刨根问底 斯巴鲁发动机为何连杆断裂

【写在前面】

这一集接着说连杆怎么断成5截的，本想第五集就聊完连杆，哪知写着写着就超字数了。我估计这个系列的阅读量会呈现下降趋势，因为对技术感兴趣的直男不多，能一直追下去的都是精华粉丝，就算诺诺专门为你们写帖，也值了！

大家继续备好瓜子饮料，听诺诺分解哈。

【2号断口发生后…】

图：2号断口发生模拟图

上集聊到2号断口发生后，产生了有史以来最大的连杆碎片，破坏力和剧情将直线升级。连杆臂断裂后，只剩下连杆大头还“抱”在曲轴上了，而且离开了连杆长臂的约束，连杆剩下的部分完全可以告别气缸，而在曲轴箱里随意公转。我为此画了一张模拟图。

图：连杆大头脱离了气缸的约束

随着2号断口的产生，连杆臂折断，连杆也没法对气缸继续乱捅乱插了，似乎惨剧已经收场，但事实上还有3、4、5号断口等待俺们去解释，接下来继续发生的破坏，又是怎么回事呢？

上图的黄色箭头，其实就是曲轴箱的空隙，似乎丢俩1元硬币进去，都会卡住，那么多碎片塞下去，往哪里藏身啊？

其实，碎片是不会老老实实呆在缸里的，因为凸轮轴没有失效，3缸的气门仍然在依次工作。气门会小幅推动活塞移动，这一举动造成了新的蝴蝶效应。

图：活塞受气门推动，发生移位

如上图，只要气门还在工作，就会把活塞和残骸周期性地推向“深渊”。俺们还在活塞顶部找到了证据，这是在气门伸出来时发生撞击留下的痕迹。（如下图）

这个金属丝是哪里来的呢？我把这个作业布置给北京店的技师分析去了。后面有了结果，俺们再聊。

图：气缸顶部撞击气门的痕迹

气门的行程虽然不大（一般6~11mm，具体视发动机而异），但这个动作让人联想起了游戏厅里面的推金币机，推台每次就不紧不慢地移动那么一点点，金币就悬在悬崖边缘，要么没事，要么就是雪崩效应。

所以，任何碎片被推向气缸底部，只要超出悬崖边缘，就会被高速转动的连杆剩余部分撞到，碎片乱崩，造成新的损伤，大致的效果看下图吧！

图：连杆大头撞到超出边缘的碎片

为什么我脑补出这个场景呢？俺们仔细来看看其中一块碎片上的伤痕特写。

图：这块碎片上的磕碰伤特写

图：这块碎片完好时应该是这么帅

这个碎片的两侧棱角全部被“钝化”，从这个现象看，它务必经历了很多的摔打撞击，才变得面目全非的。

这个时候，铝屑早已在油道里横行，轴瓦已经出现抱死前兆，只不过其他气缸的机械结构是完好的，爆炸力仍旧在推动机件生硬运转，奋力对抗摩擦抱死。而第3缸呢，由于轴瓦提前“灰飞烟灭”，所以偏偏这里没有出现抱死，残余的连杆松散地套在曲轴上，跟着曲轴一起任意甩，大有流星锤一般，走哪撞哪的感觉。

接下来应该断裂的就是3号断口了，因为一圈看下来，就这里截面最小，属于薄弱点，也容易受到撞击。虽然4和5的等效截面积仅仅是螺栓，但高强度螺栓的应力极限还是比连杆皮实的。

图：接下来轮到3号断口了

图：此处被撞断，3号断口产生

为什么这么肯定该轮到3号断口呢？后面还有一个重要特征为支撑，跟着诺诺往下看哈。

话说这台水平对置发动机，曲轴箱非常紧凑，比传统直列4缸机狭小多了，所以任何进入曲轴箱的碎片，都会显得非常“膈应”。我从网上找到了一张对比清楚的发动机剖面图。

从上图可以看到，这一片区的内伤非常多，每个地方都在拼访问量，哪里的访问量突破了该处的材料极限，围墙就爆了！

图：紧凑的曲轴箱

顺便说一下上图里的红色箭头，指的就是上一集提到的肋板平台，就是这个台子挡住了活塞销，连杆小头而后被扯烂，在这张图片上正好看得对比清楚。

有人可能要问，不是还有油底壳么，碎片不会掉到油底壳里么？俺们来看看这个发动机的油底壳里有什么吧！

图：油底壳上方的护板

图：Coin Pusher游戏机

这里居然有一个护板挡着！护板上面就是曲轴，下面是油底壳，3号缸正对这个护板上方，大号碎片是掉不下去的，被这个板子托着，继续跟曲轴滚~来~滚~去~… 你看，护板上也出现了明显凹陷，伤痕和金属屑到处都是。

怎么感觉像是往嘴里塞了一堆碎玻璃，咽不下去，也吐不出去，还得不停翻腾呢？伤害指数瞬间爆表。

既然说到这里，俺们就聊聊缸体穿孔的事儿吧。假如所有的碎片都老老实实呆在气缸里的话，缸体务必是不会被打穿的。大块碎片开始掉入狭窄的曲轴箱里，这时，飞速旋转的曲轴，就像流星锤，长条形的碎片就好比凿子。大家见过石匠凿刻石头么？现在发动机里，大致就是这样的场景，锤子、凿子乱飞，不知道哪一锤下去可以敲到凿子。

还是源于空间实在太狭小，缸体受损的概率一点也不低。于是很快，曲轴扮演了锤子，大号碎片扮演了凿子，咚的一声，缸体穿孔了！

图：石匠用凿子凿石头

图：缸体穿孔图

也可以说，在穿孔之前，发动机里务必有很不正常的敲击声，而且持续时间不短，直到缸壁被捅破。不过，从后面继续的破坏痕迹看，缸体穿孔后，伤害依然还在继续。

【奇怪的金属屑…】

在这次事故的金属屑中，我在油底壳里还发现了一种类似寄生虫的丝状金属屑，怎么有这种造型的铝屑呢？

图：第5集提到的气缸底部肋板结构

图：发动机解剖图

图：油底壳里找到的奇怪金属屑

图：把金属屑拼成一匹马，哈哈！

哦，对了，诺诺还没有聊完连杆的死因呢。目前还有4、5断口没有交代，与为什么诺诺这么有把握断定，3号断口是先于4、5发生的呢？俺们也放在下回再聊吧。不出意外的话，第7集也应该是大结局了，下集再见哈。