清潔工程
——汽車維修保養新理念(中)

◆文/北京 胡建軍

胡建軍 (本刊編委會委員)

天元陸兵汽車科技有限總工程師，著名汽修專家。中國汽車工程學會會員，中國資深汽車維修工程師（SAE）。教育部汽車維修職業教育改革國家級課題組組長、專家委員；交通運輸部專業技能認證中心專家委員；中國汽車工程學會汽車應用與服務分會汽車維修職業教育委員會專家委員。

這個課題是我在一次國際汽車再制造研討會上，聽到很多科學家、院士和專家共同提出的一個實踐性的觀點。“清潔工程”這個觀點和認識，深深地觸動了我多年苦苦追求與推行的理念，醍醐灌頂，我終于明白了我們汽車維修行業為什么長時間以來沒有解決“臟、亂、差”，就是因為我們始終為了清潔而清潔，并不認為清潔工作是科學技術含量很高的技術工作，沒有將其提高到系統工程層面來看待。由于版面的限制，該文章是一個四小時課件的概括，在2019年3月的AMR 2019北京國際汽保汽配展上，我就此內容做了一個半小時的演講，反響出乎意料的好。本文所刊登的雖然只是一些概念性的東西，但希望能夠引起維修人員的關注。

(接上期)

清潔工程的重要性

汽車發動機缸體在加工線上一般需要經過28道主要工藝流程，不僅每道工序結束后都要進行清洗、清潔以及表面處理工作，而且其中還有9道專門、專業設備清洗工序，變速器的加工也相差無幾。可見清洗、清潔的重要性。

從汽車工業角度來講，清潔工作的主要對象其材質以金屬材料為主，清潔實際上是一種表面處理工藝，其目的主要是去除金屬表面殘留的油污、積炭、膠質、瀝青混合物、氧化層、微顆粒物質(如灰塵、無機鹽)和銹垢、水垢等。

還是以汽車發動機和自動變速器為例，雖然其整體結構以金屬材料為主，但各個零部件，支撐件、連接件又是由不同的材料構成，具有不同的加工工藝、處理工藝及性能要求，因此清潔工作的質量對其影響越來越重要，同時單個零部件的清潔質量與系統清潔質量息息相關，因為現代汽車發動機和自動變速器具有越來越強化的系統化管理。比如對自動變速器要求精度非常高的液壓伺服控制系統(閥體)來講，污染度控制顯得尤為重要。因此，雖然將汽車養護與維修的清潔工作提升到清潔工程的高度，從復雜程度和工作項目來講有些強求，但面對用傳統經驗操控現代制造技術，用落后的清潔工作面對現代技術產品的要求而言，應為之不過。

汽車發動機在裝配過程中，精密表面會被擦傷，而且在試運行和實際使用中，配合表面極易造成破壞，尤其在不加工表面，如油道內腔、水道，存在過多的雜質和油泥(瀝青質、膠質物、煙炲等混合物)也會影響整機性能。發動機潤滑油及其系統的清潔度不合格同樣會加速零部件的磨損，使發動機性能下降，壽命縮短。圖3所示為影響發動機裝配質量的清潔度因素。

圖3 影響發動機裝配質量的清潔度因素

污染物對機體的損害

以發動機為例，我目前在做的汽車發動機在用油(舊油)分析工作，其中50%的工作內容就是分析油液中的污染物種類、質量、重量、幾何形狀、顏色、原因和來源。其實污染的內涵非常豐富，包括外界侵入的物質在內，統稱為污染，如氣體進入會造成油液體積的壓縮，同時產生氣蝕；水分的進入會引起乳化變質，降低潤滑性能；灰塵、微粒進入會加速磨損等。發動機機油濾清器一般只能過濾大于15～20μm(μm為微米，1μm=0.001mm)以上的顆粒。但研究發現，5～15μm的顆粒對發動機損害最大。人的正常視力可以觀察到40μm的顆粒，不借助放大鏡無法看到小于40μm的顆粒，也就是說在人們眼里看來是“干凈”的油液其中可能懸浮著大量的微小顆粒，隨著發動機加工精度越來越高，運動間隙越來越小，對超細顆粒越來越敏感了。也正是這些微粒對系統有著極大的影響。這些顆粒數量越多造成的磨損越嚴重，顆粒的尺寸又與潤滑油膜厚度有密切關系，由于一般潤滑油膜厚度在5μm以下，所以小于5μm的顆粒雜質對系統元件的磨損影響最大。同時，顆粒在元件表面流動速度越快磨損就會越嚴重。

一般顆粒分為軟質和硬質兩種，軟質顆粒有添加劑與水的凝聚物、本組分分解與聚合物、棉絨纖維等，這些物質可包圍在熱交換器、濾清器、油道內腔粗糙表面和一些終端，從而會導致零部件散熱能力降低、阻塞、卡塞(如噴油嘴、液壓挺桿、漲緊機構及各種閥體、柱塞)、動作失靈。硬質顆粒有制造過程中帶入的顆粒、維修保養過程帶入的微粒以及系統中的磨損產物、氧化物等，如果顆粒硬度與元件表面硬度之比大于1時，磨損將會增加。如果這些顆粒形狀尖銳且短而粗就會產生較大的磨損，這些顆粒會加速系統元件的磨損和失效。

顆粒污染引起的失效模式主要有兩種，突發失效和漸發失效。突發失效是指在非預測的情況下，突然損壞或動作失靈，產生突發失效的原因主要是尺寸較大的顆粒進入了運動間隙或流體通道，妨礙了副表面間的相對運動。漸發失效主要是由磨損引起的，當小尺寸顆粒進入運動間隙或通道時，首先引起材料表面的磨損，使運動間隙增大或破壞密封引起潤滑系統壓力降低，直至導致系統磨損的鏈式反應，最后的結果是系統及元件因喪失功能而完全失效。當大量的顆粒淤積增加摩擦阻力，而動作力不足以克服摩擦力時就會造成卡死。一些細小的顆粒(1～5μm)隨著高速油流流經工作表面，會對表面產生沖蝕磨損，特別是閥體的尖角極容易被沖蝕而喪失尖角，致使閥體性能失效，若閥芯卡死線圈可能會被燒壞。圖4所示為液流閥的沖蝕磨損過程及顆粒阻塞引起的滑閥卡滯。

漸發失效是引起發動機、自動變數器等動力系統失效的主要模式。發動機及其他動力總成內雜質及殘留物對機體的損害主要體現在以下幾個方面：

圖4 液流閥的沖蝕磨損過程及顆粒阻塞引起的滑閥卡滯

1.進氣歧管、進氣道、缸套、活塞等清潔度不達標，輕者使缸套活塞拉毛、拉傷，嚴重者造成活塞被“咬死”，被迫停止工作。

2.潤滑油系統的內腔、主油道、潤滑噴嘴、曲軸油道、凸輪軸油道濾清器、連桿等不潔，輕者使軸瓦及運動件表面拉傷，嚴重時會使油路堵塞，連桿軸承和主軸承因斷油造成溫度急劇升高而燒瓦，甚至造成連桿或曲軸斷裂，直至整機報廢。經驗告訴我們，當潤滑系統混入5～12μm的硬質顆粒時，相關精密偶件包括大部分橡膠密封件就會受到極大的危害。

3.發動機中的零部件接合面、密封面由于泥沙、金屬碎屑、毛刺等雜質未清除干凈，易于導致局部密封失效而產生不良后果。

4.零部件表面的積炭會降低零部件導熱能力，使發動機過熱并會形成熾熱點，引起可燃混合汽先期燃燒，影響發動機正常工作，因此在汽車保養和維修時應盡量將積炭清除。這里要注意的是，千萬不要急功近利。清除積炭是一個緩慢的過程，不可用強酸、強堿類化學清洗劑，可適當用一些溶解劑、分散劑或軟化劑。能夠用物理方法解決一定盡量使用物理方法。

5.一些運動副表面經過研磨后，研磨砂、研磨膏等會在系統中留下大量的研磨劑。這些研磨劑硬度非常高，基質黏度也很強，必須使用專用工具反復清洗才能清除干凈，否則后患無窮。

6.自動變速器內部很多部位依靠重力換油是不可能換干凈的，必須依靠設備，利用外部壓力擠壓(正壓或負壓配合)才能相對達到一定的清潔度。

據研究資料表明，汽車動力系統的功能失效50%歸因于磨損，而模塑主要是由于系統內的顆粒污染物造成的。另有統計資料表明，發動機、自動變速器元件失效70%～85%歸因于油液污染，并且因磨損產生的燃料費用接近總燃料費用的三分之二。

從以上分析來看，從某種程度上來說，汽車在使用中，除非迫不得已或故意破壞，出現的問題有很大一部分是不科學的保養維修造成的。這一點不是危言聳聽。

總之，零部件的清潔度，包括換油后殘留的舊油對新油的污染程度都會對發動機的可靠性和壽命產生嚴重的影響。