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【诺诺侦破】梗死斯巴鲁发动机的真凶(4)

 小元元 2017-12-29


诺诺公告
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写在前面

本以为上次可以写完全部故事,结果后面接踵而至的问题还很多。无论如何,开篇先感谢忠实的粉丝一直追帖!


为了还原这台斯巴鲁发动机一个真相,诺诺已经在灯下花了很多时间,残骸上的蛛丝马迹一个个找到归属,越是深入,越有意思。


今天我们接着聊新的疑问: 连杆怎么可以把活塞顶到超过上止点的位置?请各位准备好瓜子饮料,诺诺侦破又要上演了。


错过前面内容的粉丝,请去“爱车的诺诺”订阅号(icheNuonuo)翻历史消息。


这是台奇葩的发动机

有人可能会说,和连杆脱开的活塞,再次被连杆撞击,靠惯性冲上去的。活塞很轻,那点惯性力不够的。可以把活塞边缘挤出1mm左右的台阶,必须是顶住后,继续往上硬推,类似冲压的工艺才可以造就这样的痕迹。至少有一点可以肯定,连杆断了,活塞烂了,发动机还在继续工作,我勒个去!


图:第3缸活塞边缘的挤压痕迹


我们一起闭眼冥想一下,活塞下半身被连杆扯断后,曲轴继续转动,连杆继续抽插,接下来会发生什么。为此,我为几个关键瞬间画了示意图。


我们一起闭眼冥想一下,活塞下半身被连杆扯断后,曲轴继续转动,连杆继续抽插,接下来会发生什么。为此,我为几个关键瞬间画了示意图。


图:活塞卡死,裙部被拉坏


       图片解释:

  1. 活塞从上止点开始往下运行

  2. 活塞半路被碎片卡死

  3. 曲轴继续带动连杆往下运动,活塞下半截被扯断


图:脱落的连杆继续把气缸往上推


       图片解释:

  1. 曲轴继续旋转,脱落的连杆重新顶上来

  2. E-连杆撞上卡在半路的活塞后,继续把它往上推

  3. F-连杆把活塞推回最高位


从这6张图中可以看出,即使是连杆把损坏的活塞往上推,似乎也只能推到原先的上止点附近。而事实上活塞边缘的挤压痕迹表明,活塞的运动早已突破了上止点,嵌入了缸盖。能跑这么高,还特别大力,一定有原因!


图:活塞侵入缸盖后,被啃出台阶


为什么活塞可以超越上止点?为什么?~抓狂~


我围着这台发动机冥思苦想,突然,发现自己一直忽略了一个重要特征:这是一台水平对置发动机!


图:斯巴鲁的水平对置发动机(H4)



图:水平对置发动机结构


题外话一下哈!水平对置发动机,也叫Boxer引擎,排列方式简写为H。除了NVH方面的考量,水平对置发动机的另一大好处就是,整个发动机非常扁平,有利于降低整车重心,减少侧倾,提升操控。看下图,你会发现,发动机的主体部分明显低于车轮的高度,这是很多轿车无法做到的。


图:BRZ透视图


再说个题外话,看过我写的《悬架扫盲》系列文章的诺粉就有体会,如果BRZ采用多连杆悬挂的话,车身可以做得更低矮,Boxer引擎的优势将发挥得淋漓尽致。


当然,水平放置的气缸,也就意味着,气缸内的任何碎片都有理由滞留在气缸里,继续对运动件造成损害和干扰。如果是V结构或L(直列)结构布置,气缸就是竖着或斜着的,那么碎片从产生的那一刻起,就直接掉到油底壳里去了。


大块的碎片留在水平放置的气缸里,而且因为重力作用,会堆积在靠下的一侧,曲轴继续旋转,为什么不会是下面这种情况呢?


图:逗留在水平气缸内的大块碎片


连杆带着活塞销,不断来回抽插,之前的碎片还残留在缸里,没地方去啊!只要碎片足够膈应,垫在了连杆头部和活塞之间,那么活塞行程就完全可以超出原有上止点。当出现上图(2)的情况后,曲轴继续转动,就会把活塞顶成两半,同时连杆也可能顶弯,甚至顶断。


还记得前面分析的轴瓦被锻造成超薄碎片的过程么?轴瓦薄片可以跑到缸壁缝隙里卡死活塞,也正是气缸水平设计的原因。如果气缸是直立的,油底壳里面的碎片要飞上去正好塞到缸壁里,不敢说不可能,但概率会非常渺茫。


哎呀,敢情真的跟水平对置有不解的联系啊!


图:第3缸轴瓦的部分碎片


脱落的连杆,搅动着碎片,继续在气缸内乱撞,把活塞裙部的其他部位也都铲成了碎片,大块碎片因为挡住它的去路,也会被撞碎成更小的碎片。


图:损坏的活塞和活塞碎片


只要你愿意认真观察的话,每一块碎片,其实都可以通过它的表面细节辨认出它原来属于哪个部位,给我足够的时间,我甚至可以用胶水把它们拼粘回去。


我随便找了几块碎片举例,标出了它们来自哪里,见下图。


图:几块碎片的来源位置示意图


发动机为什么还在运转?

记得一位名人说过一句话,“做过必留痕迹”,至于是不是可以揭露真相,就要看这些痕迹是不是会被人发掘和关联起来了。所以后来演绎出来了“若要人不知,除非己莫为”等衍生名言,大致都是这个道理。


分析到这里,有粉丝已经开始纳闷,这么多零件都碎了,难道司机不知道么?难道车子不熄火么?这个嘛,由于还没有把残骸分析完,所以先不急于下结论,驾驶员做了什么,终究会水落石出的。


别忘了,我们还有悲催的连杆没有解读,这可是强度很高的钢制零件哦,结果在发动机里烂成了五段。为毛会这么惨烈呢? 


图:断成若干块的连杆


图中右下角那个扭曲的铁皮不是连杆本身的碎片,而是活塞销衬套。这个衬套有点类似轴瓦,只不过是套在活塞销上的,外面被连杆的小头包住,也可以把它理解一个TT,活塞销戴上TT后,再插到连杆小头里面。


这个衬套生前是这样滴:


图:活塞销衬套生死对比


看这衬套的样子,就知道连杆脱落后,一定发生过很惨烈的搏斗。这根连杆分别有最后可以断成5块,连两根连杆螺栓也都全部阵亡,实在不可思议。


图:断在连杆碎片里的螺栓



图:断裂的螺栓


到底是什么力量导致连杆粉身碎骨,这些断口的产生的先后顺序是否可以还原呢?司机到底在活塞扯烂后干了什么?… 时间不早了,请听诺诺下回分解。

 

昨天得到消息,有高校老师说我们的诊断分析帖比教材给力多了,希望拿去当作发动机课程的教学素材。感谢大家抬举,当然可以啦!诊断和侦破是很昂贵的事情,它需要深厚的知识作为储备,还需要时间和耐心,并不是所有人都认可它的价值。总之,感谢大家追帖,粉丝的支持是我们在“追求真相”这条路上继续走下去的动力。



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