发动机机油消耗大原因分析及排查

张玉，朱治颖，蒙亦光，杨寨兴

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）

故障诊断与维修

发动机机油消耗大原因分析及排查

张玉，朱治颖，蒙亦光，杨寨兴

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）

简要分析导致发动机机油消耗大的各方面原因，同时，通过介绍某款发动机机油消耗大的原因排查过程，提出发动机机油消耗大原因排查的思路与方向，为之后提供数据及经验参考。

发动机；机油消耗；分析；排查

1 机油消耗

机油对发动机主要起润滑、冷却、防锈、防蚀、减磨、清洁等作用，影响发动机性能。发动机运行过程中会存在一定量的机油消耗，正常的机油消耗不会对发动机造成危害。机油消耗主要通过以下三个途径：

①活塞与气缸壁之间的间隙。活塞环上行过程中将气缸壁上的润滑油膜带入燃烧室。

②进、排气门杆与气门导管之间的间隙。气门与气门导管是一对热负荷较大的运动副，需要机油进行润滑，以避免气门在气门导管中卡死，微量的机油通过气门油封进入燃烧室。

③曲轴箱通风管路。一部分雾状机油微粒通过曲轴箱通风管路进入燃烧室。

机油消耗大是指机油消耗率与燃油消耗率比值超过国家标准要求（GB/T 19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》：机油消耗率/燃油消耗率≤0.3%）。机油消耗大不仅造成机油消耗上升，同时还会导致发动机怠速不稳、加速无力、动力下降、尾气排放超标等，严重者发动机润滑不足，零件磨损加剧。

2 发动机机油消耗大原因分析

机油外漏、内漏或过多机油进入燃烧室参与燃烧等都会引起发动机机油消耗过大。

2.1 机油外漏引起发动机机油消耗大

油管破损，油管与孔口连接处结合不牢、密封性差，密封面螺栓松动，螺栓紧固力矩不够，油封磨损、变形、老化或腐蚀，机油压力过高等都会造成机油外漏。机油外漏引起发动机机油消耗过大，同时造成机油压力过低，机油循环流动性下降，导致发动机冷却条件变差，发动机润滑不足，加剧零件磨损。

2.2 机油内漏引起发动机机油消耗大

缸套有裂纹造成机油在高压作用下被挤进水道，或缸垫破损、老化或腐蚀等引起的缸体油水道相通导致发动机机油内漏进入水道，均会引起发动机机油消耗异常。

2.3 烧机油引起发动机机油消耗大

过多机油进入燃烧室参与燃烧即所谓的发动机烧机油，引起发动机烧机油的原因很多，但归结起来大多由以下几个方面原因导致。

2.3.1 活塞环原因引起发动机烧机油

（1）活塞环逆组装

活塞环安装具有一定的方向性，安装时有标记的一面朝向活塞顶面，不得错装，尤其是锥面环。若安装方向不正确，大量机油在活塞环的泵油作用下进入燃烧室，造成发动机机油消耗异常，燃烧室积碳严重，加剧气缸与活塞、活塞环的磨损。

（2）活塞环各环开口对口

安装活塞环时，各环开口位置需调整到指定位置。若活塞环各环开口方向对口或间距较小，活塞漏气量增大，曲轴箱压力随之升高，机油在此压力下被挤入燃烧室，从而导致机油消耗异常。

强制将各环开口对口进行试验，试验数据表明，各环开口对口，活塞漏气量增加40%，机油消耗量增加20%，如图1、2所示。

图1 各环开口对口对活塞漏气量的影响

图2 各环开口对口对机油消耗的影响

（3）活塞环磨损

活塞环磨损，侧隙、背隙增大，泄露通道的面积增加，密封性能降低，活塞环泵油作用加剧，活塞漏气量明显增大，进而导致发动机烧机油。

（4）油环弹力衰减

衬环变形、断裂或开口搭接，弹力衰减，油环刮油效果变差或丧失，刮油不彻底，大量机油进入燃烧室参与燃烧，造成机油消耗异常。

2.3.2 活塞原因引起发动机烧机油

活塞尺寸超差，活塞环槽磨损、环岸磨损，造成活塞环侧隙、背隙增大，活塞与气缸壁间隙增大，活塞漏气量增加，从而导致发动机烧机油。

活塞回油孔堵塞，多余机油无法顺利流回油底壳，滞留机油过多，超过油环刮油能力的极限，刮油不彻底，再加上气缸真空度及曲轴箱压力的双重作用，进入燃烧室参与燃烧的机油量急剧增加，机油消耗异常。

2.3.3 缸体原因引起发动机烧机油

缸体缸孔网纹、圆度、圆柱度、位置度尺寸超差，活塞与缸孔配合间隙大于设计值，并超过活塞环追随性极限时，缸壁机油附着量上升，活塞上行时，带入燃烧室的机油增加，造成机油消耗异常。

2.3.4 气门原因引起发动机烧机油

气门油封未压装到位、变形、开裂或老化，密封性能达不到要求，机油渗入燃烧室，导致机油消耗异常。

气门杆或气门导管磨损，气门杆与气门导管间隙增大，气门杆摆动量大，导致气门油封变形，密封性能下降，机油渗入燃烧室，机油消耗异常。气门杆或气门导管尺寸超差，气门杆与气门导管同心度不满足要求，高速运动时气门杆挤压气门油封密封面，导致气门油封变形，机油渗入燃烧室，机油消耗大。气门导管与气缸盖配合处有裂纹或间隙较大，造成机油渗漏进入燃烧室，从而导致发动机烧机油。

2.3.5 曲轴箱通风系统原因引起发动机烧机油

PCV阀堵塞、卡滞或损坏，曲轴箱通风管、PCV阀通气胶管、波纹管等堵塞或弯曲，曲轴箱通风系统不顺畅，曲轴箱压力升高，窜入燃烧室的机油增多，导致发动机烧机油。

油气分离系统回油口堵塞，机油无法流回油底壳，堆积在PCV阀附近，大量机油经PCV阀进入燃烧室参与燃烧，造成机油消耗异常。油气分离系统导流板、档油板、回油挡片等脱落或断裂，油气分离效率降低，或功能丧失，大量机油未经分离直接经PCV阀进入燃烧室，导致发动机机油消耗大。

3 发动机机油消耗大原因具体排查

由于发动机长时间高速、大负荷运转或发动机冷却液不足、冷却效果差造成发动机长时间高温运转，也会导致发动机机油大量蒸发，机油消耗异常。因此，在排查引起发动机机油消耗大的具体原因前，应先确定发动机是否存在机油消耗大的问题，然后再一步步往下排查。

某款发动机在运行约4 000 km后出现机油消耗过大故障。初步检查发现，该发动机各密封面结合处、各管连接处均无漏油现象，冷却水箱内也无油迹漂浮，可排除机油外漏或内漏进入水箱引起发动机机油消异常。

为检测该发动机是否存在机油消耗大问题以及进一步原因分析，将该发动机装上试验台架进行机油消耗试验及携油量试验。试验数据如表1所示。

表1 试验数据

额定转速、全负荷运行2 h，发动机机油/燃油消耗比为1.15%，携油量为1.4 g/h.对此，可判定该发动机确实存在机油消耗过大。

拆下PCV阀通气管、曲轴箱通气管，管壁有少量机油，甩动通气管未有机油被甩出。结合携油量试验数据说明该发动机气缸盖罩油气分离系统正常。

在300±50 r/min转速下测各缸缸压，第3缸缸压稍高，其他三缸缸压正常。拆下火花塞，发现第3缸火花塞积碳严重，其余缸火花塞积碳正常，如图3所示；拆下进、排气歧管，第3缸进、排气门积碳较多，如图4所示。由此可说明是积碳引起3缸缸压增加，同时，可初步判断第3缸参与燃烧的机油较多。另外，由于第3缸进气门导管积碳较多，不排除机油从进气门导管与气缸盖配合处渗入气门室的可能。

图3 火花塞积碳情况

图4 进排气门积碳情况

气缸盖罩油气分离系统正常，下一步则开始考虑气缸盖或曲轴箱部件引起发动机机油消耗异常。

将故障机的气缸盖总成拆下，和另一台试验机的气缸盖总成互换（该试验机机油消耗正常，具体如表2所示），然后分别上试验台架进行机油消耗试验。试验数据如表2所示。根据试验结果，则可排除气缸盖总成原因引起发动机烧机油。

表2 试验数据

根据以上试验结果，排除气缸盖罩和气缸盖总成引起发动机机油消耗大，并可初步判断是曲轴箱部件原因引起机油消耗异常。活塞环、活塞、缸体都有可能引起发动机烧机油，对此，则对故障机进行拆机检查。

拆下气缸盖总成后，检查气缸垫，气缸垫正常，无破损、腐蚀等。活塞下行，发现第3缸缸孔拉伤（如图5所示）。用手晃动活塞顶面，活塞与缸体间隙较大，其余缸间隙正常。同时，转动曲轴发现，第3缸活塞上行时，缸孔上的机油被泵入燃烧室，活塞下行时，缸孔残留机油较多，如图6所示。

图5 3缸缸孔拉伤

图6 活塞上行，3缸缸孔机油被泵入燃烧室

随后，拆下第3缸活塞，发现第二道活塞环（锥面环）装反（如图7所示），同时组合油环的衬环开口有断裂（如图8所示）。

图7 3缸第二道活塞环装反

图8 3缸衬环开口断裂

对拆下的活塞、活塞环、缸体进行相关尺寸检验，均检验合格，可排除零件尺寸超差引起发动机烧机油。

同时，根据以上可判断是第二道活塞环装反、衬环开口断裂引起发动机机油消耗异常。随后，3缸更换新的组合油环，同时第二道活塞环正常装配，然后恢复整机上台架进行试验验证。试验数据如表3所示。

表3试验数据

试验项目试验时间试验数据要求结果判定机油消耗2h0.04%≤0.3%合格

额定转速、全负荷运行2 h，发动机机油/燃油消耗比为0.04%，机油消耗合格。对此，可最终判定该故障机烧机油是由3缸第二道活塞环装反、组合油环衬环开口断裂引起。

4 结论

引起发动机机油消耗大的原因很多，在确定发动机确实存在机油消耗大的故障后，应按照先易后难、先外后内的思路进行故障排查，再逐项进行检查、分析及排查，并最终确定导致发动机机油消耗大的具体原因。

[1]袁兆成.内燃机设计[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]陈奎彪，何大林.活塞环各参数对机油耗的影响[J].内燃机配件，1999（6）：11-15.

[3]蒋海勇.发动机机油消耗问题研究[J].内燃机与配件，2013（11）：1-4.

Cause Analysis and Investigation of Engine Burning Oil

ZHANG Yu，ZHU Zhi-ying，MENG Yi-guang，YANG Zhai-xing
（Liuzhou Wuling Liuji Power Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

A brief analysis of cause engine oil consumption of various reasons，at the same time，through the introduction of a certain engine oil consumption of the reasons for the investigation process，put forward the ideas and direction of the reasons for the investigation of the engine oil consumption，provide data and experience reference for later.

engine；oil consumption；analysis；investigation

TK438

A

1672-545X（2017）06-0255-04

2017-03-13

张玉（1989-），女，湖北襄阳人，助理工程师，学士学位，主要研究方向为产品设计开发。