佛家说因果,道家说缘分!每件事都与它内在的逻辑有关。就像《九阴真经》一样,从一开始就是“劳动宫、机关门.”没有告诉你的行功秘诀,“天道其意为博,其Bai Rio其趣味深厚,天地之常分,阴阳之队。”
其实这并不是《九阴真经》的作者喜欢假装X来炫耀学问。他不仅要知道练习者对武功的“所以”,还要知道“为什么”。只有真正理解原理的人才能达到武学的顶峰。如果按照经书努力练习,最终只能沦为普通一代。(莎士比亚)。
今天我们在谈论大众奥迪神器EA888的排气阀,但我不想直接这么说。"原车的排气阀设计有缺陷,可以烧机油."那就结束了。这个废气阀哪里有缺陷,制造商对这个缺陷做了什么补充,我们对这个缺陷又做了什么改进,最后由我们自己判断,制造商和我们做的事情不可靠,不合理。
改造自然要了解自然。同样,要改善排气阀,必须知道排气阀的原理。汽车为什么要有排气阀?
内燃机工作时,燃料在气缸内点火爆炸,然后将活塞上下推进。燃料燃烧的气体大部分从排气管排出,但仍有约2%的气体从活塞环缝隙中逸出,流入曲轴箱。
这部分窜出来的气体积聚在曲轴箱中,使整个曲轴箱成为高压锅,因此必须通过系统将这部分气体引导到进气系统,然后重新输入气缸燃烧。这个系统被称为“曲轴箱通风系统”。曲轴箱通风系统的核心部件就是“气体分离器”,这通常被称为“废气阀”。
学医的朋友都知道,很多疾病本身并不可怕,可怕的是伴随而来的并发症。我以为跳进曲柄箱的气体经过诱导分流道燃烧就结束了,但这种高温高压气体进入曲柄箱后,机油池表面就会起油雾。(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视),)在好莱坞大片中,可以想象超音速战斗机低空飞行掠过海面时气流刺激巨大水花的场景。事实上,在曲柄箱里并不总是会发生同样的事情。(大卫亚设)。
这部分激动的油雾就是小油粒。随着曲轴箱通风系统引导曲轴箱通道进入入口,这些悬浮在气体中的油颗粒也会流入进气口,进入燃烧室。这就是排气阀产生燃烧室的原因。
当然,油燃烧不仅是活塞环、阀门油封等排气阀问题,也是一个综合性问题。但是,本文只讨论排气阀。
为了分离被困在曲柄箱里的油粒,各大汽车制造商的工程师们虽然八仙过海,各显神通,但总体上大致分为两种手段。一个是冷凝式,一个是旋转式。(阿尔伯特爱因斯坦)(美国)。
图1
图1显示了碰撞排气阀的原理。橙色油颗粒由气体撞击碰撞板,颗粒状油滴撞击板后粘在板上,利用油滴自重沿板流下,气体直接绕过板完成油气分离。所以,你知道吗?那是什么?那是什么?那是什么?那是什么?那是什么?那是什么?那是什么?
图2
图2示出旋风排气阀的原理。将包裹油粒子的曲柄箱通道导向旋风漏斗。因为旋风漏的圆锥设计,气体进入漏斗后运动轨迹呈螺旋状引导。根据牛顿三大定律,根据爱因斯坦相对论现代量子力学的相加,我们都知道旋转的物体产生离心力的道理。由于油雾实际上是“小油滴气体”的结构成分,液体小油滴的质量大于气体,质量大的物体离心力大,油滴会尽可能往外扔,撞到旋风漏斗的内壁,粘在一起。
着漏斗壁流回发动机内部,而漏斗中间部分的则成了分离干净后的纯气体,被抽走进入进气道,然后进入燃烧室燃烧。
两种原理的废气阀,像极了天龙八部中的北冥神功和化功大法,功法不同但是都可以吸人内力……哦不对,是分离油气,有着异曲同工之妙。
既然两种原理的废气阀都可以分离油气,到底哪一种被采用的比较广泛呢。根据小弟多年的修车经验,撞凝式原理的被采用的比较广泛。日系、韩系、美系……包括德系中奥迪大众自己的发动机,除了EA888采用了旋风式分离,其他的无论是EA837还是现在牛X到不行的EA211,采用的都是撞凝式。那我们不禁要发问,为什么唯独EA888的设计师要采用旋风式分离结构的废气阀呢?
其实在人类文明的进程中,很多东西的突破靠的就是冒险和创新。如果玩得好,那就是创新。如果玩砸了,那就是冒险,或者说是玩火。EA888发动机的油气分离器的设计到底是不是玩火,我们接着往下看。
在理想状态下,旋风式分离的效果是要优于撞凝式的,但是请注意,是在理想的状态下。要知道,在地球上,能满足理想状态的时候基本上不多,为了方便大家理解,我在家让我老婆配合做了一个实验(我老婆就是配合拍了张照片)。
脸盆中的水我们模拟成曲轴箱窜气的气流,浮在水上的乒乓球模拟成悬浮的油颗粒,脸盆就是旋风漏斗。我用手旋转搅拌脸盆中的水,水就形成了旋涡,乒乓球在离心力的作用下,始终贴着脸盆壁游走。
如果我的手不再搅拌脸盘里的水,旋涡就迅速消失,乒乓球就回到了水中央。
通过这个实验,我们得出几个结论。
1、乒乓球之所以在水面形成旋涡的时候,能贴着脸盘壁是因为离心力的关系。
2、水旋涡的形成是因为我不断地搅拌水而引发的。
3、如果我停止搅拌水,那么水旋涡就消失,乒乓球没有足够的离心力无法贴着脸盘壁。
最后的结论就是,形成稳定离心力的条件是必须维持持续不断稳定的旋涡水流,注意,重点在于“持续、不断、稳定”这六个字。
道理跟大家讲明白了,现在我们结合EA888发动机的实际条件和废气阀工作原理,来说说问题出在哪里。
这个是原厂的EA888废气阀解剖图,经过标注相信大家对其结构应该是一目了然了。废气阀中的膜片阀仅仅是控制内压但不参与分离,这里不做细说。
废气从废气入口进入,经过废气通道,顶开单向阀,进入旋风漏斗内分离,旋风漏斗底下有个小孔可以很明显地看到,经过分离的油气,油滴从小孔流回发动机内部,干净的气体根据发动机工作模式不同,或从自然吸气模式出口进入进气歧管再进入燃烧室燃烧,或从涡轮增压模式出气口进入总进气管再经进气歧管最后进入燃烧室燃烧。
我通过三种颜色,把废气阀的气路给大家做个说明。绿色是裹挟着机油颗粒的废气,进入废气阀,顶开单向阀,在旋风漏斗中形成分离。
分离完的气体,假如发动机在自然吸气状态下,则走蓝色箭头路线。假如在涡轮增压状态下,则走红色箭头路线。
可以说,从理想条件环境下,这个废气阀设计得非常完美,但是我之前说过了,地球上没有多少理想的条件环境,所以在不理想的条件环境下,这个废气阀就出问题了。
因为这个废气阀要彻底充分地分离油气,必须在旋风分离器充分发挥作用的前提下才能做到。结合之前脸盆里放乒乓球的实验,我们已经得知了,只有形成了稳定的旋转气流或者水流,才能有足够的离心力甩出较重的油滴,从而分离油气。之前提过的六字真言:“持续、不断、稳定”,就是我所说的理想的条件环境。
众所周知,发动机的运转工况会随着路况的不同而不同。如果是在路况良好的国道或者高速公路行驶,发动机转速稳定,每个工作循环产生的曲轴箱废气量均匀而持续,那么废气气流进入废气阀的时候是持续、不断、稳定的。但是如果在停停开开的城市道路呢?发动机时而高转速,时而低转速,难以形成持续、不断、稳定的气流,那么旋风漏斗中就不能形成旋涡。没有旋涡就没有离心力,没有离心力油颗粒就无法甩到漏斗壁上,油气就无法分离。大量没有分离干净的油气被吸入进气道再进入气缸重新燃烧,烧机油的悲剧就产生了。
那么技术力量强大的大众公司没发现这个问题吗?很显然,他们发现了,于是就对废气阀做了一些改进,最重要的,就是在废气阀中,加装了一套简易的撞凝设备。
废气阀的这个腔体,原本是一个空房间的形式,仅仅是作为废气经过的过道。
房间上面,本来有这个板作为“屋顶”,当然了,为了让大家一窥全貌,让我给撬开了。
“屋顶”的背面,加设了三块撞凝板,目的就是让油气先在板上撞凝后经过第一道初步分离,然后再进入旋风漏斗经过第二道分离。这个结构早期是没有的,是后期才改进的。这个亡羊补牢的产物不能说没效果,但是改进的不彻底。你想,这么大一个房间,孤零零三根柱子,能撞凝到多少油滴,其效果就像用漏勺子舀水,舀不了几滴水。
虽说这个隔靴挠痒的设计不能真的给你止痒,但是聊胜于无嘛,多少总有点作用。但是其设计思路还是值得借鉴的,这样一来,本来的旋风式分离设想就变成了:旋风式+不彻底的撞凝式分离,在思路上给我们点拨了一个方案。
在穷途末路的时候,凡事要想有突破,就必须要另辟蹊径。比如射雕中的欧阳锋,逆练九阴真经后功力暴涨,是第二次华山论剑中名副其实的武功天下第一,但是代价是他疯了。兄弟我也想借鉴欧阳兄的方法,另辟蹊径,但是我不想疯[呲牙]。
原车的旋风式结构已经是一个定局,我们无从改变。原厂的“旋风式+不彻底撞凝”方案又很鸡肋。借鉴《让子弹飞》里面姜文的套路——(手枪只能山里挣钱,县令牌只能跪着挣钱。那手枪+县令牌的组合能不能站着把钱挣了的思路);如果被我们把原厂方案升级成“旋风式+彻底撞凝”的方案,能不能另辟蹊径又规避了像欧阳锋发疯的风险(这里说的发疯是指副作用),最终彻底把分离不彻底的问题给解决了呢?
经过无数个夜晚的思考,经过无数次样品的测试,经过自己家车子的反复试验,终于皇天不负有心人,终于摸索到一条解决问题的曲折道路。当然了,任何愿意思考问题的人都是值得尊重的,包括我自己,为了尊重自己的劳动成果,我先申请了专利。眼下专利还在审批中,但是喜人的是已经收到消息,马上就批复下来了,不然今天我也不敢如此直白地写此篇。
接下来,再聊点大家感兴趣的干货。我们对废气阀做了哪些改进呢?
从正面看,这就是一个普通的废气阀,和原厂的没什么区别。但是,看过星爷的电影《食神》的小伙伴们肯定记得有一道叫做“乾坤烧鹅”的菜,既然叫乾坤烧鹅,那自然是内有乾坤了。
先把设计原理图和大致原理告知大家。
油气从A入口进入废气阀,经由B通道,到达C位置。在AB两处,放置了我们精心设计且有专利的撞凝设备,油气在经过撞凝设备时,经过第一道撞凝分离,分离下的液态机油,经C处一个排油孔流入发动机。
然后初步分离的油气再到达D位置的旋风式分离器,经过旋风式分离的二级分离,将最大限度地把油气分离彻底,分离后的液态机油,从D处底部的下油孔流回发动机。分离干净的气体根据发动机工况不同,或者经由E处又或经由F处进入进气道。
设想也很直接,这款分离器在发动机转速稳定的情况下,光靠旋风式分离结构就足以胜任了,但是如果在发动机转速忽高忽低,导致气流不稳定的情况下,让AB处的撞凝结构发挥作用进行第一道分离,此时虽然因为气流不稳导致旋风式分离机构效果不佳,但是效果不佳不等于没效果,并且经过第一道分离之后油气已经干净多了,所以此时旋风式分离机构无论效果怎么样,都能基本把油气分离干净。
白色塑料护板底下,就是原理图中C位置的排油孔。因为这个位置刚好在气门室盖内部,所以白色塑料护板是为了保护C位置的排油孔不被气流干扰。
C位置排油孔的细节,排油孔用橡胶皮套贴着,保证只能单向出油。内部裸露的撞凝机构打了马赛克是为了保护产品,请大家见谅。
最终我们通过这种“旋风分离+彻底撞凝”的方式,从理论上解决了油气分离不彻底的问题。
你要问经过这样的改进设计,是不是能100%的彻底分离干净油气呢?答案是否定的,这个世界上没有绝对的完美,包括人,包括产品。我们只能说,尽可能向完美的方向靠拢,但是绝对不能自大地夸口自己设计的东西就是完美的。
当然了,这个废气阀是我一个很有才的生产配件的朋友帮我代工生产的,其实早前没有加装我这套专利撞凝设备的时候,他的废气阀就已经做的很不错了,他也有自己的设计专利在这个废气阀上,当然了,21世纪是一个讲究合作的时代,只有不断的交流合作,才能孕育出好的作品。
最后借着此篇讨论废气阀的结尾,来回复几位车友对烧机油和正常机油消耗的提问。
之前有几位车友问我,经过大修,尤其是使用改进版配件大修后的发动机,是不是能做到一个保养周期一滴机油都不少?如果能做到,那就来找你大修。
当时我就乐喷了。大哥,满世界你要是能给我找出一台一个保养周期一滴机油都不少的车子,我就把那台车子就着番茄酱吃下去。
为了能够说明问题,我特意找了几台不怎么烧机油的机型或者几个不怎么烧机油的品牌的车子,在一个保养周期后准备换机油之前,特地拍了照给大家看。在此感谢几家不同品牌4S店的朋友帮忙拍的照片,真的非常感谢。
先做个说明。下列图中每一台车,都是在准备保养换机油之前,车辆停滞在水平路面熄火十分钟后抽出机油尺的实物图。
这是我老婆的车子,大众EA211发动机准备保养前的机油油位。211发动机烧机油的不多,但是毕竟也是大众自己的机器,可能很多小伙伴们觉得有失公允,那好吧,就只做个参考。
那么同为德系的奔驰老大哥。BBA中,奔驰烧机油没有烧机油的恶名,机油尺抽出来之后,也在下限偏上一点,差不多中间的样子,并没有到上线。
然后是日系车中的标杆车型,雷克萨斯,保养周期后,机油位置也是在中间,并没有到上线。
这台是起亚,其实也就是现代一家的。代表了韩系,一个保养周期后,机油略微变黑,但是油位也没有到上刻点。
再接下来就是美系了,福特蒙迪欧,保养周期到了之后,机油也没到上线。
所以以后有这种情况的,别跟我喊烧机油啦。大哥,这是正常的消耗。而且奥迪这个电子机油尺是模拟的,有偏差,可能明天你去看的时候就满了。
当然了,也不排除有个别极品的车子,或许真的有一个保养周期机油一滴不少(仅仅是理论上,实际上多少有点损失)。但是纵观各个车系各个品牌,只要是个车,机油就会消耗,无非是消耗的多少罢了。
按照我们国家的国标,没一千公里机油消耗不大于1升就算正常,当然了,我觉得这个门槛太低了。我个人认为,一个保养周期不需要加机油,就是正常的,就不需要太过纠结了。
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