥卡滯在打開位置,過大的氣流通過通風閥將引起混合汽過稀,并且導致怠速不良,產(chǎn)生故障碼并點亮故障指示燈,甚至引起發(fā)動機熄火。當PCV 閥堵塞時,過高的曲軸箱內(nèi)壓將導致機油消耗量增加,發(fā)動機多處漏油,水分和油泥在氣門處和油底殼內(nèi)沉積。未過濾空氣從泄漏處進入導致汽缸磨損。
平時保養(yǎng)檢查PCV閥性能好壞時,可以找一節(jié)軟管連接到出氣口,用嘴通過軟管向閥內(nèi)吹氣,空氣應很難通過,如果很容易通過,應更換PCV 閥。也可以在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時,用手指感受PCV閥有無吸力,無吸力即說明有堵塞?;虿鹣翽CV 閥,放耳朵旁晃動,應能聽到錐閥芯在閥內(nèi)活動的“咔嗒”聲?,F(xiàn)在很多車型將PCV閥與氣門室蓋集成一體,更換閥體就**更換氣門室蓋。
通過日常的檢查發(fā)現(xiàn),老款車型只要PCV 閥沒有堵塞,不漏機油也不燒機油。但新款車即使PCV閥正常,其機油消耗量卻可能比PCV 閥堵塞時消耗量更大,因為新款車PCV 閥從節(jié)氣門后方抽吸廢氣。換句話講,新款車無論PCV 閥是正常的還是非正常的,都不可避免地出現(xiàn)出現(xiàn)燒機油故障。研究發(fā)現(xiàn),車輛怠速時新款車對曲軸箱是過度抽吸,老款車PCV閥從節(jié)氣門前方抽吸廢氣,不會出現(xiàn)過度抽吸,如圖5 所示。
例如大家熟悉的桑塔納2000車型,就是從節(jié)氣門前方抽吸廢氣,發(fā)動機怠速時,由于節(jié)氣門關(guān)閉,怠速時對曲軸箱不能產(chǎn)生有影響的真空吸力,所以怠速時將發(fā)動機機油蓋打開,對發(fā)動機性能沒有影響,怠速依舊平順工作。而桑塔納3000車型,將曲軸箱強制通風改為從節(jié)氣門后方抽吸廢氣,怠速時將加機油蓋打開,會抽吸大量的空氣進入汽缸,由于這些空氣的進入沒有經(jīng)過空氣流量計計量,電腦不會按比例配油,使混合汽變稀從而引起怠速抖動甚至熄火。不僅使曲軸箱產(chǎn)生的廢氣被強制抽光,高溫產(chǎn)生的機油蒸汽也被全部抽吸到發(fā)動機里燒掉,這也就是新款發(fā)動機燒機油的根本原因。
四、發(fā)動機燒機油的對策
筆者曾經(jīng)調(diào)查過武漢市一萬多輛富康988 出租車,曲軸箱強制通風就是簡單地從節(jié)氣門前方抽吸廢氣,新車舊車罕見出現(xiàn)燒機油故障。但是,由于車輛一個月要行駛2 ~ 3萬公里,曲軸箱強制抽吸的廢氣對節(jié)氣門造成污染,每個月甚至每半個月都需要清洗節(jié)氣門和怠速閥,否則會引起怠速不穩(wěn)定、加速不良、油耗高等故障。因此,出租車司機發(fā)明了曲軸箱自然通風(圖6)。
經(jīng)過改動后廢氣不再污染節(jié)氣門和怠速閥了,就極大地延長了節(jié)氣門和怠速閥的清洗養(yǎng)護時間或里程。但是曲軸箱產(chǎn)生的廢氣將全部排放到大氣中去,會污染環(huán)境?,F(xiàn)在有的新型車輛改為從節(jié)氣門后方抽吸廢氣,或在節(jié)氣門前方添加呼吸管,如圖7所示。
添加的呼吸管雖然并不能減小節(jié)氣門后方的真空度,但對曲軸箱的真空度會產(chǎn)生一定影響,相對減少了機油的消耗量及異響聲的產(chǎn)生。但要從根本上解決曲軸箱強制通風管引起的燒機油故障,只能還原為從節(jié)氣門前方抽吸廢氣。通過對出現(xiàn)嚴重燒機油的新款車輛僅將廢氣管改至節(jié)氣門前方抽吸廢氣,燒機油故障便能徹底解決。實踐證明了新車PCV 閥從節(jié)氣門后方抽吸廢氣是引起燒機油的病根所在。
要想辨別新、舊款車型的PCV閥抽吸口位置設(shè)計只要在發(fā)動機怠速工作時將機油蓋打開,如果發(fā)動機怠速性能沒有任何變化,說明是老款設(shè)計,即曲軸箱強制通風為節(jié)氣門前方抽吸廢氣;
如果將機油蓋打開,發(fā)動機出現(xiàn)抖動甚至熄火,說明是新款設(shè)計,即曲軸箱強制通風口是從節(jié)氣門后方抽吸廢氣。這種設(shè)計的好處是可以避免曲軸箱里的廢氣對節(jié)氣門造成污染,延長節(jié)氣門清洗的間隔時間和里程數(shù),缺點是引起機油消耗量過大,甚至產(chǎn)生稀奇古怪的異響聲。
抽吸口位置的簡單前后變化,帶來了一系列問題,燒機油、噪音污染、PCV閥結(jié)構(gòu)越來越復雜以及維修保養(yǎng)成本越來越高。由此看來,過去的設(shè)計師將曲軸箱強制通風口設(shè)計在節(jié)氣門的前方,雖然對節(jié)氣門有一定的污染,卻可以使曲軸箱強制通風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實用,不會輕易造成發(fā)動機燒機油的故障。
應用在大眾邁騰等暢銷車型上的EA888 發(fā)動機帶廢氣渦輪增壓的PCV 系統(tǒng)( 圖8),結(jié)構(gòu)更加復雜,相對故障率較高,同時維修保養(yǎng)頻率也更高。
該設(shè)計極為先進,各個方面考慮周詳,但實踐證明,機油消耗量依舊明顯高于曲軸箱強制通風口處在節(jié)氣門前方的設(shè)計。由此看來,設(shè)計在后方的危害更大,使發(fā)動機變成即燒汽油又燒機油的機械。解決方法也變成了看似簡單的定時間、定里程添加機油,讓本來不是問題的燒機油故障,變成了謬論,使人們認為新車發(fā)動機燒機油是正常情況。同時也增加了對環(huán)境的污染、發(fā)動機內(nèi)部積炭的積累,在用車成本提高的同時,故障率隨之攀升。