2016-04-24 12:41作者：爱车的诺诺249523666话题：技术解读   
[导读]汽车有生命，但天生不会说话，发动机惨烈梗死，谁来替它揭示真相？今天，诺诺为大家带来了又一篇悬疑侦破，一层层揭开这台水平对置发动机惨烈梗死真相
        

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【诺诺公告】
上周，央视体育频道的赛车时代节目组来找诺诺录制了一期节目，想“涨姿势”的诺粉可以登录央视官网观看重播哦~关键词：换季保养和自驾出行的注意事项。

【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-北京店

【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！

【写在前面】
上一集讲到诺诺去北京店考察，接触到了一桩离奇的斯巴鲁发动机惨案：发动机缸体穿孔，活塞裙部被拉断，活塞顶部如饼干般断成两半，发动机内出现大量碎屑。案情调查刚有眉目，又陷入了僵局——活塞好好的，咋就冒出来一个异物，把它卡死了呢？

图：损坏的发动机零件

没有读过上一集的车友，请到爱车的诺诺订阅号（icheNuonuo）查看历史消息。这一集我们继续探寻让活塞卡死的凶手。诺粉们，瓜子饮料准备好！
【是谁卡死了活塞？】
为了寻找到可疑的碎片，我们把大修现场拆下来的所有零件都看了一遍，意外地在第四缸连杆上发现了奇怪的细节。

图：挤压变形的第4缸轴瓦

可能有人对轴瓦比较陌生。轴瓦是连杆大头里面的摩擦副，由于造型类似瓦片，所以叫轴瓦。

图：轴瓦示意图

轴瓦应该是下图这样的外形（尽管图中轴瓦内壁有些磨损）：

图：轴瓦的正常外形

看出奇怪的地方来了吧？第4缸的轴瓦两侧长出了“护翼”，扁扁的，延伸得很远。技师费了很大劲把这片轴瓦从连杆上抠下来，和还算正常的轴瓦合了张影，见下图。

图：轴瓦长出了“护翼”

这个“护翼”咋长出来的呢？我得先科普一下锻造的基本知识了。
古代，工匠把铁条烧红后，锻打成刀剑兵器。因为人们发现铁在温度升高至800℃左右，晶体组织间更容易产生相对运动，金属内部变形阻力急剧减少，呈现高度可塑性，这个时候就容易把它敲成想要的形状。所以自古以来就有“趁热打铁”的说法。

图：高温锻造

锻造，有两个必要条件：1、高温；2、不断地锤击；
我们也可以理解成，这时的铁虽然还是固体，但已经可以在一定的压力下“流动”了（有点橡皮泥的感觉了）。
这种“护翼”其实就是轴瓦材料在满足锻造条件后，软化的金属沿零件缝隙“流动”产生的结果。
有人会说开玩笑，发动机里，泡着机油呢，可以达到800℃么？！
随着制造技术的发展，近现代还出现了低温锻造技术，的确不再需要加热到800℃以上了，但也是数百度的水平，比发动机里的正常温度高得多。
那这里到底达到过多少度呢？我们看看连杆接触轴瓦的表面金属颜色即可。

图：连杆的轴瓦安装面颜色

这种蓝色的痕迹，就是铁材质经历过高温冷却后的效果，即表面生成四氧化三铁的颜色。化学课上学过，要生成这种物质，得让铁在纯氧中燃烧。现实的含氧环境中，把铁加热到400℃以上，并持续足够长时间，冷却下来也会发蓝。这里的蓝色痕迹已经说明很多问题了。（hi~，你们见过频繁暴力制动后，发蓝的刹车盘么？）
加上活塞的上下运动，燃烧冲击，轴瓦又满足了“不断受到锤击”的条件，因此材料在软化状态下，寻找缝隙“横向流淌”，遇到曲轴就开始拐弯前进，流着流着，发动机下课了，一切宣告结束，最终就定格在这种“护翼”造型上了。

图：材料发生流动后的轴瓦

被锻造得最充分的当属出现损坏的第3缸了，轴瓦已经荡然无存，全部从缝隙中“挤出去”了，只剩下游荡在油底壳里的薄薄碎片。

图：第3缸轴瓦的薄片状残骸

其他缸的轴瓦也好不到哪里去，下图就是一片正准备“开溜”的轴瓦，可以明显看到中间部分已经开始变薄、变宽了。

图：中部开始发生变形的轴瓦

插入一句，下面这张图就是第3缸对应的曲轴轴颈，唯独这里油孔没有半点铝屑阻塞，轴颈上也没有铝屑碾磨痕迹，只是轴颈表面发蓝而已。

图：第3缸对应的曲轴轴颈

这充分说明，当铝屑在油路中肆意横行时，这里的轴瓦早已变成薄片，灰飞烟灭了。够大的间隙足以让铝屑畅行无阻，既没有造成堵塞，也没有造成碾磨。

图：曲轴上唯独第3缸处没有铝屑

OK，回到锻造。既然保持着锻打变形，那就轴瓦的的温度一直持续在比较高的区间。这里远离燃烧室，摩擦则是升温的唯一方式，也就是说轴瓦转动时，摩擦产生的热量，已经超出了机油的循环冷却能力，造成轴瓦处持续升温，最终达到了适合锻造钢铁的温度，再加上被燃烧冲击反复锻打，导致失效。
这也说明，发动机处于这个异常工况不是一时半会了，而是有什么原因造成的慢性自残。
如此看来，轴瓦处异常摩擦，导致大量产热，是最初的诱因。过热的轴瓦在燃烧冲击的反复作用下，挤出曲轴缝隙，形成薄片残骸。也只有钢质残片可以把铝质活塞啃出深深的沟槽，它们就是卡住活塞的异物！

图：活塞被异物卡滞形成的挤压沟槽

阻挡活塞下行的凶手终于找到了，上一集里的疑云也随之解开了。但是这件案子还有一个很离奇的现象呢，就是像饼干一样齐刷刷断成两半的活塞，这又是谁干的呢？会不会是爆震给炸的啊？爆震的原因是什么？如果是爆震的贡献，那么会不会是先炸成两半，再扯断下半身呢？… …
我和吴部长的脑子开始乱起来了，让我们先静一下，请等待诺诺下回分解。

图：断成两半的第3缸活塞

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跟boxer发动机有必然的关系吗？

[ 本帖最后由 特攻一番鬼 于 2016-5-3 01:19 编辑 ]

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没有结论？

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引用:

原帖由 @玩NDS的穷人  于 2016-5-2 06:45 发表
没有结论？

http://shuoke.autohome.com.cn/author/11229893.html

本帖最后由 nasa0083 于 2016-5-2 07:06 通过手机版编辑

引用:

最后，诺诺决定还是给大家留一些悬念吧。

引用:

总之，除了平时多注意倾听爱车的呼救外，在为爱车采购零件和保养品时，千万别把省钱放第一位，哪怕多花点钱换省心才是值得提倡的。

太长没看 最后结果是什么 机油不好？

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结论他没说，其实就是水平对置的曲轴只是通过机油循环来润滑，而传统直立发动机曲轴是泡在油里的，润滑效果可能区别不大，散热效果差别很大

这种分析文蛮有意思的。

机油的问题还是润滑系统出问题了啊

看上去像是加了不咋地的机油导致缸内冷却不足，轴瓦过热延展，然后就是一系列连锁反应了。

引用:

原帖由 KARUTO 于 2016-5-2 08:49 发表
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结论他没说，其实就是水平对置的曲轴只是通过机油循环来润滑，而传统直立发动机曲轴是泡在油里的，润滑效果可能区别不大，散热效果差别很大

发动机是靠水冷的，跟机油有什么关系？

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引用:

原帖由 @slr  于 2016-5-2 11:00 发表
发动机是靠水冷的，跟机油有什么关系？

曲轴部的摩擦热量靠机油带走均衡，发动机整体热量靠水来带出，这不冲突

引用:

原帖由 KARUTO 于 2016-5-2 11:02 发表
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曲轴部的摩擦热量靠机油带走均衡，发动机整体热量靠水来带出，这不冲突

发动机热量几乎全部是由气缸燃烧产生的，机油的热量完全是被气缸燃烧带起来的，如果机油在进入油道的时候温度就高，那么靠机油油路那点循环是绝对不够散热的，甚至可以说机油在循环的时候几乎都是在被加热的过程，所以机油本身温度高的车，比如用涡轮的车（涡轮用机油冷却润滑）都要单独加一个机油冷却器。


[ 本帖最后由 slr 于 2016-5-2 11:45 编辑 ]

这么说吧，一台NA发动机的油温实际上是靠发动机燃烧带起来的，油温要达到一定水平润滑系统才能正常工作，不然就是我们常说的冷车伤发动机了，如果润滑正常的话曲轴跟瓦片那点滑动摩擦产生的热量几乎可以忽略不计。

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旅行版啊？易爆不是白叫的，当然，我还是富士粉

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引用:

原帖由 @slr  于 2016-5-2 11:40 发表
这么说吧，一台NA发动机的油温实际上是靠发动机燃烧带起来的，油温要达到一定水平润滑系统才能正常工作，不然就是我们常说的冷车伤发动机了，如果润滑正常的话曲轴跟瓦片那点滑动摩擦产生的热量几乎可以忽略不计。

水平对置发动机，曲轴又不在液面下，高速摩擦发热，很合理啊，我和你说的并不冲突