非典型发动机损坏分析 WP12气体机拉瓦.docx

非典型发动机损坏分析 WP12气体机拉瓦2014年06月18日，山东淄博一单位一起WP12气体发动机在大修（更换缸体、曲轴、连杆、活塞运动组件）后三个月出现主轴瓦拉瓦连杆瓦砸瓦的事故。我们根据客户反馈的实际损坏情况及现场的事故现象；结合损坏的曲轴、轴瓦等图片，组织有关技术人员进行事故原因分析：由于发动机零件的损伤有不同的原因和表现形式，就同一损伤而言也可能有一个或多个原因单独或同时发生，我们必须通过零件损伤的表面现象，分析出产生故障的本质原因。但在许多情况下，单从某一零件的表面损伤痕迹还不能准确地判断其本质原因，还需要了解故障发动机的工作时间、工作条件、使用工况、维修状况、油料的品质以及相关件的损伤情况等详细的资料，加以综合分析，才能找出造成故障的真正原因。根据用户反馈的信息上看，此发动机为最大扭机转速区相对比较高的机型：通常来讲，我们要习惯看车辆的发动机部分负荷特性表以及读懂整车配置来实现较好的用车习惯。对于这种相对扭矩转速区较高的发动机来讲，其实我们一定要合理利用变速箱，必须规范相对的换挡和车速控制。题外话，美国早期军车为了适应战场需要，都在驾驶室里面进行了详细的标注，为了让不同技能的驾驶员能迅速的适应车辆，通常对于MT的车辆他们都会标注档位车速范围以及档位最低车速范围，这样一方面可以很好的上手，另一方面可以最大限度的保证车辆的正常使用，反观国内，这样的标注却难以见到。 事故现象：言归正传，此事故因为损失不小，所以图片发给我们帮着分析一下。1、发动机缸体的第一道和第七道主轴颈的轴瓦均出现严重咬粘俗称拉伤脱皮此轴瓦为大丰工业（铜铅合金轴瓦）2、发动机的3、4缸连杆出现砸瓦，轴瓦钢背已经严重变形，活塞裙部未见严重拉伤。用户从购买零部件到车坏只有3个月时间，所以比较急，一方面找零部件的问题一方面找修理厂的问题，从他购买的渠道了解都是潍柴动力正规零部件，而因为目前潍柴所有的服务系统以及路边快修店均不具备数据化维修的现状也没法判断修理厂是否能修好，所以在这些前提下，用户和修理厂和配件供应商都很郁闷。 可视化分析我们相对了解了一些此用户用车和保养的一些事情，相对重载国道，车辆配置不详，使用的是“美丰”牌气体机发动机润滑油；结合事故现象体现的一些信息，进行简单的可视化分析：1、发动机瓦架主轴颈1、7道出现咬粘，其他主轴颈轴瓦并未出现严重的拉伤；WP12发动机目前以后置齿轮室作为正时驱动主传动方式，前置曲轴齿轮主要是驱动发动机外设附件，单从负载情况以及发动机主轴颈供油方式上来讲不太容易实现上述的这种情况，除非存在其他隐藏故障特征。2、从曲轴第七道主轴颈磨损情况看：上图中红色箭头所属的一半和蓝色箭头所属的另一半有明显的磨损不等量现象，红少蓝多，从宏观观察痕迹上看，表象类似与曲轴在全浮的过程中存在局部偏转的情况才可能引起，类似轴瓦边部存在光亮带或者是边部镀层出现破裂和黏着。3、为什么会引起这种情况呢，其实请大家注意之前事故现象的3、4缸连杆瓦砸瓦的部分现象：砸瓦并且滚瓦但是并没有抱瓦。斜切口锯齿连杆有着较为强劲的强度和较难的加工工艺，相对重型发动机尤其是高强化类型使用比较广泛，但是对于维修来讲，不管是新件还是旧件，在数据测量方面都是必不可少，题外话：很多卡友笑话，你个打字员，现在哪里还有能测量的维修企业？经常弄得我很无语；至少我们修车的时候是那样的，现在社会进步了？上图中连杆体均出现不同程度的过热，这种过热并不是因为活塞运转传导下去的，而是因为非正常配合间隙引起的干磨导致，再看看轴瓦吧。正常来讲，连杆因为上顶下砸，所以其实在我们维修发动机的时候通常此类发动机的连杆轴瓦的上片和下片强化类型以及部分结构是不同的，能出现上面这个状态，通常是因为发动机部分气缸工作粗暴、轴瓦配合间隙不当，润滑不良等情况导致轴瓦和曲轴连杆轴颈出现干磨引起瓦面镀层粘黏（轻微抱瓦）。在相对高速运转的情况下，又有足够的机油建压，导致轴瓦镀层慢慢被剥离掉后引起轴瓦配合间隙超标后出现因间隙大，导致上顶下砸的过程中轴瓦钢背冲击负荷大引起挤压变形，间接引起轴瓦间隙更大后的一种严重特例。此类型表征在曲轴的连杆轴颈上反而是只是拉伤和局部粘黏有轴瓦镀层。4、很多卡友说为啥3、4缸都砸瓦（未抱死）会影响这么大，那需要从WD618的曲轴和这个发动机的点火顺序说起了，WP12发动机同属于斯太尔WD618发动机的改进型，发动机的点火顺序是1-5-3-6-2-4，曲轴的3-4曲拐在同一平面，2-5曲拐在同一平面，1-6同一平面。我们用索达3D建模来简单的演示一下：从这个模型上看，如果3-4缸同时出现砸瓦并且存在之前说的状态，那么对于曲轴来讲我们简化一下就类似下图这个状态：因为曲轴采用锻钢制造，既要保证足够的强度还要保证足够的韧性，所以如果发生类似问题的情况下，实际上对于这种采用上下瓦架组合式缸体的发动机来讲，第一道和第七道主轴颈就成为极易发生因曲轴弯曲导致轴瓦不能有效支撑引起局部存在因间隙不当导致的类似事故发生。（题外话，请无视上图中曲拐角度不对的情况，因软件还不够熟练引起的BUG）5、有些情况下曲轴后段的受力很不稳定，各种因素影响，但是此事故中的可能我更倾向于发动机本身的问题引起了这个现象：从没有拉瓦和砸瓦的连杆轴颈磨损的痕迹看，比较像轴瓦对角线方向上过渡磨损，磨损出现这种情况通常有几个可能：（1）连杆扭曲或者弯曲变形；（2）曲轴连杆轴颈成腰鼓状；（3）连杆轴颈和连杆大头座孔不对中（倾斜）。基于本案中曲轴、连杆、轴瓦、缸体均为原厂中心库调拨销售产品，那么排除掉零部件本身存在的严重偏差问题，况且真要是偏差这么大，那么发动机不可能运转3个月才出现失效现象。 故障综述：卡车是什么？如何驾驭自己的卡车？一个发动机+变速箱+驱动桥组成的可以拉很多很多货的一个东西，驾驶室只不过是一个载体；不同的发动机不同的变速箱把不同的车桥在组合的时候也是很有意思，会让你可能跑快点，会让你可能爬坡车速高点，会让你可能拉不动也跑不快点。基于本案的事故案例中发动机的特性来讲，如果调教的本来就是1400-1600左右才能实现相对最大扭矩输出（保证有足够的发动机输出功率的前提下），用一个极差1.28的变速箱和一个极差1.36的变速箱你是会出现不一样的换挡转速以及不一样感受。如果按照目前大排量高扭中高速车用柴油机扭矩转速区在1100-1400的车辆，比方说速比间隔1.28（换挡转速差在280-350转）附近，想相对有劲使用的话，那么一般说我们同样驾驶方法是在相对高档区1650左右换挡的话，对于这个气体机来讲，你可能就存在换挡后发动机转速还没达到发动机标定的最大扭矩输出转速的低值，这时候要是再加上超载，2000巴超高压燃油系统，燃烧更充分，显著排放更低一些，国内目前采用LBSC专用技术的欧曼GTL，采用欧洲标准研发，大扭矩动力输出。那么此时虽然你还在吭哧瘪肚的憋屈往前爬，但是对于发动机来讲此时连杆轴瓦以及曲轴瓦的负荷率非常高，假设此时如果使用了本身不合适的发动机润滑油，如果本身在维修中还