打開網絡上的小視頻平臺,能看到很多“汽修專家”指著拆開的發動機解讀,說這些發動機積碳嚴重,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,就可以快速清除發動機內部的積碳,避免發動機拉缸大修,只花幾百塊錢就可以挽救一臺發動機,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。
所謂的發動機拉缸,是指氣缸內壁在活塞、活塞環的運動范圍內,出現了明顯的縱向或者團狀的機械劃痕或者蹭傷,嚴重時候發生粘著性磨損。
這樣說太籠統、太學術了,老侯下面盡可能詳細地給大家分析發動機拉缸現象以及導致發動機拉缸的原因。
發動機在工作時,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,配缸間隙比較穩定。在發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壓力;而活塞頭部受活塞環固定,基本不與氣缸壁接觸。
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在這里補充一個知識點:側壓力。四沖程發動機在工作時,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,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,這就是側壓力。側壓力導致活塞強烈的擠壓氣缸壁,使發動機有向一側傾倒的趨勢,形成所謂的“傾翻力矩”,發動機抖動、側傾都是這個側壓力造成的。側壓力也是導致發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。
配缸間隙因發動機不同而不同,是一個重要的發動機裝配參數。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,發動機溫度低時間隙略大,發動機溫度升高時,由于活塞受熱膨脹,間隙變小。當發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,磨損極小。特別是現在的發動機活塞,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,位置一般都是在側壓力方向。
發動機拉缸后,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。同時發動機異響,嚴重拉缸時活塞甚至于氣缸壁熔接在一起,發動機熄火停轉。
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那么哪些因素會導致發動機拉缸呢?
1、高溫
高溫是導致發動機拉缸最重要的因素,90%的拉缸故障都與發動機高溫有關。當發動機溫度過高時,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。
導致發動機高溫的因素有很多,比如缺水、水泵損壞、節溫器卡死、風扇不轉、水箱堵塞等。還有一個非常重要的因素是機油的散熱。現在絕大多數發動機都有機油噴嘴,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。所以我們必須給發動機添加合適的機油,要嚴格遵循汽車使用說明書中的規定,不要自以為是,自作主張。特別是某些高性能發動機,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。
新發動機或者大修過的發動機,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。這種沒有經過磨合的發動機,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動機,都會要求限制轉速、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
發動機長時間停駛,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,活塞與氣缸壁受到的側壓力較大,需要較高的潤和強度。但是發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,發動機高負荷運轉就極容易導致拉缸。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、發動機長時間高負荷運轉
發動機長時間高負荷運轉,會導致發動機溫度升高,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。這種情況主要發生在汽車重載爬大坡的過程中,我們常說的“發動機累壞了”,一般就是指這種現象。
以上四種因素導致的發動機拉缸,拉缸位置一定是發生在側壓力方向的,并且拉傷的部位都是活塞裙部。所以說側壓力也是導致發動機拉缸的主要因素。
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5、異物
異物導致發動機拉缸,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動機異常燃燒;另一種是活塞環斷裂,或者活塞銷竄出,直接拉傷氣缸壁,這就屬于發動機機械故障了。
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最后我們再來說說積碳是否會導致發動機拉缸。
積碳導致發動機拉缸,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!
我們看一下發動機活塞的結構。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
積碳會抱死活塞環嗎?并不會。積碳可以堵塞油環的回油孔,可以沉積在活塞環的背隙中,但是不會把活塞環抱死。因為活塞環在氣缸中是上下高速運動的,并且有側隙與端隙,會自動把積碳擠壓出去,而不會在活塞環上沉積,更不要說把活塞環抱死了。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生拉缸。但事實上,除非是異物導致的拉缸,其它的拉缸都發生在側壓力方向。所以說,積碳導致發動機拉缸,是根本不可能的。
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避免發動機積碳,最好的方式就是使用正規的機油和汽油。有很多人只是為了省錢,盲目的相信“99元保養套餐”,這樣的機油,連成本都不夠,能滿足發動機使用需求嗎?積碳能不嚴重嗎?還有一些小加油站的汽油品質堪憂,汽油中的膠質、雜質、硫含量都比較高,更容易生成積碳。有人說養車時省下的錢,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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