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奔驰深陷“爆缸门”,工程师为你深入解读背后原因 | 聚技

2018年02月01日 22:44:45
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来源:车聚网

原标题:奔驰深陷“爆缸门”,工程师为你深入解读背后原因 | 聚技

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言 | 工程师带你一探究竟

2017年3月2日和3日,奔驰售后接连曝出两例质量问题,两辆2016款GLC-260 4MATIC豪华型SUV的发动机都由于平衡轴开裂而被击穿缸体,飞出的平衡轴部件将发动机打了一个大洞,机油流满一地。

近期,奔驰品牌又连续爆出多起故障现象相似的案例。而令人吃惊的是之后的几起事件,更是有活塞连杆直接折断,甚至活塞本体硬生生被拉断的惊人案例。

纵观网络上大家的说法,基本都是被冠以“爆缸”为题来报道。那么到底什么是爆缸,所有遭遇发动机破损的奔驰车是否全都是爆缸,今天,车聚君就带领大家一起来深入分析探讨。

1什么是发动机爆缸?

由于温度过高,活塞膨胀而卡在了气缸中,造成发动机缸体击穿的现象称为爆缸。严重时会从缸体破损处喷出明火火焰引起车辆自燃。

发动机爆缸的原因:

正时链条断裂

由于正时皮带突然断裂,高速运动的活塞与停止的气门相撞,撞击剧烈的话,可能会导致活塞破裂,从而活塞卡死在气缸内,甚至撞断活塞连杆。

但奔驰“爆缸”事件中的那些车型,全部都是使用金属正时链条的,并且是哈瓦齿型链,可靠性极佳。因此断裂的可能性极小。但是奔驰E系列正时链条断裂事故国内也并不是没有发生过。

机油的质量差,或者机油供油量不足导致运转情况不良

造成发动机爆缸另一个重要原因是汽车机油的质量和运转情况。发动机内的机油质量不佳或者是机油的运转不良造成润滑不足,导致散热出现严重的问题,这也会引起发动机爆缸。

这里要特别指出的是,国内某些低端汽车正时链条的断裂,事后查明也和用作润滑的机油有关。但是,作为一线高档汽车品牌的奔驰,车主并不缺钱到去购买劣质机油。事实上发生“爆缸”事故的车主们,绝大多数都是按时到购车的4S店做正常保养的。因此,机油品质导致爆缸的可能性在这里基本可以排除。

那么机油的供油量不足这个疑点呢?我们知道,奔驰自M274发动机开始,就全线采用了可变流量机油泵。

也就是说,机油的流量会随着发动机转速、温度、负荷等参数自动调整,以减少机油在低负荷以及怠速状态下的循环量,达到延长机油使用寿命的效果并且节能(减少驱动机油泵消耗的功率)。

可是,如果说这个机油泵的控制逻辑不够准确,那会造成什么样的可怕后果?

答案是:如果这个机油泵送出的机油量少于发动机实际需要的机油循环量,那么就构成了机油循环不够的情况,严重的话会导致活塞润滑不足而拉缸甚至活塞在气缸内抱死。

发动机点火正时的调整不准确

点火正时参数没有调整准确,会直接导致发动机运转不正常,可能会伴随“回火”或者“放炮”现象,严重时会导致活塞顶部与气门直接相撞。

但是这个原因,我们依然可以直接排除。理由是点火正时调整不当导致的发动机故障,是新车第一次发动时就显现出来的,而不是行驶数千上万公里后才暴露出来。

但是说到这里车聚君想起一个值得大家注意的情况:早在上一代奔驰M271发动机中,奔驰就因为凸轮轴故障大批量的维修,出保以后给消费者造成了巨额损失,发展到新一代274930/M274发动机奔驰仍未彻底解决相关问题,英菲尼迪厂家也向各地经销商出具维修公告(装备奔驰发动机的英菲尼迪Q50)。

凸轮轴与正时信号盘之间的连接存在摩擦力不足的缺陷,往往在润滑不足的情况下,凸轮轴和正时信号盘之间错位,导致正时紊乱。需要通过个别加焊的方式,将两者牢牢熔合成一体方可解决。

发动机负荷过高

发动机工作负荷过高就会造成所谓爆缸的现象发生。发动机在严重超负荷运转时,气缸内有效缸压过高,不管是对气缸盖,还是活塞,活塞连杆,曲轴来说都是极大的机械负荷。

维持时间久了,会直接导致气缸温度升高,活塞顶部过热,从而可能引起活塞顶部膨胀变形,最终卡死在气缸内,直接导致爆缸。但遭遇爆缸的奔驰车主们,却没有一例是严重超载或者长时间超速行驶的。因此,发动机负荷过高这一个疑点,我们也可以直接排除掉。

空燃比调整不合理

在1个标准大气压下,理论上使得1kg汽油完全彻底烧完需要消耗约14.7~14.8kg的空气,这个比例就是空燃比。通常空燃比超过15的则为空气过量,低于14.5的则为空气不足。通常汽车制造企业为了使气缸内的燃料充分燃烧以及对环保的考量,会通过软件将实际空燃比稳定控制在15~17范围。(空气微微过量

近些年随着技术的进步,缸内直喷+稀薄燃烧技术的运用越来越普及,比如奔驰M274发动机就采用了此类设计,并且在奔驰各型号发动机上普及。

从理论上来讲,稀薄燃烧既实现了燃料的充分利用,又可大幅降低发动机的换气损失,同时还能减少污染物的排放,可谓是一举多得。同时,稀薄燃烧状态下,火焰温度是明显低于常规空燃比的。因此稀薄燃烧不存在造成气缸内温度过高的可能性。

所以结论是:缸内直喷+稀薄燃烧技术并非导致爆缸的诱因

2真正遭遇爆缸的奔驰车

从断裂的活塞连杆实物推测奔驰爆缸的起因

我们观察奔驰事故车辆的活塞连杆断裂,并且伴随有弯曲现象。通常活塞连杆折断,断口银亮,杆体没任何折弯现象,那么我们称之为“单纯性脆性折断”。如是遇到此类事故,我们只需要观察断口的微观照片即可,通过直接分析金属材料的晶粒细腻度来推断部件本身的冶炼以及热处理工艺是否存在缺陷。

但是遇事奔驰车辆经过拆解后我们不难发现,活塞连杆折断的同时,伴随着弯曲。弯曲说明了连杆呈现韧性特征。这说明了连杆材质本身存在脆性缺陷的可能性极低。折断的原因依然是连杆突然受到极大的冲击。

分析到这里,车聚君的观点,再次回到了“活塞在气缸内突然卡死”这一起因。事实上,被硬生生拉断的活塞本体足以充分证实这一怀疑。因此,最终我们需要知道的是,到底是什么原因导致活塞的卡死。只有这样才能彻底揭开奔驰爆缸的真正起因。

导致活塞突然在气缸内卡死的诱因 

除了上文中提到机油供应不足的可能性之外,剩下的一个可能性就是:

1、活塞和气缸间隙不合理

活塞本体设计中存在直径过大或者活塞受热后的形变过大。我们知道活塞的直径是小于气缸的,活塞和气缸之间的缝隙靠活塞环来密封。但现在大多数乘用车的活塞都是铝合金材质。虽然缸体大多数也都是铝合金材质了,但缸套的外围有冷却水的冷却,而活塞则主要是靠冷却油道来冷却的。

因此活塞在设计之初都会考虑一个余量,保证在高温下活塞和气缸之间依然有足够的间隙。该间隙不够时,就容易遭遇活塞受热膨胀后卡死在气缸里的事故。

2、活塞环开口间隙、背隙过小或者过大

活塞环开口间隙、背隙过小,环与缸壁摩擦力过大,可能会造成缸壁拉伤,严重时可能会造成活塞卡死。活塞环开口间隙、背隙过大则易造成活塞环在高速运动中折断。

那么,奔驰出事的发动机,是否存在此类设计缺陷?车聚君无从得知。这需要相关部门介入做进一步的深入调查。

3平衡轴断裂飞出究竟是不是爆缸

4缸或6缸发起机的曲轴都是中心对称的,因而曲轴本身的旋转惯性力很小,工作平稳。

但是在进气-紧缩-做功-排气的冲程中,会由于做功冲程的点火焚烧发生脉冲式的载荷,这就在活塞运动方向上发生往复惯性力。为了抵消这种二阶振荡,就需要额定的组织去发生方向相反的惯性力,这即是发起机平衡轴的效果,它一般位于油底壳上方。

奔驰M274发动机上的平衡轴技术采用兰彻斯特(Lanchester)平衡器,它是戴姆勒新型专利设计。奔驰M274发动机上的平衡轴(安装在曲轴下方)相比其他主流发动机上的双对旋平衡轴(安装在曲轴箱中部)体积和长度方面相对较小。

另外,兰彻斯特(Lanchester)平衡器的降噪效果在全世界所有发动机平衡器系统中最为先进的。

但遗憾的是,3月2日和3日,奔驰售后接连爆出两例质量问题,两辆2016款GLC 260 4MATIC豪华型SUV的发动机都由于平衡轴开裂而飞出,硬生生将发起机机体打出一个大洞。

但平衡轴的折断,只会直接卡死曲轴,导致各缸活塞瞬间停止,发动机失去动力并且动力输出轴抱死,却不会导致活塞连杆的折断。

话虽如此,但毕竟奔驰遭遇过这种故障情况,而且不止一次。平衡轴断裂飞出的事故也常被民间统一归于“爆缸”。当然,我们知道这并非真正意义上的爆缸。虽然平衡轴破裂飞出导致缸体被打穿不是真正的爆缸,但毕竟也是非常严重的故障。

4国产化后品质下降导致问题?

奔驰国产化之后,部分车型降低铝材的使用量,以钢代铝的手法之前就被公开曝光。北京奔驰更是引来了无数骂声。

虽说以钢代铝理论上并不会降低产品的品质,也可以说是降低生产工艺难度保证国产化后品质稳定的一个有效手段,但从另一个角度来说,则是奔驰不重视中国消费者。

因为如果奔驰对中国消费者足够重视,那么显然应该是抱有不管花多少钱、花费多少精力,都必须保证中国产奔驰和德国产奔驰具有完全一致的设计和制造工艺以及品质,遗憾的是他们并未这样做。当然,这样的手段在国内合资汽车企业并不少见。

但我们就事论事,奔驰在国内发生平衡轴断裂飞出、活塞连杆断裂事故的车辆,其中是有德国进口车辆的,并非只是北京奔驰的产品。加上凸轮轴设计缺陷问题导致英菲尼迪Q50轿车的一系列投诉事件也清楚的告诉了我们这样的一个事实。   

5厂家推诿,商家卸责

厂家根据售后部门给出的数据做出了相应的回复,并以书面的形式回复了车主,大致意思是:故障是由液体进入引擎导致。

我们想反问的是:难道遇事车主集体下坑涉水了不成?如果不是,那么液体从何而来?洗车还是下雨?如果“液体”指的不是水,那么只可能是冷却液。而冷却液大量进入气缸本身也是一个严重的冲缸故障,也是非常恶劣的品质问题。

对此,车聚君想说的是,不管找什么理由和借口,奔驰方面对此都难辞其咎!联想起之前奔驰B200变速箱阀体故障集体维权事件也是折腾的沸沸扬扬。厂家推诿,商家卸责也是令车主们愤怒不已。

车聚小结

“开宝马坐奔驰”这句好似谚语一般存在的经典论调,几乎是陪伴着几代人从少年到暮年。“百年奔驰”这块金字招牌的分量,到底有多沉重不需要车聚君再来复述。

作为拥有百年历史的汽车企业,奔驰的确欠中国消费者一个有诚意的答复,毕竟不少车主购车时,奔驰的品牌影响力以及多年来积累的品质与口碑起到了主导作用。

作为国际著名品牌,要对自己的产品和服务负责,要对得起自己这块金字招牌。优秀品质的保证是车企吸引消费者,维护自己知名品牌荣誉度的关键。

最后,衷心希望奔驰方面对所有消费者在售后质量投诉问题上能够持负责的态度,并希望有类似问题的车主能够共同维护自己的合法权益。

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