汽车发动机积碳处理新技术方法的探讨

蒋 晶，申会明，何依航

（1.广西职业技术学院，广西南宁530226；2北京现代广西通源店，广西南宁530031）

汽车发动机积碳处理新技术方法的探讨

蒋 晶1，申会明2，何依航2

（1.广西职业技术学院，广西南宁530226；2北京现代广西通源店，广西南宁530031）

针对发动机积碳产生的影响与危害问题，首先介绍了积碳产生机理，然后在现有常用积碳处理技术方法的基础上，研究分析了高纯氢除积碳处理技术的原理及试用处理效果。试验结果表明，高纯氢除碳处理新技术处理积碳效果明显改善，并突出了其优势。可见，高纯氢除碳处理技术及氢氧除碳技术具有良好的应用性及推广价值。

汽车；发动机；积碳；高纯氢；新技术

环保与节能是汽车发动机发展围绕的核心问题，减少或防止发动机积碳的产生不仅是对发动机的性能提升带来极大的好处，而且能节约能源，保护环境。为了高效地清除发动机积碳，减少和预防积碳引起的危害，降低汽车发动机维护成本，提高企业效益，研究积碳生成机理，寻求和掌握更经济、便捷节能的积碳清除技术是非常有必要的。本文总结了现有常用积碳处理技术方法，研究分析了高纯氢除积碳处理技术的原理及试用处理效果。

1 汽车发动机内部积碳形成机理与危害

由汽油发动机的控制原理可知，汽油发动机内部积碳是不可避免的问题。因每次熄灭发动机的一瞬间，先切断点火，而喷油器喷出的油已然不能收回，却又不能被点燃，只能附在发动机的进气门及燃烧室内壁上，汽油挥发走后，汽油成分里的胶质、蜡和无法完全引爆的碳氢化合物爆炸后产生的微小颗粒未能及时与废气排出，而只能堆积在燃烧室内表面。这些胶质和蜡会日积月累不断变厚，并反复受热后就成了积碳。积碳在燃烧室内、进气门、进气管、喷油嘴等部位都可能会产生。

燃烧室内的积碳如果严重，会导致燃烧室温度升高，造成火花塞在点火的同时自行引爆燃烧室的混合气，产生爆震现象。进气门上的积碳会吸附一部分每次喷入的油，会让混合气变稀，导致发动机启动困难，怠速发抖，加速不良，尾气排放超标，油耗增加等异常现象，更严重时会使气门关闭不严而出现气缸压力严重降低而不工作或使气门不能回位而让活塞与气门产生运动干涉，从而使发动机严重损坏。进气气管里的积碳则会不断让进气管壁变厚，进气流易在其中发生“涡旋”效应，气流速度下降，则导致发动机动力下降。停留在喷孔附近的未能燃烧的燃油而形成油滴（胶质和蜡），在高温及氧化作用下会形成积碳，并沉积在喷孔附近，这会使得喷油孔部分堵塞，则喷孔喷油的喷射角度变变小，导致雾化不良，燃烧不完全，动力下降，从而会形成积碳恶性循环[1]。因此需要经常处理发动机的积碳问题。

2 汽车发动机积碳的处理常规方法

清洗发动机内部积碳的方法现已有很多种，每种都有其各自的特点，且成本也不同，车主可根据车辆使用情况及积碳情况可采取不同的方法。常用方法可分为有拆机清洗及免拆机清洗法两种。

2.1 拆机清洗法

这种传统的清洗积碳的方法，要对发动机进行拆卸分解或部分分解，再对发动机的进气通道，节气门、气门、燃烧室、喷油器等部件进行积碳清洗。显然，这种方法对积碳严重部位的清洗效果肯定很明显，可太费时费力，而且对一些采用GDI（Gasoline Direct Injection，汽油直接喷射）和涡轮增加技术的发动机来说，其拆卸工作更加困难，装复之后也会在不同程度上破坏其原有的密封性，影响到发动机的性能。

2.2 免拆清除法

免拆清除积碳指在不分解拆卸发动机的前提下，利用物理或化学的方法对其中积碳部位的积碳进行清除出发动机体外。这种技术方法适用于各部位积碳情况不严重的情况下清洗，而对于积碳特别严重的地方只好用前面的拆解清洗的方法。免拆清除积碳技术应用有很多种，如用药液清洗（俗称打吊瓶）或加注汽油添加剂进行清除积碳，或使用免拆除碳专用设备进行等。药液清洗是通过化学作用溶解表面的杂质来清除的，具有一定的清洁作用，但缸内燃烧室内的积碳杂质难清除净，也可能存在一些副作用。现有的一些汽油添加剂含有清洁活化因子能去除燃油中的胶质物以及发动机积碳等物质，连续使用排气管上的积碳能明显减少。而用于进行清除积碳的专用设备则采用了不同的科技手段。

3 积碳处理新技术方法的应用

对发动机积碳处理的新技术应用主要体现在一些免拆除碳专用仪器设备上，包括电控超声波多功能发动机内部清洗机，高纯度氢的清除积碳专用设备及免拆无损清洗发动机积碳的氢氧除碳机的应用。

3.1 超声波清碳技术

超声波清碳技术是在清洗机的基础上改进的。其原理是用清洗机供给原车供油系统，并给发动机提供添加清洗剂，在让发动机怠速运转过程中，清洗剂与燃烧系统中原有的结胶及积碳发生化学反应，使得其软化、脱落、分解成小颗粒或使其燃烧、汽化而排出机外。在清洗过程中，超声波发生器发送强有力的高频振动波到气门、燃烧室等零件表面，使得零件表面或内部的污物、氧化物、积碳等破碎，这可使化学溶剂不能分解的脏物从其表面粉碎脱落而清洗掉，从而达到清除积碳的目的。

这种不解体的清洗技术清洗效果很显著。清洗后发动机缸内积碳较清洗前明显减少，气缸顶、气门等部位显得光洁；发动机起步、加速性明显提高；油耗降低，排污可减少20%~40%[2]，可使得发动机综合性能显著增强。

3.2 高纯氢除碳技术

高纯氢除碳技术可以说是较新颖先进的技术。高纯度氢清除积碳的专用设备现已投入市场使用，在我国处于技术推广使用状态。

其工作原理：发动机内汽油能正常燃烧的化学反应式为：

不易氧化的汽油会在气门及喷油嘴上形成胶质，燃烧室内局部温度较低的部位汽油不能完全燃烧而在燃烧室内壁产生焦碳物质。此反应式如下：

此类设备能引进美国固态质子交换膜技术制作水电解电池，电解水而产生高纯度的氢气，其原理为：2H2O-4e-→O2+4e-4H++4e-→2H2从而产生得到H2+O2.

再将设备产生的高纯度氢气控制在特定状态下提高其活化能力后与积碳发生化学反应：

积碳及油泥与氢反应后会以CO（或CO2）与水气或油气状态从排气系统中排出。简单地说，正在推广使用的高纯度氢除碳设备如HG-BF1800（见图1）就是把设备产生的纯度达99.999%的氢引入燃烧室，在高温和压力环境下把氢分子转化为高活性氢离子，氢离子便会与积碳、氧化物及油泥反应生成CH和H2O而随着尾气排出[3]，即高纯度氢通过化学作用与积碳、油泥、胶沉淀反应，反应物以气态形式排出。

图1 纯氢除碳仪器

利用此设备对各类车型试验，将产生的高纯度的氢，通过进气岐管，进入发动机缸体一段时间，怠速运行清洗后用尾气分析仪对排出的尾气分析可知，一氧化碳、碳氢等有害气体排放量减少都在60%左右，废气排放的降低效果显著[3]。且用此类设备清除表面积碳后，零件表面清洁度明显改善，如图2所示为广本雅阁（发动机L4）2.4 EX清晰后的活塞顶部。

图2 纯氢除碳效果

对于长期未作定期清洁和保养的车辆，发动机进气管道、气门、燃烧室内部、火花塞及喷油嘴等部位的积碳较严重，会严重影响发动机的正常工作。采用纯氢除碳对此类车发动机处理，安全性更高，操作更便捷。表1为某4S店利用此类设备对北京现代悦动1.6 L，行驶里程为4万km的车辆进行积碳清洗的前后数据对比。数据表明，经处理后，发动机排放的CO、HC、NOX的成分明显降低，有效地减少了对环境的污染。

表1 北京现代悦动1.6 L积碳清除前后数据对比

经过对一系列车试验检验发现，采用此类设备定期对车辆发动机进行积碳清洗保养，会使得这些部位明显地保持洁净，部件功能正常运转，让发动机点火更顺畅，怠速运转更稳，燃油燃烧更充分，减少油耗，让车主感觉到油门更轻、动力强劲，并可减少有害尾气排放，降低对环境污染。

3.3 氢氧除碳技术

氢氧除碳机与高纯氢除碳机有类似的地方，它也需要电解水。可它是利用电解水的方式得到氢气与氧气的混合气（布朗气）通过进气系统被引入到发动机的燃烧室，点火引燃，运用布朗气的氢氧催化原理、富氧燃烧原理及水氢循环原理等特性进行积碳的清除。据相关报道[4]：其除碳效果也较明显，能让发动机恢复动力，降低油耗10%左右，废气排放显著降低。表2为用此设备对某尼桑2005年款2.0车的发动机（车辆里程：78 088 km）的积碳清洗前后的数据。

表2 2005款NISSAN X-TRALL 2.0 L积碳清除前后数据对比

4 结束语

汽车发动机的积碳清除技术方法有拆解和免拆解的，有针对局部和整个系统的，效果各异。高纯氢除碳处理通过电解水产生高纯度的氢，然后再让氢与积碳发生化学反应，积碳及油泥与氢反应后会以CO（或CO2）与水气或油气状态从排气系统中排出，从而达到高效除积碳效果，省去了拆卸清除积碳方法的繁琐，提高了工作效率，从而也节约了生产成本。氢氧除碳技术也是通过电解水的方法，得到氢气，再让氢气与氧反应，利用氢氧催化及富氧燃烧原理等特性来清除积碳的，清除效果亦很显著，能让发动机回升动力，减少油耗和降低排放。高纯氢除碳处理技术及氢氧除碳技术是免拆卸的新技术方法，且除积碳效果都要很显著，值得推广使用。这种便捷易操作、免拆卸清除，且经济又环保的发动机积碳清除的技术方法是较先进的，是今后的发展趋势。如果能把积碳清除的过程通过系统设备软件可透视性的显示出来，将更有说服力，更受大众的欢迎。

[1]吴良芹.汽车发动机积碳分析及清理[J].农业装备与车辆工程，2009（01）：48-50.

[2]梁少敏.汽车发动机不解体清洗技术与设备选购[J].交通标准化，1996（02）：34-35.

[3]沈冰.HG-BF1800多功能引擎机清洁机介绍[EB/OL].四川：成都八福电力科技有限公司.2013.https：//wenku.baidu. com/view/f5a3ff5efe4733687e21aac8.htm l from=search，2013-05-29.

[4]李成龙.新型氢氧除碳机关键技术的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，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

蒋晶（1977-），男，高级技师/讲师，主要从事汽车维修检测及环保节能等方面研究工作。