2017年10月25日

新车发动机烧机油成这样,问题竟然出在......

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    发动机烧机油是内燃机汽车从诞生开始,迄今一百多年都存在的一个古老问题。笔者上世纪 70 年代从事汽车维修,那时发动机烧机油的主要原因不外乎是上中下三个方面。上部是指气门导管与气门油封引起烧机油,解决的办法就是更换气门、气门导管与气门油封;中部一般是活塞环与汽缸套磨损引起,解决的办法就是更换活塞环或者镗磨汽缸;下部一般是连杆轴瓦磨损泄油过多,超过了活塞环的刮油能力,可以收小轴瓦或者磨曲轴换大轴瓦解决。

    那时虽然能见到很多烧机油的汽车,但并不存在烧机油的疑难杂症,比如,冷车初次启动冒几分钟蓝烟,一般是气门油封引起的烧机油;打开机油盖时,废气量过大且冒蓝烟,一般是活塞环引起的烧机油;热车停驶后再启动冒一阵蓝烟,一般是曲轴箱通风不良引起的烧机油等等,极罕见存在修不好的烧机油故障。当然,由于使用废气涡轮增压的发动机越来越多,也有涡轮增压器引起机油消耗量过大的原因,检查废气涡轮增压器的出气管或者中冷器有无机油,即可确诊。还有曲轴箱强制通风口堵塞,也会引起烧机油,发现既漏机油又冒蓝烟的情况基本上也可确诊。但现在越来越多新车出现烧机油的现象,汽车使用者往往是既添加汽油,又添加机油,新车成了既烧汽油又烧机油的“双燃料”汽车,无奈的车主只好将后备箱变成了机油储存箱。而且一旦发现烧机油,往往再也修理不好,即使大修也无法完全解决问题。烧机油成了现时代汽车的通病,成了制造商与修理厂的难以解决的心患,接下来就几方面谈谈新车烧机油的原因及对策。


一、谬论误导新车烧机油的原因

1. 由于新款发动机缸套设计制成网纹来减少磨损,并会储存机油,所以机油消耗量大是正常的。  

    错:笔者上世纪70 年代检修的东风EQ6100 发动机,缸套也为网纹状,但根本不烧机油。


2. 设计有机油喷嘴的发动机,不可避免烧机油现象。

    错:大功率发动机上设计机油喷嘴,通过向活塞内腔喷射机油以帮助活塞冷却散热,防止高温高速时活塞烧顶及拉缸。其喷射位置对活塞环刮油性能影响极小。 


3. 现在使用的多黏度机油没有原来的单黏度机油黏稠,所以机油消耗量大。

    错:单级黏度机油, 遇热变稀, 遇冷变稠。多黏度机油,也就是平时常用的5W-30、10W-40 等多级黏度机油,这种机油可以一年四季使用。多级黏度机油在黏度调节范围内,遇热变稠,遇冷变稀,与单级油相比具有较好的黏温性。 


4.汽车烧汽油的同时,消耗一定量的机油是正常的,所以每千公里机油消耗量在1L 以内均正常。

    错:实践中,每缸每千公里机油消耗量大于0.1L,就可以认定为不正常。以四缸发动机为例,按照五千公里换油周期,每缸每千公里机油消耗量按0.1L 计算,就会缺少2L 机油。 


5.简单地认为烧机油是正常机油消耗,由于各个厂家自定标准不一,新款车烧机油是正常的谬论占领了上风。让驾驶员每次添加汽油的同时添加机油,把不正常的事当正常事来做。亦或是将车辆提前大修,无论新车旧 车,严重烧机油只有靠大修,行驶几万公里后再次大修。

    错:俗话说,药对方一口汤,不对方一水缸。无论4S店也好,修理厂也好,都由发动机专修人员进行专业修理,实践证明并不存在技术与质量问题,但仍无法排除新款车烧机油的现象。由于新车机油消耗量大的根本原因受到传统经验与现代谬论的误导,烧机油的故障不可能从根本上得到解决。


二、从异响故障中探究烧机油原因

    最近几年笔者被邀请去过多家修理厂、4S店会诊疑难杂症。注意到各种型号的中高档车辆,很多都出现了较为奇怪并排除不了的异响故障。一开始,有经验的师傅会诊后都以为是配气机构中的正时系统出现的异响(图1)。因为很多车在怠速时,出现正时机构涨紧轮损坏的异响声,听起来类似轴承破碎的声音,怠速时一般异响声最明显,随油门加大而逐渐消失。询问车主后得知,这些车一般同时存在烧机油的故障,所以修理厂或4S店技术总监与技师,分析认为可能是缺机油造成正时机构磨损,故将怀疑的正时链条、齿轮、涨紧机构更换,并对机油通道进行清洗,结果异响声依旧存在。

    笔者发现在打开机油盖时,异响声出现变化或消失,说明是曲轴箱真空抽吸作用引起的异响声。围绕发动机查找,发现异响声来源于曲轴后油封,拆卸后发现曲轴后油封疲劳老化,但故障根源是曲轴箱强制通风系统(图2) 油气入口位置的设计。

    笔者对新旧车型的曲轴箱强制通风系统进行了对比检查,发现新车型的PVC(曲轴箱强制通风)系统怠速出现异响声时,一旦将机油盖打开异响声会明显减弱或消失。异响声还有一个显著的特征是怠速时十分明显,声音随发动机转速增大而明显减弱,在2000 ~2 500r/min时消失,说明异响声与发动机进气歧管真空度有关,是曲轴箱抽吸真空引起外部气体进入而产生的异响声,检查发现大部分是从曲轴后油封引起的响声。但更换曲轴箱后油封后又可能从其他老化薄弱的油封处出现噪音。这些响声属于一种虚假的异响声,因为听起来好像是正时机构的异响声,实际是曲轴箱后油封的异响声。并且这些故障车辆的共性就是新车机油消耗量过大,也就是说新款车从出厂就存在烧机油的隐患。


三、从曲轴箱设计变化中探究烧机油原因

    曲轴箱通风包括自然通风和强制通风,现代汽油发动机常采用强制式曲轴箱通风,又称PCV 系统,如图3所示。从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管,吸入气缸再燃烧,这种通风方式称为强制通风。在发动机工作时,总有一部分可燃混合气和废气经活塞环窜到曲轴箱内,窜到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后将使机油变稀,性能变坏。

    在发动机工作时,会有部分可燃混合汽和燃烧产物经活塞环由汽缸窜入曲轴箱内。当发动机在低温下运行时,还可能有液态燃油漏入曲轴箱。这些物质如不及时清除,将加速机油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀。又因为窜入曲轴箱内的气体中含有碳氢化合物及其他污染物,所以不允许把这种气体排放到大气中。

    现代汽车发动机所采用的强制式曲轴箱通风系统就是防止曲轴箱气体排放到大气中的净化装置。

    实测发动机工作时产生的废气主要是机油蒸汽、汽油蒸汽、水蒸气及燃烧后的废气。

    过度的抽吸,产生的机油蒸汽来不及冷凝就被强制送到汽缸中烧掉。

    发动机在不同工况下的PCV 阀开度见图4 :发动机不运转时,PCV阀内锥形阀在弹簧作用下落座在阀体的阀座内,进气口处于无气流状态。怠速或减速时,进气歧管真空度较高,锥形阀克服弹簧阻力向上移动,虽然此时下部开度大,但锥形阀只能在上部和阀体较小缝隙之间泄漏少量气体,但足够满足怠速与减速工况需要。中负荷时,由于加油后节气门部分开启,进气歧管真空度较低,PCV阀与怠速位置相比与阀壳之间缝隙增大,漏气量增大。大负荷时,进气歧管真空度更低,锥形阀进一步下移,漏气量达到最大。如果发生回火,PCV阀将回落到下端不运转位置,可以阻止回火避免爆炸。

    PCV 阀卡滞在打开位置,过大的气流通过通风阀将引起混合汽过稀,并且导致怠速不良,产生故障码并点亮故障指示灯,甚至引起发动机熄火。当PCV 阀堵塞时,过高的曲轴箱内压将导致机油消耗量增加,发动机多处漏油,水分和油泥在气门处和油底壳内沉积。未过滤空气从泄漏处进入导致汽缸磨损。

    平时保养检查PCV阀性能好坏时,可以找一节软管连接到出气口,用嘴通过软管向阀内吹气,空气应很难通过,如果很容易通过,应更换PCV 阀。也可以在发动机怠速运转时,用手指感受PCV阀有无吸力,无吸力即说明有堵塞。或拆下PCV 阀,放耳朵旁晃动,应能听到锥阀芯在阀内活动的“咔嗒”声。现在很多车型将PCV阀与气门室盖集成一体,更换阀体就必须更换气门室盖。

    通过日常的检查发现,老款车型只要PCV 阀没有堵塞,不漏机油也不烧机油。但新款车即使PCV阀正常,其机油消耗量却可能比PCV 阀堵塞时消耗量更大,因为新款车PCV 阀从节气门后方抽吸废气。换句话讲,新款车无论PCV 阀是正常的还是非正常的,都不可避免地出现出现烧机油故障。研究发现,车辆怠速时新款车对曲轴箱是过度抽吸,老款车PCV阀从节气门前方抽吸废气,不会出现过度抽吸,如图5 所示。

    例如大家熟悉的桑塔纳2000车型,就是从节气门前方抽吸废气,发动机怠速时,由于节气门关闭,怠速时对曲轴箱不能产生有影响的真空吸力,所以怠速时将发动机机油盖打开,对发动机性能没有影响,怠速依旧平顺工作。而桑塔纳3000车型,将曲轴箱强制通风改为从节气门后方抽吸废气,怠速时将加机油盖打开,会抽吸大量的空气进入汽缸,由于这些空气的进入没有经过空气流量计计量,电脑不会按比例配油,使混合汽变稀从而引起怠速抖动甚至熄火。不仅使曲轴箱产生的废气被强制抽光,高温产生的机油蒸汽也被全部抽吸到发动机里烧掉,这也就是新款发动机烧机油的根本原因。


四、发动机烧机油的对策

    笔者曾经调查过武汉市一万多辆富康988 出租车,曲轴箱强制通风就是简单地从节气门前方抽吸废气,新车旧车罕见出现烧机油故障。但是,由于车辆一个月要行驶2 ~ 3万公里,曲轴箱强制抽吸的废气对节气门造成污染,每个月甚至每半个月都需要清洗节气门和怠速阀,否则会引起怠速不稳定、加速不良、油耗高等故障。因此,出租车司机发明了曲轴箱自然通风(图6)。

    经过改动后废气不再污染节气门和怠速阀了,就极大地延长了节气门和怠速阀的清洗养护时间或里程。但是曲轴箱产生的废气将全部排放到大气中去,会污染环境。现在有的新型车辆改为从节气门后方抽吸废气,或在节气门前方添加呼吸管,如图7所示。

    添加的呼吸管虽然并不能减小节气门后方的真空度,但对曲轴箱的真空度会产生一定影响,相对减少了机油的消耗量及异响声的产生。但要从根本上解决曲轴箱强制通风管引起的烧机油故障,只能还原为从节气门前方抽吸废气。通过对出现严重烧机油的新款车辆仅将废气管改至节气门前方抽吸废气,烧机油故障便能得到彻底解决。实践证明了新车PCV 阀从节气门后方抽吸废气是引起烧机油的病根所在。

    要想辨别新、旧款车型的PCV阀抽吸口位置设计只要在发动机怠速工作时将机油盖打开,如果发动机怠速性能没有任何变化,说明是老款设计,即曲轴箱强制通风为节气门前方抽吸废气;如果将机油盖打开,发动机出现抖动甚至熄火,说明是新款设计,即曲轴箱强制通风口是从节气门后方抽吸废气。这种设计的好处是可以避免曲轴箱里的废气对节气门造成污染,延长节气门清洗的间隔时间和里程数,缺点是引起机油消耗量过大,甚至产生稀奇古怪的异响声。

    抽吸口位置的简单前后变化,带来了一系列问题,烧机油、噪音污染、PCV阀结构越来越复杂以及维修保养成本越来越高。由此看来,过去的设计师将曲轴箱强制通风口设计在节气门的前方,虽然对节气门有一定的污染,却可以使曲轴箱强制通风系统结构简单实用,不会轻易造成发动机烧机油的故障。

    应用在大众迈腾等畅销车型上的EA888 发动机带废气涡轮增压的PCV 系统( 图8),结构更加复杂,相对故障率较高,同时维修保养频率也更高。

    该设计极为先进,各个方面考虑周详,但实践证明,机油消耗量依旧明显高于曲轴箱强制通风口处在节气门前方的设计。由此看来,设计在后方的危害更大,使发动机变成即烧汽油又烧机油的机械。解决方法也变成了看似简单的定时间、定里程添加机油,让本来不是问题的烧机油故障,变成了谬论,使人们认为新车发动机烧机油是正常情况。同时也增加了对环境的污染、发动机内部积炭的积累,在用车成本提高的同时,故障率随之攀升。

    至此,新车烧机油的神秘面纱已被揭开,世界各汽车制造厂如何重新设计布局曲轴箱强制通风抽吸废气口的位置,防止新车出现烧机油故障,应该均有了明确的方向。


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