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實用型技術手冊(18)發動機漏油誰的錯?

[汽車之家 實用型技術手冊] 很多朋友都知道去年夏天我花了不到5萬元人民幣買了台二手的寶馬3系(E46),用購買一台中國品牌小型車差不多的價錢,卻能一下子加入豪華品牌陣營,這事兒當時怎麼看怎麼值得。不過,到手以後層出不窮的小毛病確實一次次的教我做人。現在,小毛病終於沒了,輪到被稱為寶馬通病的發動機漏油問題找上了門。

■ 忍無可忍的漏油

不久前我自己保養的時候發現發動機艙裡有著些許漏油的現象,當時並未在意。畢竟之前對於寶馬發動機漏油的情況也是略有耳聞,但是隨著時間的推移,每次修好後不久,漏油的現象都會再次發生,而且情況愈發嚴重。

或許是由於車價便宜,漏油問題並沒有引起我很大的注意,直到不久一次用車時碰到了“麻煩”。當時車放在地面一夜,冷開機熱車竟然從發動機艙中冒出了陣陣白煙,車裡也能聞到明顯的機油味,我這才意識到問題的重要性。確定不會自燃後,我們打開了發動機艙蓋,這是現場拍攝的視頻。

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從視頻中能明顯看出白煙來自於發動機艙靠近乘員艙處,加上發動機艙內明顯的機油痕跡不難推斷出是漏出的機油滴到了溫度較高的排氣歧管,雖然不至馬上自燃,但也確實影響行車安全。

■ 漏油不是密封條的“鍋”?

既然之前兩次維修時已經更換了漏油處的橡膠密封條,並重新塗抹了密封膠,那就意味著密封系統出現問題的幾率幾乎為零。那麼仍舊出現如此嚴重的漏油情況,很可能是發動機內部壓力出現了問題。為了驗證猜想,我們嘗試著在怠速情況下打開機油加注口。

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那麼問題究竟出在哪兒呢?根據發動機的結構以及工作原理,我們認為問題很可能出現在一個大家平時不太會注意的部分,這就是曲軸箱通風系統(PCV, Positive Crankcase Ventilation)。

機油蒸汽以及竄入的混合氣、廢氣會讓曲軸箱內的氣體越來越多,如果沒有向外排出的通風系統,曲軸箱內的壓力就會過大,通常情況下,機油會從關鍵部位的油封頂出,極端情況下會導致發動機缸體發生炸裂。除此以外,竄入的氣體中除了有完全燃燒和不完全燃燒的產物外,還會包含水蒸氣、微粒(碳煙)以及微粒形態的機油等等,這些物質會腐蝕發動機零件,同時造成機油變質。因此,需要有一個系統説明發動機匯出這些氣體,曲軸箱通風系統由此誕生。

■ 像大禹治水一樣治漏油

我們小時候一定都讀過大禹治水的故事,他採用了疏通而非加高河堤、堵塞漏洞的辦法治理氾濫的黃河水患,這個方法和治好這台發動機漏油問題的思路差不多。具體而言,此前的維修更換了出現裂痕的密封圈,重打了密封膠,僅僅是堵住漏油點,無法根治壓力過高的問題。在失衡的壓力下,機油仍會努力向著最薄弱的環節流動,最終通過縫隙流出,漏油現象無法得到緩解。我們此次希望通過解決壓力不平衡的情況,從源頭解決問題,因此我們將視線集中到了曲軸箱通風系統。

前面說到曲軸箱通風系統是通過匯出曲軸箱以及氣門室多餘氣體,從而降低相應區域壓力的部件。當然,僅僅匯出是不夠的,這些含有機油微粒等雜質的氣體如果直接排放到大氣中,無疑會造成環境污染。為了減少污染,工程師想出了迴圈使用的點子。曲軸箱內的氣體會不停地被抽出,經過進氣歧管返回燃燒室“發揮餘熱”,最終通過三元催化器淨化後排入大氣中。

渦輪增壓發動機的曲軸箱通風系統相比自然吸氣發動機略複雜,在正常行駛狀態時,曲軸箱內的廢氣經過通風系統直接送回至渦輪增壓器前,而在怠速或低轉速時,渦輪並不工作或工作效率較低,發動機類似“自然吸氣”狀態。此時,節氣門開度較小,渦輪前的進氣歧管內空氣流速很慢,壓力維持在正常大氣壓力,同時高於曲軸箱壓力。所以,就需要第二套曲軸箱通風裝置——和普通自然吸氣一樣,曲軸箱或氣門室直接連通進氣歧管。

■ 僅僅抽走還不夠

您可能剛才已經注意到了,上面兩張圖中都有一個叫做油氣分離器的部件,它是做什麼的呢?前面已經提到了,這些氣體包含了水蒸氣、微粒(碳煙)以及微粒形態的機油。一股腦的將它們送回進氣歧管,最終回到燃燒室這個解決方案不僅會降低燃燒效率,同時還會造成機油消耗速度過快。因此,需要將對曲軸箱中抽出的混合氣加以過濾,將其中的機油、雜質與氣體分離,負責解決這個問題的就是油氣分離器。根據分離油氣的原理,目前市面上多見的是下面三種。

- 利用重力的重力型油氣分離器

在三種類型的油氣分離器中,利用重力分離油氣的重力型油氣分離器歷史最長,結構也相對最簡單,所以其分離效果也是三種中最低的。諸如國產第一代捷達這樣量產時間很長的車型,以及一些價格較低的微型車、小型車仍在使用這種類型的油氣分離器。

- 利用慣性的迷宮型油氣分離器

就像名字一樣,這種油氣分離器內部結構有些類似迷宮,它的內部通過檔板為氣流規劃了一條路徑。流速較高的混合氣進入後,氣流會不斷撞擊在各個檔板上,混合氣中較重的機油微粒會逐漸彙聚成油滴。隨後在重力作用下油滴沉澱到管壁上並在機油回流管中聚集,流回油底殼。

- 利用離心力的旋風型油氣分離器

含油霧的氣體這種油氣分離器後,氣流會在導向葉片的導流作用下強烈旋轉,這樣密度大的油滴在離心力作用下被甩向分離器壁,並在重力作用下沿內壁向下流落。氣流則在筒體內收縮向中心流動,向上形成渦流經過管路返回進氣歧管。

說回到寶馬318i,問題就是出自曲軸箱通風系統,經年累月的使用造成了零部件的堵塞。引導曲軸箱、氣門室多餘氣體的能力減弱,造成了部分區域壓力過高的情況,這些無處宣洩的壓力“引領”著機油向著薄弱部位進攻,最終造成了漏油的現象。知道了問題成因後,我們更換了出問題的零部件,漏油問題得以完美解決。

■ 合作搭檔效果更好

無論是重力式油氣分離器,還是迷宮式、旋風式分離器都有其自身特點,所以現代發動機中,往往綜合使用集中油氣分離器。混合氣通過多次分離後,氣體與油液分離更為徹底,迴圈燃燒效果更好。我們此前拆解第三代大眾EA888發動機時,就發現它使用了兩種油氣分離器。

很多時候,我們總愛將機油消耗速度過快這個問題歸咎於活塞環設計、氣缸壁加工工藝等方面。實際上,油氣分離器同樣是罪魁禍首。混合氣分離效果欠佳的話,那麼被送回至進氣歧管再次參與燃燒的氣體中會包含較多的機油,便會造成機油消耗過快的結果。

全文總結:

其實不僅是這台寶馬318i,所有新車經過歲月洗禮,若干年後都可能會面臨發動機漏油的尷尬,這樣的情況多少有些英雄暮年的悲哀。面對這些漏油問題,初級的解決辦法便是檢查密封系統,橡膠材質的密封圈經年累月的在高溫、高壓環境中工作後出現開裂、變形的情況可謂十分常見。另一方面,出現滲漏還有其根本原因,以這次的案例而言,曲軸箱通風系統的內部壓力過高才是導致洩露的罪魁禍首。根治了漏油問題後,機油消耗量也會恢復到正常狀態。(文/圖 汽車之家 唐朝)

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