浅析发动机积碳形成原因及处理方法

浅析发动机积碳形成原因及处理方法

唐晶晶

海南省技师学院  海南   570100

摘 要：目前我国的引擎技术已经相当成熟，但是由于积炭的原因降低了发动机燃烧室汽油燃烧效率。本文通过分析积炭的形成原因，提出了相关的预防和解决方案，对汽车的养护具有重要的参考价值。

关键词：发动机；积炭；处理方法

环保与节能是汽车发动机发展围绕的核心问题，汽车随着里程增长及工作时间的推移，其发动机的经济性、动力性、环保性等各项性能会逐渐下降，主要表现为: 引擎动力不足、冷车启动不易、怠速不稳、加速不畅、爆震、排放超标、发动机过热及油耗升高等问题，造成这些情况的主要原因便是燃油系统的积碳。减少或防止发动机积碳的产生不仅是对发动机的性能提升带来好处，而且能节约能源，保护环境。

1 什么是积碳

积碳指的是汽车在行驶过程中，燃油和润滑油在高温、氧化及不充分燃烧的情况下形成的。发动机工作时，燃油、少量的机油蒸汽和一些杂质不能完全燃烧，在高温作用下，未燃烧的的部分氧化形成胶质黏附在进气歧管、气门、活塞和燃烧室表面，在经过高温作用进一步形成沥青状的物质，这样就形成了积炭。

2 积碳形成原因

归结起来的原因有以下几个方面:

(1) 燃油混合物的浓度过高

发动机内部供油超过所需，或者空气滤芯长期没有清理，进气管道堵塞造成进气量不足，导致实际空燃比小于理论空燃比，混合气过浓，燃烧不充分，造成积碳的形成。

(2) 点火时刻或供油时间不准

供油时间或点火时刻不准确，会导致发动机燃烧室温度改变，进而造成燃油无法完全燃烧。若提前点火，混合物将在压缩行程活塞还未到达上止点时就发生燃烧，此时燃烧室内压力已经达到最大值，燃油的消耗量增大，点火时刻如果延迟，燃烧将会发生在做功膨胀过程，此时燃烧室压力已经降低，导致燃油的消耗量增加。

(3) 气门及气门密封座圈密封不良

气门与气门座圈之间密封不良，或发动机工作一定时间之后，机械磨损使气门杆与气门导管的间隙过大，最终导致机油窜入燃烧室。

(4) 燃油品质过差

燃油当中所含有的杂质不能参与燃烧，一部分会随着尾气被排出发动机外部，但仍有部分无法排出，会与混合气中的蜡以及树脂粘附在发动机表面形成积碳。

(5) 长时间处于怠速状态

发动机长时间在低温或怠速状态运转时，气缸内的可燃混合气不能完全燃烧，燃烧不充分的混合气体和从气缸与活塞间隙窜入的少量机油在燃烧室中混合，在发动机温度相对较低的部位 ( 如节气门后部、气门、火花塞和喷油器) 逐渐积累形成积碳。

3 发动机积碳对汽车的危害

积碳造成的危害主要分为发动机结构损坏以及发动机性能下降。发动机的燃烧系统是由进排气管道、进排气门、喷油嘴、火花塞、燃烧室等结构组成，而积碳的形成往往是伴随这些燃烧发生，因此积碳主要发生的部位在以上各种结构中。

（1）节气门处的积碳

如果节气门处积碳，会造成电脑接收错误信号，造成发动机怠速不稳、油耗升高等问题。

（2）气门处积碳

气门处积碳会造成气门关闭不严，进气量减少，造成发动机动力性能减弱，油耗增加。另一方面，节气门处的积碳会吸附混合气中的燃油，使原有的空燃比发生改变，造成发动机怠速不稳、失火、冷启动困难等问题。

（3）燃烧室表面积碳

燃烧室表面积碳，会减小燃烧室的表面积，从而增大发动机的压缩比，造成发动机爆震，同时积碳会使燃烧室温度升高，造成早燃，影响发动机性能和使用寿命。

（4）活塞积碳

活塞顶部积碳，会形成许多炽热面，引起发动机早燃和爆燃，缩短发动机的使用寿命。活塞环内积碳，会使活塞环背隙、边隙变小，甚至无间隙；造成活塞环胶结失去弹性，甚至折断活塞环而拉缸。

（5）发动机性能下降

当积碳位于火花塞部位，将堵塞火花塞，进而造成点火能力下降甚至无法点火。积碳将造成气缸的密封性下降，如进排气门处、火花塞处的间隙过大而漏气，造成气缸的燃烧压力下降，特别是在低转速或大负荷状态下尤为明显。

（6）油耗

在发动机动力性能下降的同时，还将造成燃油消耗量上升，主要是由于在获得同等动力性能时，受积碳影响的发动机需要更多的燃油供给，即是增大节气门开度。

（7）尾气排放。

尾气排放污染物主要是一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，当发动机产生积碳时，尾气污染物的3项指标都将上升或超标，这个危害将早于动力性能下降与油耗的。

4 积碳处理

4.1 积碳的预防及减少措施

发动机积碳的产生是不可避免的，但是可以通过科学合理的措施减少积碳的产生。以下是几种常见的预防措施:

(1) 清理空气滤芯

空气滤芯是用来过滤空气中的杂质，长时间不清理会导致空气滤芯及进气道堵塞，最终造成进入燃烧室的空气不足，燃烧不充分，造成积碳。所以要定期清理或更换空气滤芯。

(2) 避免长时间怠速或热车

怠速和热车是导致积碳产生的重要原因，主要由于发动机的工作温度达不到最佳燃烧温度，造成燃烧不充分，产生积碳; 另外，热车时间过久，会导致进入发动机的进气量减少，空气对于积碳的冲刷作用减弱。

(3) 加注清洁燃油

清洁燃油并不是高标号燃油，标号只是代表燃油所含辛烷值，汽油中的蜡和胶质等不纯物是形成积碳的主要成分，所以清洁度高的汽油形成积碳的趋势就弱一些。

(4) 发动机要进行定期清洗及养护

常规保养主要是更换机油及三滤，但积碳及其他的杂质并不能由于更换机油而清除，因此，专业的清洗养护剂就能够派上用场。能将发动机机舱内的积碳溶解，进而清理出去，同时发动机内壁一层新的保护膜，从而能够延缓积碳的产生。

4.2 汽车发动机积碳的处理常规方法

清洗发动机内部积碳的方法现已有很多种，每种都有其各自的特点，且成本也不同，车主可根据车辆使用情况及积碳情况可采取不同的方法。常用方法可分为有拆机清洗及免拆机清洗法两种。

（1） 拆机清洗法

这种传统的清洗积碳的方法，要对发动机进行拆卸分解或部分分解，再对发动机的进气通道，节气门、气门、燃烧室、喷油器等部件进行积碳清洗。对一些采用 GDI(缸内直喷技术)和涡轮增加技术的发动机来说，其拆卸工作更加困难，装复之后也会影响到发动机的性能。

（2）免拆清除法

免拆清除积碳指在不分解拆卸发动机的前提下，利用物理或化学的方法对其中积碳部位的积碳进行清除出发动机体外。这种技术方法适用于各部位积碳情况不严重的情况下清洗，而对于积碳特别严重的地方只好用前面的拆解清洗的方法。免拆清除积碳技术应用有很多种，如用药液清洗（俗称打吊瓶）或加注汽油添加剂进行清除积碳，或使用免拆除碳专用设备进行等。

4.3 积碳处理新技术方法的应用

对发动机积碳处理的新技术应用包括电控超声波多功能发动机内部清洗机，高纯度氢的清除积碳专用设备及免拆无损清洗发动机积碳的氢氧除碳机的应用。

（1）超声波清碳技术

超声波清碳技术是在清洗机的基础上改进的。其原理是用清洗机供给原车供油系统，并给发动机提供添加清洗剂，在让发动机怠速运转过程中，清洗剂与燃烧系统中原有的结胶及积碳发生化学反应，使得其软化、脱落、分解成小颗粒或使其燃烧、汽化而排出机外。

（2）高纯氢除碳技术

高纯氢除碳技术可以说是较新颖先进的技术。高纯度氢清除积碳的专用设备现已投入市场使用，在我国处于技术推广使用状态。积碳及油泥与氢反应后会以 CO（或 CO2）与水气或油气状态从排气系统中排出。

5 结束语

积炭的危害是汽车行驶过程中无法避免的问题，在影响发动机运行的同时又增加了汽车的油耗。本文通过分析积炭形成的原因，提出了一些由于积炭所造成的现象，并针对这些现象采用相应的预防和清洗措施，汽车发动机的积碳清除技术方法有拆解和免拆解的，有针对局部和整个系统的，效果各异。高纯氢除碳处理技术高效地除积碳，省去了拆卸清除积碳方法的繁琐，提高了工作效率，从而也节约了生产成本，是今后的发展趋势。

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