打開網(wǎng)絡上的小視頻平臺,能看到很多“汽修專家”指著拆開的發(fā)動機解讀,說這些發(fā)動機積碳嚴重,然后積碳脫落擠壓在活塞與氣缸壁之間,導致發(fā)動機拉缸,并且煞有介事的指著氣缸壁上的劃痕說:看,這就是積碳導致的拉缸!所以積碳是發(fā)動機最嚴重的危害,我們一定要定期清洗積碳。
然后呢?他一定會拿出某品牌的清洗劑開始大吹特吹,說只要用了這個清洗劑,就可以快速清除發(fā)動機內(nèi)部的積碳,避免發(fā)動機拉缸大修,只花幾百塊錢就可以挽救一臺發(fā)動機,一下子省下好幾萬,花小錢辦大事,為車主省錢了!
看到這里你是不是非常焦慮?是不是有立刻購買清洗劑的沖動,并且對這樣“一心為車主省錢”的專家感激涕零?
但是我告訴你,你上當了!因為他的理論基礎是錯的:積碳不可能導致發(fā)動機拉缸!
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為什么這樣說?接下來看老侯的分析。
所謂的發(fā)動機拉缸,是指氣缸內(nèi)壁在活塞、活塞環(huán)的運動范圍內(nèi),出現(xiàn)了明顯的縱向或者團狀的機械劃痕或者蹭傷,嚴重時候發(fā)生粘著性磨損。
這樣說太籠統(tǒng)、太學術(shù)了,老侯下面盡可能詳細地給大家分析發(fā)動機拉缸現(xiàn)象以及導致發(fā)動機拉缸的原因。
發(fā)動機在工作時,活塞與氣缸壁組成了一套運動摩擦副。既然是運動摩擦副,它一定是有間隙的,所以這套摩擦副是一個間隙配合。一般活塞與氣缸壁之間的間隙是0.05~0.15mm之間(冷機間隙),通常把這個間隙稱為“配缸間隙”。
注意:這個間隙是指活塞裙部與氣缸壁之間的間隙,而不是活塞頭部。正常的活塞在工作時各部位受熱不均勻,同時各部位金屬量不同,所以活塞受熱膨脹也是不均勻的:一般是頭部膨脹大,裙部由于受熱少、金屬量少,所以膨脹小;在活塞銷方向金屬量多,膨脹大,與活塞銷垂直的方向金屬量少,膨脹小。為了讓活塞在正常工作溫度時盡可能地接近圓形,活塞一般制作成上小下大的錐形,并有一定的橢圓度。
相對來說,活塞裙部變形比較小,配缸間隙比較穩(wěn)定。在發(fā)動機正常工作的情況下,只有裙部與氣缸壁接觸,引導活塞的運動方向,并承受做功沖程的側(cè)壓力;而活塞頭部受活塞環(huán)固定,基本不與氣缸壁接觸。
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在這里補充一個知識點:側(cè)壓力。四沖程發(fā)動機在工作時,有進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。由于配缸間隙的存在,活塞在四個沖程上下行時,會分別偏向氣缸的兩側(cè),并擠壓氣缸壁。在進氣、壓縮以及排氣沖程中,活塞頭部受到的壓力比較小,對氣缸壁的壓力也不大。而在做功沖程中,由于活塞頭部的壓力非常大,這個壓力在水平方向上有一個比較大的分力,這就是側(cè)壓力。側(cè)壓力導致活塞強烈的擠壓氣缸壁,使發(fā)動機有向一側(cè)傾倒的趨勢,形成所謂的“傾翻力矩”,發(fā)動機抖動、側(cè)傾都是這個側(cè)壓力造成的。側(cè)壓力也是導致發(fā)動機拉缸的重要因素,下面我們會涉及。
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測量配缸間隙,一般有兩種方法。一種是直接測量法,把活塞垂直放入氣缸中,然后用塞尺測量活塞裙部與氣缸壁之間的間隙,得到的數(shù)值就是配缸間隙;另一種是間接測量法,用量缸表測量氣缸直徑,用千分尺測量活塞裙部直徑,二者的差值就是配缸間隙。
配缸間隙因發(fā)動機不同而不同,是一個重要的發(fā)動機裝配參數(shù)。一般柴油機更大一些,汽油機略小一些。同時這個間隙還隨著溫度變化而變化,發(fā)動機溫度低時間隙略大,發(fā)動機溫度升高時,由于活塞受熱膨脹,間隙變小。當發(fā)動機工作在正常工作溫度時(85~95°C),這個間隙達到最佳值,一般在0.03~0.10mm之間。
在正常的配合狀態(tài)下,活塞在氣缸中上下高速運動。但是活塞與氣缸壁不直接接觸(嚴格來說是活塞裙部與氣缸壁不直接接觸),而是隔著一層油膜,形成一種液體摩擦。所以活塞與氣缸都保持正常狀態(tài),磨損極小。特別是現(xiàn)在的發(fā)動機活塞,在裙部設計了一種特殊的涂層,耐高溫、抗摩擦、阻力小,大大延長了發(fā)動機的使用壽命。
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如果由于某種原因,活塞與氣缸壁之間的摩擦副被破壞了,活塞與氣缸壁直接接觸,高速摩擦,二者的金屬分子在摩擦高溫下熔融粘接,并在曲軸帶動下高速運動,這樣就會在活塞與氣缸壁表面上的金屬表面形成機械拉傷,這就是所謂的拉缸。拉缸一般都是條狀,也有個別是團狀的,位置一般都是在側(cè)壓力方向。
發(fā)動機拉缸后,燃燒室密封性變差,壓縮壓力不足,更多的氣體從拉缸處泄漏到曲軸箱中,進而導致發(fā)動機動力不足,油耗增高,機油消耗量增大。拔下機油尺,可以看到一股一股的廢氣從機油尺插孔中竄出。同時發(fā)動機異響,嚴重拉缸時活塞甚至于氣缸壁熔接在一起,發(fā)動機熄火停轉(zhuǎn)。
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那么哪些因素會導致發(fā)動機拉缸呢?
1、高溫
高溫是導致發(fā)動機拉缸最重要的因素,90%的拉缸故障都與發(fā)動機高溫有關。當發(fā)動機溫度過高時,活塞過度膨脹,導致配缸間隙減小甚至是零間隙或負間隙,也就是說活塞直徑大于氣缸直徑,從間隙配合變成了過盈配合,在這種情況下高速運動,自然就會導致拉缸。
導致發(fā)動機高溫的因素有很多,比如缺水、水泵損壞、節(jié)溫器卡死、風扇不轉(zhuǎn)、水箱堵塞等。還有一個非常重要的因素是機油的散熱。現(xiàn)在絕大多數(shù)發(fā)動機都有機油噴嘴,很多人都以為這個噴嘴是向氣缸壁上噴機油的,其實并不是,它是向活塞底部噴機油來冷卻活塞的。如果這個機油噴嘴損壞、堵塞,或者機油壓力過低,沒有足夠的機油噴射到活塞上面,活塞溫度過高,過度膨脹也會造成拉缸。
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2、潤滑不良
機油在氣缸壁上形成一層油膜,將活塞裙部與氣缸壁隔開。如果這層油膜的厚度不足,或者油膜的強度不夠,活塞就會直接與氣缸壁接觸,導致拉缸。所以我們必須給發(fā)動機添加合適的機油,要嚴格遵循汽車使用說明書中的規(guī)定,不要自以為是,自作主張。特別是某些高性能發(fā)動機,使用高粘度的特制機油,在氣缸壁上形成的油膜厚度和強度都比較大。如果使用普通機油代替,油膜強度不夠,就會造成拉缸。
新發(fā)動機或者大修過的發(fā)動機,在磨合期間使用不當,也會導致拉缸,主要的原因也是潤滑不良。這種沒有經(jīng)過磨合的發(fā)動機,活塞與氣缸壁表面凸凹不平,有較多的毛刺或者加工缺陷。此時的活塞與氣缸壁之間,并不是完全的液體摩擦,而是混合摩擦。如果受到的側(cè)壓力過大,就會導致二者直接接觸,造成拉缸。所以新車或者新大修的發(fā)動機,都會要求限制轉(zhuǎn)速、限制負荷,就是這個道理。
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3、低溫啟動后立即高負荷運轉(zhuǎn)
發(fā)動機長時間停駛,氣缸壁上的油膜減弱或者消失。如果在冷啟動后立即高負荷運轉(zhuǎn),活塞與氣缸壁受到的側(cè)壓力較大,需要較高的潤和強度。但是發(fā)動機建立潤滑需要一定的時間,在潤滑建立之前的空窗期內(nèi),發(fā)動機高負荷運轉(zhuǎn)就極容易導致拉缸。所以我們在冷車啟動后要適當熱車,不要立即高負荷行駛。
4、發(fā)動機長時間高負荷運轉(zhuǎn)
發(fā)動機長時間高負荷運轉(zhuǎn),會導致發(fā)動機溫度升高,機油粘度降低,油膜強度降低,同時活塞與氣缸壁受到的側(cè)壓力較大,油膜極容易被破壞,進而導致活塞直接與氣缸壁接觸形成拉缸。這種情況主要發(fā)生在汽車重載爬大坡的過程中,我們常說的“發(fā)動機累壞了”,一般就是指這種現(xiàn)象。
以上四種因素導致的發(fā)動機拉缸,拉缸位置一定是發(fā)生在側(cè)壓力方向的,并且拉傷的部位都是活塞裙部。所以說側(cè)壓力也是導致發(fā)動機拉缸的主要因素。
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5、異物
異物導致發(fā)動機拉缸,主要是指異物進入了活塞與氣缸壁之間,破壞了摩擦副。異物主要有氣缸外進入和氣缸內(nèi)生成兩種型式。
氣缸外進入異物,主要是指較大的異物從進氣道進過進氣門進入燃燒室,然后擠壓在活塞頭部與氣缸壁之間,然后導致拉缸。這種情況極為罕見,在自然情況下不會發(fā)生,只能是人為破壞。至于說空氣中顆粒物進入氣缸,那樣會造成磨料磨損,而不是拉缸。
氣缸內(nèi)生成異物,主要有兩種型式。一種是活塞化頂,即活塞頭部在高溫下熔化,熔化的金屬擠壓在活塞與氣缸壁之間,造成拉缸,這種情況下一般伴有發(fā)動機異常燃燒;另一種是活塞環(huán)斷裂,或者活塞銷竄出,直接拉傷氣缸壁,這就屬于發(fā)動機機械故障了。
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最后我們再來說說積碳是否會導致發(fā)動機拉缸。
積碳導致發(fā)動機拉缸,一般有兩種說法,一種是積碳掉落,卡在活塞與氣缸壁之間導致拉缸;另一種說法是,積碳將活塞環(huán)抱死,造成拉缸。這兩種說法都是錯誤的,我們逐一來分析。
1、積碳掉落卡滯
積碳會掉落在活塞與氣缸壁之間嗎?不會!
我們看一下發(fā)動機活塞的結(jié)構(gòu)。在第一道活塞上面的部分,稱為“頂岸”,這個部位是直接暴露在燃燒室中的。當燃燒室中生成積碳的時候,頂岸部分也同步生成積碳,并導致活塞與氣缸壁之間的間隙減小,甚至是“零間隙”。在這種情況下,活塞頂部的積碳掉落,是不會卡在活塞與氣缸壁之間的,只會隨廢氣從排氣門中排出。所以積碳是絕對不會卡死活塞造成拉缸的。
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2、積碳抱死活塞環(huán)
積碳會抱死活塞環(huán)嗎?并不會。積碳可以堵塞油環(huán)的回油孔,可以沉積在活塞環(huán)的背隙中,但是不會把活塞環(huán)抱死。因為活塞環(huán)在氣缸中是上下高速運動的,并且有側(cè)隙與端隙,會自動把積碳擠壓出去,而不會在活塞環(huán)上沉積,更不要說把活塞環(huán)抱死了。拉缸就更無從談起了。
再退一步說,如果是積碳掉落導致的發(fā)動機拉缸,積碳掉落的位置應該是隨機的,氣缸圓周的任何一個位置都可能發(fā)生拉缸。但事實上,除非是異物導致的拉缸,其它的拉缸都發(fā)生在側(cè)壓力方向。所以說,積碳導致發(fā)動機拉缸,是根本不可能的。
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避免發(fā)動機積碳,最好的方式就是使用正規(guī)的機油和汽油。有很多人只是為了省錢,盲目的相信“99元保養(yǎng)套餐”,這樣的機油,連成本都不夠,能滿足發(fā)動機使用需求嗎?積碳能不嚴重嗎?還有一些小加油站的汽油品質(zhì)堪憂,汽油中的膠質(zhì)、雜質(zhì)、硫含量都比較高,更容易生成積碳。有人說養(yǎng)車時省下的錢,會在你修車的時候成倍的花出去,是非常有道理的。
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老侯解車,告訴你一輛真實的汽車!
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