解决汽车发动机气缸进水造成的故障

解决汽车发动机气缸进水造成的故障

当汽车涉过深水时，汽车发动机气缸极容易进水，车辆会突然熄火，或者汽车被浸泡深水时，驾驶员反复点火，不但起动不了汽车，还会造成汽车发动机活塞损坏、气缸壁拉伤、连杆弯曲等严重故障。如果找保险公司理赔，也得不到赔偿。那为何是这样呢？我们又该采取哪些措施呢？这就是我要分析论述的问题。

一、气缸进水之原因分析

我们知道，现代汽车发动机是四冲程往复活塞式内燃机，如图1。四个冲程分别是进气冲程，压缩冲程，作功冲程，排气冲程。进气冲程是利用活塞下行时，气缸内产生真空度，当排气门关闭，进气门打开时，空气在大气压力作用下，通过空气滤清器、节气门、进气道、进气门进入气缸内。当活塞下行到下止点，转而上行时，进入压缩冲程，活塞开始对气缸内的混合气压缩，进气门稍后关闭，活塞继续上行，气缸内的压力越来越大，直至到上止点时，压缩终止，而火花塞会提前约10°～20°角点燃混合气，活塞越过上止点下行，就进入了作功冲程，这是发动机惟一有功率输出的冲程。接下是排气冲程，活塞推出气缸内

的废气，这样就完成了一个循环。

由此可知，只有进气冲程才可能进水，也只有当水浸到空气滤清器入口处时，活塞才会在进气冲程把水吸进气缸中，如图2。轿车的进气口大多离地面低，约60cm,所以发生此类事故多是轿车，大型客车和货车底盘较高，进气口离地面都在1m以上，不易进水，事故较少。

二、气缸进水之故障分析

进水情况一：如果汽车行驶在较深的水中，比如水浸到车轮大半以上，由于车头冲击水浪，使头部水位升高，甚至会越过车头，水会进到发动机上，浸到空气滤清器入口，甚至淹没整个空气滤清器，这时会吸进大量的水，气缸温度迅速降低，火花塞难以点燃含大量水分的混合气，造成发动机熄火。熄火时，各气缸内可能会有少些水，但不会很多，而空气滤清器、进气道中仍会有大量的水，并随着水浪冲击，水会越来越多，甚至充满空气滤清器、进气道。如果驾驶员再次点火，当起动机带动曲轴转动，连杆带动活塞下行时，会将大量的水吸进气缸内。

进水情况二：汽车停放时，如果汽车被水浸泡到空气滤清器入口以上，如果驾驶员在水中强行打火起动发动机，活塞会在起动电机带动下，吸进大量的水进入气缸，此二种情况，当活塞上行压缩时，由于水难以压缩，在强大的起动机力量驱动下，结果往往造成活塞断裂，连杆弯曲，弯曲程度与进水量成正比，即进水越多，连杆弯曲越大。

我们可以通过连杆受力分析加以说明。气缸正常工作时，连杆受力最大位置，是在混合气燃烧产生高温高压气体的上止点附近，此时连杆受力最大如图3 (a)。连杆受力计算公式如下：

F=DxDx3.14xP/4 (N)

D—活塞直径（mm）

P—气缸压强（mPa）

以国产某轿车为例，活塞直径D=88mm，最大气体压力P=9.0mPa,根据公式得：

F=88x88x3.14x9.0/4 =48632(N）

而连杆可承受的设计压力可根据材料力学计算：

F=KxAxb

K—安全系数

A—连杆最小截面积（mm 2）

b—抗压强度（N/mm2）

连杆材料是中碳合金钢40Cr,K=0.6，A=110mm，b=850mPa

F=0.6x110x850=56100（N）

由此可见，正常情况下，连杆受力小于极限值56100N，故汽车发动机是安全的。但当气缸进水后，因水不可压缩性，电机起动瞬间冲击力非常大，会作用到连杆活塞上，如图3(b)所示。现分析由起动机带动曲轴，推动连杆活塞作用到连杆的力，根据起动机的输出功率公式：

P=Mxn/9550（kW）

M-输出扭矩（N-m）

n—起动机转速（r/min）

起动机最大功率可达到3kW左右，刚起动时的转速很低，以n=10,电机输出扭矩为：

M =P x9550/n =3 x9550/10 =2865（N·m）

起动机的扭矩经过飞轮齿圈、曲轴传到连杆的推力为

F=M/S=2865/0.04=71625（N）

S—曲轴半径（mm）

计算结果，远大于连杆可承受之力56100(N)，所以常常把连杆压弯曲变形。

三、防范措施及解决方案

防范措施：驾驶员不要在水深路段行驶，特别是水深超过轮胎一半时要停车或绕道。在浅水路段行车时，车速要慢行，防止水花进入进气口。

当发现汽车被水浸到轮胎顶部时，第一时间通知保险公司，然后将汽车推出水区，千万不能点火，否则保险公司不赔偿损失。之后还要及时清洗汽车发动机、空气滤清器和受浸泡的地方，以减少损失。

为了彻底解决此问题，防范一些驾驶员不太了解原因而犯错误，我想可在空气滤清器底部安装一个液位传感器，如图4所示。当空气滤清器进水时，液位传感器将信号反馈到ECU，由ECU控制起动机断路，使驾驶员再也点不着火，

只有清干水后，才能起动马达，从而保护发动机安全。该项费用3000元左右。

四、结束语

通过对气缸进水的原因和造成的故障分析，我们不难明白，保险公司为什么对水浸汽车熄火后，如果驾驶员再次点火，造成的故障损失不予陪付了。那是操作不当造成的。如果操作得当，汽车发动机气缸进水熄火后，不要再起动，拉到维修厂清洗发动机，再更换空气滤清器芯、机油，费用不过几百元，否则更换连杆，发动机解体大修，费用达几千元。因此，提醒驾驶员注意，遇到深水路面，不要强行冲过，如果来不及避水，熄火停车，等水退后拉到维修厂清洗就行了，千万不能再点火。

对于停在路边、停车场、地下室、小区楼下的汽车，如果发现被水浸了，也不能起动，因为空气滤清器、进气道、排气管、离合器、甚至车身内充满了水，必须拉离水区，做清洗处理后再着火。