大众车到底烧不烧机油？

大众烧机油大修发动机的故事，媒体已经写过不少了，今天换换口味，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：**s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（v**它叫**s）。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**动作必须相当快，**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**s的介绍啊。”那我多说几句吧！ea888家族的确有更高级一些的**s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**s技术介绍，因为排气门上的**s应用的确不值得一提。当然，也有人把v6发动机的**s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**”。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？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**。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。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**s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。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。（本文来自爱车的诺诺） 20210311