張玉，朱治穎，蒙亦光，楊寨興

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西柳州545005）

故障診斷與維修

發(fā)動機機油消耗大原因分析及排查

張玉，朱治穎，蒙亦光，楊寨興

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西柳州545005）

簡要分析導(dǎo)致發(fā)動機機油消耗大的各方面原因，同時，通過介紹某款發(fā)動機機油消耗大的原因排查過程，提出發(fā)動機機油消耗大原因排查的思路與方向，為之后提供數(shù)據(jù)及經(jīng)驗參考。

發(fā)動機；機油消耗；分析；排查

1 機油消耗

機油對發(fā)動機主要起潤滑、冷卻、防銹、防蝕、減磨、清潔等作用，影響發(fā)動機性能。發(fā)動機運行過程中會存在一定量的機油消耗，正常的機油消耗不會對發(fā)動機造成危害。機油消耗主要通過以下三個途徑：

①活塞與氣缸壁之間的間隙?；钊h(huán)上行過程中將氣缸壁上的潤滑油膜帶入燃燒室。

②進、排氣門桿與氣門導(dǎo)管之間的間隙。氣門與氣門導(dǎo)管是一對熱負荷較大的運動副，需要機油進行潤滑，以避免氣門在氣門導(dǎo)管中卡死，微量的機油通過氣門油封進入燃燒室。

③曲軸箱通風(fēng)管路。一部分霧狀機油微粒通過曲軸箱通風(fēng)管路進入燃燒室。

機油消耗大是指機油消耗率與燃油消耗率比值超過國家標(biāo)準(zhǔn)要求（GB/T 19055-2003《汽車發(fā)動機可靠性試驗方法》：機油消耗率/燃油消耗率≤0.3%）。機油消耗大不僅造成機油消耗上升，同時還會導(dǎo)致發(fā)動機怠速不穩(wěn)、加速無力、動力下降、尾氣排放超標(biāo)等，嚴重者發(fā)動機潤滑不足，零件磨損加劇。

2 發(fā)動機機油消耗大原因分析

機油外漏、內(nèi)漏或過多機油進入燃燒室參與燃燒等都會引起發(fā)動機機油消耗過大。

2.1 機油外漏引起發(fā)動機機油消耗大

油管破損，油管與孔口連接處結(jié)合不牢、密封性差，密封面螺栓松動，螺栓緊固力矩不夠，油封磨損、變形、老化或腐蝕，機油壓力過高等都會造成機油外漏。機油外漏引起發(fā)動機機油消耗過大，同時造成機油壓力過低，機油循環(huán)流動性下降，導(dǎo)致發(fā)動機冷卻條件變差，發(fā)動機潤滑不足，加劇零件磨損。

2.2 機油內(nèi)漏引起發(fā)動機機油消耗大

缸套有裂紋造成機油在高壓作用下被擠進水道，或缸墊破損、老化或腐蝕等引起的缸體油水道相通導(dǎo)致發(fā)動機機油內(nèi)漏進入水道，均會引起發(fā)動機機油消耗異常。

2.3 燒機油引起發(fā)動機機油消耗大

過多機油進入燃燒室參與燃燒即所謂的發(fā)動機燒機油，引起發(fā)動機燒機油的原因很多，但歸結(jié)起來大多由以下幾個方面原因?qū)е隆?/p>

2.3.1 活塞環(huán)原因引起發(fā)動機燒機油

（1）活塞環(huán)逆組裝

活塞環(huán)安裝具有一定的方向性，安裝時有標(biāo)記的一面朝向活塞頂面，不得錯裝，尤其是錐面環(huán)。若安裝方向不正確，大量機油在活塞環(huán)的泵油作用下進入燃燒室，造成發(fā)動機機油消耗異常，燃燒室積碳嚴重，加劇氣缸與活塞、活塞環(huán)的磨損。

（2）活塞環(huán)各環(huán)開口對口

安裝活塞環(huán)時，各環(huán)開口位置需調(diào)整到指定位置。若活塞環(huán)各環(huán)開口方向?qū)诨蜷g距較小，活塞漏氣量增大，曲軸箱壓力隨之升高，機油在此壓力下被擠入燃燒室，從而導(dǎo)致機油消耗異常。

強制將各環(huán)開口對口進行試驗，試驗數(shù)據(jù)表明，各環(huán)開口對口，活塞漏氣量增加40%，機油消耗量增加20%，如圖1、2所示。

圖1 各環(huán)開口對口對活塞漏氣量的影響

圖2 各環(huán)開口對口對機油消耗的影響

（3）活塞環(huán)磨損

活塞環(huán)磨損，側(cè)隙、背隙增大，泄露通道的面積增加，密封性能降低，活塞環(huán)泵油作用加劇，活塞漏氣量明顯增大，進而導(dǎo)致發(fā)動機燒機油。

（4）油環(huán)彈力衰減

襯環(huán)變形、斷裂或開口搭接，彈力衰減，油環(huán)刮油效果變差或喪失，刮油不徹底，大量機油進入燃燒室參與燃燒，造成機油消耗異常。

2.3.2 活塞原因引起發(fā)動機燒機油

活塞尺寸超差，活塞環(huán)槽磨損、環(huán)岸磨損，造成活塞環(huán)側(cè)隙、背隙增大，活塞與氣缸壁間隙增大，活塞漏氣量增加，從而導(dǎo)致發(fā)動機燒機油。

活塞回油孔堵塞，多余機油無法順利流回油底殼，滯留機油過多，超過油環(huán)刮油能力的極限，刮油不徹底，再加上氣缸真空度及曲軸箱壓力的雙重作用，進入燃燒室參與燃燒的機油量急劇增加，機油消耗異常。

2.3.3 缸體原因引起發(fā)動機燒機油

缸體缸孔網(wǎng)紋、圓度、圓柱度、位置度尺寸超差，活塞與缸孔配合間隙大于設(shè)計值，并超過活塞環(huán)追隨性極限時，缸壁機油附著量上升，活塞上行時，帶入燃燒室的機油增加，造成機油消耗異常。

2.3.4 氣門原因引起發(fā)動機燒機油

氣門油封未壓裝到位、變形、開裂或老化，密封性能達不到要求，機油滲入燃燒室，導(dǎo)致機油消耗異常。

氣門桿或氣門導(dǎo)管磨損，氣門桿與氣門導(dǎo)管間隙增大，氣門桿擺動量大，導(dǎo)致氣門油封變形，密封性能下降，機油滲入燃燒室，機油消耗異常。氣門桿或氣門導(dǎo)管尺寸超差，氣門桿與氣門導(dǎo)管同心度不滿足要求，高速運動時氣門桿擠壓氣門油封密封面，導(dǎo)致氣門油封變形，機油滲入燃燒室，機油消耗大。氣門導(dǎo)管與氣缸蓋配合處有裂紋或間隙較大，造成機油滲漏進入燃燒室，從而導(dǎo)致發(fā)動機燒機油。

2.3.5 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)原因引起發(fā)動機燒機油

PCV閥堵塞、卡滯或損壞，曲軸箱通風(fēng)管、PCV閥通氣膠管、波紋管等堵塞或彎曲，曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)不順暢，曲軸箱壓力升高，竄入燃燒室的機油增多，導(dǎo)致發(fā)動機燒機油。

油氣分離系統(tǒng)回油口堵塞，機油無法流回油底殼，堆積在PCV閥附近，大量機油經(jīng)PCV閥進入燃燒室參與燃燒，造成機油消耗異常。油氣分離系統(tǒng)導(dǎo)流板、檔油板、回油擋片等脫落或斷裂，油氣分離效率降低，或功能喪失，大量機油未經(jīng)分離直接經(jīng)PCV閥進入燃燒室，導(dǎo)致發(fā)動機機油消耗大。

3 發(fā)動機機油消耗大原因具體排查

由于發(fā)動機長時間高速、大負荷運轉(zhuǎn)或發(fā)動機冷卻液不足、冷卻效果差造成發(fā)動機長時間高溫運轉(zhuǎn)，也會導(dǎo)致發(fā)動機機油大量蒸發(fā)，機油消耗異常。因此，在排查引起發(fā)動機機油消耗大的具體原因前，應(yīng)先確定發(fā)動機是否存在機油消耗大的問題，然后再一步步往下排查。

某款發(fā)動機在運行約4 000 km后出現(xiàn)機油消耗過大故障。初步檢查發(fā)現(xiàn)，該發(fā)動機各密封面結(jié)合處、各管連接處均無漏油現(xiàn)象，冷卻水箱內(nèi)也無油跡漂浮，可排除機油外漏或內(nèi)漏進入水箱引起發(fā)動機機油消異常。

為檢測該發(fā)動機是否存在機油消耗大問題以及進一步原因分析，將該發(fā)動機裝上試驗臺架進行機油消耗試驗及攜油量試驗。試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗數(shù)據(jù)

額定轉(zhuǎn)速、全負荷運行2 h，發(fā)動機機油/燃油消耗比為1.15%，攜油量為1.4 g/h.對此，可判定該發(fā)動機確實存在機油消耗過大。

拆下PCV閥通氣管、曲軸箱通氣管，管壁有少量機油，甩動通氣管未有機油被甩出。結(jié)合攜油量試驗數(shù)據(jù)說明該發(fā)動機氣缸蓋罩油氣分離系統(tǒng)正常。

在300±50 r/min轉(zhuǎn)速下測各缸缸壓，第3缸缸壓稍高，其他三缸缸壓正常。拆下火花塞，發(fā)現(xiàn)第3缸火花塞積碳嚴重，其余缸火花塞積碳正常，如圖3所示；拆下進、排氣歧管，第3缸進、排氣門積碳較多，如圖4所示。由此可說明是積碳引起3缸缸壓增加，同時，可初步判斷第3缸參與燃燒的機油較多。另外，由于第3缸進氣門導(dǎo)管積碳較多，不排除機油從進氣門導(dǎo)管與氣缸蓋配合處滲入氣門室的可能。

圖3 火花塞積碳情況

圖4 進排氣門積碳情況

氣缸蓋罩油氣分離系統(tǒng)正常，下一步則開始考慮氣缸蓋或曲軸箱部件引起發(fā)動機機油消耗異常。

將故障機的氣缸蓋總成拆下，和另一臺試驗機的氣缸蓋總成互換（該試驗機機油消耗正常，具體如表2所示），然后分別上試驗臺架進行機油消耗試驗。試驗數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)試驗結(jié)果，則可排除氣缸蓋總成原因引起發(fā)動機燒機油。

表2 試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)以上試驗結(jié)果，排除氣缸蓋罩和氣缸蓋總成引起發(fā)動機機油消耗大，并可初步判斷是曲軸箱部件原因引起機油消耗異常。活塞環(huán)、活塞、缸體都有可能引起發(fā)動機燒機油，對此，則對故障機進行拆機檢查。

拆下氣缸蓋總成后，檢查氣缸墊，氣缸墊正常，無破損、腐蝕等?；钊滦校l(fā)現(xiàn)第3缸缸孔拉傷（如圖5所示）。用手晃動活塞頂面，活塞與缸體間隙較大，其余缸間隙正常。同時，轉(zhuǎn)動曲軸發(fā)現(xiàn)，第3缸活塞上行時，缸孔上的機油被泵入燃燒室，活塞下行時，缸孔殘留機油較多，如圖6所示。

圖5 3缸缸孔拉傷

圖6 活塞上行，3缸缸孔機油被泵入燃燒室

隨后，拆下第3缸活塞，發(fā)現(xiàn)第二道活塞環(huán)（錐面環(huán)）裝反（如圖7所示），同時組合油環(huán)的襯環(huán)開口有斷裂（如圖8所示）。

圖7 3缸第二道活塞環(huán)裝反

圖8 3缸襯環(huán)開口斷裂

對拆下的活塞、活塞環(huán)、缸體進行相關(guān)尺寸檢驗，均檢驗合格，可排除零件尺寸超差引起發(fā)動機燒機油。

同時，根據(jù)以上可判斷是第二道活塞環(huán)裝反、襯環(huán)開口斷裂引起發(fā)動機機油消耗異常。隨后，3缸更換新的組合油環(huán)，同時第二道活塞環(huán)正常裝配，然后恢復(fù)整機上臺架進行試驗驗證。試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表3試驗數(shù)據(jù)

試驗項目試驗時間試驗數(shù)據(jù)要求結(jié)果判定機油消耗2h0.04%≤0.3%合格

額定轉(zhuǎn)速、全負荷運行2 h，發(fā)動機機油/燃油消耗比為0.04%，機油消耗合格。對此，可最終判定該故障機燒機油是由3缸第二道活塞環(huán)裝反、組合油環(huán)襯環(huán)開口斷裂引起。

4 結(jié)論

引起發(fā)動機機油消耗大的原因很多，在確定發(fā)動機確實存在機油消耗大的故障后，應(yīng)按照先易后難、先外后內(nèi)的思路進行故障排查，再逐項進行檢查、分析及排查，并最終確定導(dǎo)致發(fā)動機機油消耗大的具體原因。

[1]袁兆成.內(nèi)燃機設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]陳奎彪，何大林.活塞環(huán)各參數(shù)對機油耗的影響[J].內(nèi)燃機配件，1999（6）：11-15.

[3]蔣海勇.發(fā)動機機油消耗問題研究[J].內(nèi)燃機與配件，2013（11）：1-4.

Cause Analysis and Investigation of Engine Burning Oil

ZHANG Yu，ZHU Zhi-ying，MENG Yi-guang，YANG Zhai-xing
（Liuzhou Wuling Liuji Power Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

A brief analysis of cause engine oil consumption of various reasons，at the same time，through the introduction of a certain engine oil consumption of the reasons for the investigation process，put forward the ideas and direction of the reasons for the investigation of the engine oil consumption，provide data and experience reference for later.

engine；oil consumption；analysis；investigation

TK438

A

1672-545X（2017）06-0255-04

2017-03-13

張玉（1989-），女，湖北襄陽人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，主要研究方向為產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)。