发动机怎样清理积碳 拨开发动机积炭的“黑纱帐”

　　由于积炭原因造成的发动机故障屡见不鲜，特别在进口高档车上表现极为明显，究其原因。只不过是设计吃“细粮”的高档车因为在国内用上了“粗粮”而出现不良反应――产生了大量的积炭。那积炭是否可以避免呢?对汽车性能有什么影响呢?如何诊断并清除呢?本文将给出答案。
　　
　　一、积炭的形成不可避免
　　
　　越来越多的汽车维修企业从业人员和车主开始认识到，汽车发动机形成积炭不可避免。根据积炭形成机理，导致积炭形成的原因高达十几种，只不过影响程度大小不同。下面综合归类，从四个方面进行分析。
　　
　　1　汽油品质是导致积炭形成不可避免的最主要原因
　　汽油燃烧就会形成积炭。在发动机正常工作中，汽油和进入燃烧室的发动机机油。在供氧不足的条件下。不能在汽缸内完全燃烧，产生油烟和润滑油烧焦的微粒。当发动机继续运转时，进一步氧化变成胶质，牢固地粘在活塞顶、活塞环、气门背面。进气管内面和燃烧室内等。在高温的反复作用下，又将胶质变成沥青质、树脂质及碳质，从而形成积炭。
　　
　　汽油与一般有机化合物一样，会氧化变质。主要是由于烯烃等不饱和烃在常温液相条件下容易与空气中的氧发生自氧化反应(实际上是涉及过氧化物和烃自由基的链式反应)，而且彼此之间还会发生缩合和聚合反应，生成低聚粘稠物，也就是胶质。其中一部分是在汽油的储运过程中缓慢形成的。此外，燃油供给系统中的汽油一部分要流回油箱，受发动机室温度的影响，自氧化反应加速，也会使汽油中的胶质增多，胶质会加速积炭形成。
　　汽油的生产与提炼方式影响积炭在不同车型的形成量。面对诸如奔驰、宝马等进口汽车在国内不同城市出现的“水土不服”问题，我们不禁要问：为什么同样的车辆，在欧美日等国家使用没有在国内这么多的积炭问题?显然，我们不得不正面国内的燃油品质问题。
　　先看―下表1(来源于国家石化行业的博士论文)。
　　从表1中可以清晰看到：不同的汽油生产方式造成同一标号汽油在同一车辆使用时积炭的形成量是完全不同的。催化裂化汽油在发动机所有部位的积炭都十分严重。
　　那么中国的汽油的现实情况是怎么样呢?我们再来看一组数据(表2，来源于行业内部材料)。
　　一个让大家不愿意接受的现实：车主最常用的汽油居然对发动机积炭产生影响很大。
　　更难接受的是，劣质汽油的使用加剧了积炭的快速形成。劣质汽油中胶质含量多，胶质的可燃性差，挥发性低，它会加速积炭的形成；同时，汽油中的不易充分燃烧的长碳链成分，更容易粘结在进气门上，形成凝胶，从而堵塞进气门。
　　
　　2　现代城市的交通情况是发动机产生积炭的主要诱因
　　
　　目前，国内大中城市交通状况恶化，汽车在市区行驶时基本上处于走走停停，频繁启动换挡，经常怠速或低速行驶甚至滑行，车辆始终不能按设计的时速进行运行。
　　长期低速短途行驶。此时的发动机不能高转速运转，发动机温度低，长时间处于加浓工作状态(特别是北方地区的天气寒冷季节)。加浓工作状态的最根本问题就是混合汽浓，汽油燃烧不充分，大量未完全燃烧的汽油不断在进气门、燃烧室、活塞顶形成胶质并进而转化成为积炭。车主经常听到4S店建议车辆在使用一定时间／里程后去跑―下高速，就是为了使车辆在设计的理想工作状态下运行一定时间，使积炭在高温下不累积，甚至被烧掉部分。
　　长时间的频繁换挡。车辆在行驶过程中，因为驾驶环境影响而不断启动、滑行、更换挡位，不可避免的会对发动机产生反向冲击载荷，浪费发动机动能和扭矩，加大汽油消耗，进一步加大积炭的形成。
　　
　　3　驾驶习惯是产生积炭的另外一个主要因素
　　每年数以千万的新车手上路。新车手最大的特点之一就是常说的“手潮”、“开车肉”，配合上现在城市的车况，车主驾驶过程中长时间处于怠速运转和低速行驶，自然会加大积炭形成，上面有阐述。
　　另一个较为普便的不良驾驶习惯是“高挡低速”行驶。手排挡的挡位置于4、5挡，车速却只保持在20～30km／h的时速。众所周知。高挡低速会损伤发动机和变速器，同时更容易造成发动机积炭。
　　
　　4　发动机构造决定了车辆必然产生积炭
　　电喷发动机控制特点的影响。发动机工作时都是先喷油再点火。当发动机熄火的一瞬间，点火被马上切断，但是这次工作循环所喷出的汽油却无法回收，只能贴附在进气门和燃烧室壁上，汽油很容易挥发，但汽油中的蜡和胶质物却留了下来。长此以往，汽油中的蜡和胶质物越积越厚，反复受热后变硬就形成了积炭。如果发动机烧机油，或是加注的汽油质量低劣，杂质较多，那么气门积炭就更严重，且形成速度很快。
　　发动机活塞工作行程影响。发动机各个活塞在工作时的行程不同，发动机熄火时，未燃烧的燃油不断蒸发氧化，会在燃烧室，进气管中尤其是进气歧管产生一些较软的黑色积炭。这些积炭会使进气管的管壁变粗糙，进气会在这些粗糙的地方产生旋涡，影响进气效果及混合汽的质量，造成燃烧不完全，进而形成积炭。
　　
　　曲轴箱通风对积炭的形成影响很大。发动机内部的废气被直接引入进气歧管，随新鲜空气一起导入燃烧室进行燃烧。高温的燃油蒸气与空气充满进气歧管。其中一部分会附着在管壁及气门背部，另一部分则随进气流在进气门处与喷入的燃油混合形成混合汽，进入燃烧室燃烧后被排出车外。
　　由于吸入的新鲜空气中含有细小灰尘颗粒，在空滤处无法完全滤除，伴随油气一起；中刷气门背部，经长时间冲刷造成细微划痕。细小颗粒与来自曲轴箱的润滑油储存在划痕中，在高温下形成漆状物，经长时间积累，与混合燃油中的蜡等成分形成积炭。
　　
　　二、积炭对于汽车性能的影响
　　
　　下面介绍积炭在不同的位置形成后对于汽车性能的影响。
　　
　　1　节气门体的积炭(图1)
　　此处的积炭主要集中的下面的位置：叶片周围，叶片背部，怠速马达处。积炭会引起怠速不稳，怠速抖动，怠速偏高，失速，迟滞，失火等一系列现象。在叶片周围积炭主要是会影响叶片转动速度和开启角度，导致进气量与进气流量计算的数据产生偏差，电脑计算喷油量与实际需求量不同。在一些采用塑钢等非金属材质的节气门体，在冬季表现比较明显。比如马自达车；叶片后部的积炭形成后不易发现，不易处理。等到解体才发现数量可怕，特别是节气门角度是下倾式的更为明显，比如广本等；怠速马达周围积炭形成与叶片形成同步，怠速通道阻塞使怠速控制装置卡滞或超出其调节范围，这样一来会造成怠速低、怠速发抖、提速迟缓、收油灭车、尾气超标、费油等现象。由于位置靠后且在侧面，所以通常不易处理。因而，有汽车公司建议每15000km就清洗一次节气门体，比如北京现代。
　　
　　2　喷油嘴积炭
　　喷油嘴积炭形成后会引起汽车的抖动、喘气、动力下降、油耗增加、排放增加等一系列问题。实际上这个问题早在上世纪80年代就已经在欧美出现。主要表现为 喷嘴雾化形状发生变化(图2左)如喷射角度变小，或喷射的雾化程度降低(图2右)等。直接引起燃烧不充分或局部不充分，产生系列问题。十分不幸运的是，伴随着汽车技术的不断进步，新的问题再次摆在我们的面前：原来的单孔喷嘴不再被采用，现在汽车基本上全部采用多孔如四孔的喷嘴。喷油嘴的进步，初衷是提高其雾化性能，但被中国的燃油所累，很多的车辆，特别日系车经常出现其中一个、二个甚至三个喷孔被堵塞，引发相应故障。
　　
　　3　进气门积炭(图3)
　　由于积炭的结构类似海绵，当气门形成积炭以后每次喷入汽缸的燃油就会有一部分被吸附，使得真正进入汽缸的混合汽浓度变稀，导致发动机工作不良，出现启动困难、怠速不稳、急加油回火、尾气超标、油耗增多等异常现象。严重者会造成气门封闭不严，使某缸因缸压太低甚至没有缸压而彻底不工作，甚至粘连气门使之不回位，此时气门与活塞会产生运动干涉，最终损坏发动机。
　　进气门积炭是现代汽车的一个十分突出的问题，是汽车所有产生部位中最严重的，所有车辆都存在程度不同的问题。如果在驾驶中遇到提速慢，冷启动困难的现象，车的气门很可能已经有积炭了。发现怠速低而且怠速时车发抖，踩下油门时发卡，换电瓶后无怠速，那么车的进气管已经积炭很严重了。有了以上现象就应该及时去检修车辆了。目前中国车辆中，有两个因素需要特别注意：一是欧系车，包括标致、大众、奥迪、宝马、奔驰等；二是在中国的北方，天气较冷的秋末、冬天、刚开春的季节里，这种情况下都是气门积炭产生驾驶问题的集中爆发点。
　　
　　4　燃烧室积炭
　　美国通用、福特、克莱斯勒车活塞顶积炭常如图4所示，在内窥镜下能看到部分位置一层层的金属纹络。欧款车和日系车通常在几万km就能看到：活塞顶中间的凹槽里会充满积炭，甚至中间高，四周低。燃烧室的积炭会引起爆震等一系列问题。积炭改变了气体流动性能，影响到燃烧室中的湍流强度、火焰传播速度和燃烧速率以及燃烧持续时间；同时由于积炭是热的不良导体，温度始终较高，在进气、压缩过程中不断给混合汽传热，改变混合汽的温度。从而改变了终燃混合汽的温度；另一方面，积炭本身占有一定的空间，缩小了混合汽正常工作的空间。提高了压缩比。其综合效果为积炭的存在使爆震倾向增加。
　　四个部位的积炭，对于车辆的动力性、经济性、操作性能及排放性都产生了副面影响。比如：节气门体积炭导致了节气门开度增加，油耗会增加，排放性能下降；喷油嘴积炭的存在使得喷油脉宽增加，油耗增加；燃烧室的积炭直接影响压缩比变化，燃烧充分与否，导致氧传感器数值变化，影响了整个控制系统。
　　
　　三、积炭诊断方法
　　
　　对于积炭的诊断与分析的方法很多，比较常用的专业方式如下：
　　
　　1　解体法
　　就是将发动机相应部件拆卸，检查是否有积炭产生。比如拆下节气门体，拆下怠速马达，拆下喷油嘴，或拆下火花塞来检查进气门与燃烧室等。这种方法直观，但耗时耗力。最大的问题是部件每拆装一次都会影响其整体性能，减短其使用寿命。
　　
　　2　内窥镜检查(图5)
　　把火花塞或是喷油嘴拆下，用内窥镜来观察进气门、燃烧室、活塞顶等处积炭。这种方法很直观且不伤车辆。
　　
　　3　借助于诊断设备
　　借助于4S站内普便使用的解码器读取汽车发动机相关的数据来分析来判断积炭的形成情况，有助于确认积炭解决方案的制定。
　　比如：可以读取空燃比传感器反馈电压的变化，检测燃烧情况来判断积炭的存在；通过电压变化范围及变化灵敏度来判断是否有积炭。
　　比如：用解码器读取节气门体的怠速电机步数或节气门开度来判断是否有积炭；这一点对于节气门体易脏车辆应用较广泛。
　　比如：用解码器读取喷油脉宽来判断喷油嘴积炭。这一点应用更加广泛。
　　
　　四、解决积炭的几种方法
　　
　　积炭的形成不可避免，能做的只是减少积炭的形成量，减缓积炭形成的速度，定期地清洗。具体方法如下：
　　
　　1　使用高品质的汽油
　　使用优质汽油依然是减少积炭的最直接的保证。建议加油时一定要选择规模大，品质好的加油站。
　　
　　2　在汽油里添加油路清洁剂
　　这样可有效地防止在金属表面继续形成积炭，并能逐渐分解清洗原有的积炭颗粒。避免和消除车辆出现各种积炭“并发症”。需要提醒的是，油路清洁剂的选择同样重要，选择高品质的产品，否则可能会适得其反。
　　
　　3　建议长时间低速行驶车辆跑一跑高速
　　跑高速的目的有两个：一是利用气流对进气道的冲刷作用来消除部分表层积炭；二是利用工况的改变燃烧掉疏表层松积炭。
　　
　　4　必需的方法――定期免拆清洗积炭
　　受城市的路况、车主的驾驶习惯以及我国燃油市场条件等因素的影响，积炭产生不可避免。那么车主每2万km进行一次积炭清洗，采用专业设备，专业方法对车辆的节气门体、气道、进气门、喷油嘴、燃烧室等容易形成积炭的部位进行保养，这样能有效减少积炭对发动机性能的影响，使汽车的“心脏”保持在最佳的状态。
　　在欧美日等国家，车主采用免拆方式，定期清洗积炭来解决相应问题已经成为养车的常识。美国威力狮是全球范围内最早提出，并全面推行这一理念的厂商。
　　定期到4S站进行发动机积炭免拆清洗保养，是车主的必需选择；定时间／定里程对车辆进行积炭的免拆清洗保养是汽车维修企业的必需选择。