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梗死斯巴鲁发动机的真凶(1)

  【写在前面】

  诺诺属于工程师中的细节分子,看到蛛丝马迹就喜欢顺藤摸瓜。今天要展示给各位诺粉的案子,是一台斯巴鲁发动机的死因分析。发动机死相很惨,某种程度上讲,真还脱不了水平对置的干系。老规矩,请各位诺粉准备好瓜子饮料哈。

  

  图:爱车的诺诺-北京

  【罕见的损伤模式】

  前不久去北京出差,看到北京店里架着一台大修的斯巴鲁,据说发动机缸体被打了一个洞,连夜拖过来的。

  

  图:摘下来的动力总成

  

  图:发动机缸体上的破洞

  发动机缸体穿孔,本不觉得有啥新奇的,但我走到大修件,看到拆出来的活塞时,我duang的一下蒙B了!顿时兴趣盎然,说什么都要探个究竟。于是赶紧发老板令,要求技研部介入调查,吴部长和万总编也先后从上海飞抵北京

  

  图:断成两半的活塞“饼干”

  以前见过不少缸体损伤的维修案例,多半都是连杆断裂导致的,常见的是发动机呛水后,再次打火,导致连杆、气门等机件损坏,可从来没见过活塞裂两半的。很显然,这一次,活塞群部的拉伤痕迹已经不再是主角了。

  

  图:活塞侧面的拉伤痕迹

  来不及细想,接下来油底壳里的金属屑,又让所有人倒抽一口冷气。

  

  图:油底壳里的金属碎末

  几张照片,足以说明这台发动机经历了怎样一场残忍的折磨。故障发生时,不是车主亲自驾驶的,汽车自己也不会说话,那就轮到技研部工程师去剖析车子的血泪史了。

  发动机损坏集中在第3缸,邵师傅用镊子把碎片一个一个夹出来,替我们擦干净后排在了一起。

  

  图:3缸活塞及连杆的主要残骸

  从这些残片的材质和形态上,不难辨认它们“生前跟着谁混”,属于哪个零件。这样一来,结合各个零件的动作原理,以及零件的损伤形态,就可以去推断损坏的机理,甚至推理出失效发生的因果关系了。

  【诺式排查开始】

  好戏开演之前,我得普及一下发动机的主要零件术语,免得后面提到什么零件,大家云里雾里。请大家先看看图里的这些名词,后面聊到时就能对上号了。

  

  图:活塞连杆的专业术语

  这台发动机拆解时,所有轴瓦都是抱死状态,曲轴根本无法转动。拆开轴瓦后,发现轴颈上的油孔不少被堵,相应的轴瓦当然得不到机油润滑了(连杆大头就是抱在轴瓦上的,靠输油孔流出的机油润滑)。

  

  图:正常的轴颈油孔

  

  图:即将被堵死的轴颈油孔

  

  图:被完全堵死的轴颈油孔

  仔细查看堵塞油孔的物质,确认是铝,就是油底壳里面看到的那些铝屑,进入油道后,再跟着机油从油孔中挤出来。在轴瓦极其狭窄的缝隙里,铝屑几乎无处可去,只有被轴瓦碾压的份儿。一圈一圈地碾啊碾,铝屑前仆后继,直到塞满整个油孔,轴瓦失去了机油的供给,当然就抱死转不动了!

  【铝屑来自何处?】

  这些铝屑是从哪里来的呢?(=@__@=)

  发动机里的主要铝制零部件无外乎缸体、缸盖和活塞了,缸盖无损伤,活塞的残骸都是块状的,那个尺度是进不了油道的,那我们仔细看看缸体吧。

  

  图:发动机缸体及曲轴

  

  

  图:缸体内部的伤痕

  缸体内部可谓是伤痕累累,这些都是连杆的功劳,断掉的连杆在缸体里面乱捅乱戳,导致缸体内伤不轻。正是这种“刨削”动作产生大量铝屑,堵塞了润滑油道。

  轴瓦抱死的原因算是找到了吧,但是抱死已经是整个故障历程中最后一步了,因为这时发动机已经无法旋转,也无法启动,接下来的桥段就是通知北京店咯。

  那么,抱死之前发生了什么?损伤是按怎么一个顺序演化的?谁是因谁是果?我们必须继续探寻。

  【活塞、连杆为啥分家?】

  无论如何,我们最终发现一大堆碎片,活塞的下半身被扯掉,上半身裂开成两半。那么,连杆为什么会跟活塞扯开呢?

  

  图:活塞裙部被拉断?

  想扯断活塞,必须有巨大的向下拉力。正常工作的发动机,只有在进气冲程,活塞才是被连杆拉着向下走的,而其他所有冲程里,活塞和连杆都是相互挤压的关系。但进气冲程的下拉力很小(抽空气进来要不了多少力气嘛,就算堵住进气,让活塞抽真空,最多也才一个大气压嘛~),所以设计时不需要考虑活塞裙部是否足够抗拉,这里的用材也因此相对薄弱。但是摆在我们眼前的残骸,分明是活塞的下半身被硬生生拉掉了,想着都蛋疼,到底咋回事呢?

  

  图:丢了下半身的第3缸活塞

  似乎唯一的可能就是:活塞在往下走的过程中被什么东西卡住了……

  几个工程师,翻来覆去,把30多个活塞碎片逐一检查,终于在一块来自活塞裙部的碎片上发现了证据!

  

  图:活塞碎片上的损伤痕迹

  这个痕迹,类似彗星以切角撞击地球的痕迹,当这个活塞还在气缸里飞速运动时,唯独有楔形的碎片进入缝隙后,才可以导致这个挤压划伤。仔细观察,挤压造成的沟槽越靠上越宽,越深,这说明活塞在异物进入缝隙后,往下越走越紧,异物也越划越深,最后划痕的终点,就是活塞卡死的地方。这时,其他缸还在工作,继续推动曲轴转动,连杆被迫向下运动,那么就硬生生把第3缸活塞的下半身拉断了。

  总结一下今天的分析,我画了一个示意图,这样诺粉们理解起来就形象多了。

  

  图:异物卡死活塞示意图

  【哪里来的异物呢?】

  诺诺的分析一向不会见好就收,既然证明是异物卡死,那么下一个问题就来了:卡死活塞的异物是啥呢?会不会是油底壳里的铝屑呢?

  从逻辑上分析,活塞卡死在先,接着是连杆脱离,然后连杆开始在缸体内自由刨削,才产生的铝屑。所以卡死活塞的凶手不可能是铝屑,一定另有其人!

  时间不早了,明天咱们继续分解!

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