专家解析 常见汽车发动机产生积炭的原因
张伟
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。积炭主要是通过燃料和串入燃料的润滑油在没有充分燃烧的情况下所形成的胶状物累积形成。在汽车的行驶过程中积炭会引起发动机怠速不稳、提速较慢、拉伤缸壁等现象，降低了汽车的使用寿命。文章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；预防；解决
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.020
随着人们生活水平的逐步提高，汽车已经走入千家万户，成为人们日常的代步工具，而汽车的油耗和维修费用则成了车辆日常养护中的最大开销[1]。根据近几年的数据调查显示，大量汽车发生故障和增加油耗的主要原因都是由积炭引起的[2]。为此研究积炭的形成原因，并在此基础上对积炭进行预防和消除具有重要的意义。
1 积炭形成的原因和危害
1.1 气门、燃烧室积碳
在发动机启动的过程中，汽缸要先喷油再进行点火，而发动机在停止运行时所当发动机停止运行时先灭火再停止喷油，这导致了喷出的汽油无法被回收[3]。当这些无法回收的汽油依附在燃烧壁和进气门上时，汽油中的胶质物将会沉淀，在高温的反复作用下，这些胶质物将会硬化形成积炭，随着时间的累积，积炭的含量将会越积越厚[4]。积炭的结构和海绵类似，当燃油喷进汽缸时将会有一部分被积炭吸入，进而导致燃油的浓度降低，此时发动机将会出现怠速不稳、油耗增加以及尾气超标等异常现象，严重时甚至难以启动车辆。
1.2 进气管积碳
在发动机运行的过程中，每个活塞并不是同步工作的，当发电机停止运行时，有的汽缸进气门并未完全关闭，此时一些没有燃烧的汽油将会蒸发氧化依附在进气管壁上形成积炭。进气管壁上的积炭会导致会导致进气管变粗糙，当进气时会在这些粗糙的地方产生漩涡，影响气体混合的效果[5]。此外，当积炭积累到一定程度时会影响怠速控制装置控制的精确度，进而导致提速失灵、收油灭车等异常情况发生。
1.3 燃料和润滑油
在高温的作用下，汽油中的不稳定成分会产生氧化和聚合反应，形成胶状物质，这些胶状物质随着汽油一起进入燃烧室后并不能完全燃烧，将会形成积炭依附在燃烧室内。汽车在行驶超过三万公里时，发动机内的积炭含量便会随着燃油的燃烧迅速增加。而燃油的质量也会影响积炭的形成，一般情况下燃油的质量越好，燃烧得越充分，所形成的积炭也就越少。润滑油也会对积炭的形成产生影响，如果润滑油中混入杂质时，在出现窜气现象后，会有有少量润滑油进入燃烧室，此时由于杂质的影响，一部分燃油将不能完全燃烧而形成积炭。
2 积炭与费用的关系
积炭的产生会导致燃油不能被充分燃烧，加剧了燃油的消耗，目前主要通過发动机的万有特性曲线和汽车功率的平衡图来进行评估汽车燃油的经济性。发动机的万有特性曲线如图1所示，图中纵坐标表示扭矩，横坐标表示转速，而每一级代表耗油率。
由图可知，中心的耗油率较高，而越往外的耗油率越低。用n来表示发动机的转速，用b来表示燃油的消耗量，行驶速度和阻力功率分别用Ua和P来表示，在万有特性曲线上可以利用插值法获取相应的燃油消耗率b，那么此时的燃油消耗量Qt可以表示成：
式中式中g表示燃油重度，在行驶过程中一般为常量。从式（1）可知，如果发动机中存在积炭，会稀释燃油浓度，降低发动机的输出功率，汽车在行驶过程中为了获得相同的功率就必须消耗更多的燃油，增加了相应的燃油费用。
3 积炭的预防措施
3.1 避免短时间、短距离形式
由于发电机运行时必须先喷油再点火，如果车辆长期短时间和短距离形式，会导致发动机频繁熄火，进而导致后续喷入燃烧室内的气体无法被充分燃烧，随着这些没有充分燃烧气体中的胶状物沉淀便形成了积炭。为此在行驶过程中应该避免交通拥堵的道路上行驶。
3.2 避免长时间怠速运转
如果发动机长时间处于怠速运转，发动机达到正常工作温度的时间将会变得长久，此时燃油喷出后的蒸发速度将会变慢，进入的空气含量也会降低，这导致更多没有充分燃烧的燃油形成胶质物，促进积炭的形成。为此在行驶的过程中要适当进行高速行驶，当汽车的速度提高后，将会有充足的气流对进气管道进行冲刷，有效地降低了积炭的形成。
4 积炭的清除措施
4.1 进气系统积炭清除
进气系统是发动机系统中的前端环节，进气系统中的进气道、进气歧管比较容易形成积炭。而进气道、进气歧管拆卸较为困难，难以拆卸清洗，为此可以采用进气系统的清洁剂来对积炭进行清洗。在清洗时，将清洁剂导入专用的清洁设备中，将该清洁容器的另一端连接到进气系统中，此时将发动机开启，利用真空的吸引力将容器中的清洁剂吸入到进气系统中，清洁剂在进入进气系统中后，遇到积炭会自动对积炭进行清洗，这种方法清洗积炭的效率较高，但是这种方式清理处的积炭会堵塞三元催化转换装置，容易造成三元催化器中毒，为此这种清洗方式应该适量使用。
4.2 油路积碳的清除
在发动机的运行过程中，油路也会产生大量的积炭，这些积炭会降低车辆的动力，增加系统的油耗，油路中的积炭主要分布喷油嘴、燃烧室、火花塞以及节流阀等位置。由于范围较大，拆卸清洗较为麻烦，一般将燃油添加剂加入邮箱中，在发电机运行过程中，燃油剂将会随着燃油流经油路，进而实现油路中的积炭清洗。但是在使用燃油剂清洗油路中的积炭时，必须严格按照使用说明书进行使用，一般按照50～80升/一瓶的原则使用燃油添加剂。
4.3 发动机内部积碳的清除
发动机内部的积炭对车辆行驶的影响最大，同时拆卸清洗的难度也最大。为此在清洗发动机内部积炭时一般采用清洁剂来清除发动机内部的积炭。将清洁剂倒入机油注入口，重新启动车辆，怠速10分钟后熄火，此时清洁剂将会进入到发动机系统内部，对系统中的积炭、水分、油泥等沉积物进行清洗，同时还能延长机油的使用时间。一般可在汽车行驶三万公里时进行一次发动机内部积炭清洗。
5 总结
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，进而降低积炭对发动机运行的影响，对车辆的养护具有一定的借鉴意义。综合全文内容来看，为了降低积炭的形成，在采取相应预防和清除措施以外，还要养成良好的驾驶习惯，从多个方面着手才能让汽车发动机运行在最佳工作环境，进而延长汽车的使用寿命。
参考文献：
[1]郑芳民.发动机积炭形成原因及清除方法[J].汽车维修与保养，2016（12）：80-82.
[2]聂永涛.农用机械发动机积炭的成因和清除[J].现代农机，2015（06）：50-52.
[3]刘浩.汽车发动机积炭分析及控制措施[J].汽车实用技术，2014（10）：7-10.
[4]熊荣华.发动机积炭过多的现象与危害浅析[J].汽车维修与保养，2014（03）：61-63.
[5]Bioaugmentation and Adsorption Treatment of Coking Wastewater Containing Pyridine and Quinoline Using Zeolite-Biological Aerated Filters. Yaohui Bai，Qinghua Sun，Renhua Sun，Donghui Wen，Xiaoyan Tang. Environmental Sciences.2011.
