淺談車輛涉水所引起發(fā)動機(jī)失效

王偉

蘇州華碧微科檢測技術(shù)有限公司 江蘇省蘇州市 215000

1 引言

雨季的到來和洪水、臺風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害發(fā)生期間，短時間內(nèi)降水量都會顯著上升，災(zāi)害使得大量汽車面臨涉水風(fēng)險，車輛涉水后若第一時間處理不當(dāng)，特別是機(jī)動車發(fā)動機(jī)檢修不完備，不僅會造成后續(xù)經(jīng)濟(jì)損失，還會對車輛行駛安全產(chǎn)生重大隱患。

2 車輛涉水后發(fā)動機(jī)失效風(fēng)險及應(yīng)對

水淹故障車輛是車輛在涉水過程中，超出車輛標(biāo)定的涉水深度所造成發(fā)動機(jī)機(jī)械部件、底盤機(jī)械部件、電器部件、車輛線路及各傳感器損壞的統(tǒng)稱。車輛涉水后，在可以正常行使情況下，駕駛?cè)藛T要多次踩踏制動器促使制動器干燥。涉水時或涉水后車輛無法行駛時，要避免啟動發(fā)動機(jī)，以免對發(fā)動機(jī)造成更大的損壞。如果車輛在行駛過程中涉水，出現(xiàn)進(jìn)水熄火情況，需關(guān)閉點火開關(guān)，并避免再次啟動發(fā)動機(jī)，防止對發(fā)動機(jī)造成二次傷害，并把電瓶負(fù)極線拆下來，以免車上的各種電器因進(jìn)水而發(fā)生短路；后續(xù)再把車輛移至安全地點，使車體在前高后低狀態(tài)下流出進(jìn)入排氣管道內(nèi)的水。

水淹故障車送到維修地點后，維修人員檢查項目主要是發(fā)動機(jī)檢查和底盤系統(tǒng)檢查，其中檢查發(fā)動機(jī)主要是檢查發(fā)動機(jī)內(nèi)部有無進(jìn)水。氣缸內(nèi)進(jìn)水后增大的壓縮壓力會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)連桿彎曲，導(dǎo)致連桿抗交變負(fù)荷

能力下降，在發(fā)動機(jī)高速、高負(fù)荷運轉(zhuǎn)情況下，連桿會發(fā)生折斷，打裂缸體、油底殼。因此車輛涉水后發(fā)動機(jī)進(jìn)水所導(dǎo)致的機(jī)動車發(fā)動機(jī)故障需高度重視。一般在經(jīng)過初步檢測后，如果確定有水進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)部，就應(yīng)當(dāng)拆下火花塞，手動阻斷燃油供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)，使用電機(jī)來運轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)，使進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)部的水順利排出。如果少量水進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室，內(nèi)部連桿活塞組變形輕微，無法通過肉眼直觀判別是否損壞的，應(yīng)把活塞連桿組全部更換，避免后續(xù)造成更嚴(yán)重后果。

3 進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效機(jī)理分析

當(dāng)車體外部水面高于車輛進(jìn)氣口時，發(fā)動機(jī)通過管路將水體吸入氣缸，氣缸內(nèi)高溫汽化的水蒸氣導(dǎo)致可燃混合氣無法形成，并積存于活塞頂部空間減少燃燒室工作容積，壓縮過程中的壓縮阻力傳導(dǎo)至連桿，在連續(xù)往復(fù)運動中加重連桿承壓疲勞從而引起連桿彎曲變形直到斷裂，最終打破發(fā)動機(jī)氣缸體。在實際機(jī)動車發(fā)動機(jī)故障檢驗工作開展過程中，遵循上述分解過程可以建立起發(fā)動機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致失效的故障樹來輔助排查發(fā)動機(jī)失效原因；通過對車輛關(guān)鍵部位物證特征點進(jìn)行勘驗、提取、記錄，指導(dǎo)檢驗人員梳理進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障的邏輯因果關(guān)系，進(jìn)而對進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效機(jī)理作定性分析。

如故障樹所示，在機(jī)動車發(fā)動機(jī)失效機(jī)理分析中，由于發(fā)動機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致故障的物證特征點主要包括以下方面：

（1）空氣濾芯的紙褶彎曲變形；（2）橡膠管內(nèi)有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（3）進(jìn)氣口管道內(nèi)有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（4）氣缸內(nèi)壁有雨滴狀印跡或流淌狀印跡；（5）連桿彎曲變形或斷裂；（6）活塞套存在敲擊痕跡；（7）火花塞有結(jié)膠現(xiàn)象；（8）氣門、燃燒室或活塞有積炭；（9）活塞上止點位置下降；（10）中缸殼體由內(nèi)向外發(fā)生破損；（11）油底殼由內(nèi)向外發(fā)生破損。

在現(xiàn)場勘驗過程中，首先對機(jī)動車外觀進(jìn)行勘驗，確定發(fā)動機(jī)位置；檢查車輛外觀是否存在浸水痕跡。并檢查車輛內(nèi)飾及發(fā)動機(jī)艙內(nèi)是否有浸水痕跡，然后依照實際情況需要對車輛發(fā)動機(jī)進(jìn)行拆解并即時記錄原始物證。在查看拆解發(fā)動機(jī)過程中，首先檢查發(fā)動機(jī)空氣濾芯是否有受潮、浸水、褶皺痕跡，檢查發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管、節(jié)氣門部位是否有水漬或銹蝕；其次檢測發(fā)動機(jī)曲軸、連桿是否存在彎曲變形，檢查發(fā)動機(jī)氣缸壁、活塞表面是否有敲擊或撞擊等情況，檢查活塞上止點位置是否有下降。當(dāng)出現(xiàn)前述（1）、（2）其中一個或多個特征點時，說明車輛涉水。在車輛涉水基礎(chǔ)上，當(dāng)出現(xiàn)（3）、（4）其中一個或多個特征點時，說明發(fā)動機(jī)進(jìn)水。在發(fā)動機(jī)進(jìn)水基礎(chǔ)上，出現(xiàn)（5）以及（6）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）其中一個或多個特征點時，說明發(fā)動機(jī)因進(jìn)水失效。

圖：進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效故障樹

以進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)失效故障樹作為實際分析工具來建立現(xiàn)場及實驗室工作流程，在勘驗過程中通過對上述特征點部位的檢驗分析，一方面可以判定車輛涉水與發(fā)動機(jī)故障之間的因果聯(lián)系；另一方面也可作為進(jìn)一步全面排查車輛故障原因的技術(shù)支持。

4 案例

在實際工作中發(fā)現(xiàn)存在一些機(jī)動車在涉水后由于檢修處理不當(dāng)或不及時，對車輛造成二次損傷，甚至引起嚴(yán)重安全風(fēng)險的案例，以下引用一具體案例作說明。

4.1 背景介紹

某品牌車輛遭受水淹后，車主未對發(fā)動機(jī)進(jìn)行大修，僅更換了車輛相關(guān)油液，數(shù)月之后，車輛在某日正常行駛過程中突發(fā)異響，隨后發(fā)動機(jī)熄火。

4.2 現(xiàn)場及實驗室檢測

現(xiàn)場拆解檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)其中一連桿斷裂，相應(yīng)的中缸殼體存在由內(nèi)向外破裂，缸套側(cè)緣存在破損；油底殼存在由內(nèi)向外破裂，油底殼外側(cè)面處未發(fā)現(xiàn)其他客體物與之碰撞痕跡；缸套存在進(jìn)水痕跡，活塞上止點壓縮余隙異常；空氣濾芯存在涉水變形痕跡。將斷裂的活塞連桿取回實驗室檢測，依據(jù)GB/T 19863-2005《體視顯微鏡試驗方法》、GB/T 17359-2012《微束分析 能譜法定量分析》對發(fā)動機(jī)斷裂連桿的斷口進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)連桿斷口斷裂源位于連桿一側(cè)，連桿存在明顯的彎曲變形，斷口部分區(qū)域磨損嚴(yán)重，存在明顯的纖維區(qū)和放射區(qū)，為過載導(dǎo)致的一次斷裂，其斷裂屬于疲勞斷裂。

4.3 案例結(jié)果分析

通常情況下，發(fā)動機(jī)運行時，活塞、連桿進(jìn)行往復(fù)循環(huán)運動，在每個循環(huán)過程中，活塞到達(dá)上止點的位置是相同的。當(dāng)發(fā)動機(jī)在運行時進(jìn)水，水進(jìn)入氣缸，由于水無法被壓縮，會使活塞運動行程變短而無法達(dá)到原有的上止點位置，從而在缸套上留下活塞上止點壓縮余隙異常的痕跡，同時，連桿也會因此受到較大載荷力：該載荷力可能會超過連桿的彎曲極限而導(dǎo)致其斷裂，斷裂的連桿、活塞會將缸體、油底殼等相鄰部位擊穿；該載荷也可能未超過連桿的彎曲極限而只是造成連桿彎曲變形，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火，但此時若繼續(xù)啟動發(fā)動機(jī)或啟動后繼續(xù)運行，將進(jìn)一步傷害連桿而導(dǎo)致其斷裂，此時進(jìn)行的啟動操作因進(jìn)氣管道已經(jīng)進(jìn)水，嚴(yán)重影響燃油與空氣的混合配比，會引起火花塞結(jié)膠、燃燒室嚴(yán)重燃燒不良。綜上所述，涉案發(fā)動機(jī)涉水而致使水進(jìn)入氣缸，因水無法被壓縮，導(dǎo)致連桿受過載作用力而斷裂，進(jìn)而造成缸體、油底殼等相鄰部位被擊穿。

由此可知本次事故之前發(fā)動機(jī)連桿已經(jīng)存在彎曲現(xiàn)象，發(fā)動機(jī)進(jìn)水后，當(dāng)活塞上行壓縮時，由于水難以壓縮，在強(qiáng)大的起動機(jī)力量驅(qū)動下，會造成活塞受損、連桿彎曲，如不及時更換維修，最終在后續(xù)的運轉(zhuǎn)過程中會造成連桿斷裂，敲擊發(fā)動機(jī)致其損壞。