一、燃油系統(tǒng)中積炭形成的原因

日常行駛和保養(yǎng)中的一些不正確操作都會造成積炭的快速形成，歸納起來主要有：發(fā)動機經(jīng)常處于短時運行狀態(tài)；長期在低溫，低速狀態(tài)下行駛；長期在高溫，高速，超負荷狀態(tài)下工作；發(fā)動機進氣門油封不良；經(jīng)常在灰塵較多的場所中運行；汽油標號低，發(fā)動機爆震；汽油中含有大量的水分和膠質(zhì)。

以上幾種情況可以歸結(jié)為兩種原因：一種是與發(fā)動機運行工況相關的，如發(fā)動機經(jīng)常處于短時運行或者超負荷運行等；另一種是與外部條件相關的，如燃油品質(zhì)不好或者工作環(huán)境惡劣等。

下面我們按照積炭形成的兩種原因分別進行分析。

第一種與發(fā)動機運行工況相關的情況，主要是因為當發(fā)動機長時間處于超負荷，發(fā)動機進氣門油封不良，低溫低速或者高溫高速運行時，空燃比不能保證穩(wěn)定在

14.7附近并且不能保證燃燒室中的混合氣體完全燃燒，從而造成部分未燃燒的燃料以及滲入的潤滑油在燃燒室中混合，同時會在發(fā)動機溫度較低的部位，如活塞頂，噴油嘴，火花塞以及節(jié)氣門內(nèi)側(cè)逐漸凝固成為固體，通過長期的積累便會形成積炭現(xiàn)象。

第二種是與發(fā)動機所處的外部環(huán)境相關的，如燃油品質(zhì)不好或者是工作環(huán)境惡劣等。對于燃油品質(zhì)不好的情況其實與上面的第一種情況非常相似。因為空燃比是按照空氣與燃油的體積比值進行計算的，如果燃油品質(zhì)不好，則在進入燃燒室燃油體積相同的情況下，實際可以燃燒的燃油體積比例下降，相當于造成空燃比升高，同時燃油中含有的雜質(zhì)，膠質(zhì)以及空氣灰塵中的硅化物等在燃燒室中發(fā)生氧化，長期積累后同樣在發(fā)動機中形成了積炭現(xiàn)象。

二、積炭的組成成分以及元素

積炭有密實、疏松、柔軟等各種形態(tài)，其組成隨發(fā)動機工況、燃料、潤滑油性質(zhì)以及進入燃燒室中的雜質(zhì)不同而有差異。研究發(fā)現(xiàn)，積炭的組成成分主要有：燃料和潤滑油燃燒生成的碳質(zhì)沉積物；汽油中的抗暴劑（四乙基鉛）生成的鉛化物；燃料中的硫燃燒后與金屬生成的鹽類；潤滑油中的金屬添加劑燃燒后形成的金屬氧化物；空氣攜帶的灰、沙等硅化物；發(fā)動機零件磨損形成的金屬屑及其化合物。積炭中各種元素的質(zhì)量百分比如圖1所示。

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圖1 積炭中各種元素的質(zhì)量百分比

從圖1中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：金屬元素中鈣鐵的含量較高，其中鐵元素主要來自于機械磨損的鐵屑和潤滑油氧化產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物以及硫酸等無機酸對于缸體的腐蝕；而鈣元素主要來自于潤滑油添加劑。另外，通過對積炭進行紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)：積炭中存在雙官能團以及大量的極性集團，因此積炭為極性化合物。正因為如此，當汽車發(fā)動機中形成積炭之后，積炭的形成速度與未形成積炭時相比會增加許多。

三、積炭對汽車的影響

1. 積炭對動力性的影響

對動力性的影響主要表現(xiàn)有：怠速不穩(wěn)、高速失速；難啟動、常熄火、動力下降；易爆震。積炭為什么會影響發(fā)動機的動力性呢？

首先，發(fā)動機進氣道中的氣體流動性能，可以影響到燃燒室中的湍流強度，火焰?zhèn)鞑ニ俣群腿紵�速率以及燃燒持續(xù)時間，從而對發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性產(chǎn)生影響。當進氣道中存在積炭現(xiàn)象時，會對進氣道中氣流的流動特性產(chǎn)生影響，通過上面的分析可以得出結(jié)論，必然會影響到發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。

其次，由于積炭是熱的不良導體，所以溫度較高，在進氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣，從而最終提高了終燃混合氣的溫度；積炭本身占有一定的體積，因而提高了壓縮比。其綜合效果為沉積物的存在使得爆震傾向增加。

最后，因為積炭占據(jù)了燃燒室中一定的體積，在發(fā)動機功率不變的前提下，發(fā)動機的輸出功率將會降低。在汽車行駛過程中，發(fā)動機功率和汽車的行駛的阻力功率總是平衡的。汽車的運動阻力所消耗的功率包括滾動阻力功率、空氣阻力功率、坡度阻力功率以及加速阻力功率，而這些項直接對應的就是汽車動力性指標，所以會導致汽車的動力性能下降。

2. 積炭對經(jīng)濟性的影響

積炭的增多會導致發(fā)動機異常耗油。對汽車燃油經(jīng)濟性的評估，通常是根據(jù)發(fā)動機的萬有特性曲線與汽車功率平衡圖來進行計算。

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圖2 發(fā)動機萬有特性曲線

萬有特性曲線是一組繪制有等功率和等燃油消耗率曲線，如圖2所示。根據(jù)曲線可以確定發(fā)動機在一定轉(zhuǎn)速n，發(fā)出一定功率P時的燃油消耗率b。計算時根據(jù)等速行駛車速Ua 以及阻力功率P，在萬有特性圖上利用插值法可確定相應的燃油消耗率b,從而計算出以該速度行駛時單位時間內(nèi)的燃油消耗量Qt為：

其中b為燃油消耗率，g為燃油的重度，假設燃油品質(zhì)一定的情況下，燃油重度g為一常量。從上面對于動力性的分析中可以得到，當存在積炭現(xiàn)象時將會降低發(fā)動機的動力性，亦即發(fā)動機輸出功率將會降低，則當汽車在以同樣的等速行駛速度行駛時，為了獲得相同的功率，必然需要更高的燃油消耗率。

3. 積炭對汽車排放的影響

積炭對汽車排放影響的直觀表現(xiàn)在汽車冒黑煙。

燃油在燃燒室中被完全燃燒時，將只會產(chǎn)生二氧化碳和水。但是由于發(fā)動機燃燒時間極短，可燃混合氣不是完全均勻，燃料的氧化反應不徹底，所以產(chǎn)生了不完全燃燒產(chǎn)物。一氧化碳是碳氫化合物燃料在燃燒過程中生成的中間產(chǎn)物。產(chǎn)生碳氫化合物的主要途徑有：在汽缸內(nèi)燃燒過程中產(chǎn)生；從燃燒室通過活塞與汽缸之間的間隙漏入曲軸箱的竄氣；從發(fā)動機和燃油系統(tǒng)等處蒸發(fā)產(chǎn)生的汽油蒸汽。氮氧化合物的主要來源是空氣中的氮氣。

影響發(fā)動機排放性的因素很多，但是具體到積炭方面則主要是表現(xiàn)在過量空氣系數(shù)對排放性的影響。由于發(fā)動機出現(xiàn)積炭層之后將會吸收部分燃油，從而導致進入燃燒室中的燃油減少，混合氣體的濃度降低，影響到發(fā)動機的正常啟動。此時，必須增加燃油的供給量以提高混合氣體的濃度，實驗證明當存在積炭現(xiàn)象的發(fā)動機啟動時，燃燒室中的混合氣濃度已經(jīng)超過了正常的濃度標準，導致過量空氣系數(shù)變小。圖3為排氣污染物與過量空氣系數(shù)的關系圖。從圖3可以看出，在過量空氣系數(shù)從大變小的過程中，氮氧化合物的變化趨勢是逐漸減少，而一氧化碳和碳氫化合物的含量逐漸增加。

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圖3 排氣污染物與過量空氣系數(shù)的關系

另外，由于積炭占用了燃燒室中的部分體積，從而導致了壓縮比的提高，亦即燃燒室表面積和體積之比（面容比）增加，相對增加了激冷面積，增加了碳氫化合物的排放量。這種現(xiàn)象在發(fā)動機冷啟動、怠速和暖機時對于碳氫化合物的排放量影響較大。同時壓縮比的升高，使得最高燃燒溫度增加，氮氧化物的排放量增加。

四、去除積炭的方法

3M是一家多元化科技的創(chuàng)新型企業(yè)。一百年以來，3M不斷地發(fā)明創(chuàng)造、專研和拓展，建立新的技術平臺，將創(chuàng)新的產(chǎn)品推廣到現(xiàn)有的和全新的市場。3M提供實用、獨具創(chuàng)意的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術解決方案，幫助客戶成功，使人們每天的生活更輕松，更舒適。

3M汽車售后市場部（AAD）隸屬于3M工業(yè)及運輸產(chǎn)品事業(yè)部，是為廣大汽車用戶提供汽車售后服務的部門。主要服務于汽車維修及汽車美容裝潢兩大市場，其中汽車維修領域的機修深化保養(yǎng)產(chǎn)品包括：燃油引擎清洗系統(tǒng)、機油潤滑系統(tǒng)、自動變速箱系統(tǒng)等，無不為客戶提供完善解決方案，令客戶更加成功。

3M汽車電噴系統(tǒng)清洗產(chǎn)品（FIC）主要是用于清洗汽車引擎的電噴頭。它能有效地去除包括電噴頭的積炭和殘膠，恢復發(fā)動機動力，節(jié)省燃料消耗和降低尾氣排放。本系統(tǒng)除了具有操作快速、簡單的特點外，更為重要的是它能更安全、有效地清洗電噴系統(tǒng)。具體產(chǎn)品有自帶壓力式電噴系統(tǒng)清洗劑 PN08956和進氣系統(tǒng)清洗劑 PN08958（如圖4所示）。

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圖4 3M汽車電噴系統(tǒng)清洗產(chǎn)品

3M汽車燃油系統(tǒng)清洗產(chǎn)品（FSC）是用于清洗汽車發(fā)動機燃油系統(tǒng)，包括電噴頭、節(jié)氣門和燃燒室。它能有效地去除包括電噴頭、節(jié)氣門和燃燒室的積炭和殘膠，恢復發(fā)動機動力，節(jié)省燃料消耗和降低尾氣排放。本系統(tǒng)除了具有快速簡單的操作特點外，更為重要的是它能更安全、有效地清洗整個燃油系統(tǒng)。具體產(chǎn)品包括：自帶壓力式燃油系統(tǒng)清洗劑 PN08955 ；節(jié)氣門清洗劑 PN08866 ；燃油系統(tǒng)油箱添加劑 PN10016/PN10018/PN10019（如圖5所示）。