车辆工程师剖析“丰田机油问题”:从在美国的召回说起

驾仕派

发布时间:03-1713:08

最近一段时间,丰田新款RAV4荣放以及雷克萨斯品牌车型机油增多、机油乳化等问题逐渐增多,甚至有RAV4车主说刚提车后开了18公里,打开机油加注口盖就发现盖子上以及发动机里的机油已经变白了。

同时结合丰田今年2月在美国进行的召回,我们来简单聊聊这个事情。

首先,机油增多、机油乳化,是不是问题?

答案非常肯定:是问题,而且是比较严重的问题。因为发动机内部存在很多的零部件接触的摩擦副,这些金属与金属,这些铝合金、锻钢等等材料,在高速运转的过程中,全靠发动机的机油,建立压力润滑、飞溅润滑等方式来润滑摩擦副,确保发动机零部件正常工作,不会过度磨损导致失效。

机油增多,有种情况是汽油在气缸内没有充分燃烧,由发动机缸体的缸壁流入油底壳,叫“fuel dilution”,但是“fuel dilution”的出现和外界温度、标定、工况都有关系,要真有这个问题,也不是那么容易就能碰到的。

还有一种情况,就是油水混合了,顾名思义就是发动机内部水路里的冷却液进入了发动机的油路,导致冷却液和机油混合,进气变质,性能下降,出现类似乳化的现象。

针对这次丰田出现问题的现象,我们就先假定问题的原因是油水混合。

下面再来看下丰田在美国进行召回时发布的信息:

Component – ENGINE AND ENGINE COOLING

(发动机以及发动机冷却)

Summary

Toyota Motor Engineering & Manufacturing is recalling certain 2020 Toyota Avalon Hybrid, Camry, Camry Hybrid and Lexus ES300h and 2019-2020 RAV4 and RAV4 Hybrid vehicles equipped with 2.5L 4-Cylinder engines. Porosity in the engine castings may result in cracks then can allow coolant to leak internally and/or externally.

(亚洲龙混动,凯美瑞,凯美瑞混动,雷克萨斯ES300h,RAV4,RAV4混动,这些装备了2.5L自然吸气发动机的车型都在召回之列。发动机铸造的气孔会导致裂纹并使冷却液内部或外部泄露。)

Consequence

A coolant leak can cause the engine to overheat and cause a vehicle stall in conventional gasoline vehicles, increasing the risk of a crash. Additionally, for all involved vehicles, the engine may get damaged mechanically, possibly resulting in an engine oil leak, increasing the risk of a fire.

(冷却液泄露会导致发动机过热从而引起汽油版车辆失速,增加碰撞风险。此外,对于所有召回的车辆,可能会导致发动机机械损坏,可能引起机油泄露,增加起火风险。)

这两段话很短,但是包含了很重要的信息,同时也并没有讲清楚背后的故事。

下面我们来慢慢解读一下。

发动机的油路,刚才已经说了,是输送机油到各个摩擦副进行润滑的。发动机的水路,是输送冷却液到各个部位进行降温的。本来井水不犯河水,大家各干各的,但是现在机油和冷却液碰面了。原因不外乎有几个:

机油和冷却液在气缸垫的泄露和混合。作为发动机的主体结构零部件,缸体和缸盖搭载了发动机几乎所有的运动零件,缸体和缸盖不仅是整个发动机的身体,这两个零件内部还铸造有复杂的油路和水路。缸体和缸盖之间的密封全靠气缸垫的压力下的密封,多层金属缸垫辅以对应的密封层,在塑性变形的缸盖螺栓的作用下被压缩起动密封作用。所以一旦被拆掉缸垫,按照规定缸垫就必须报废换新的。缸垫工作在高温和高压的环境下,同时压力和温度的分布还不平均,再加上要承受爆发压力的冲击,一旦缸垫失效,油水混合就几乎是必然。

但是,一台正经的发动机,从立项,到量产,要经过设计、样件、装机、前期燃烧试验,修改设计、样件、装机等多轮开发试验,多轮耐久试验,开硬模,量产件装机,试验,生产一致性试验等等等等试验。只要按照装配工艺要求,再加上现代装配线的自动化程度,防错以及下线检测,装配出问题的可能性几乎没有。

如果装配没有出问题,另一种可能就是零件本身的质量问题,出现如此大规模甚至跨年份的召回,证明涉及召回的零部件数量很大,会是很多批次的,但是这么多批次同时出现质量,也不大可能,因为供应商量产状态的生产、工艺、检测等等都会做审核和检测。

最后,那就只剩下设计问题了,而如果真的是设计问题,这个设计有问题的缸垫,很难通过这么多轮试验做到一次差错都没出,然后一到市场上立马出问题的。

那么,如果缸垫出问题的可能性不大,就是缸体了。为什么说是缸体不是缸盖呢?机油泵、水泵,这两个油路和水路的动力源,都安装在缸体上。这就使得缸体里油路水路内部工作时的压力都会高于缸盖,所以缸体的风险会更高。

说缸体,我们同样还是从供应商质量和设计两个角度来说。但是这里,就不能简单的排除其中任何一个了。

现代发动机常用铝合金高压铸造来制造缸体,在铝水的浇注过程中,越靠近模具里流道末端,铝水的速度越低,在浇注以及冷却过程中出现气孔的可能性就越大。并且气孔的出现,可以说是无法避免的。所以对于缸体的泄露测试就很重要——缸体泄露测试的标准以及合格范围,决定了在现有供应商工艺水平下的报废率,也决定了缸体最后的质量。这个泄露标准的制定,一般基于OEM自身的经验和对铸造的理解,同时也会参考供应商的经验标准。泄露标准一般会明确标注在图纸上,或者以另外的规范形式做要求。

现在汽车对于发动机的体积和重量要求越来越高,所以缸体也是在力所能及的范围内尽可能做得小,做得轻。这对于缸体内部水路油路的设计分布,就是很大的挑战。尤其对于分布在缸体外侧或者浇注口远端的靠得很近的油路水路,一旦铸造质量不理想导致气孔甚至裂纹,油水在压力作用下就会开始渗透并互相混合。可是出现这种问题,也不能简单说就是供应商的质量问题,还是设计问题。所谓合乎质量要求,就是按照OEM的规定做到了,就是合乎要求,但是这个规定本身有没有问题,这块的设计是否合理,都不是能很快说清楚的问题。所谓“design to fail”,就是说的好的设计,就应该极力避免出现失效的可能。

那么,回到丰田召回的事儿上。丰田说了:

Toyota will notify owners, and dealers will inspect and replace the engine including the engine block, as necessary, free of charge.

好了,承认了是缸体的问题,写明白了。再一个,“免费换发动机?”这是当然的,油水混合,机油乳化之后,整台发动机有些全部摩擦副磨损失效的风险,解决方案只能是换发动机。发动机的钱,加上工时费,这绝对是一笔很大的钱,甚至可以影响到丰田的2020年财报。

谁来付这个钱?首先肯定是丰田兜了。然后,就得看这个缸体是丰田自己做的,还是供应商做的了。如果是自己做的,只能自己吞苦水。如果是供应商做的,这就得和供应商好好唠唠了,“是不是你工艺有问题?是不是你下线检测有问题?是不是你做审核时候没给我看真实数据?”供应商呢,那肯定是极力表示不是自己的责任了,“是你测试标准有问题,是你测试标准没说明”等等等等。

缸体铸造事故造成车主正常使用的过程出现开裂,这种听起来匪夷所思的事故,是不是很少发生?

确实很少发生,但是我之前是铃木车主,我那台凯泽西的J24B发动机早期型是出现过这个问题的。比如装配同款J24B的铃木超级维特拉就大面积出现了,缸体裂痕、冷却液漏出的问题。我们现在搜索互联网依然能找到当年的一些案例。

而当时铃木采用的政策可以说非常不近人情,车主需要自行付工时费,然后一些易损件,比如曲轴大小瓦片的更换,依然需要车主自费。铃木只是负责把缸体免费提供。也就是说车主需要自己承担一万元左右的维修费用。这是非常不可以接受的,但是据说也有车主闹得很厉害,没掏钱就给换了。总之铃木一直采用的“隐性召回”方式来冷处理这件事,没有发布任何召回公告,但是私下承认自己制造失误。

这件事情也成为我购买凯泽西时的一大担心,但是比较幸运的是,这批缸体铸造有问题的发动机大部分集中在08、09年,而我的凯泽西制造时间是2012年。实际上2010年之后就很少听到需要换缸体的事情了,所以我也继续买了凯泽西,并且高强度驾驶了8万公里,没有出现任何问题。

当然铃木缸体开裂这件事,与目前丰田的缸体还是有明显的不同。铃木缸体开裂都是车辆使用了一定时间,几万公里后出现,而丰田目前很多新车就出现极为严重的乳化。铃木缸体裂痕,让冷却液从缸体外侧流出,而丰田的缸体问题,则是向气缸内侧留动,让冷却液和机油结合在一起。两者的相同之处就是,你不清楚哪天发动机就报销了,极大影响驾驶安全。

查询某车型质量网站可以知道,目前机油乳化自从被个别媒体发现后,车主增加了自查频率,让这些曾经只会加玻璃水的丰田/雷克萨斯车主开始学习了发动机的润滑和冷却知识。也能自如判断机油是否乳化了,从3月初开始,丰田2.5L发动机的车款开始“屠榜”了。值得一提是丰田在国内发动机工厂可以查到,目前只有2.0 的是国产的。而RAV4、ES、CAMRY 2.5发动机均为日本进口。

看来进口品质也不一定靠谱,而出口转内销的加价到合不拢嘴的ES200表现良好,这种现象真是令人羞愧啊。

作为普通消费者,是不可能看到这个问题背后的企业内部的问题报告等文件的。但是,这背后的故事,也大概就这么一回事了。丰田如果采取铃木的态度召回,那必然对其口碑造成巨大的打击,同时每台车更换发动机缸体这个项目,每台车至少花1万元的召回成本,对于丰田来说,也是非常巨大的财务损失。

文|王晓鹏

图|网络

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