蔣 晶，申會(huì)明，何依航

（1.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530226；2北京現(xiàn)代廣西通源店，廣西南寧530031）

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)積碳處理新技術(shù)方法的探討

蔣 晶1，申會(huì)明2，何依航2

（1.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530226；2北京現(xiàn)代廣西通源店，廣西南寧530031）

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)積碳產(chǎn)生的影響與危害問(wèn)題，首先介紹了積碳產(chǎn)生機(jī)理，然后在現(xiàn)有常用積碳處理技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，研究分析了高純氫除積碳處理技術(shù)的原理及試用處理效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，高純氫除碳處理新技術(shù)處理積碳效果明顯改善，并突出了其優(yōu)勢(shì)。可見(jiàn)，高純氫除碳處理技術(shù)及氫氧除碳技術(shù)具有良好的應(yīng)用性及推廣價(jià)值。

汽車(chē)；發(fā)動(dòng)機(jī)；積碳；高純氫；新技術(shù)

環(huán)保與節(jié)能是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展圍繞的核心問(wèn)題，減少或防止發(fā)動(dòng)機(jī)積碳的產(chǎn)生不僅是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提升帶來(lái)極大的好處，而且能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。為了高效地清除發(fā)動(dòng)機(jī)積碳，減少和預(yù)防積碳引起的危害，降低汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本，提高企業(yè)效益，研究積碳生成機(jī)理，尋求和掌握更經(jīng)濟(jì)、便捷節(jié)能的積碳清除技術(shù)是非常有必要的。本文總結(jié)了現(xiàn)有常用積碳處理技術(shù)方法，研究分析了高純氫除積碳處理技術(shù)的原理及試用處理效果。

1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積碳形成機(jī)理與危害

由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制原理可知，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積碳是不可避免的問(wèn)題。因每次熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)的一瞬間，先切斷點(diǎn)火，而噴油器噴出的油已然不能收回，卻又不能被點(diǎn)燃，只能附在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(mén)及燃燒室內(nèi)壁上，汽油揮發(fā)走后，汽油成分里的膠質(zhì)、蠟和無(wú)法完全引爆的碳?xì)浠衔锉ê螽a(chǎn)生的微小顆粒未能及時(shí)與廢氣排出，而只能堆積在燃燒室內(nèi)表面。這些膠質(zhì)和蠟會(huì)日積月累不斷變厚，并反復(fù)受熱后就成了積碳。積碳在燃燒室內(nèi)、進(jìn)氣門(mén)、進(jìn)氣管、噴油嘴等部位都可能會(huì)產(chǎn)生。

燃燒室內(nèi)的積碳如果嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致燃燒室溫度升高，造成火花塞在點(diǎn)火的同時(shí)自行引爆燃燒室的混合氣，產(chǎn)生爆震現(xiàn)象。進(jìn)氣門(mén)上的積碳會(huì)吸附一部分每次噴入的油，會(huì)讓混合氣變稀，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，怠速發(fā)抖，加速不良，尾氣排放超標(biāo)，油耗增加等異常現(xiàn)象，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)使氣門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)而出現(xiàn)氣缸壓力嚴(yán)重降低而不工作或使氣門(mén)不能回位而讓活塞與氣門(mén)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。進(jìn)氣氣管里的積碳則會(huì)不斷讓進(jìn)氣管壁變厚，進(jìn)氣流易在其中發(fā)生“渦旋”效應(yīng)，氣流速度下降，則導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降。停留在噴孔附近的未能燃燒的燃油而形成油滴（膠質(zhì)和蠟），在高溫及氧化作用下會(huì)形成積碳，并沉積在噴孔附近，這會(huì)使得噴油孔部分堵塞，則噴孔噴油的噴射角度變變小，導(dǎo)致霧化不良，燃燒不完全，動(dòng)力下降，從而會(huì)形成積碳惡性循環(huán)[1]。因此需要經(jīng)常處理發(fā)動(dòng)機(jī)的積碳問(wèn)題。

2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)積碳的處理常規(guī)方法

清洗發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部積碳的方法現(xiàn)已有很多種，每種都有其各自的特點(diǎn)，且成本也不同，車(chē)主可根據(jù)車(chē)輛使用情況及積碳情況可采取不同的方法。常用方法可分為有拆機(jī)清洗及免拆機(jī)清洗法兩種。

2.1 拆機(jī)清洗法

這種傳統(tǒng)的清洗積碳的方法，要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆卸分解或部分分解，再對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道，節(jié)氣門(mén)、氣門(mén)、燃燒室、噴油器等部件進(jìn)行積碳清洗。顯然，這種方法對(duì)積碳嚴(yán)重部位的清洗效果肯定很明顯，可太費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)一些采用GDI（Gasoline Direct Injection，汽油直接噴射）和渦輪增加技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其拆卸工作更加困難，裝復(fù)之后也會(huì)在不同程度上破壞其原有的密封性，影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

2.2 免拆清除法

免拆清除積碳指在不分解拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的前提下，利用物理或化學(xué)的方法對(duì)其中積碳部位的積碳進(jìn)行清除出發(fā)動(dòng)機(jī)體外。這種技術(shù)方法適用于各部位積碳情況不嚴(yán)重的情況下清洗，而對(duì)于積碳特別嚴(yán)重的地方只好用前面的拆解清洗的方法。免拆清除積碳技術(shù)應(yīng)用有很多種，如用藥液清洗（俗稱(chēng)打吊瓶）或加注汽油添加劑進(jìn)行清除積碳，或使用免拆除碳專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行等。藥液清洗是通過(guò)化學(xué)作用溶解表面的雜質(zhì)來(lái)清除的，具有一定的清潔作用，但缸內(nèi)燃燒室內(nèi)的積碳雜質(zhì)難清除凈，也可能存在一些副作用?，F(xiàn)有的一些汽油添加劑含有清潔活化因子能去除燃油中的膠質(zhì)物以及發(fā)動(dòng)機(jī)積碳等物質(zhì)，連續(xù)使用排氣管上的積碳能明顯減少。而用于進(jìn)行清除積碳的專(zhuān)用設(shè)備則采用了不同的科技手段。

3 積碳處理新技術(shù)方法的應(yīng)用

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)積碳處理的新技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在一些免拆除碳專(zhuān)用儀器設(shè)備上，包括電控超聲波多功能發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部清洗機(jī)，高純度氫的清除積碳專(zhuān)用設(shè)備及免拆無(wú)損清洗發(fā)動(dòng)機(jī)積碳的氫氧除碳機(jī)的應(yīng)用。

3.1 超聲波清碳技術(shù)

超聲波清碳技術(shù)是在清洗機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。其原理是用清洗機(jī)供給原車(chē)供油系統(tǒng)，并給發(fā)動(dòng)機(jī)提供添加清洗劑，在讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，清洗劑與燃燒系統(tǒng)中原有的結(jié)膠及積碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得其軟化、脫落、分解成小顆?；蚴蛊淙紵?、汽化而排出機(jī)外。在清洗過(guò)程中，超聲波發(fā)生器發(fā)送強(qiáng)有力的高頻振動(dòng)波到氣門(mén)、燃燒室等零件表面，使得零件表面或內(nèi)部的污物、氧化物、積碳等破碎，這可使化學(xué)溶劑不能分解的臟物從其表面粉碎脫落而清洗掉，從而達(dá)到清除積碳的目的。

這種不解體的清洗技術(shù)清洗效果很顯著。清洗后發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)積碳較清洗前明顯減少，氣缸頂、氣門(mén)等部位顯得光潔；發(fā)動(dòng)機(jī)起步、加速性明顯提高；油耗降低，排污可減少20%~40%[2]，可使得發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能顯著增強(qiáng)。

3.2 高純氫除碳技術(shù)

高純氫除碳技術(shù)可以說(shuō)是較新穎先進(jìn)的技術(shù)。高純度氫清除積碳的專(zhuān)用設(shè)備現(xiàn)已投入市場(chǎng)使用，在我國(guó)處于技術(shù)推廣使用狀態(tài)。

其工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)汽油能正常燃燒的化學(xué)反應(yīng)式為：

不易氧化的汽油會(huì)在氣門(mén)及噴油嘴上形成膠質(zhì)，燃燒室內(nèi)局部溫度較低的部位汽油不能完全燃燒而在燃燒室內(nèi)壁產(chǎn)生焦碳物質(zhì)。此反應(yīng)式如下：

此類(lèi)設(shè)備能引進(jìn)美國(guó)固態(tài)質(zhì)子交換膜技術(shù)制作水電解電池，電解水而產(chǎn)生高純度的氫氣，其原理為：2H2O-4e-→O2+4e-4H++4e-→2H2從而產(chǎn)生得到H2+O2.

再將設(shè)備產(chǎn)生的高純度氫氣控制在特定狀態(tài)下提高其活化能力后與積碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

積碳及油泥與氫反應(yīng)后會(huì)以CO（或CO2）與水氣或油氣狀態(tài)從排氣系統(tǒng)中排出。簡(jiǎn)單地說(shuō)，正在推廣使用的高純度氫除碳設(shè)備如HG-BF1800（見(jiàn)圖1）就是把設(shè)備產(chǎn)生的純度達(dá)99.999%的氫引入燃燒室，在高溫和壓力環(huán)境下把氫分子轉(zhuǎn)化為高活性氫離子，氫離子便會(huì)與積碳、氧化物及油泥反應(yīng)生成CH和H2O而隨著尾氣排出[3]，即高純度氫通過(guò)化學(xué)作用與積碳、油泥、膠沉淀反應(yīng)，反應(yīng)物以氣態(tài)形式排出。

圖1 純氫除碳儀器

利用此設(shè)備對(duì)各類(lèi)車(chē)型試驗(yàn)，將產(chǎn)生的高純度的氫，通過(guò)進(jìn)氣岐管，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體一段時(shí)間，怠速運(yùn)行清洗后用尾氣分析儀對(duì)排出的尾氣分析可知，一氧化碳、碳?xì)涞扔泻怏w排放量減少都在60%左右，廢氣排放的降低效果顯著[3]。且用此類(lèi)設(shè)備清除表面積碳后，零件表面清潔度明顯改善，如圖2所示為廣本雅閣（發(fā)動(dòng)機(jī)L4）2.4 EX清晰后的活塞頂部。

圖2 純氫除碳效果

對(duì)于長(zhǎng)期未作定期清潔和保養(yǎng)的車(chē)輛，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道、氣門(mén)、燃燒室內(nèi)部、火花塞及噴油嘴等部位的積碳較嚴(yán)重，會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。采用純氫除碳對(duì)此類(lèi)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)處理，安全性更高，操作更便捷。表1為某4S店利用此類(lèi)設(shè)備對(duì)北京現(xiàn)代悅動(dòng)1.6 L，行駛里程為4萬(wàn)km的車(chē)輛進(jìn)行積碳清洗的前后數(shù)據(jù)對(duì)比。數(shù)據(jù)表明，經(jīng)處理后，發(fā)動(dòng)機(jī)排放的CO、HC、NOX的成分明顯降低，有效地減少了對(duì)環(huán)境的污染。

表1 北京現(xiàn)代悅動(dòng)1.6 L積碳清除前后數(shù)據(jù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)一系列車(chē)試驗(yàn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用此類(lèi)設(shè)備定期對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行積碳清洗保養(yǎng)，會(huì)使得這些部位明顯地保持潔凈，部件功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火更順暢，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)更穩(wěn)，燃油燃燒更充分，減少油耗，讓車(chē)主感覺(jué)到油門(mén)更輕、動(dòng)力強(qiáng)勁，并可減少有害尾氣排放，降低對(duì)環(huán)境污染。

3.3 氫氧除碳技術(shù)

氫氧除碳機(jī)與高純氫除碳機(jī)有類(lèi)似的地方，它也需要電解水。可它是利用電解水的方式得到氫氣與氧氣的混合氣（布朗氣）通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，點(diǎn)火引燃，運(yùn)用布朗氣的氫氧催化原理、富氧燃燒原理及水氫循環(huán)原理等特性進(jìn)行積碳的清除。據(jù)相關(guān)報(bào)道[4]：其除碳效果也較明顯，能讓發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)動(dòng)力，降低油耗10%左右，廢氣排放顯著降低。表2為用此設(shè)備對(duì)某尼桑2005年款2.0車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)（車(chē)輛里程：78 088 km）的積碳清洗前后的數(shù)據(jù)。

表2 2005款NISSAN X-TRALL 2.0 L積碳清除前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的積碳清除技術(shù)方法有拆解和免拆解的，有針對(duì)局部和整個(gè)系統(tǒng)的，效果各異。高純氫除碳處理通過(guò)電解水產(chǎn)生高純度的氫，然后再讓氫與積碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，積碳及油泥與氫反應(yīng)后會(huì)以CO（或CO2）與水氣或油氣狀態(tài)從排氣系統(tǒng)中排出，從而達(dá)到高效除積碳效果，省去了拆卸清除積碳方法的繁瑣，提高了工作效率，從而也節(jié)約了生產(chǎn)成本。氫氧除碳技術(shù)也是通過(guò)電解水的方法，得到氫氣，再讓氫氣與氧反應(yīng)，利用氫氧催化及富氧燃燒原理等特性來(lái)清除積碳的，清除效果亦很顯著，能讓發(fā)動(dòng)機(jī)回升動(dòng)力，減少油耗和降低排放。高純氫除碳處理技術(shù)及氫氧除碳技術(shù)是免拆卸的新技術(shù)方法，且除積碳效果都要很顯著，值得推廣使用。這種便捷易操作、免拆卸清除，且經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的發(fā)動(dòng)機(jī)積碳清除的技術(shù)方法是較先進(jìn)的，是今后的發(fā)展趨勢(shì)。如果能把積碳清除的過(guò)程通過(guò)系統(tǒng)設(shè)備軟件可透視性的顯示出來(lái)，將更有說(shuō)服力，更受大眾的歡迎。

[1]吳良芹.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)積碳分析及清理[J].農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2009（01）：48-50.

[2]梁少敏.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不解體清洗技術(shù)與設(shè)備選購(gòu)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，1996（02）：34-35.

[3]沈冰.HG-BF1800多功能引擎機(jī)清潔機(jī)介紹[EB/OL].四川：成都八福電力科技有限公司.2013.https：//wenku.baidu. com/view/f5a3ff5efe4733687e21aac8.htm l from=search，2013-05-29.

[4]李成龍.新型氫氧除碳機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

The Discuss of Carbon Deposition TreatmentNew Technology Method AboutCar Engines

JIANG Jing1，SHENG Hui-ming2，HE Yi-hang2
（1.Guangxi Vocational and Technical College，Nanning Guangxi 530226，China；2.Beijing Hyundai Guangxi Tongyuan Shop，Nanning Guangxi 530031，China）

For the impact of carbon deposition and the harm for engine problems，first this paper introduces the mechanism of carbon deposition，then researches and analysis the principle of high purity hydrogen eliminating the carbon deposition technology and the trial treatment effect on the basis of existing commonly clearing carbon processing method.The test results show that the effect of new technology of high purity hydrogen carbon removal carbon deposition is improved obviously，and highlights its advantages.Visible，high purity hydrogen get rid of carbon and hydrogen carbon removal technology has good application and popularization value.

cars；the engine；carbon deposition；high purity hydrogen；the new technology

U472.2

A

1672-545X（2017）04-0155-03

2017-01-07

蔣晶（1977-），男，高級(jí)技師/講師，主要從事汽車(chē)維修檢測(cè)及環(huán)保節(jié)能等方面研究工作。