不怕激怒大众!专业拆解发动机,揭秘EA888疯狂烧机油!

来源:二师兄车视频昨天 2017年05月17日 11:50:00 0
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导语

大众烧机油大修发动机的故事,媒体已经写过不少了,今天诺诺换换口味,聊一下有趣的故障推理和分析,让大家看看汽车工程师是如何扮演福尔摩斯的。

大众烧机油大修发动机的故事,媒体已经写过不少了,今天诺诺换换口味,聊一下有趣的故障推理和分析,让大家看看汽车工程师是如何扮演福尔摩斯的。

为了把这个只有维修工爱看的题材,写成一篇大多数车主都能懂的帖子,我着实花了不少功夫。要是喜欢,别忘了打赏哦!:-)

案例:

接到报案

“这车子300km就要烧掉一升机油!”

听上去是一起德系发动机烧机油案例,见惯不惊了。

让人震惊的是,车主1年多开了近15万km(大众EA888,2.0T),后来发动机除了烧机油严重,还伴有异响,加速无力等问题,只好来上海店求医问药。

手术开始

摘下发动机的过程,大家已经看过很多了,我们直接从打开气门盖说起。

气门盖打开,按流程一个个拆除小零件,并逐个标记、擦拭、收纳…

注意,我们开始进入案情调查了!

第一个线索是:技师发现了缸盖上有两道深深的“抓痕”,抓痕对应的气门摇臂已经脱落了!

图:墙壁抓痕特写

我勒个去,这个零件正常时候和墙壁保持至少3mm间距呢,咋会蹭到墙壁呢?为了让大家有直观的认识,我把掉落的8号摇臂放回原位,拍了照片(下图)。这一发现,让我觉得此故障很有故事。

图:正常间距特写

脑补:气门机构

为了更好地理解后面的内容,诺诺需要花1分钟给大家扫盲一下气门机构,业内叫“配气系统”,就是控制发动机气缸啥时候进气,啥时候排气的机构。

以出现问题的排气门为例,我花了大半天,按真实尺寸,画了一张示意图,希望大家秒懂!

图:配气机构示意图(可点击放大)

看上图,大家把气门挺杆视为固定支点即可,旋转的凸轮轴下压气门摇臂时,这个杠杆结构就会让气门打开,气体排出气缸。平时听到的双顶置凸轮轴,VVT(可变气门正时),Valvetronic(可变气门升程),其实都是在这个简单机构上添了两笔而已,大家看懂了么?

以这台15万公里的车子为例,凸轮轴和摇臂滚床单已经滚了3亿多圈了!为了大家不至于过早滚烂掉,工程师在摇臂接触凸轮的位置安装了轴承,把滑动变为滚动,我们叫摇臂滚子。

好,基础知识脑补完了,给大家看几张8号摇臂的特写,惨烈啊!

图:磨损严重的气门摇臂

看到了么,滚子已经不是圆的了,这还怎么滚啊?滚子显然已经卡死了,每个凹陷下去的地方,都是被凸轮轴按在原地磨,磨出来的凹坑。坑浅一些的说明干磨时间不长,后来又因某种原因滚子动了动,改去磨别的地方了。

这个坑是磨得最严重的,从它的位置可以断定,在摇臂脱落前,凸轮一直盯在这里,摩擦~摩擦~摩擦…

图:滚子上磨损最严重的位置

我们再来看看跟8号摇臂对应的凸轮,也磨得不轻啊!

图:凸轮接触面磨损特写

这是一个经过3亿次滚动,未损坏的摇臂滚子,光洁如处吧?似乎还可以再滚3亿次!

图:未损坏的摇臂特写

于是疑问来了:为啥就这个滚子会卡死呢?经验告诉我,想要得出结论还太早,还得继续搜集信息。

我把损坏的摇臂擦干净仔细观察,还发现了滚子边沿的损坏细节(下图)。

图:滚子边缘损坏-崩沿儿

如果是单纯的滚子卡死导致磨损的话,磨出来的边缘应该很犀利,不会出现上图的“崩沿儿“。而边沿的损坏痕迹似乎告诉我们,滚子和凸轮间不单单发生过摩擦,一定还经历过什么别的动作!

脑补:AVS气门升程可变技术

好了,要理解我的猜想,有必要先了解一下这款发动机的特有技术——气门升程可变系统(VW管它叫AVS)。

自打本世纪初,BMW率先驾驭了气门升程可变技术后,VW就悬梁刺股,时刻寻找机会规避专利,拥有自己的同类技术。

说个题外话,VW的后知后觉是对的,这是我了解了诺基亚王国的陨落后发出的感慨,一个之前2500亿美元身价的企业,最终以71亿美元贱卖,正如CEO所说,“我们并未做错什么,但是我们输了“。输的原因就是既没有革新,也没有跟风 … …

从商业上讲,VW的技术跟风是成功的。虽然我不认为VW的气门升程可变技术可以根BMW同日而语,但消费者的认识的确止步于“瞧,配置表上也有气门升程可变技术嘢”。

在这款2.0T的EA888发动机上用的是一种奇葩的可变升程技术,先不说有多好用,但是了解原理后,你一定会拍案叫绝!(注意:诺诺即将分享的东西又是度娘上木有的哦!)

回顾一下气门机构的原理图就知道,气门升程其实是被凸轮的造型决定的,想改变气门升程,最直接的办法就是换凸轮!

不得不佩服VW的工程师,他们为了获得大小不同的气门升程,竟然在一根轴上肩并肩做出了两套造型不同的凸轮。

图:双凸轮结构特写

从此,凸轮和轴不再是一体的了,而是通过电磁阀来切换的凸轮滑套!需要切换时,相应的电磁阀工作,阀芯“插”进斜槽里,将凸轮滑套“拨”到需要的位置,让希望的凸轮“上位”,然后阀芯必须马上“抽”回来,等待下一次调度。对于最高转速6~7000转的汽油发动机,阀芯抽插动作必须相当快,抽插的时刻也必须精准,否则就会把自己切断,不愧是神奇而大胆的设计吧?

然而,这个狂放的设计,只为该款EA888发动机的排气侧实现了两段气门升程(而BMW的气门升程可是无极可调哦)。

我知道有人会问:“网上可以搜到很多奥迪AVS的介绍啊。”那我多说几句吧!EA888家族的确有更高级一些的AVS技术,用于进气门这一侧,但仅限于应于更大排量的发动机,大家能查到的都不是2.0T的AVS技术介绍,因为排气门上的AVS应用的确不值得一提。当然,也有人把V6发动机的AVS优势介绍张冠李戴成2.0T的,写了文章,后面还跟一堆人拍手点赞… 总之,网上半灌水太多,靠网络学习需谨慎。

由于这两个凸轮共用一个摇臂滚子,相当于一个滚子要伺候身材不同的两个配偶(还好不是同时,汗~|||),那么在什么时刻切换配偶而不发生“尴尬”,就变得尤为关键咯。

简单的说,如果当滚子正在跟某个凸轮“发生关系”时,进行切换的话,滚子就会被迫在两个高低不同的凸轮上“骑马路牙子”,必然伤到滚子和相应的凸轮。如下图所示的状态下进行切换,其残暴度可想而知。

图:要命的切换时刻

图:合适的切换时刻(无台阶)

回顾滚子边沿的损伤痕迹,我大胆地猜想:会不会是电磁阀动作滞后,造成了高转速下的切换时刻偏移?滚子还没伺候完H凸轮,L凸轮就粗暴地“横刀夺爱”。凸轮台阶在滚子上强行拉动,互相造成损坏。事实上,我们的确在凸轮边沿发现了损伤。

图:凸轮台阶磨损特写

既然怀疑阀芯动作滞后,那怎么求证呢?这玩意的标准动作速度可是1/50秒哦,我们店里可没条件测试这个速度的……

此帖证明诺诺也有2B的时候。正卡在这里呢,无店长一句话打消了我的顾虑。因为一个电磁阀负责两个排气门,如果电磁阀动作滞后,那么两个排气门都应该发生野蛮切换,造成相同程度的损伤。而事实上,另一个凸轮和排气门机构完好,所以电磁阀是清白的。(无店长自称“愚者千虑必有一得”,智慧且谦虚,还要不要人活啊!?)

图:只有一边损坏的凸轮套

否定了这个猜想,侦破的重心重新回到了滚子上,滚子为什么会卡死?

零零散散想了两天,还是没有线索,于是叫技研部小弟把失效件端到我办公桌上,吃完晚饭再去公司仔细研究一下损坏的滚子。

图:零件已经做好了标注~赞!

真的是“温故而知新”。翻来覆去的端详,竟然发现了一个重大线索——滚子的内外圈已经不同心了!

图:滚子内外圈不同心

这说明,滚子里面出现了问题,导致卡死。在这个角度上,你甚至看不到滚子里面的滚针了,难道是掉出去了?

图:滚针“疑似丢失”

我把每个摇臂和滚子都拿在台灯下翻来覆去的检查,竟然找到了另一个即将“嗝屁”的1号摇臂,它的滚子虽然可以滚动,但是滚针之间竟然夹杂这碎片!仔细分析,这是碾碎了的轴承内圈(也叫销子轴套)!

图:发现损坏的1号摇臂

图:1号摇臂滚子碎片特写

感谢总编万壕亲自帮忙拍摄这张微距特写,让大家清楚地看到刚碎掉不久的轴承内圈,每当看到这里就想起了诺粉的节操。

我从缝隙里仔细观察了滚子里的状况,由于没法拍摄下来,我就用示意图的形式展现一下损坏严重的8号摇臂和损坏不久的1号摇臂内部,一切都豁然开朗了吧?

图:滚子失效后示意图

至于边沿的损坏呢,是滚子卡死后,凸轮滑套切换吃力,将摇臂拉歪导致的。拆开发动机时发现,8号摇臂的卡子也崩掉了,说明它当时在一个很动荡的环境下工作,左右摇摆,前后窜动,才造成了文章开头的“蹭墙”痕迹。

图:摇臂蹭墙痕迹回顾

最后,8号摇臂的窜动实在太剧烈,就掉下来了,这么大一个零件掉在气门室里,没有异响才怪呢!车主还研究啥机油可以改善异响,现在看来的确比较幽默。

差点忘记说烧机油了!这台发动机300km烧掉一升机油,一方面是里程增加到一定程度了,活塞周边损导致;另一方面是气门油封磨损老化导致。

尤其需要点名批评的是8号排气门对应的气门导管,这里简直就是漏机油!

由于8号摇臂挣脱卡子后失去固定而“被出轨”,引起了气门顶端的晃动。气门杆在上下运动中,就不断地“拗”气门导管,也就是1在0里面乱搅和,把气门导管“镗松”了(如下图),机油就顺着增大的气门导管缝隙流入燃烧室。

图:气门异常受力示意图

该气门顶部的异常磨损也是曾经长时间受力不正常的证据。

图:8号气门顶部磨损

难怪车主说300km烧掉1升机油,简直就是漏油啊,真不在话下。我们对燃烧室的积碳检查,也印证了这一事实。

后来8号摇臂不堪其辱,终于掉了下去,这个排气门就再也打不开了,漏下去的机油就会积攒在排气门附近的管道里,直到液位足够高,多出的机油被相邻气道排出的炙热气体吹走,进入三元催化。

图:摇臂掉落示意图

至于动力不足呢,一个排气门打不开了,排气能顺畅么?动力足才怪呢。

到现在为止,所有的症状都得到了解释,这一切都是滚子内圈碎裂引发的血案。

帖子写到这里,有人会问了,那滚子轴承的内圈为什么会碎呢?我们的技研部为此专门咨询了制造商(舍弗勒)的工程师,人家也只能意味深长的呵呵了。

诺诺点评

从碎片的厚度看得出轴承内圈很薄。其实凸轮对滚子的作用力,是不折不扣地通过滚针传给内圈的。无须计算,只要跟厚实的外圈对比一下(厚度不到外圈的1/4),自然就会担心起来。

为什么偏偏是排气侧出现问题呢?因为这款发动机的气门升程可变技术用于排气侧!原来一个凸轮的空间里设计了两个凸轮,因此每个凸轮的宽度就只能做到原来的一半左右,相应的滚子宽度起码也得减半。同样还是那么大的压力负荷,滚子变窄了,单位面积的受力就翻倍了!大家现在知道我为什么不是很口水这款AVS技术了么?

图:摇臂滚子的宽度对比

两个独立工作的摇臂,15万公里后,先后出现了相同的失效模式,至少说明某种程度上还是存在疲劳强度的问题,比如材料、热处理、设计参数或余量不足等,并非偶然个案。其他摇臂属于同一批次,虽然目前没有失效,但也存在同样的疲劳隐患,因此我们更换了全部摇臂。

我们坚持对每一单疑难杂症的追根溯源,这都少不了技研部同事的配合,如果还要写出来给粉丝们看到,大伙付出的时间会乘以3~5倍,实属不易。正因为这个原因,我们没有机会跟大家分享每一个案例,大家只要记住汽车疑难杂症找爱车的诺诺即可。

祈祷相关业内人士可以看到这篇文章,对未来的EA888做出一些小小的改进。

对于VW和Audi车主而言,也不必谈虎色变。德系车由于注重极致表现的设计偏好,不可避免地让某些零件成为易耗品。德系车发动机通常10万km左右都有一些因为老化造成的问题,彻底修复后,又是一条汉子,生龙活虎再跑一个生命周期没有问题。只要大家平常多留意和感知车子的“呼救”迹象,及时找靠谱的地方求医问药即可。

本文来自合作伙伴爱车的诺诺

编辑:yanqi
拆解 大众 机油 发动机 专业
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