汽車涉水發(fā)動機(jī)損壞原因分析

武攀曉

摘 要：某公司所售車輛在行駛過程中涉水損壞。采用金相檢驗、外觀檢查等方法對車輛損壞原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，車輛進(jìn)水后，水的不可壓縮性導(dǎo)致車輛連桿彎曲、斷裂，打壞車輛發(fā)動機(jī)殼體，造成車輛損壞。

關(guān)鍵詞：車輛 涉水 發(fā)動機(jī) 斷口分析

Analysis of the Causes of the Damage of Automobile Wading Engine

Wu Panxiao

Abstract：A vehicle sold by a company was damaged by water during driving. Metallographic inspection， visual inspection and other methods were used to analyze the causes of vehicle damage. The results show that after water enters the vehicle ， the incompressibility of the water causes the vehicle connecting rod to bend and break， which damages the vehicle engine housing and causes vehicle damage.

Key words：vehicle， wading， engine， fracture analysis

車輛涉水顧名思義，就是指車輛在地勢低洼、有積水的路面行車，在水中通行。一般發(fā)生在陰雨天氣，排水設(shè)備欠缺導(dǎo)致路面有積水的道路低洼地段，隨著汽車保有量的不斷上升，尤其是2020年雨水較多，汽車涉水事故起數(shù)也不斷上升，對人們的生活影響也越來越大，目前，國內(nèi)學(xué)者對汽車涉水損壞原因進(jìn)行了大量研究。

某公司銷售汽車在行駛過程中涉水損壞，造成損失，保險公司認(rèn)為車輛二次啟動，拒賠。為了探明車輛發(fā)動機(jī)損壞的原因，本文對其進(jìn)行了失效分析。

1 車輛現(xiàn)場調(diào)查與檢驗方法

車輛停放在室外，覆蓋有車衣，外觀未見碰撞損壞痕跡。發(fā)動機(jī)已從車上拆除，進(jìn)氣口水平朝向正前方，處于中網(wǎng)后部上端位置，進(jìn)氣口下沿離地高度約850mm。發(fā)動機(jī)艙保險絲未發(fā)現(xiàn)異常，車內(nèi)前排座椅已拆除，地板表面殘留泥沙。排氣管上沿離地高度約550mm。

發(fā)動機(jī)已完全拆解，現(xiàn)場未見空氣濾芯、火花塞，機(jī)油已放掉。檢查進(jìn)氣管內(nèi)壁存在飛濺泥點，空濾殼體內(nèi)部殘留泥沙和液體流淌痕跡。車輛發(fā)動機(jī)為自然吸氣V型6缸汽油機(jī)，每缸為雙進(jìn)氣門和雙排氣門的4氣門結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)表面未見外力碰撞痕跡。檢查氣門室蓋、氣缸蓋、凸輪軸、曲軸、油底殼等部件未發(fā)現(xiàn)明顯損傷，多個氣門座存在銹蝕痕跡。1缸和2缸活塞連桿彎曲斷裂，變形縮短量約為10mm，活塞頂部未見碰撞痕跡，1缸的缸體部位存在硬物撞擊造成的貫通性穿孔，受力方向由內(nèi)向外，分離物缺失，其余活塞連桿未發(fā)現(xiàn)明顯損傷。活塞頂部附著積碳程度較一致，缸筒內(nèi)壁較為光滑，軸瓦未發(fā)現(xiàn)異常磨損及高溫發(fā)藍(lán)現(xiàn)象。起動機(jī)外觀完好，驅(qū)動齒輪未發(fā)現(xiàn)異常損傷，現(xiàn)場驅(qū)動起動機(jī)可以正常工作。飛輪存在銹蝕痕跡，齒圈未發(fā)現(xiàn)異常損傷，拖車抵達(dá)現(xiàn)場時，車輛停在路中，路面積水沒過排氣管上沿，達(dá)到約2/3車輪高度。拆檢照片顯示：空氣濾芯存在水印，空濾殼體內(nèi)部有水跡，連接至節(jié)氣門的進(jìn)氣管口有水跡。火花塞未見明顯結(jié)膠現(xiàn)象。

2 試驗結(jié)果

對連桿進(jìn)行斷口分析，分析結(jié)果：

（1）斷口宏觀未見明顯塑性變形，可見明顯的放射性花樣，源區(qū)位于放射狀花樣收斂處連桿表面，向另一側(cè)擴(kuò)展開裂。通過掃描電鏡，斷裂源區(qū)觀察到韌窩形貌，擴(kuò)展區(qū)觀察到明顯的解理形貌，最后斷裂區(qū)為韌窩形貌。

（2）斷口宏觀未見明顯塑性變形，可見明顯的放射性花樣，源區(qū)位于放射狀花樣收斂處連桿表面，向另一側(cè)擴(kuò)展開裂。通過掃描電鏡，斷裂源區(qū)觀察到韌窩形貌，擴(kuò)展區(qū)觀察到明顯的解理形貌，最后斷裂區(qū)為韌窩形貌。

3 分析與討論

場勘驗時車輛發(fā)動機(jī)已完全拆解，且未見重要的空氣濾芯。車輛及發(fā)動機(jī)的外表面均未見外力碰撞痕跡，可排除因外力碰撞導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞的可能。未發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)軸瓦高溫發(fā)藍(lán)或拉缸拉瓦等異常磨損現(xiàn)象，可排除因潤滑不良及高溫導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞的可能。根據(jù)車輛發(fā)動機(jī)活塞連桿斷口分析可知，連桿為承受巨大作用力而彎曲斷裂，未見疲勞裂紋，可排除因發(fā)動機(jī)活塞連桿自身缺陷導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞的可能。車輛進(jìn)氣管內(nèi)壁存在飛濺泥點，空濾殼體內(nèi)部殘留泥沙、液體流淌痕跡及空氣濾芯存在水流沖刷痕跡，并結(jié)合其他拆檢照片，均說明發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管已大量進(jìn)水。水流通過進(jìn)氣管進(jìn)入第1、2缸內(nèi)并積存在活塞頂部，缸內(nèi)已進(jìn)水的活塞上行壓縮時，壓縮行程實際上變成了對水的壓縮過程，由于水無法被壓縮，造成連桿承受壓力急劇增大超過極限而彎曲斷裂并打破缸體，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞。結(jié)合以上分析，車輛發(fā)動機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致連桿斷裂，發(fā)動機(jī)損壞。

受車速快慢、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高低、進(jìn)水量多少等因素影響，對發(fā)動機(jī)造成的損壞程度有所不同。發(fā)動機(jī)短時間內(nèi)吸入較大量的水，則完全存在直接導(dǎo)致連桿斷裂而發(fā)動機(jī)熄火的情況發(fā)生。車輛進(jìn)氣口水平朝向正前方，沿離地高度約850mm，救援時路面積水已下降但車輛前端積水深度仍有約550～600mm。在此水深下涉水行駛，水面波動起伏，即使車速不快，也會在車頭引起相當(dāng)高的水涌沒過進(jìn)氣口，直接導(dǎo)致進(jìn)氣口在短時間內(nèi)吸入較大量的水。由車輛斷裂連桿的變形縮短量可知，進(jìn)入缸內(nèi)的水量較多，遠(yuǎn)超過其燃燒室容積。通常情況下若熄火后再次啟動車輛，空氣濾芯已浸水，進(jìn)氣阻力增大，進(jìn)氣量不足，且濕度過大，嚴(yán)重影響燃油與空氣的混合配比，火花塞無法點燃;同時排氣管完全被淹沒，積水倒灌，排氣阻力較大。此時起動機(jī)較難帶動飛輪運轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)啟動較為困難。強(qiáng)行啟動甚至?xí)斐娠w輪齒圈和驅(qū)動齒輪打齒磨損痕跡，損壞起動機(jī)。即使成功啟動發(fā)動機(jī)，混合氣無法充分燃燒，會出現(xiàn)燃燒室積碳加劇，火花塞結(jié)膠現(xiàn)象。同樣由于水的不可壓縮性，會導(dǎo)致缸內(nèi)進(jìn)水的活塞連桿彎曲斷裂。現(xiàn)場勘驗時，車輛飛輪齒圈及起動機(jī)驅(qū)動齒輪未見異常磨損痕跡，起動機(jī)及保險絲未見異常，火花塞未見明顯結(jié)膠現(xiàn)象，缸壁未見往復(fù)拉痕。未發(fā)現(xiàn)支持因二次點火導(dǎo)致連桿斷裂打破缸體的物證特征。

4 結(jié)論及建議

（1）車輛發(fā)動機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞。

（2）車輛涉水行駛之前必須要確認(rèn)涉水深度，如涉水，千萬不要再次打火啟動。