七、机油消耗量过大故障的诊断

1.故障现象

1)发动机各密封衬垫、油封处有泄漏。

2)发动机工作时,排气管冒蓝烟。

2.故障原因

1)机油泄漏。

2)机油油平面过高。

3)∗活塞、活塞环、缸套磨损过大、活塞与气缸壁间隙过大、拉缸等。

4)∗活塞环侧隙过大、活塞环装反、油环卡死等。

5)∗气门油封老化或损坏。

6)气门导管与气门杆配合间隙过大,气门导管安装松动或燃烧室有裂纹,造成机油进入气缸燃烧。

7)∗PCV阀损坏,大量机油蒸气进入进气系统而燃烧。

8)连杆轴承间隙过大。

9)某些下置式凸轮轴的V形发动机进气歧管衬垫泄漏。

10)气缸盖机油回油孔堵塞。

11)∗涡轮增压器油封损坏或回油管堵塞。

12)某些带有空气压缩机的车辆,空气压缩机的活塞、活塞环、缸套磨损过甚,机油窜入贮气筒。

3.故障诊断与排除的一般步骤

1)检查机油的外部泄漏。

2)检查机油加注是否过多。机油油平面过高会使飞溅到气缸壁上的机油量增加,从而引起烧机油。

3)发动机高速运转时,排气冒蓝烟,打开加机油口观察,发现有大量或脉动烟雾冒出,表明活塞、活塞环、缸套磨损严重,应解体检查。

4)拆下PCV阀至进气歧管的真空管,观察真空管内壁及进气歧管内是否存有机油的痕迹,如有则为PCV阀损坏。

5)拆下进气歧管观察进气门是否严重积炭或进气道中是否有机油存留的痕迹,如有则为气门导管与气门杆配合间隙过大、气门油封老化、损坏。也可用内窥镜进行此项检查。

6)对某些下置式凸轮轴的V形发动机,应检查其进气歧管衬垫是否泄漏。

7)检查涡轮增压器。

8)对某些带有空气压缩机的车辆,打开贮气筒油水放出阀,检查是否有过多的机油放出,如有则拆检空气压缩机。

9)对发动机进行解体检查,主要检查燃烧室有无裂纹、气门导管安装是否松动、活塞是否偏缸、活塞环侧隙是否过大、活塞环是否装反或折断、油环是否卡死、连杆轴承间隙是否过大等。

4.故障诊断与排除的相关要点

(1)机油消耗量的相关概念 内燃机行业规定的机油消耗量是指发动机运转时每小时消耗机油的数量,单位为kg/h。发动机在不同工况下运行时,其机油消耗量也不相同,因此必须说明是在什么工况下的机油消耗量。固定式内燃机及经常在额定工况下工作的内燃机,规定采用额定工况时的机油消耗量,并根据额定功率计算出机油消耗率,单位为g/(kW·h)。

车用发动机工作时的转速和负荷不断变化,因此汽车行业标准规定用发动机80%的额定转速,以100%负荷以及30%负荷两种工况下各运行3h的机油消耗量作为发动机的机油消耗量。由于机油消耗量由两种运行工况组成,不便采用内燃机行业的办法计算机油消耗率。一般采用将机油消耗量除以同时期发动机燃油消耗量的百分比值来评判机油消耗量是否适宜,这个百分比一般应低于1%。通常轿车的每百公里油耗在10L左右,故其机油消耗量应在0.1L/100km以下。但一般认为机油消耗量应维持在(0.02～0.03)L/100km以下。

(2)机油泄漏的诊断与分析 发动机机油泄漏通常发生在密封衬垫、油封、机油滤清器、油塞或油堵等部位,有时也会从铸造裂纹、有缺陷的压力开关等部位泄漏;采用气压制动的汽车,机油还可能通过磨损比较严重的空气压缩机排到贮气筒内。如果泄漏不太严重,只有在发动机运转时才会出现漏油。

如果发动机的上部(高处)出现泄漏(如从V形发动机的进气歧管后部密封衬垫),机油会沿着发动机向下流到油底壳的后部。因此,不要认为出现油污或被机油浸湿的区域就一定是泄漏源,应把油污清除干净,再起动发动机,检查是否出现新的油液,找出真正的泄漏部位。此外,密封圈或衬垫出现泄漏,不要简单地认为一定是密封圈或衬垫损坏,如果气缸漏气过多或PCV系统失效,曲轴箱内的压力增大,机油在高压下也会从密封圈或衬垫处渗漏。

如果飞轮或液力变矩器前端面有油,则为曲轴后油封泄漏;如果其后端面有油,则为变速器前端油封泄漏。喷出的油迹呈环形是曲轴油封漏油的表现;沿气缸体有向下的漏油痕迹可能是油封、油堵、凸轮轴堵头漏油,或气缸体有气孔、裂纹等。

PCV阀(曲轴箱强制通风阀)堵塞使曲轴箱内的压力升高,可能会导致机油严重泄漏,因此应检查PCV阀工作是否正常:捏住通往PCV阀的管子,或用拇指盖住PCV阀的端部,如果怠速转速降低,说明PCV阀工作良好。此外,还应检查气门室盖上通往空气滤清器的通风软管中的过滤器是否堵塞,这也是导致曲轴箱压力升高引起机油渗漏的原因之一。

气门室盖和进气歧管的衬垫漏气会导致PCV系统失效。在曲轴箱具有适当吸力的情况下,衬垫密封不良会导致外面的空气漏入曲轴箱,而不是机油向外泄漏。

(3)烧机油的诊断与分析 发动机烧机油的明显症状是排气管冒蓝烟,其主要由下列情况所致(图1-104):一是上窜机油,即由于缸套、活塞、活塞环的磨损过大或活塞环对口、装反、弹力下降造成机油窜入气缸;二是下窜机油,即由于气门杆与气门导管配合间隙过大、气门油封老化或损坏,使机油从气门杆与气门导管之间的缝隙进入到燃烧室;三是其他原因造成机油进缸或进入排气管,如PCV阀损坏,机油与窜缸气体一同被吸入到燃烧室中,或是涡轮增压器密封垫损坏,润滑涡轮增压器轴承的机油从压缩机一侧流入燃烧室或从涡轮一侧流入排气系统等。对第一种情况,可能还有一种不常见的原因:正时带错齿而使配气相位严重滞后,在进气行程活塞下行时进气门尚未打开,缸内形成较大真空度而把机油沿缸壁吸上来(此时发动机抖动、动力不足的症状已非常明显)。

图1-104 机油进入燃烧室或排气管的途径

1)气门导管及油封泄漏。当发动机的行驶里程低于96000km时,机油的内部消耗常常是由气门导管或油封漏油引起的。发动机减速时,由于进气管真空度较高,机油通过进气门导管渗入,进而从进气门进入燃烧室;其他工况下的烧机油冒蓝烟现象可能是机油从排气门导管进入了燃烧室。

①积炭的检查。拆检气缸盖组件时,应仔细观察燃烧室、火花塞、气门等有无积炭。如果火花塞仅在一侧有油污,表明气门油封漏油;进气门的颈部有积炭(图1-105)是气门导管或油封漏油的又一特征。

②油封的检查。拆下气门室盖时,应检查伞形气门油封的弹性。将小型钢直尺片插入气门弹簧,推压油封,以检查油封是否具有弹性;还应检查油封是否与气门杆紧密贴合。

安装气门油封时应保证气门油封的唇口与气门杆垂直。有些发动机进、排气门油封极为相似,但不能互换,一般用颜色区分。如丰田皇冠2JZ-GE发动机的进气门油封顶部为棕色,排气门油封顶部为黑色,安装时应注意辨别。

③气门杆与气门导管配合间隙的检查。气门杆与气门导管的配合间隙应符合原厂规定,如果该配合间隙过大,致使气门上下运动时横向摆动,造成机油从变形的油封与气门杆之间进入气缸而燃烧。气门导管磨损后更容易漏油,喇叭形的磨损所造成的漏油就像漏斗一样,如图1-106a所示。如果排气门导管磨损或油封损坏,排气时在排气门导管底部会产生真空度,将机油吸入并在高温废气中氧化燃烧,也会引起排气管冒蓝烟,如图1-106b所示。

图1-105 气门颈部的积炭

图1-106 进、排气门导管磨损及油封损坏引起的机油消耗

2)活塞环失效。活塞环磨损、弹性下降、卡死、间隙过大、装配不当等是发动机烧机油的主要原因。

在查找机油消耗过大的原因时,常常通过检测气缸压缩压力来辅助确诊,但只能确定气环是否磨损或折断,却不能确定油环的工作状况。如果发动机排气管冒蓝烟,且在加速时更为严重,而PCV阀正常,一般为油环卡死在环槽内或侧隙过大所致(气门导管及油封漏油导致的烧机油现象,通常在急减速及刚起动后的片刻更明显)。未定期更换机油或机油脏污、清除积炭时炭粒掉进活塞环与环槽之间均易造成活塞环卡死,使活塞环失去密封作用。

活塞环的侧隙过大会产生泵油作用而导致机油窜入燃烧室。如图1-107所示,活塞下行(如进气行程)时,活塞环抵靠在环槽上侧,机油进入活塞环槽下侧的间隙和活塞环背隙;活塞上行(如压缩行程)时,活塞环抵靠在环槽下侧,将活塞环下侧和环背隙中的机油挤压到环槽上方,如此反复运动,将机油泵到活塞顶部。

安装活塞环时,应注意其安装方向,不能装反。如扭曲环内切槽朝上、外切槽朝下;锥面环标有朝上的标记(反扭曲锥面环的内切槽应朝下)等。对于钢片组合式油环,安装后在衬簧作用下应无侧隙,如存在侧隙应查明原因(一般是活塞环型号不对)。

3)连杆轴承间隙过大。若连杆轴承间隙过大,从轴承间隙中泄漏出来的机油增多,在高速时连杆会将较多的机油甩向气缸壁,进入燃烧室的机油量增加,机油消耗增大,如图1-108所示。

图1-107 活塞环的泵油作用

4)涡轮增压器导致的烧机油。废气涡轮增压器的结构如图1-109所示,它由涡流式涡轮机、离心式压气机和中体三部分组成。压气机叶轮与涡轮机叶轮同轴,用增压器轴连接,增压器轴用浮动轴承支承。中体上有机油进口和出口,以便对增压器轴轴承进行润滑和冷却。转子轴润滑不良会造成转子轴与轴套烧结而咬死。

图1-108 连杆轴承间隙过大

图1-109 废气涡轮增压器的结构

1—压气机外壳 2—压气机叶轮 3—涡轮机外壳 4—转子 5—轴承壳体 6—排气进入 7—排气排出 8—大气 9—压缩后的新鲜空气 10—润滑油进入 11—回油

涡轮增压器的密封环损坏将导致机油消耗过大、排气冒蓝烟。涡轮端密封环损坏,当柴油机高速运转时,废气会窜入增压器的润滑系统,污染机油;而当柴油机低速运转时,增压器内的机油则从密封环泄漏并从排气管排出,造成机油的过度消耗。压气机端油封磨损失效,增压器润滑系统内的机油窜入压气机室,被吸入气缸内燃烧。当机油回油管堵塞时会使中间壳体内机油压力升高,机油沿涡轮轴和压气机的密封环渗漏。如果回油管堵塞不进行修理,即使更换新的废气涡轮增压器也会出现渗漏。而回油管堵塞常常是使用不当造成的,如有的驾驶人在高速行驶后迅速制动,同时立即将发动机熄火。发动机突然停转,机油将立即停止流动,但增压器转子轴在惯性的作用下仍在高速转动,由于缺乏机油的压力润滑和机油的流动冷却,容易导致废气涡轮增压器轴承温度急剧升高而烧坏、咬死,特别是后轴承(废气涡轮增压器排气侧轴承),从而使中间壳体、回油管中的机油焦化,产生积炭,堵塞回油管,甚至在熄火瞬间引起废气涡轮增压器冒起浓烟。因此发动机熄火前应先逐渐减少负荷,再怠速运转几分钟左右,待增压器转速下降,机油适当冷却后再熄火。

5)其他原因导致机油消耗量过大。燃烧室裂纹、气门导管安装松动、活塞偏缸也可能导致机油消耗量过大。

注意：排气管冒蓝烟并非一定是烧机油。如有些自动变速器装有真空式节气门阀，利用进气歧管真空度来计量发动机负荷，从而确定变速器的换档时机。如果真空膜片损坏，变速器油将被吸人进气歧管，进而进入燃烧室燃烧，由此产生的排烟往往被误认为是发动机烧机油，诊断时应引起注意，以防误判。

(4)机油消耗量过大检查歌诀

机油消耗量过大

一看泄漏二看炯，烧机油来冒蓝烟：

加速烟大活塞环．减速烟大查油封：

若是通风单向阀，拆开软管仔细查：

连杆轴承间隙大，涡轮油封已老化：

视情使用内窥镜，积炭位置来分清。