物场模型分析实例：发动机积碳清洗

汽车发动机积碳分析及清理【摘要】介绍了由燃油系统产生的积碳是造成车辆性能下降的主要原因，并对传统和现行的清理积碳的设备及方法进行了比较，提出现行的科学的积碳清洗方式才是既保证积碳的良好清理又能不影响发动机其它性能的首选方式。

【关键词】汽车发动机积碳清理方式1．汽车日常使用中常见故障随着车价不断下调，轿车已大量进入普通百姓家庭，它不仅作为运输及代步工具，同时也逐渐成为有车一族节假日驾车旅游及放松的一种方式。

但是，随着车辆里程数的不断上升，新车原有的良好动力性、经济性等许多性能会逐渐下降，在驾驶过程中时常会出现发动机动力不足、冷车启动不易、怠速不稳、加速不畅、爆震、排放超标、发动机过热及油耗升高等问题。

2．常见故障产生的原因对上述故障进行简单分析，就可以知道其产生原因主要包括以下两个方面：一方面是由于机械和电路方面的原因，如发动机各零配年磨损加大、火花塞不定期更换、混合气过浓或过稀、点火时间过早过迟等；对于由机械及电路方面原因而引起的上述故障很容易检修；另一方面是由于燃油系统产生的积碳造成，对由积碳而引起的故障往往不易察觉和检查，目前最先进的解码器有时也无能为力。

据权威部门统计，在汽车发动机内燃油系统故障有80%是由于积碳所造成的，对于其系统如进气系统，积碳也会使系统工作受到影响。

因此，对汽车发动机内产生的积碳必须进行有效的清洗和控制，以保证车辆的正常运行。

3．积碳形成及其危害在发动机工作时，进入燃烧室的有机化合物（燃油及润滑油）会在高温及金属的催化作用下，产生深度的氧化及综合，形成树脂和漆膜。

由于树脂和漆膜具有一定的粘性，它能把进入燃烧室的燃料和润滑油燃烧生成的碳质沉积物、原有汽油抗爆剂生成的铅化物、燃料中的硫燃烧后与金属生成的盐类、润滑油中金属添加剂燃烧后形成的金属氧化物、空气携带的灰沙等硅化物、发动机零部件磨损下来的金属屑及其化合物等粘附在它上面，同时在杂质上又会不断形成树脂和漆膜。

这样以树脂和漆膜为纽带不断粘附各种杂质，最后在高温下逐层炭化而形成积碳。

航空发动机在使用过程中时常会出现积炭现象，导致燃烧不充分，同时也会改变进排气流通面积，影响发动机性能。

现行积炭清洗工艺存在通用性差、经济性低及损伤零件等缺点，严重影响了航空发动机修理和试验的质量。

航空发动机积炭清洗大多以清洗剂泡洗、高温烧结、超声波清洗和手工打磨技术为主。

清洗剂泡洗是利用化学药剂浸泡积炭部件，通过化学反应使得积炭脱落，该方法主要针对叶片等小零件；高温烧结主要针对燃烧室喷嘴等零件，但效果不佳、耗时长、能耗高；超声波方法可去除一些体积较小的零部件，耗时长且不能以部件状态清洗。

发动机修理装配现场的积炭清洗目前还停留在手工打磨与清洗剂并用的方法，通常需要2～3人耗时3天才能完成。

总之，以上方法存在功能单一、设备昂贵能耗高、清洗耗时长和清洁度不高等缺点。

而在汽车、核工业及轨道交通领域广泛应用的干冰射流清洗技术去除污染物，通用性强且具有良好的经济效益。

创新团队从理论、仿真与试验等方面探究了干冰清洗作用机理，开发出适用于航空发动机零部件积炭清洗的工艺方法，并将该技术应用至发动机的修理中。

干冰射流清洗技术机理干冰射流清洗技术也称为干冰冷喷射清洗技术，是一种以干冰微粒的碰撞、高速气流吹扫作用为主的动力学过程，以液态二氧化碳溶解作用为主的化学过程，以热冲击作用、升华作用为主的热力学过程等共同作用的清洗方法，如图1所示。

图1 干冰射流清洗积炭机理分析撞击、吹扫作用干冰微粒伴随压缩空气由喷枪喷射至零件表面，撞击污染物时发生的动量转移，克服了污染物与零件表面的黏结力；过程中的热交换使得污垢层遇冷后急剧收缩、变脆及龟裂，在高速气流的吹扫下易清除。

液态二氧化碳的溶解作用干冰微粒与污染物接触后，二氧化碳微粒喷射流变成了气体、液体、固体三相共存的体系，其中液相二氧化碳是有机污垢的最好溶剂，使得有机污垢更加容易溶解。

热冲击作用当干冰微粒射向表面时，由于干冰微粒升华使得气流温度瞬间降低，因零件基体与污染物的热膨胀系数不同，污染物的结合力降低，在低温作用下破裂成碎片，在气流的作用下被吹扫带走。

乡村科技2014.04丌丌丌丌丌丌丌丌丌丌丌丌丌丌一、清除金属件的油污1.冷洗。

用煤油、汽油、柴油作为清洗剂，把零件放入带有网筛的油盆中，用钢丝刷刷洗，洗净后的零件可在空气中晾干。

但必须注意，对不耐油的橡胶件和皮质件的油污，不能用油类清洗。

2.热洗。

可以把加了乳化剂（硅酸钠、肥皂等）的碱溶液加热至70~80℃，将零件放在溶液中浸煮，浸煮后再用60~80℃的清水冲洗零件，最后晾干。

清除钢和铸铁零件的油污常用的溶液配方为：苛性钠0.75%、碳酸钠5%、磷酸三钠1%、肥皂0.15%，其余为水。

3.使用金属清洗剂清洗。

要按照说明书的要求对零件进行清洗。

二、清除冷却系统水垢1.缓蚀盐酸溶液清除法。

酸性溶液除垢能力强，清除效能高，一般常用8%~10%的盐酸溶液进行酸性处理。

但盐酸溶液的腐蚀作用很强，使用中常加入一定量的缓蚀剂，以减轻盐酸溶液对金属零件的腐蚀，并能起到清除水锈的作用。

常用的缓蚀剂为六亚甲基四铵，一般用量为盐酸用量的0.5%~3.0%。

①缓蚀盐酸溶液的配制：根据发动机冷却系容量，将净水盛好，加入一定比例的盐酸调和均匀，然后加入规定比例的缓蚀剂，搅拌溶液至均匀为止。

②缓蚀盐酸溶液的使用方法：将配好的清洗溶液加入水箱，经过一个班次的工作后放出清洗溶液，待发动机稍冷再加入清水，启动发动机，将盐酸溶液清洗干净放出，加入软化的冷却水即可。

2.氢氧化钠溶液清除法。

在100千克水内加入2~3克氢氧化钠（俗称烧碱），搅拌均匀，加入发动机水箱中，启动发动机中速运转5~10分钟，停车后趁热放出清洗液，加入清水启动发动机，直至将溶液冲洗干净为止。

3.磷酸溶液清除法。

铝合金缸体和气缸盖中的水垢可用0.3%~6.5%的磷酸三钠溶液进行清除，其浸泡时间为30~60分钟。

也可以用水玻璃15克、液态肥皂2克、水1千克配制成的溶液清洗。

将溶液加入冷却系中，启动发动机至常温度后再运转1小时，然后放出溶液，再用清水冲洗干净即可。

三、精密偶件的清洗精密偶件在装配前，先要用60~80℃柴油煮5~10分钟，取出后趁热放入纯净的汽油中清洗，可用小试管毛刷除去偶件各孔的防锈油。

汽车保养维护之发动机积碳清除经验丰富的车主都知道，车辆使用一两年后，在油箱底部会沉积一些絮状灰褐色的胶质脏物。

这些东西是汽油在贮存、运输过程中发生氧化反应生成的，分为可溶性胶质和不可溶性胶质。

不可溶胶质(又称为沉积物)和燃油一起加入汽车油箱后，随着燃油的循环会粘附在汽油滤清器上，长此以往过滤介质(常为带有细小过滤孔隙的纸质滤清)会被堵塞，造成供油量减少、燃油雾化不良，导致进入汽缸内的可燃混合气变稀，发动机动力和经济性下降。

针对这一现象，一般可以通过清洗喷油嘴、清洗或更换燃油滤清器(标准的更换周期一般为每行驶40000km进行定期保养时更换，不同车型可能有所差异)等方法解决。

更为糟糕的是不可溶性胶质和汽油一起进入汽缸燃烧后，会在进气门、活塞组件顶部、燃烧室和火嘴点火极等部位形成坚硬的积碳；另一方面发动机机油也会通过老化的气门油封以及活塞组件与缸壁间的间隙进入燃烧室和汽油一起燃烧，燃烧不尽的油料会在高温和氧的催化作用下形成盐碱和树脂状胶质，粘附在汽缸内相关零件表面上，在发动机高温下进一步浓缩成沥青质和油焦质的混合物——积碳。

进气歧管内胶质油泥的形成主要是来自曲轴箱内的油气混合物导入进气歧管后，少量机油冷却沉积，吸附通过进气歧管内新鲜空气中的细微灰尘，日积月累而致。

积碳、胶质产生的影响汽车在使用一定里程(一般约50000km)后，在某个清晨起动发动机或在高速公路上高速飞奔时，你会感觉发动机的性能(加速、发动机平稳度、噪声)大不如前，而且这种情况会越来越糟。

其实这并非发动机本身的机械性能已经衰退，大部分情况下其实只是由于发动机使用过程中没有正确保养和维修所造成的，只要用正确的方法重新维护与调校，即可使发动机雄风再起，不必过于敏感，担心是发动机本身的机械出现了故障。

汽缸内形成的积碳，常会降低发动机的冷却效果，在燃烧室内形成许多炽热点、面，引起早燃、爆震，水温表指示偏高和发动机工作时出现“刚、刚”的敲击声，并伴有不同程度的发动机抖动。

发动机积碳的清洁与预防措施发动机积碳是指发动机燃烧室内积聚的碳沉积物，会对发动机的性能和寿命造成负面影响。

本文将介绍发动机积碳的原因、清洁方法以及预防措施。

一、发动机积碳的原因发动机积碳的形成与燃油质量、燃烧过程、发动机冷热循环等多种因素有关。

1. 燃油品质低劣：使用劣质燃油会导致发动机积碳。

劣质燃油中的杂质和添加剂会加速碳沉积物的形成。

2. 长期低负荷行驶：长时间低负荷行驶会导致燃烧不完全，产生大量的未燃烧残渣，增加积碳的风险。

3. 燃烧过程不完善：点火系统故障或进气系统不良会导致燃烧不完全，产生碳沉积物。

4. 发动机冷热循环：冷启动时，发动机工作温度较低，燃烧器很容易形成积碳。

二、清洁发动机积碳的方法清洁发动机积碳的方法有多种，可以采用化学清洗剂、物理清洗或者机械清洗等。

1. 化学清洗剂：市面上有很多专用的发动机清洗剂，可以通过喷入燃油系统或直接喷入进气道进行清洗。

这些清洗剂含有特殊的溶剂，能够溶解碳沉积物，清洗发动机内部，提高燃烧效率。

2. 物理清洗：物理清洗可以通过拆下发动机零部件进行，如清洗喷油嘴、进气道和燃烧室等。

这种方法比较繁琐，需要专业的技术和设备，一般由维修技师进行。

3. 机械清洗：机械清洗是一种比较彻底的方法，可以通过将发动机拆解并使用机械设备进行清洗。

这种方法适用于严重积碳的情况，但需要更多的时间和费用。

三、发动机积碳的预防措施除了及时清洁发动机积碳，还可以采取一些预防措施，减少积碳的形成。

1. 使用高质量燃油：选择优质燃油，减少杂质和添加剂的含量，可以降低积碳的风险。

2. 定期保养发动机：定期更换机油、空气滤清器等发动机零部件，并进行维护保养，可以减少积碳的形成。

3. 正常驾驶习惯：避免长时间低负荷行驶，可以提高燃烧效率，减少积碳的发生。

4. 定期检查点火系统和进气系统：定期检查点火系统和进气系统的工作状况，及时修复故障，可以避免燃烧不完全形成积碳。

结论发动机积碳是一个常见的问题，会对发动机的性能和寿命造成不良影响。

车辆发动机积碳排查与清理方法随着汽车的普及和使用时间的增长，车辆发动机积碳问题逐渐成为车主们关注的焦点。

发动机积碳会导致燃油经济性下降、动力减弱、排放增加等问题，严重时还可能引发发动机故障。

因此，及时排查和清理发动机积碳是保持车辆性能和延长使用寿命的重要措施。

一、发动机积碳的原因发动机积碳是由于长期使用低速行驶、怠速长时间运行、短途频繁启动等情况下，燃油无法完全燃烧而产生的。

积碳会沉积在进气道、进气阀、活塞顶部等部位，影响燃烧效率和空气流动，导致发动机性能下降。

二、发动机积碳的排查方法1. 观察尾气颜色：发动机积碳严重时，尾气会呈现黑烟或蓝烟的情况。

如果车辆尾气颜色异常，可能是发动机积碳的表现之一。

2. 检查进气道：打开发动机罩，检查进气道是否有积碳的迹象。

如果发现进气道内有黑色沉积物，说明发动机存在积碳问题。

3. 检查活塞顶部：拆下一个火花塞，通过火花塞孔观察活塞顶部是否有明显的积碳。

如果积碳较多，说明发动机积碳严重。

三、发动机积碳的清理方法1. 高速行驶：长时间高速行驶可以提高发动机温度，帮助燃烧掉部分积碳。

但这种方法只适用于轻度积碳，对于严重积碳的情况效果有限。

2. 清洗剂清理：市面上有许多专用的发动机清洗剂，可以通过喷入进气道的方式清洁积碳。

使用前需详细阅读说明书，按照要求进行操作。

3. 拆卸清理：对于严重积碳的情况，需要拆卸进气道、进气阀等部件进行清理。

这种方法效果显著，但需要专业技术和设备，建议在专业修理厂进行操作。

四、预防发动机积碳的方法1. 定期保养：定期更换机油、空气滤清器等，保持发动机的正常工作状态，减少积碳的产生。

2. 正确驾驶：避免长时间低速行驶和怠速运行，合理利用车辆动力，保持发动机在高速状态下运行，有助于减少积碳。

3. 使用优质燃油：选择质量可靠的燃油，避免使用劣质燃油。

优质燃油燃烧效率高，减少积碳的产生。

总结起来，发动机积碳是车辆使用过程中不可避免的问题，但通过及时排查和清理，可以有效减少积碳对发动机性能的影响。