什么是积碳,积碳对发动机有何影响?
都在讨论发动机积碳会带来哪些问题,然而究竟是什么积碳呢?
内容概述:
积碳形成原因与两个阶段减少积碳形成的理想方式发动机积碳是燃油汽车无法避免的问题,如何清理积碳的讨论热度很高;然而只把关注点放在问题的解决,而不找到产生问题的根源,这不是正确的解决问题的方式。
所以首先要了解什么是积碳,积碳如何产生,以及积碳在不同位置上会产生的影响;掌握这些知识点之后,应当如何了解和预防积碳也就不难理解了。
01积碳概念
发动机积碳的特点是黑色的「焦灼状物质」,主要成分包括碳颗粒、胶质、杂质等;产生积碳的原因燃油中的烃类物质与胶质,在不充分燃烧的状态下产生。
积碳的硬度会非常高,尤其是在缸内高温高压与熄火冷却的不断作用下,积碳会牢牢附着在各个零部件上,为什么碳会这么坚硬呢?
注意重点:积碳并非“积炭”,碳是有机物的核心,所谓的碳基生命足以说明什么是碳;同时在钢铁中、石墨、金刚石等物质中也含有碳元素,但是并不是一般理解的煤炭。烧火取暖用的煤炭是多孔物质,是木材干馏的产物,两种概念是完全不同的,所以积碳确实是非常的“顽固”。
重点:燃油的主要成分是烷烃、烯烃、芳烃等物质,这些烃类物质有些是苯环碳氢化合物,有些是双剑碳氢化合物;然而不论是哪种概念,其中都是含有碳元素的。
所以在转化过程中如果达到100%的充分燃烧状态,那么通过与氧气的分解反应则不会产生积碳;因为反应物质主要是化合物,比如二氧化碳、H2O(水)。
但如果结果是没有充分反应,过程中就会产生游离碳颗粒;有意思的是燃油汽车装备的内燃式热机不可能达到充分燃烧状态,产生积碳也就是必然结果。
02两个阶段
问题:冷启动热车阶段会产生积碳,这点是汽车用户公认的问题,但是热车真的就没有积碳了吗?
理论上热车也是会产生积碳的,只是产量远远低于冷车启动后的热机阶段的标准,差值过大所以一般默认热车无问题;而事实的微量积碳的出现,原因仍旧是燃烧不充分,此时就会有人疑惑,难道热车也会不充分燃烧吗?
答案真的是这样,各大主机厂都在努力提升内燃机的燃烧效率;这个概念可以理解为混合油气燃烧做功的速度,假设做功冲程的时间为10毫秒,混合油气充分燃烧需要15毫秒,设定时间中就只能达到66%的燃烧程度。
由于四冲程内燃机的做功冲程时间非常短,充分燃烧几乎是不可能的,这就是热车时也会有积碳的原因,不过相比热机阶段的积碳还是小巫见大巫了。
概念区别:
热车不补充燃烧原因为燃效效率低热机不充分燃烧原因为燃烧效率低+加浓喷油冷启动发动机时的机体与防冻冷却液的温度都还很低,燃烧时产生的热能就会被低温机体与防冻液吸收;因为热能会无序传导至低温物质,这是无法改变的自然法则。
然而这些热能中的相当一部分需要转化为机械能(动力),被吸收后当然会造成性能的明显下降,甚至可以达到影响正常驾驶的程度。
正常汽车需要做到的是保证所有阶段都能正常使用,冷启动也不应该例外,否则就不如用回曾经的化油器技术;于是电喷系统会在冷启动时进行喷油量的加浓,同时电控系统会主动拉升转速以提高进气量,混合油气(可燃物)的基数增大,燃烧产生的动能自然会越强。
但是为了保证启动后的空气燃料比不失调,ECU行车电脑设定喷油量的标准会“超标”;也就是超过14.7:1的比例,这是多少空气能够催化多少燃油进行100%的反应的比例,喷油量如果“>1”则在燃烧反应时间充分的前提下也无法充分燃烧。
燃油是汽车的燃料,氧气是燃油的燃料,没有充足的燃料怎么能充分,不充分当然会产生积碳,本就燃烧效率低的内燃机积碳就会更多。这就是两个阶段的产生积碳的原因,以及产量的差值,那么应该如何减少积碳的形成呢?
03预防方式
积碳之所以会大量的积累,主要原因是用户普遍有「原地热车」的驾驶习惯;汽车与摩托的内燃机都是四冲程机,运行步骤有四步,了解四步骤就会懂得热车的问题与减碳方式。
进气喷油压缩蒸发膨胀做功排气吸气四步骤的运行会产生高压力的进气与排气湍流,尤其是排气时还会有进排气门同时打开的阶段,此时尾气进入排气歧管会产生负压吸力;功能是帮助吸入空气,同时只要压力足够大则能够排出燃烧室内部的积碳。
但是怠速时的进排气压力不够大,如果原地热车则会造成过多积碳附着在各个零部件上;所以想要减少积碳的产生,正确的方式是在启动车辆后正常驾驶,行驶转速总会在2000转左右,这一转速压力标准就足够在冷启动阶段有效清理积碳了。当然温度过低司机无法在寒冷的车里驾驶的话,原地热车也是不得以而为之。
假设已经因错误用车习惯形成大量积碳,会带来什么问题呢?要知道冷启动阶段的燃烧不充分,原因是ECU的控制造成的空燃比失调,也就是喷油量大于14.7:1;那么是不是也可以理解为进气量小于标准利弊呢?
这也是没有问题的,那么积碳如果大量附着在节气门上,在进气时就会造成吸气不畅,进气量确实会减少,此时即使喷油量正常也会燃烧不充分。
而问题是节气门积碳的同时,喷油嘴也会积碳;喷孔的部分堵塞会造成剩余喷油压力升高,燃油雾化的效果会变差,实际喷射的燃油是难以快速被蒸发的大油珠。
蒸发速度慢则在做功冲程中的燃烧速度也会很慢,因为液态燃油不如气态燃烧快,结果自然是更加严重的不充分燃烧;再加上火花塞积碳降低了点火强度,活塞积碳影响压缩比等等因素,过多的积碳的结果是比冷启动加浓喷油阶段的不充分燃烧程度更大。
实际状态:
动力下降油耗升高怠速共振排气放炮等燃烧充分程度的下降,等于燃油没有按照设定标准转化出扭矩;扭矩×转速÷9549×1.36=马力,所以扭矩下降则动力整体下降。扭矩变差只能依靠拉升转速提升马力,高转速等于高频率喷油,油耗高是必然结果。
怠速共振主要是因为各个气缸积碳程度不一,转化出的扭矩存在波动,所以也才会有抖动问题;排气放炮指没有充分燃烧的混合气浓度仍旧很大,在进入排气歧管和三元催化等位置时,600~900℃的高温会二度引燃这些混合气,燃烧产生的振动会出现噪音,这就是所谓的放炮。
关于积碳的影响,积碳的预防问题就聊到这里,至于积碳的清理没有什么好办法,想要彻底清理就要拆卸零部件,好在技术难度低也不会对机器造成什么损伤;简单一些的方式是用高压罐加溶解剂重洗积碳,其他也就没有什么理想方式了。
积碳的原因之一是燃油没有完全燃烧,附着在发动机的各个部位,久而久之就会形成积碳。添加剂的主要作用是钻入表面活性较强的积碳孔隙中,破坏其结构,逐渐将这些碳颗粒从金属表面溶解出来,与燃料一起高温燃烧后通过尾气排出。
汽车积碳的增加会导致发动机燃烧不充分,导致油耗增加,长时间汽车故障灯亮。
减缓积碳形成的方法:
1.使用优质燃油。因为积碳的主要成分是燃料中的蜡和胶体沉积,燃料中的胶体含量越低越好。但是我们不能改变燃料的质量,但是我们可以选择不添加来源不明的廉价燃料。
2.避免长时间低速行驶。必要时可以定时拉高速。拉高速消除积碳的原理是加快气流,可以带走少量没有牢固附着的积碳。提高燃烧温度,使气缸内的部分积碳燃烧。
积碳危害;
长时间不清理积碳会造成整车的运转,使发动机的内部通道被积碳堵塞,使发动机动力变差,费油、发动机异响、怠速不稳等情况的发生,从而降低汽车发动机的功率,使耗油量增大,出现燃烧率过低。不及时清理积碳,它不仅会对车造成一定程度的危害,对环境的危害也是蛮大的,现代社会注重节能减排,尾气排放一定不能超标,所以我们要重视这个问题
平时5000公里使用有效的PNF燃油添加剂清洁一次整体油路积碳,长时间不清理积碳会造成整车的运转,使发动机的内部通道被积碳堵塞,汽车内部喷油不通畅,使发动机动力变差,从而降低汽车发动机的功率,使耗油量增大,出现燃烧率过低。