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爆缸AE86教會(huì)了我們什么？—— 引擎磨損的十個(gè)方面，請(qǐng)謹(jǐn)記 | 酷樂(lè)改裝百科

CLauto酷樂(lè)汽車(chē) 2019-12-02 09:39:12

1

伴隨著B(niǎo)GM，86爆缸了

沒(méi)錯(cuò)

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(chē)停在了路邊

等著老爸的拖車(chē)和臭罵

但是沒(méi)想到的是

86居然復(fù)活了

抱歉借用了無(wú)敵的圖

但是

借用《了不起的蓋茨比》

中開(kāi)頭中的第一句話(huà)

“不是每個(gè)人都像你擁有這么優(yōu)越的條件”

這里可以用作

“不是每個(gè)人都像你擁有這么厲害的老爸”

所以

如果你沒(méi)有那么厲害的老爸

和

那么雄厚的錢(qián)包的話(huà)

如果盡可能的減少

引擎壞掉的可能性

這是一個(gè)非常重要且嚴(yán)肅的話(huà)題

那

請(qǐng)拿好筆記本

開(kāi)始今天的學(xué)習(xí)之旅

本篇文章圖文無(wú)關(guān)，配圖僅防文章過(guò)于枯燥

“悄悄告訴你件事：你車(chē)?yán)琢藒”

“原廠(chǎng)機(jī)油太差了才炸的”

“鍛造磨合不應(yīng)戰(zhàn)”

“早晨沒(méi)熱車(chē)，一出門(mén)就碎了活塞”

遇到這些問(wèn)題時(shí)，除了一臉呆萌外，我們只有在拆解引擎后才能看到具體的損壞情況。磨損是一個(gè)無(wú)法精確量化和控制的問(wèn)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(xiàng)內(nèi)容

在活塞環(huán)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(xué)腐蝕
所有被磨擦下來(lái)磨屑都會(huì)增大磨損
設(shè)計(jì)問(wèn)題
各部分的磨損情況
曲軸和軸瓦之間是完全彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑
磨合期磨損率較大的原因
變速箱內(nèi)齒輪及軸承的磨損主要是疲勞磨損
其它問(wèn)題

在活塞環(huán)和缸壁之間的一種主要磨損是粘著磨損

從微觀(guān)上說(shuō)，這種磨損主要是由接觸面上峰點(diǎn)的反復(fù)粘著和斷裂引起的。在塑性變形和反復(fù)變溫的條件下，原子（或分子）作用力使接觸面上的峰點(diǎn)粘著在一起。

活塞的運(yùn)動(dòng)又使粘著在一起的這些峰點(diǎn)斷裂。這種磨損的磨損率和垂直壓力、滑動(dòng)距離、摩擦系數(shù)正相關(guān)，和材料硬度負(fù)相關(guān)。

磨屑量和摩擦面積之間沒(méi)有明顯的關(guān)系。這種磨損在產(chǎn)生片狀磨屑的同時(shí)，也會(huì)讓軟質(zhì)金屬附著在硬質(zhì)金屬表面。

活塞環(huán)和缸壁之間出現(xiàn)過(guò)量磨損的原因除了活塞環(huán)和缸壁的材質(zhì)這種難以控制的因素外，主要是機(jī)油問(wèn)題導(dǎo)致的潤(rùn)滑不足。

比如：油溫過(guò)高導(dǎo)致機(jī)油粘度不足；垂直壓力過(guò)大導(dǎo)致的油膜破裂。

要注意的是，這里的垂直壓力過(guò)大有可能是因?yàn)橐嬷亟M時(shí)設(shè)計(jì)的間隙不夠（多數(shù)出現(xiàn)在使用鍛造活塞時(shí)），也有可能是因?yàn)楦妆趫A度錐度出現(xiàn)了問(wèn)題，亦或是因?yàn)楸饘?dǎo)致的活塞水平運(yùn)動(dòng)太強(qiáng)烈。

除了粘著和斷裂外，活塞環(huán)和缸壁之間還有可能出現(xiàn)升溫導(dǎo)致的熱膠合及粘著強(qiáng)度過(guò)大導(dǎo)致的卡止。

拉缸很可能是一種膠合磨損

過(guò)熱等原因?qū)е掠湍こ霈F(xiàn)破裂后，摩擦面上的不平整度會(huì)增大，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，導(dǎo)致機(jī)油潤(rùn)滑出現(xiàn)進(jìn)一步的惡化。

在這個(gè)循環(huán)中，可能會(huì)有一些較大的硬質(zhì)突起直接卡死在軟質(zhì)摩擦面內(nèi)，也可能熱量會(huì)導(dǎo)致金屬熔接在一起（即：膠合磨損）。

拉缸時(shí)低轉(zhuǎn)速明顯頓挫，高轉(zhuǎn)速感受不明顯的原因就是因?yàn)榈娃D(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力難以打破卡死或熔接的狀態(tài)。

表層的化學(xué)腐蝕

汽油、機(jī)油、空氣雜質(zhì)及金屬中的各種成分在高溫高壓的條件下出現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)（腐蝕）。

這會(huì)導(dǎo)致金屬表面出現(xiàn)的腐蝕層占用一些間隙，同時(shí)也會(huì)將金屬-金屬的摩擦改變?yōu)楦g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(huì)增加摩擦系數(shù)并產(chǎn)生過(guò)多的熱量。腐蝕層一般是不牢固的，脫落下來(lái)的磨屑主要是片狀和粉末狀。如果引擎工況不改善的話(huà)，脫落后很快又會(huì)形成新的腐蝕層。

當(dāng)然，有些表層物質(zhì)是可以減小摩擦系數(shù)降低磨損的，比如比較薄的氧化層或有些機(jī)油中特殊成分所形成的化學(xué)層。

所有被磨擦下來(lái)磨屑都會(huì)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(shí)，會(huì)在較軟的摩擦面上形成劃傷，導(dǎo)致一些軟材質(zhì)脫落，成為新的磨屑。

硬質(zhì)磨屑被壓進(jìn)入較軟的材料內(nèi)時(shí)，一些軟料就會(huì)被擠壓形成突起，而后這些突起會(huì)被摩擦掉，也會(huì)成為新磨屑。

磨屑的形狀、尺寸、垂直壓力、滑動(dòng)速度、溫度等都會(huì)影響到磨屑破壞性的大小?；钊\(yùn)動(dòng)速度較小時(shí)，磨損主要發(fā)生在金屬表面的化學(xué)層上，磨屑較小，磨損率也較小。

當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)速度增大后，磨屑的尺寸也會(huì)增大許多。磨屑會(huì)破壞金屬表面的化學(xué)層，使活塞環(huán)和缸壁進(jìn)入粘著磨損狀態(tài)。

所以磨損率較大的車(chē)要經(jīng)常更換機(jī)油、機(jī)濾，以便減少磨屑。

設(shè)計(jì)問(wèn)題

從設(shè)計(jì)角度說(shuō)，在常見(jiàn)的缸壁材質(zhì)多是含有磷化物共晶體和球墨的珠光體鑄鐵。即使是號(hào)稱(chēng)全鋁的發(fā)動(dòng)機(jī)，也會(huì)用上鑄鐵缸套。

磷化物共晶體的作用主要是儲(chǔ)機(jī)油和增強(qiáng)耐磨性的。

球墨的作用是在球墨析出后，利于空穴儲(chǔ)機(jī)油并收納磨屑等雜質(zhì)。隨著缸壁的磨損，新的磷化物和球墨會(huì)不斷暴露出來(lái)，保證長(zhǎng)期的減磨效果。

相應(yīng)的活塞環(huán)也就多是球墨鑄鐵材質(zhì)。

活塞頂需要熱強(qiáng)度高、吸熱差。

活塞環(huán)槽需要導(dǎo)熱好、高溫硬度高、耐磨性好。活塞銷(xiāo)孔需要變形小、疲勞強(qiáng)度好?；钊N(xiāo)需要和銷(xiāo)孔過(guò)盈配合，以減少粘著磨損?；钊共啃枰Σ料禂?shù)小、熱漲系數(shù)小、導(dǎo)熱好。

雖然摩擦面上的凹凸會(huì)增加磨損，但摩擦面也不是越平整越好。

過(guò)于平整的摩擦面上，金屬原子的吸附力會(huì)過(guò)強(qiáng)，這會(huì)增加摩擦系數(shù)。所以很多款引擎會(huì)在缸壁上車(chē)削出一些斜網(wǎng)格紋。這些網(wǎng)格也是有講究的。

與滑動(dòng)方向相同的紋理會(huì)減小油膜厚度；與滑動(dòng)方向垂直的紋理會(huì)增加油膜厚度并提高儲(chǔ)油能力。

各部分的磨損情況

缸壁中下部屬于半彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。而上部通常屬于邊界潤(rùn)滑、粘著磨損。在剛點(diǎn)火后的一小段時(shí)間里缸壁和活塞環(huán)溫度較高，而且爆炸氣使活塞產(chǎn)生的抖動(dòng)較大。所以上部的磨損最嚴(yán)重。

氣環(huán)比油環(huán)的磨損率大。

在吸氣沖程中，油環(huán)上方缸壁上的高溫機(jī)油膜被吸進(jìn)來(lái)的新鮮混合氣或空氣稀釋了一部分。

如果是缸內(nèi)噴射的引擎，此時(shí)油膜也會(huì)被霧化的燃料稀釋一部分。在壓縮沖程中，氣環(huán)下方的油膜被從間隙中散溢出來(lái)的混合氣或空氣稀釋。

做功沖程中，上止點(diǎn)附近的油膜高溫碳化后會(huì)加劇粘著磨損，導(dǎo)致機(jī)油粘度急劇下降?；钊h(huán)的下部和環(huán)槽與之對(duì)應(yīng)的部位是磨損率最大的。

在缸溫過(guò)高時(shí)，活塞環(huán)和環(huán)槽可能會(huì)出現(xiàn)粘連導(dǎo)致環(huán)不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)氣環(huán)的密封性會(huì)變差，進(jìn)而破壞油膜。

高溫還會(huì)破壞活塞頂?shù)臏囟确植?，使活塞出現(xiàn)裂紋及變形。變形的活塞可能會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)和缸壁之間的壓力過(guò)大，產(chǎn)生油膜不穩(wěn)定及卡止等情況。

缸內(nèi)的高溫和缸外的水溫溫差過(guò)大時(shí)，可能會(huì)引起缸體的變形，進(jìn)而導(dǎo)致活塞環(huán)和缸壁之間的壓力過(guò)大，產(chǎn)生油膜不穩(wěn)定及卡止等情況。

曲軸和軸瓦之間是完全彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑

在這種潤(rùn)滑條件下，油膜厚度足夠大，以至于摩擦面上的凸起可以被油膜完全隔離開(kāi)。

此時(shí)沒(méi)有金屬之間的摩擦，只有油膜內(nèi)的液體流動(dòng)，金屬摩擦面的平整度只影響油膜局部的厚度。

設(shè)計(jì)之初就不是讓金屬互相摩擦的，所以當(dāng)油溫過(guò)高或機(jī)油品質(zhì)太差導(dǎo)致油膜破裂時(shí)，曲軸和軸瓦的磨損會(huì)非常嚴(yán)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(qiáng)的原子吸附性
三是用過(guò)一段時(shí)間后產(chǎn)生的Fe3O4氧化層可以減少一些磨損率

根據(jù)變相和冷作硬化的原理，科學(xué)的磨合可以讓金屬表面硬度會(huì)比磨合前增大很多，即使沒(méi)有刻意磨合或不科學(xué)的磨合，也會(huì)讓金屬表面的硬度有一定的提高。

變速箱內(nèi)齒輪及軸承的磨損主要是疲勞磨損

變速油中沒(méi)有極壓添加劑時(shí)，齒輪副允許的最大扭矩由粘著作用所引起的膠合負(fù)載決定。

變速油有足夠理想的極壓添加劑時(shí)，齒輪副允許的最大扭矩由齒輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定。也就是說(shuō)此時(shí)潤(rùn)滑不是影響最大扭矩的瓶頸。

在滑動(dòng)摩擦點(diǎn)接觸的齒輪系統(tǒng)中，磨損主要變現(xiàn)為很粗糙的凹坑，這種磨損的擴(kuò)散速度很快。在滾動(dòng)摩擦點(diǎn)接觸的滾珠系統(tǒng)中，磨損主要表現(xiàn)為凹坑。這種磨損的裂紋擴(kuò)散速度一般都不快。

其它問(wèn)題

爆震等情況產(chǎn)生的1000°C以上的高溫會(huì)讓缸壁材質(zhì)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(yán)重，脫落下來(lái)的高硬度磨屑也就越多。

機(jī)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(huì)越多（因?yàn)槟蛪禾砑觿偎嵝裕?。這就需要更頻繁的更換機(jī)油、機(jī)濾。比如一些賽用機(jī)油。

空氣灰塵中的氧化鐵、氧化鋁等成分會(huì)進(jìn)入摩擦副中，成為增大磨損的磨粒。

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