伴隨著BGM,86爆缸了
沒錯
按照我們的京一所述
“再快也只是86”
86最終不敵EVO
引擎壞掉
拓海懊惱的把車停在了路邊
等著老爸的拖車和臭罵
但是沒想到的是
86居然復活了
抱歉借用了無敵的圖
但是
借用《了不起的蓋茨比》
中開頭中的第一句話
“不是每個人都像你擁有這麼優越的條件”
這裡可以用作
“不是每個人都像你擁有這麼厲害的老爸”
所以
如果你沒有那麼厲害的老爸
和
那麼雄厚的錢包的話
如果儘可能的減少
引擎壞掉的可能性
這是一個非常重要且嚴肅的話題
那
請拿好筆記本
開始今天的學習之旅
本篇文章圖文無關,配圖僅防文章過於枯燥
“悄悄告訴你件事:你車拉缸了~”
“原廠機油太差了才炸的”
“鍛造磨合不應戰”
“早晨沒熱車,一出門就碎了活塞”
遇到這些問題時,除了一臉呆萌外,我們只有在拆解引擎後才能看到具體的損壞情況。磨損是一個無法精確量化和控制的問題,我們只能從原理上分析原因,減小故障率。
感謝我們的作者蟹爪朝天的分享
這篇文章一共聊了以下十項內容
- 在活塞環和缸壁之間的一種主要磨損是粘著磨損
- 拉缸很可能是一種膠合磨損
- 表層的化學腐蝕
- 所有被磨擦下來磨屑都會增大磨損
- 設計問題
- 各部分的磨損情況
- 曲軸和軸瓦之間是完全彈性流體動壓潤滑
- 磨合期磨損率較大的原因
- 變速箱內齒輪及軸承的磨損主要是疲勞磨損
- 其它問題
在活塞環和缸壁之間的一種主要磨損是粘著磨損
從微觀上說,這種磨損主要是由接觸面上峰點的反覆粘著和斷裂引起的。在塑性變形和反覆變溫的條件下,原子(或分子)作用力使接觸面上的峰點粘著在一起。
活塞的運動又使粘著在一起的這些峰點斷裂。這種磨損的磨損率和垂直壓力、滑動距離、摩擦係數正相關,和材料硬度負相關。
磨屑量和摩擦面積之間沒有明顯的關係。這種磨損在產生片狀磨屑的同時,也會讓軟質金屬附著在硬質金屬表面。
活塞環和缸壁之間出現過量磨損的原因除了活塞環和缸壁的材質這種難以控制的因素外,主要是機油問題導致的潤滑不足。
比如:油溫過高導致機油粘度不足;垂直壓力過大導致的油膜破裂。
要注意的是,這裡的垂直壓力過大有可能是因為引擎重組時設計的間隙不夠(多數出現在使用鍛造活塞時),也有可能是因為缸壁圓度錐度出現了問題,亦或是因為爆震導致的活塞水平運動太強烈。
除了粘著和斷裂外,活塞環和缸壁之間還有可能出現升溫導致的熱膠合及粘著強度過大導致的卡止。
拉缸很可能是一種膠合磨損
過熱等原因導致油膜出現破裂後,摩擦面上的不平整度會增大,進而會產生更多的熱量,導致機油潤滑出現進一步的惡化。
在這個循環中,可能會有一些較大的硬質突起直接卡死在軟質摩擦面內,也可能熱量會導致金屬熔接在一起(即:膠合磨損)。
拉缸時低轉速明顯頓挫,高轉速感受不明顯的原因就是因為低轉速時的動力難以打破卡死或熔接的狀態。
表層的化學腐蝕
汽油、機油、空氣雜質及金屬中的各種成分在高溫高壓的條件下出現了化學反應(腐蝕)。
這會導致金屬表面出現的腐蝕層佔用一些間隙,同時也會將金屬-金屬的摩擦改變為腐蝕層-腐蝕層或腐蝕層-金屬的摩擦。
這種摩擦材料的改變可能會增加摩擦係數併產生過多的熱量。腐蝕層一般是不牢固的,脫落下來的磨屑主要是片狀和粉末狀。如果引擎工況不改善的話,脫落後很快又會形成新的腐蝕層。
當然,有些表層物質是可以減小摩擦係數降低磨損的,比如比較薄的氧化層或有些機油中特殊成分所形成的化學層。
所有被磨擦下來磨屑都會增大磨損
較硬摩擦面上的突起或較硬的磨屑夾雜在摩擦面之間時,會在較軟的摩擦面上形成劃傷,導致一些軟材質脫落,成為新的磨屑。
硬質磨屑被壓進入較軟的材料內時,一些軟料就會被擠壓形成突起,而後這些突起會被摩擦掉,也會成為新磨屑。
磨屑的形狀、尺寸、垂直壓力、滑動速度、溫度等都會影響到磨屑破壞性的大小。活塞運動速度較小時,磨損主要發生在金屬表面的化學層上,磨屑較小,磨損率也較小。
當活塞運動速度增大後,磨屑的尺寸也會增大許多。磨屑會破壞金屬表面的化學層,使活塞環和缸壁進入粘著磨損狀態。
所以磨損率較大的車要經常更換機油、機濾,以便減少磨屑。
設計問題
從設計角度說,在常見的缸壁材質多是含有磷化物共晶體和球墨的珠光體鑄鐵。即使是號稱全鋁的發動機,也會用上鑄鐵缸套。
磷化物共晶體的作用主要是儲機油和增強耐磨性的。
球墨的作用是在球墨析出後,利於空穴儲機油並收納磨屑等雜質。隨著缸壁的磨損,新的磷化物和球墨會不斷暴露出來,保證長期的減磨效果。
相應的活塞環也就多是球墨鑄鐵材質。
活塞頂需要熱強度高、吸熱差。
活塞環槽需要導熱好、高溫硬度高、耐磨性好。活塞銷孔需要變形小、疲勞強度好。活塞銷需要和銷孔過盈配合,以減少粘著磨損。活塞裙部需要摩擦係數小、熱漲係數小、導熱好。
雖然摩擦面上的凹凸會增加磨損,但摩擦面也不是越平整越好。
過於平整的摩擦面上,金屬原子的吸附力會過強,這會增加摩擦係數。所以很多款引擎會在缸壁上車削出一些斜網格紋。這些網格也是有講究的。
與滑動方向相同的紋理會減小油膜厚度;與滑動方向垂直的紋理會增加油膜厚度並提高儲油能力。
各部分的磨損情況
缸壁中下部屬於半彈性流體動壓潤滑。而上部通常屬於邊界潤滑、粘著磨損。在剛點火後的一小段時間裡缸壁和活塞環溫度較高,而且爆炸氣使活塞產生的抖動較大。所以上部的磨損最嚴重。
氣環比油環的磨損率大。
在吸氣衝程中,油環上方缸壁上的高溫機油膜被吸進來的新鮮混合氣或空氣稀釋了一部分。
如果是缸內噴射的引擎,此時油膜也會被霧化的燃料稀釋一部分。在壓縮衝程中,氣環下方的油膜被從間隙中散溢出來的混合氣或空氣稀釋。
做功衝程中,上止點附近的油膜高溫碳化後會加劇粘著磨損,導致機油粘度急劇下降。活塞環的下部和環槽與之對應的部位是磨損率最大的。
在缸溫過高時,活塞環和環槽可能會出現粘連導致環不能自由轉動,此時氣環的密封性會變差,進而破壞油膜。
高溫還會破壞活塞頂的溫度分佈,使活塞出現裂紋及變形。變形的活塞可能會導致活塞環和缸壁之間的壓力過大,產生油膜不穩定及卡止等情況。
缸內的高溫和缸外的水溫溫差過大時,可能會引起缸體的變形,進而導致活塞環和缸壁之間的壓力過大,產生油膜不穩定及卡止等情況。
曲軸和軸瓦之間是完全彈性流體動壓潤滑
在這種潤滑條件下,油膜厚度足夠大,以至於摩擦面上的凸起可以被油膜完全隔離開。
此時沒有金屬之間的摩擦,只有油膜內的液體流動,金屬摩擦面的平整度隻影響油膜局部的厚度。
設計之初就不是讓金屬互相摩擦的,所以當油溫過高或機油品質太差導致油膜破裂時,曲軸和軸瓦的磨損會非常嚴重。
磨合期磨損率較大的原因
- 一是金屬表面的平整度變化
- 二是全新或剛加工(如塘缸等)完的金屬表面有較強的原子吸附性
- 三是用過一段時間後產生的Fe3O4氧化層可以減少一些磨損率
根據變相和冷作硬化的原理,科學的磨合可以讓金屬表面硬度會比磨合前增大很多,即使沒有刻意磨合或不科學的磨合,也會讓金屬表面的硬度有一定的提高。
變速箱內齒輪及軸承的磨損主要是疲勞磨損
變速油中沒有極壓添加劑時,齒輪副允許的最大扭矩由粘著作用所引起的膠合負載決定。
變速油有足夠理想的極壓添加劑時,齒輪副允許的最大扭矩由齒輪的結構強度決定。也就是說此時潤滑不是影響最大扭矩的瓶頸。
在滑動摩擦點接觸的齒輪系統中,磨損主要變現為很粗糙的凹坑,這種磨損的擴散速度很快。在滾動摩擦點接觸的滾珠系統中,磨損主要表現為凹坑。這種磨損的裂紋擴散速度一般都不快。
其它問題
爆震等情況產生的1000°C以上的高溫會讓缸壁材質變相為易脫落的馬氏體,增加磨屑。
汽油中硫含量越高,腐蝕磨損越嚴重,脫落下來的高硬度磨屑也就越多。
機油中提高耐壓性的添加劑越多,粘著磨損就越小,但腐蝕磨損就會越多(因為耐壓添加劑屬酸性)。這就需要更頻繁的更換機油、機濾。比如一些賽用機油。
空氣灰塵中的氧化鐵、氧化鋁等成分會進入摩擦副中,成為增大磨損的磨粒。
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