關(guān)于噴油器頭部積碳對(duì)燃油霧化的影響

劉少飛　秦宏宇

摘 要：噴油器對(duì)燃油的霧化是至關(guān)重要的，并且還影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排作用。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器其霧化效果變化較為明顯，且積碳明顯可見。通過對(duì)燃油霧化的影響分析得出，因在燃燒中產(chǎn)生積碳，并且粘附在噴油器頭部，減小噴孔直徑和噴孔數(shù)量，對(duì)噴油器燃油霧化效果有著直接性的影響，最終因積碳原因致使汽車無(wú)法啟動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮，進(jìn)而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)，不能完全燃燒而產(chǎn)生一系列故障。

關(guān)鍵詞：噴油器 積碳 燃油霧化

1 汽車燃料供給系統(tǒng)

汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)的任務(wù)，是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的要求，從而改變不同的噴油模式，制配出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣體，使之在臨近壓縮終點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火燃燒而膨脹做工。最后，供給系統(tǒng)將燃燒產(chǎn)物，經(jīng)過催化器轉(zhuǎn)化排入大氣中。燃油供給系統(tǒng)由：油箱、油管、燃油泵、燃油濾清器，空氣濾清器，高壓油泵、噴油器、油壓脈沖傳感器、進(jìn)氣管、排氣管等組成[1]。

1、進(jìn)氣歧管噴射技術(shù)，是指噴油器安裝在進(jìn)氣歧管上，噴油器將汽油噴入進(jìn)氣歧管中，噴入的汽油與空氣在進(jìn)氣歧管中完全混合，當(dāng)需要進(jìn)氣時(shí)，進(jìn)氣門行程打開吸入氣缸，在缸體內(nèi)完全混合，之后進(jìn)行點(diǎn)火燃燒做工。

噴油量的大小主要與，噴油器油嘴內(nèi)部的閥針開啟時(shí)間，以及軌壓有著直接關(guān)系，在同等壓力的條件下，閥針開啟的時(shí)間越長(zhǎng)，噴射出的油量就會(huì)越多，反之就會(huì)變少。當(dāng)下對(duì)于歧管噴射技術(shù)已經(jīng)很成熟，且該系統(tǒng)具備一定的自凈能力，是目前發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)的主流，缺點(diǎn)是對(duì)燃油的浪費(fèi)，在低速時(shí)還存在著動(dòng)力輸出下降[2-3]。

2、缸內(nèi)直噴（GDI），該技術(shù)是將高壓噴油器，設(shè)置在進(jìn)排氣門之間，直接將燃油噴射進(jìn)缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)直接與空氣混合，ECU會(huì)根據(jù)吸入的空氣當(dāng)量，精準(zhǔn)的控制燃油的噴射量和噴射時(shí)間，而高壓燃油噴射系統(tǒng)，可以使燃油和空氣進(jìn)行霧化混合，混合效率將會(huì)更加優(yōu)異，使符合理論空燃比的可燃?xì)怏w，將會(huì)燃燒的更加充分，從而降低油耗提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出[2]。缸內(nèi)直噴與歧管噴射技術(shù)相比較，增加了高壓油泵和高壓油軌。

直噴優(yōu)點(diǎn)：高壓噴油器將燃油噴入燃燒室，是以極細(xì)小的霧狀進(jìn)入缸內(nèi)，當(dāng)要蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，可以冷卻氣缸，還可以稀薄燃燒，有效提高燃燒效率20%，允許更高的壓縮比，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、功率輸出得以提升。

直噴缺點(diǎn)：直噴系統(tǒng)相比歧管噴射系統(tǒng)更為復(fù)雜，在中低負(fù)荷下未燃燒的碳?xì)浠衔铮℉C）較多，同時(shí)對(duì)燃油品質(zhì)也有比較高的要求。

3、汽油機(jī)復(fù)合噴射技術(shù)，是將歧管噴射與缸內(nèi)直噴相結(jié)合，發(fā)揮了兩種噴射方式的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒效率，以及良好的動(dòng)力性，而推出的復(fù)合噴射技術(shù)。復(fù)合噴射的基本構(gòu)思是將，發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)循環(huán)所需的燃油量，分為兩部分進(jìn)行噴射，一部分由進(jìn)氣歧管進(jìn)行噴射，經(jīng)進(jìn)氣歧管進(jìn)入缸內(nèi)，另一部分是缸內(nèi)直噴，通過噴油器直接噴射至缸內(nèi)進(jìn)行混合燃燒，而該部分的燃燒是將火花塞附近的混合器適當(dāng)加濃，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下，實(shí)現(xiàn)最理想的空燃比和過量空氣系數(shù)。

對(duì)于采用復(fù)合噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)，在剛啟動(dòng)工況下，缸內(nèi)混合器主要是直噴噴油器的燃油和空氣進(jìn)行燃燒，利用渦輪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行混合器傳播，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)迅速，汽油霧化較好，而并非像歧管噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，大量噴射汽油，導(dǎo)致混合氣體過濃，碳?xì)浠衔锱欧旁黾?，假如采用直噴冷啟?dòng)，產(chǎn)生的未燃碳?xì)浠衔锱欧趴梢越档?。在中等工況下，氣缸內(nèi)的混合器由兩部分組成，一個(gè)是歧管噴射的優(yōu)質(zhì)均勻混合器，汽油的霧化和蒸發(fā)傳播效果最佳，可以保證火花塞遠(yuǎn)端不會(huì)發(fā)生熄火現(xiàn)象，之后再由直噴提供另一部分燃油，形成火花塞附近混合氣較濃，利于火核形成并傳播。這種復(fù)合噴射技術(shù)就改變了，原有的濃混合氣占多數(shù)的局面，形成氣缸內(nèi)占主體的是均勻的混合氣，火花塞附近濃混合氣的狀態(tài)，基本可以達(dá)到理論的混合氣數(shù)值，解決了直噴汽油機(jī)易出現(xiàn)的混合氣局部過濃，和局部過稀所帶來(lái)的，未燃燒的碳?xì)浠衔锱欧艈栴}。圖1

使用混合噴射系統(tǒng)，低負(fù)荷時(shí)采用歧管系統(tǒng)，中等負(fù)荷時(shí)兩套噴射系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，高負(fù)荷時(shí)采用缸內(nèi)直噴。這樣的配合既解決了缸內(nèi)直噴，發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷下，容易產(chǎn)生積炭的問題，又提高了發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下的動(dòng)力輸出效率，并且歧管噴射可以混合得更加充分，而且可以清洗氣道，避免氣道、氣門積炭及活塞頂部積炭的形成，減少氮氧化物的排放等問題，另外，混合噴射模式，可以調(diào)配出兩種不同濃度的油氣混合物，進(jìn)一步提升燃油使用率?？傊?，雙噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩的提升，以及良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

目前，由于汽油機(jī)復(fù)合噴射技術(shù)的，復(fù)雜性和成本高的關(guān)系，量產(chǎn)車型裝備這項(xiàng)技術(shù)的并不算多，目前還沒有得到廣泛的應(yīng)用。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴的不斷推廣，多孔噴油器的霧化特性，逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，今后可以預(yù)見的是，在對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與排放標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高的未來(lái)，為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能，復(fù)合噴射技術(shù)一定是未來(lái)持續(xù)發(fā)展的方向。

2 渦輪增壓容易發(fā)生脫氫反應(yīng)

1、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣經(jīng)過增壓器后溫度會(huì)出現(xiàn)很大提升，即便是低增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)，增壓空氣溫度也會(huì)高于自然進(jìn)氣約60℃，一般情況下為了解決這一問題，渦輪車都會(huì)額外加裝中冷器進(jìn)行冷卻，但是溫度還是要比自然吸氣的要高約40℃，短時(shí)間行車中冷器對(duì)空氣降溫還是比較理想，如果是長(zhǎng)時(shí)間行車，水溫、油溫以及機(jī)體溫度都會(huì)居高不下，此時(shí)汽油中的碳原子與氫原子，本應(yīng)該與氧氣結(jié)合一起燃燒，但由于高溫導(dǎo)致碳?xì)滏I斷裂，氫原子首先燃燒消耗氧氣，燃燒之后又因氧氣不夠了，含碳的雜質(zhì)就留下來(lái)了形成積碳；除此之外，渦輪葉片也是比價(jià)容易積碳，因廢氣在排出去之前，還需要經(jīng)過一次渦輪，從而推動(dòng)渦輪葉片的傳動(dòng)，長(zhǎng)期在推著轉(zhuǎn)動(dòng)，積碳等臟東西就會(huì)粘黏在這個(gè)渦輪葉片上，就好比油煙機(jī)，雖然油煙被吹到了外面，但是油煙機(jī)還是很臟。

2、自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式，基本上就是歧管噴射，而渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，供油方式更容易導(dǎo)致積碳，其主要是采用缸內(nèi)直噴技術(shù)，通俗說就是把噴油器，從氣缸外面挪到氣缸里面，讓汽油直接噴射至燃燒室內(nèi)，進(jìn)行霧化與氧氣混合進(jìn)而燃燒，這樣做的好處是既可以節(jié)省燃油，又可以提高燃燒效率[3]。大多數(shù)是優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都是共存的，對(duì)于噴油器頭部暴露與高溫高壓的燃燒氣體當(dāng)中，會(huì)增加噴油器積碳形成的傾向，且不只是針對(duì)噴油器，像是進(jìn)氣門、排氣門、燃燒室等部位，也會(huì)因?yàn)樵摲绞綄?dǎo)致積碳的產(chǎn)生，要比自吸的發(fā)動(dòng)機(jī)更容易出現(xiàn)積碳，所以對(duì)于汽車后續(xù)保養(yǎng)方面，缸內(nèi)直噴的就會(huì)嬌貴一些。圖2

3 內(nèi)部積碳增多后有哪些危害

1、對(duì)于普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或直噴發(fā)動(dòng)機(jī)而言，黨噴油器產(chǎn)生積碳時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的噴油量損失，對(duì)汽油霧化狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響，使噴油分散效果變差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。蓬松而多孔的積碳會(huì)在冷啟動(dòng)和汽車加速時(shí)吸收大量的汽油，司機(jī)會(huì)明顯感到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，影響正常啟動(dòng)和駕駛感受。如果進(jìn)氣門和噴油器上形成嚴(yán)重的積碳時(shí)，會(huì)在汽車減速時(shí)釋放所吸收的燃油，對(duì)空燃比造成負(fù)面影響，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率降低，油耗和尾氣排放值上升。若積碳過多而未能及時(shí)清理，甚至?xí)斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)零件無(wú)法使用，發(fā)動(dòng)機(jī)冷車無(wú)法啟動(dòng)，冷車啟動(dòng)怠速抖動(dòng)，對(duì)汽車的壽命也會(huì)有一定的影響。

關(guān)于積碳的增多，也不是什么嚴(yán)重的故障或是不治之癥，導(dǎo)致車子壞掉不能開，只是長(zhǎng)期不清潔積碳，會(huì)導(dǎo)致汽車車況變差，過多的積碳會(huì)嚴(yán)重影響直噴汽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致壓縮比增大，而發(fā)動(dòng)機(jī)為了減少抖動(dòng)，就必須減小點(diǎn)火提前角，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能參數(shù)就會(huì)降低，最后汽車動(dòng)力下降致使爬坡無(wú)力，且油耗增加。如果噴油器是堵塞或損壞，就會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮，進(jìn)而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)振動(dòng)劇烈。圖3

2、關(guān)于噴油器一般是兩年或5至8萬(wàn)公里，進(jìn)行一次清洗就可以，具體以車輛行駛公里數(shù)和使用地區(qū)的汽油品質(zhì)。當(dāng)然對(duì)于噴油器的清洗還是很有必要的，清洗噴油器的方法有四種，

①拆裝清洗，拆卸后清洗將會(huì)更徹底，同時(shí)在拆卸時(shí)要注意噴油器的密封圈，因?yàn)闀r(shí)間原因以及密封圈的老化問題，拆卸時(shí)密封圈有可能會(huì)損壞。

②免拆清洗，一般采用打吊瓶的方式，在發(fā)動(dòng)機(jī)上方吊一個(gè)瓶狀的工具，之后將清潔劑導(dǎo)入工具內(nèi)，通過導(dǎo)管導(dǎo)入連接到油軌，之后著車怠速一段時(shí)間，將工具內(nèi)的清潔劑，通過燃燒方式進(jìn)入缸內(nèi)對(duì)噴油器、進(jìn)排氣門的積碳進(jìn)行燃燒清潔。

③建議車主到有保障的油站進(jìn)行加油，并加注含有添加劑品牌的汽油（如殼牌V-Power），盡量回避不知名的小加油站。要注意的是，高標(biāo)號(hào)的汽油未必適合自己的愛車，還是要根據(jù)愛車的實(shí)際情況，選擇合適的燃油。

④盡量避免長(zhǎng)時(shí)間怠速、原地?zé)彳囈约暗退傩旭偹纬煞e碳，當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，氣流較大進(jìn)氣速度較快，燃燒產(chǎn)生的能量會(huì)增大，此時(shí)節(jié)氣門、進(jìn)氣歧管、氣門上剛形成的質(zhì)地較軟，附著力較小的積碳此時(shí)會(huì)沖刷掉一部分，但對(duì)于質(zhì)地較硬的積碳還是要采用專業(yè)的措施進(jìn)行清洗。

參考文獻(xiàn)：

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