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发动机“积碳”与催化器“积锰”

发布时间:2021-07-06 08:38:01 浏览数:

为了让发动机更好地燃烧,我们需要注意积碳问题;为了解决过度积碳,我们在汽油里添加了MMT。到底该怎样让汽油清洁地燃烧呢?

我小时候玩过一阵甲醇燃料的内燃机航模,还记得教练交待给我的一条经验,就是:“活塞顶部有积碳的一定是富油,没有积碳的一定是贫油。”谈贫油富油要从空燃比说起。根据理论测算,1克汽油(假设为碳氢化合物的含量是100%)需要147克空气(假设氧气含量为22%)来进行完全燃烧。如果空气供应量低于14.7就叫做富油,高于14.7就是贫油。

可见富油燃烧的实质是不完全燃烧。燃烧过程中产生的碳分子没有足够的氧气参与化合变成二氧化碳,所以产生了CO和碳颗粒,碳颗粒不能像气体一样排走,过一段时间就变威附着在零件上的积碳了。

汽车引擎在绝大多数情况下都不能实现空燃比14.7比1的完全燃烧。这不仅是由于车辆使用的燃料(质量和添加剂的不同)、环境的变化(湿度、温度、海拔等)和驾驶习惯的不同,还有一个原因就是电控喷射引擎的控制系统需要把空燃比随时在富油和贫油之间来回变化,以供给足够的氧气给三元催化器来使其能正常工作。甚至,在引擎过热的时候,引擎控制系统会过度喷油来给燃烧室降温。所以,从一定意义上来说,积碳是不可避免的。

我们需要解决的问题是过度积碳。

从技术上来说,引擎控制系统给油量的多少,取决于从各个传感器(例如冷却液温度、进气流量、进气温度、真空值、大气压力、引擎转速、爆震指数和氧气传感器电压等)信号中判断出引擎工作状态。而电脑模块读取和处理这些数据也需要时间。例如,在冷车启动的时候,电脑系统是忽略氧气传感器信号的,这个时候只用原先设定的富油保守值来运行引擎,直到引擎预热到工作温度,才开始读取氧气传感器的信号而进行精确的燃油控制。

既然积碳不可避免,那么相关的燃油清洁剂就是必不可少的,而实际上的“积碳”的成分,也不只是碳,也有很多燃烧产生的胶质、硫化物和其他不可燃烧的杂质。汽油的组成成分里,不单单是可燃烧的碳氢化合物,还有各种各样的添加剂,例如清洁剂、抗冻剂、抗氧化剂、稳定剂、抗爆剂、染色剂等。

所以,汽油的质地和配方是直接影响汽车引擎长期工作性能的重要因素,各国的提炼、存储和运输技术,以及法规要求也是因素之一。一般来说欧洲和日本更倾向于多分馏少催化的方式,所以产出的柴油比较多,汽油偏少,但汽油的碳氢化合物含量高,抗爆指数也高一些,燃油最终零售价也比较贵。而北美和中国的炼油厂更倾向于少分馏多催化的方式,这样产出的汽油比较多,柴油比较少,而汽油的抗爆指数比较低,燃油最终零售价比较低。与此同时,北美和中国出于对生产成本的考虑,没有在炼油除硫技术上及时跟进,而政府的相关法规要求则过松,共同导致了长期使用高硫燃料的局面。间接加剧了大气污染和引擎积碳之类的问题。

大概来说,燃油清洁剂是一种针对积碳形成的某些特定胶质化合物的溶剂,只要溶解了这些胶质化合物,固体碳和其他固体杂质就能跟随引擎工作的气流被排走。然而,这类燃油清洁剂往往价格高昂。所以相关法规的松懈,就导致某些配方的汽油里面,清洁剂的含量少得可怜。这就是为什么很多美系和欧系车辆到了中国都会有很多奇怪问题的一大原因。

很多欧系引擎的原始设计都是要使用高标号、低硫低杂质、含有足够清洁剂的燃料,而车辆来到北美或中国以后,往往为了适应本地的燃料质量而调低了输出功率,然而仅仅这样是不够的。高硫低清洁剂的燃料不仅容易让气阀、火花塞和活塞环积碳,还会堵赛喷油嘴,卡死vvt电磁阀,甚至会产生酸性物质腐蚀气缸壁和轴承。

国内曾经出现过老牛拉奔驰游街的事件、奥迪和宝马的烧机油门,以及近来的雪佛兰和别克的积碳门等,都表明让人们意识到燃油品质的重要性还需要一定的时间和过程。我们需要相关部门来立法改善燃油品质,这样不仅有利于环境,也有利于消费者减少不必要的支出,同时也能提高燃油利用率。

需要指出的是,比如雪佛兰克鲁兹和别克英朗、新君威都是由欧宝开发的地道欧洲车,来中国出现水土不服的现象,是在意料之中的。而像林荫大道这类装备缸内直喷引擎(sidi)的车型固然是纯正的美国货,但对于中国汽油的适应性还不得而知,也许会适应得更好,也许会有更多的新问题,且留待时日来检测。

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