汽車發(fā)動(dòng)機(jī)積炭形成原因分析與治理

張偉

摘 要：目前我國(guó)的引擎技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是由于積炭的原因降低了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室汽油燃燒效率。積炭主要是通過燃料和串入燃料的潤(rùn)滑油在沒有充分燃燒的情況下所形成的膠狀物累積形成。在汽車的行駛過程中積炭會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)、提速較慢、拉傷缸壁等現(xiàn)象，降低了汽車的使用壽命。文章通過分析積炭的形成原因，提出了相關(guān)的預(yù)防和解決方案，對(duì)汽車的養(yǎng)護(hù)具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；積炭；預(yù)防；解決

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.020

隨著人們生活水平的逐步提高，汽車已經(jīng)走入千家萬戶，成為人們?nèi)粘５拇焦ぞ?，而汽車的油耗和維修費(fèi)用則成了車輛日常養(yǎng)護(hù)中的最大開銷[1]。根據(jù)近幾年的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，大量汽車發(fā)生故障和增加油耗的主要原因都是由積炭引起的[2]。為此研究積炭的形成原因，并在此基礎(chǔ)上對(duì)積炭進(jìn)行預(yù)防和消除具有重要的意義。

1 積炭形成的原因和危害

1.1 氣門、燃燒室積碳

在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過程中，汽缸要先噴油再進(jìn)行點(diǎn)火，而發(fā)動(dòng)機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)所當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)先滅火再停止噴油，這導(dǎo)致了噴出的汽油無法被回收[3]。當(dāng)這些無法回收的汽油依附在燃燒壁和進(jìn)氣門上時(shí)，汽油中的膠質(zhì)物將會(huì)沉淀，在高溫的反復(fù)作用下，這些膠質(zhì)物將會(huì)硬化形成積炭，隨著時(shí)間的累積，積炭的含量將會(huì)越積越厚[4]。積炭的結(jié)構(gòu)和海綿類似，當(dāng)燃油噴進(jìn)汽缸時(shí)將會(huì)有一部分被積炭吸入，進(jìn)而導(dǎo)致燃油的濃度降低，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、油耗增加以及尾氣超標(biāo)等異?，F(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至難以啟動(dòng)車輛。

1.2 進(jìn)氣管積碳

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中，每個(gè)活塞并不是同步工作的，當(dāng)發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，有的汽缸進(jìn)氣門并未完全關(guān)閉，此時(shí)一些沒有燃燒的汽油將會(huì)蒸發(fā)氧化依附在進(jìn)氣管壁上形成積炭。進(jìn)氣管壁上的積炭會(huì)導(dǎo)致會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣管變粗糙，當(dāng)進(jìn)氣時(shí)會(huì)在這些粗糙的地方產(chǎn)生漩渦，影響氣體混合的效果[5]。此外，當(dāng)積炭積累到一定程度時(shí)會(huì)影響怠速控制裝置控制的精確度，進(jìn)而導(dǎo)致提速失靈、收油滅車等異常情況發(fā)生。

1.3 燃料和潤(rùn)滑油

在高溫的作用下，汽油中的不穩(wěn)定成分會(huì)產(chǎn)生氧化和聚合反應(yīng)，形成膠狀物質(zhì)，這些膠狀物質(zhì)隨著汽油一起進(jìn)入燃燒室后并不能完全燃燒，將會(huì)形成積炭依附在燃燒室內(nèi)。汽車在行駛超過三萬公里時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的積炭含量便會(huì)隨著燃油的燃燒迅速增加。而燃油的質(zhì)量也會(huì)影響積炭的形成，一般情況下燃油的質(zhì)量越好，燃燒得越充分，所形成的積炭也就越少。潤(rùn)滑油也會(huì)對(duì)積炭的形成產(chǎn)生影響，如果潤(rùn)滑油中混入雜質(zhì)時(shí)，在出現(xiàn)竄氣現(xiàn)象后，會(huì)有有少量潤(rùn)滑油進(jìn)入燃燒室，此時(shí)由于雜質(zhì)的影響，一部分燃油將不能完全燃燒而形成積炭。

2 積炭與費(fèi)用的關(guān)系

積炭的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致燃油不能被充分燃燒，加劇了燃油的消耗，目前主要通過發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性曲線和汽車功率的平衡圖來進(jìn)行評(píng)估汽車燃油的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性曲線如圖1所示，圖中縱坐標(biāo)表示扭矩，橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速，而每一級(jí)代表耗油率。

由圖可知，中心的耗油率較高，而越往外的耗油率越低。用n來表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，用b來表示燃油的消耗量，行駛速度和阻力功率分別用Ua和P來表示，在萬有特性曲線上可以利用插值法獲取相應(yīng)的燃油消耗率b，那么此時(shí)的燃油消耗量Qt可以表示成：

式中式中g(shù)表示燃油重度，在行駛過程中一般為常量。從式（1）可知，如果發(fā)動(dòng)機(jī)中存在積炭，會(huì)稀釋燃油濃度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，汽車在行駛過程中為了獲得相同的功率就必須消耗更多的燃油，增加了相應(yīng)的燃油費(fèi)用。

3 積炭的預(yù)防措施

3.1 避免短時(shí)間、短距離形式

由于發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)必須先噴油再點(diǎn)火，如果車輛長(zhǎng)期短時(shí)間和短距離形式，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁熄火，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)噴入燃燒室內(nèi)的氣體無法被充分燃燒，隨著這些沒有充分燃燒氣體中的膠狀物沉淀便形成了積炭。為此在行駛過程中應(yīng)該避免交通擁堵的道路上行駛。

3.2 避免長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)

如果發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常工作溫度的時(shí)間將會(huì)變得長(zhǎng)久，此時(shí)燃油噴出后的蒸發(fā)速度將會(huì)變慢，進(jìn)入的空氣含量也會(huì)降低，這導(dǎo)致更多沒有充分燃燒的燃油形成膠質(zhì)物，促進(jìn)積炭的形成。為此在行駛的過程中要適當(dāng)進(jìn)行高速行駛，當(dāng)汽車的速度提高后，將會(huì)有充足的氣流對(duì)進(jìn)氣管道進(jìn)行沖刷，有效地降低了積炭的形成。

4 積炭的清除措施

4.1 進(jìn)氣系統(tǒng)積炭清除

進(jìn)氣系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的前端環(huán)節(jié)，進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣道、進(jìn)氣歧管比較容易形成積炭。而進(jìn)氣道、進(jìn)氣歧管拆卸較為困難，難以拆卸清洗，為此可以采用進(jìn)氣系統(tǒng)的清潔劑來對(duì)積炭進(jìn)行清洗。在清洗時(shí)，將清潔劑導(dǎo)入專用的清潔設(shè)備中，將該清潔容器的另一端連接到進(jìn)氣系統(tǒng)中，此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)開啟，利用真空的吸引力將容器中的清潔劑吸入到進(jìn)氣系統(tǒng)中，清潔劑在進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)中后，遇到積炭會(huì)自動(dòng)對(duì)積炭進(jìn)行清洗，這種方法清洗積炭的效率較高，但是這種方式清理處的積炭會(huì)堵塞三元催化轉(zhuǎn)換裝置，容易造成三元催化器中毒，為此這種清洗方式應(yīng)該適量使用。

4.2 油路積碳的清除

在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中，油路也會(huì)產(chǎn)生大量的積炭，這些積炭會(huì)降低車輛的動(dòng)力，增加系統(tǒng)的油耗，油路中的積炭主要分布噴油嘴、燃燒室、火花塞以及節(jié)流閥等位置。由于范圍較大，拆卸清洗較為麻煩，一般將燃油添加劑加入郵箱中，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，燃油劑將會(huì)隨著燃油流經(jīng)油路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油路中的積炭清洗。但是在使用燃油劑清洗油路中的積炭時(shí)，必須嚴(yán)格按照使用說明書進(jìn)行使用，一般按照50～80升/一瓶的原則使用燃油添加劑。

4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積碳的清除

發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的積炭對(duì)車輛行駛的影響最大，同時(shí)拆卸清洗的難度也最大。為此在清洗發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積炭時(shí)一般采用清潔劑來清除發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的積炭。將清潔劑倒入機(jī)油注入口，重新啟動(dòng)車輛，怠速10分鐘后熄火，此時(shí)清潔劑將會(huì)進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)系統(tǒng)中的積炭、水分、油泥等沉積物進(jìn)行清洗，同時(shí)還能延長(zhǎng)機(jī)油的使用時(shí)間。一般可在汽車行駛?cè)f公里時(shí)進(jìn)行一次發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積炭清洗。

5 總結(jié)

積炭的危害是汽車行駛過程中無法避免的問題，在影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的同時(shí)又增加了汽車的油耗。本文通過分析積炭形成的原因，提出了一些由于積炭所造成的現(xiàn)象，并針對(duì)這些現(xiàn)象采用相應(yīng)的預(yù)防和清洗措施，進(jìn)而降低積炭對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的影響，對(duì)車輛的養(yǎng)護(hù)具有一定的借鑒意義。綜合全文內(nèi)容來看，為了降低積炭的形成，在采取相應(yīng)預(yù)防和清除措施以外，還要養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣，從多個(gè)方面著手才能讓汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最佳工作環(huán)境，進(jìn)而延長(zhǎng)汽車的使用壽命。

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