汽車發(fā)動機為什么要燒機油呢?如果不燒機油行不行?
機油是發(fā)動機上最重要的液體,被稱為“發(fā)動機的血液”。可是,我們每次換機油時,都會發(fā)現(xiàn)機油會缺少一些。比如我們給發(fā)動機加入了四升機油,機油液面到達了機油尺的上限位置;可是等到我們下次保養(yǎng)時,會發(fā)現(xiàn)機油液面已經到機油尺的下限了,甚至有些車還沒到保養(yǎng)周期呢,機油尺就到下限了,我們還要補加機油。如果把機油全放出來,也只有三升左右。那么有一升的機油哪里去了呢?
如果你去問修理工是怎么回事,他們會告訴你,機油燒掉了。你的腦海中會立即浮現(xiàn)出那個令人恐怖的“燒機油”故事——某品牌的汽車嚴重燒機油,導致發(fā)動機爆缸、化瓦等嚴重的機械故障……難道我的車也將變成這樣了?當我們驚恐的問修理工該怎么辦時,他又會告訴你這是正常的,汽車都燒機油。你的心里可能就疑團重重了——燒機油,竟然還是正常的,你不會是在騙我吧?我聽說過汽車燒汽油,燒柴油,燒天然氣,甚至燒酒精,可從來沒聽說過燒機油是正常的,你是真不懂還是在懵我?
事實上修理工的回答是正確的,是所有的汽車都會燒機油,只是燒機油的量有多有少而已。在中國的國家標準中,汽車發(fā)動機機油消耗量是每千公里不大于0.3升,只要低于這個數(shù)值,就可以看做是正常的。雖然這一標準現(xiàn)在看起來有點落后了,但是它卻承認了一個事實,那就是汽車都會燒機油,也可以說成是汽車運行中會消耗機油。
那么汽車為什么要燒機油呢?如果不燒機油行不行?
答案是不行。汽車燒機油是由汽車發(fā)動機的結構和工作原理決定的,只要發(fā)動機技術沒有實質性的突破,燒機油就不可避免。
為什么這樣說呢?我們首先來看看現(xiàn)在汽車發(fā)動機的結構和工作原理。
現(xiàn)在汽車上使用的發(fā)動機絕大多數(shù)都是四沖程往復活塞式發(fā)動機,它是由曲柄連桿機構、配氣機構、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)組成的,統(tǒng)稱為兩大機構五大系統(tǒng)。它在起動機的帶動下啟動后,進氣、壓縮、做功、排氣這四個沖程反復循環(huán)進行,發(fā)動機就自動運行起來了,在消耗燃油的同時對外輸出動力。
曲柄連桿機構是發(fā)動機的動力產生與輸出機構,它是由活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸等零部件組成的,承受氣缸中高溫高壓氣體的壓力作用,并把活塞的往復直線運動轉化為曲軸的旋轉運動,對外輸出扭矩,驅動汽車行駛。在這里,活塞、活塞環(huán)、氣缸壁組成了發(fā)動機上最大的摩擦副,它們之間的摩擦所消耗的功率,約占發(fā)動機中摩擦消耗功率的一半左右。所以,為了保護這個部位,同時減少摩擦所造成的功率損耗,需要加強對這個部位的潤滑;另外,活塞直接接觸高溫氣體,溫度非常高,也需要加強對它的冷卻。如果沒有潤滑和冷卻的話,活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間很快就會高溫磨損甚至粘著,發(fā)動機會出現(xiàn)拉缸、活塞化頂、脫頂?shù)裙收,當然也就不能正常工作了?/p>
那么這個部位是如何潤滑和冷卻的呢?由于它是開放式結構,所以不能采用壓力潤滑,只能采用飛濺潤滑。曲軸高速旋轉時會把一部分機油甩到氣缸壁上,然后在油環(huán)的作用下,在氣缸壁的中下部形成了一層油膜,以潤滑活塞、活塞環(huán)和氣缸壁;而氣缸上半部的潤滑,就要由活塞環(huán)的泵油作用來完成了;同時,流動的機油會帶走一部分熱量,以冷卻活塞,有些高強化的發(fā)動機還有專門的機油噴嘴,直接向活塞噴射機油,加強對活塞的冷卻和潤滑;還有些發(fā)動機為了增強這部分的潤滑,使用了網(wǎng)紋式缸套,它會儲存更多的機油,有利于缸壁的潤滑,但是也會增加機油的消耗。
那么這個“活塞環(huán)泵油作用”是如何產生的呢?我們還是來看活塞、活塞環(huán)和氣缸壁的結構。活塞環(huán)是安裝在活塞上的,當它們安裝進氣缸套以后,在活塞與活塞環(huán)之間形成了三個間隙:端隙、側隙和背隙。當活塞在氣缸中向下運動時,氣缸壁上的機油就通過活塞環(huán)的側隙下方進入背隙;當活塞在氣缸中向上運動時,機油就從活塞環(huán)的背隙進入側隙上方,然后被送入燃燒室參與燃燒。這個過程在發(fā)動機運行過程中反復不斷的進行,機油就被逐漸的消耗掉了。由此可見,“活塞環(huán)泵油作用”是由發(fā)動機的結構特點決定的,只要發(fā)動機的結構和工作原理不變,活塞環(huán)泵油作用就不可避免,發(fā)動機就一定會消耗機油。
在正常情況下,通過活塞環(huán)泵油消耗的機油量是極少的,一般在一個換油周期內都不需要補加機油。泵油量的多少主要與活塞環(huán)的性能和發(fā)動機的磨損有關,活塞環(huán)的材料、結構、物理與化學性質、安裝及使用都對活塞環(huán)泵油有很大的影響。日系發(fā)動機機油消耗量普遍都比較小,主要是由于活塞環(huán)品質較好;而一些機油消耗量大的神車,活塞環(huán)的品質與配合間隙的設計是不可忽視的因素。另外,對于采用鑄鐵缸體的發(fā)動機來說,由于活塞一般都是鋁合金的,膨脹系數(shù)比鑄鐵大,所以在冷車時活塞與氣缸壁之間的間隙也較大,此時活塞環(huán)的泵油作用也更大,即冷車時會消耗更多的機油,這也是部分發(fā)動機機油消耗量大不可忽略的一個因素。
如果發(fā)動機使用時間過長,或者發(fā)動機潤滑不良,或者長期超負荷工作,導致氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損過大,各部位間隙增大,活塞環(huán)的彈力減弱,密封性能下降,特別是油環(huán)的刮油布油作用的減弱,活塞環(huán)的泵油作用就會加劇,使更多的機油進入氣缸參與燃燒,這時發(fā)動機就會出現(xiàn)下排氣、冒藍煙、機油消耗量增大等故障。我們通常所說的發(fā)動機需要大修絕大多數(shù)都是這個原因引起的。在這種情況下使用粘度高一點的機油,或者使用一些機油添加劑,可以有效的緩解這些癥狀,如果想要徹底的解決問題,還是要分解發(fā)動機大修。
另外還有兩種發(fā)動機,雖然在汽車上不常見,但也是客觀存在的,那就是二沖程發(fā)動機和轉子發(fā)動機。這兩種發(fā)動機由于結構上的因素,機油消耗量更大。其中的二沖程發(fā)動機的機油和汽油是混合進入燃燒室燃燒的,是標準的“混合動力”,機油消耗量大約是汽油的3~5%,相當恐怖的數(shù)據(jù);轉子發(fā)動機對潤滑要求更高,也有很多機油進入到氣缸中參與燃燒,機油消耗量也是驚人的,在此就不展開講述了。
發(fā)動機還有一種消耗機油的途徑是曲軸箱通風,F(xiàn)在的汽車發(fā)動機出于減少環(huán)境污染和提高發(fā)動機經濟性的考慮,一般都采用曲軸箱強制通風技術,它可以把曲軸箱中的廢氣抽出并送入發(fā)動機的進氣管,吸入氣缸再燃燒。在這些廢氣中,不可避免的會含有一部分機油蒸汽,這樣也會消耗一部分的機油。
所有的機油在高溫下都會蒸發(fā),它的蒸發(fā)量與機油的諾亞克揮發(fā)值有關。諾亞克揮發(fā)值是衡量機油蒸發(fā)性的一個指標,它的數(shù)值越大,機油越容易蒸發(fā)成氣態(tài);數(shù)值越小,機油越不容易蒸發(fā)。如果使用了諾亞克揮發(fā)值較高的機油,機油容易蒸發(fā),曲軸箱中的機油蒸汽濃度較大,也就是說會有更多的機油進入了曲軸箱通風系統(tǒng)中。雖然曲軸箱通風系統(tǒng)能夠回收其中的絕大部分,但還是有一小部分會進入燃燒室燒掉。所以這也屬于發(fā)動機結構性的燒機油,同樣也是不可避免的。
因此,汽車燒機油是必須的,是由發(fā)動機的結構和工作原理所決定的。也可以說,如果發(fā)動機不燒機油,發(fā)動機就無法正常運行。所以不論是多么高端的車型,都會消耗一定量的機油,只不過由于結構設計以及使用環(huán)境的不同,機油消耗量的大小不同而已。在現(xiàn)有的技術條件下,讓發(fā)動機完全不消耗機油是不可能的,但是可以采用一定的技術手段盡可能的減少機油的消耗量,讓發(fā)動機在整個換油周期內不用添加機油,這就是現(xiàn)在人們追求的目標。當然,如果是由于發(fā)動機過度磨損導致的燒機油故障,那就另當別論了。
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