汽车知识·积碳篇：什么是积碳，积碳对发动机有何影响？

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内容概述：

积碳形成原因与两个阶段

减少积碳形成的理想方式

发动机积碳是燃油汽车无法避免的问题，如何清理积碳的讨论热度很高；然而只把关注点放在问题的解决，而不找到产生问题的根源，这不是正确的解决问题的方式。

所以首先要了解什么是积碳，积碳如何产生，以及积碳在不同位置上会产生的影响；掌握这些知识点之后，应当如何了解和预防积碳也就不难理解了。

01积碳概念

发动机积碳的特点是黑色的「焦灼状物质」，主要成分包括碳颗粒、胶质、杂质等；产生积碳的原因燃油中的烃类物质与胶质，在不充分燃烧的状态下产生。积碳的硬度会非常高，尤其是在缸内高温高压与熄火冷却的不断作用下，积碳会牢牢附着在各个零部件上，为什么碳会这么坚硬呢？

注意重点：积碳并非“积炭”，碳是有机物的核心，所谓的碳基生命足以说明什么是碳；同时在钢铁中、石墨、金刚石等物质中也含有碳元素，但是并不是一般理解的煤炭。烧火取暖用的煤炭是多孔物质，是木材干馏的产物，两种概念是完全不同的，所以积碳确实是非常的“顽固”。

重点：燃油的主要成分是烷烃、烯烃、芳烃等物质，这些烃类物质有些是苯环碳氢化合物，有些是双剑碳氢化合物；然而不论是哪种概念，其中都是含有碳元素的。

所以在转化过程中如果达到100%的充分燃烧状态，那么通过与氧气的分解反应则不会产生积碳；因为反应物质主要是化合物，比如二氧化碳、H2O（水）。但如果结果是没有充分反应，过程中就会产生游离碳颗粒；有意思的是燃油汽车装备的内燃式热机不可能达到充分燃烧状态，产生积碳也就是必然结果。

02两个阶段

问题：冷启动热车阶段会产生积碳，这点是汽车用户公认的问题，但是热车真的就没有积碳了吗？

理论上热车也是会产生积碳的，只是产量远远低于冷车启动后的热机阶段的标准，差值过大所以一般默认热车无问题；而事实的微量积碳的出现，原因仍旧是燃烧不充分，此时就会有人疑惑，难道热车也会不充分燃烧吗？

答案真的是这样，各大主机厂都在努力提升内燃机的燃烧效率；这个概念可以理解为混合油气燃烧做功的速度，假设做功冲程的时间为10毫秒，混合油气充分燃烧需要15毫秒，设定时间中就只能达到66%的燃烧程度。由于四冲程内燃机的做功冲程时间非常短，充分燃烧几乎是不可能的，这就是热车时也会有积碳的原因，不过相比热机阶段的积碳还是小巫见大巫了。

概念区别：

热车不补充燃烧原因为燃效效率低

热机不充分燃烧原因为燃烧效率低＋加浓喷油

冷启动发动机时的机体与防冻冷却液的温度都还很低，燃烧时产生的热能就会被低温机体与防冻液吸收；因为热能会无序传导至低温物质，这是无法改变的自然法则。然而这些热能中的相当一部分需要转化为机械能（动力），被吸收后当然会造成性能的明显下降，甚至可以达到影响正常驾驶的程度。

正常汽车需要做到的是保证所有阶段都能正常使用，冷启动也不应该例外，否则就不如用回曾经的化油器技术；于是电喷系统会在冷启动时进行喷油量的加浓，同时电控系统会主动拉升转速以提高进气量，混合油气（可燃物）的基数增大，燃烧产生的动能自然会越强。

但是为了保证启动后的空气燃料比不失调，ECU行车电脑设定喷油量的标准会“超标”；也就是超过14.7:1的比例，这是多少空气能够催化多少燃油进行100%的反应的比例，喷油量如果“＞1”则在燃烧反应时间充分的前提下也无法充分燃烧。

燃油是汽车的燃料，氧气是燃油的燃料，没有充足的燃料怎么能充分，不充分当然会产生积碳，本就燃烧效率低的内燃机积碳就会更多。这就是两个阶段的产生积碳的原因，以及产量的差值，那么应该如何减少积碳的形成呢？

03预防方式

积碳之所以会大量的积累，主要原因是用户普遍有「原地热车」的驾驶习惯；汽车与摩托的内燃机都是四冲程机，运行步骤有四步，了解四步骤就会懂得热车的问题与减碳方式。

进气喷油

压缩蒸发

膨胀做功

排气吸气

四步骤的运行会产生高压力的进气与排气湍流，尤其是排气时还会有进排气门同时打开的阶段，此时尾气进入排气歧管会产生负压吸力；功能是帮助吸入空气，同时只要压力足够大则能够排出燃烧室内部的积碳。

但是怠速时的进排气压力不够大，如果原地热车则会造成过多积碳附着在各个零部件上；所以想要减少积碳的产生，正确的方式是在启动车辆后正常驾驶，行驶转速总会在2000转左右，这一转速压力标准就足够在冷启动阶段有效清理积碳了。当然温度过低司机无法在寒冷的车里驾驶的话，原地热车也是不得以而为之。

假设已经因错误用车习惯形成大量积碳，会带来什么问题呢？要知道冷启动阶段的燃烧不充分，原因是ECU的控制造成的空燃比失调，也就是喷油量大于14.7:1；那么是不是也可以理解为进气量小于标准利弊呢？这也是没有问题的，那么积碳如果大量附着在节气门上，在进气时就会造成吸气不畅，进气量确实会减少，此时即使喷油量正常也会燃烧不充分。

而问题是节气门积碳的同时，喷油嘴也会积碳；喷孔的部分堵塞会造成剩余喷油压力升高，燃油雾化的效果会变差，实际喷射的燃油是难以快速被蒸发的大油珠。

蒸发速度慢则在做功冲程中的燃烧速度也会很慢，因为液态燃油不如气态燃烧快，结果自然是更加严重的不充分燃烧；再加上火花塞积碳降低了点火强度，活塞积碳影响压缩比等等因素，过多的积碳的结果是比冷启动加浓喷油阶段的不充分燃烧程度更大，

实际状态：

动力下降

油耗升高

怠速共振

排气放炮

等

燃烧充分程度的下降，等于燃油没有按照设定标准转化出扭矩；扭矩×转速÷9549×1.36＝马力，所以扭矩下降则动力整体下降。扭矩变差只能依靠拉升转速提升马力，高转速等于高频率喷油，油耗高是必然结果。

怠速共振主要是因为各个气缸积碳程度不一，转化出的扭矩存在波动，所以也才会有抖动问题；排气放炮指没有充分燃烧的混合气浓度仍旧很大，在进入排气歧管和三元催化等位置时，600~900℃的高温会二度引燃这些混合气，燃烧产生的振动会出现噪音，这就是所谓的放炮。

关于积碳的影响，积碳的预防问题就聊到这里，至于积碳的清理没有什么好办法，想要彻底清理就要拆卸零部件，好在技术难度低也不会对机器造成什么损伤；简单一些的方式是用高压罐加溶解剂重洗积碳，其他也就没有什么理想方式了。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

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