发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死

昨天有朋友问我 , 说现在网上有很多汽修大咖都在说发动机积碳会把活塞环抱死,进而导致发动机烧机油 。他就想知道 , 这个积碳是怎么把活塞环抱死的,积碳真的会导致发动机烧机油吗?怎么避免这种情况呢?另外网上说的那些清除积碳的方法有用吗,真的能让活塞环释放开,恢复弹力吗?
这还真是一个好问题 , 我给他解答之后 , 想一想应该还有很多人有这样的疑惑 , 于是就把解答的过程写出来了 , 供大家参考 。

发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死

首先我们来说说发动机活塞环 。现在的汽车发动机 , 叫做往复活塞式发动机 , 活塞在气缸中上下运动,将燃料燃烧后的热能转换成机械能对外输出做功 。在这里 , 活塞与气缸之间的密封程度,在很大程度上影响发动机工作效率 。为此,工程师设计了活塞环 , 它紧密地贴合在气缸套内壁上 , 加强活塞与气缸之间的密封,而活塞与气缸套之间则有0.05~0.1mm的间隙 。
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活塞环是一种金属环 , 它分为两种:气环和油环 。气环的主要作用是密封,一般有两个;油环的主要作用是刮油布油 , 改善气缸壁的润滑,一般有一个 。活塞环安装在活塞上 , 安装的部位称为活塞环槽 。当活塞环装入气缸后,在活塞环槽、活塞环与气缸壁之间形成了三个间隙:端隙、侧隙和背隙 。这三个间隙都非常?。话愣讼段?.3~0.5 mm,侧隙为0.05~0.1 mm,背隙为0.1~0.3 mm 。
这三个间隙使活塞环与活塞、气缸壁之间形成了两个密封面和一个迷宫式的漏气通道,其中第一道气环大约密封80~90%的气体 , 第二道气环大约密封10~20%的气体,油环大约密封5%的气体 。再加上高压气体的二次密封作用,最终从燃烧室泄漏到曲轴箱的气体只有进气量的0.2%~1.0%,密封是比较成功的,这也是往复活塞式发动机至今仍有强大生命力的重要原因之一 。
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此外,由于活塞环有“三隙”,它在气缸中上下往复运动 。当活塞在气缸中向下运动时,气缸壁上的机油就通过活塞环的侧隙下方进入背隙;当活塞在气缸中向上运动时,背隙中的机油就会进入侧隙上方,然后被送入燃烧室参与燃烧;这个现象在发动机运转过程中反复不断的进行,机油就被逐渐的消耗掉了 。这种现象称为“活塞环泵油作用”,这是往复活塞式发动机固有的特性之一,任何品牌和型号的发动机都会消耗机油,只是程度不同而已 。活塞环的三隙越大,泵油作用越强烈,消耗的机油越多 。发动机在使用过程中,由于磨损会导致三隙越来越大,所以机油消耗量也会越越来越多 。
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正是由于活塞环不能实现完全密封,再加上活塞环泵油作用的存在,所以在活塞环部位不可避免的会生成积碳 。但是气环和油环积碳的生成机理是不同的,我们分别来说说 。
首先来说气环 。气环直接接触高温高压的可燃气体,工作时温度极高 。高温高压的可燃气体从气缸壁与活塞之间的间隙进入到活塞环槽中 , 遇到活塞环泵油作用带上来的机油 , 会导致机油结焦、固化;此外,当发动机停机后,最后一次喷入到燃烧室中的燃油没有得到燃烧,在活塞残余高温的作用下 , 也会结焦固化,最终会生成积碳沉积在活塞环槽中 。这就是气环积碳的生成原理 。只是在气环这个部位,活塞环泵油作用带上来的机油是极少量的,大多是汽油没有完全燃烧沉积的积碳 。也就是说,气环部位沉积的积碳,大多是由于汽油造成的,汽油的品质和燃烧状态直接影响积碳的数量与性质 。
活塞环在活塞环槽中是不断上下运动的 , 同时气缸也不是绝对的圆形,活塞在气缸中上下往复运动,活塞环也在不断地压缩伸张 , 在活塞环的端隙和侧隙部位的积碳,不断的被挤压,是留不住的,只有背隙中的积碳能残留下来 。也就是说,积碳只是残留在气环的一个侧面部位,是不可能把气环抱死的,也不可能导致发动机烧机油 。同时积碳沉积在背隙中,客观上起到了减小背隙的作用 , 反倒可以加强密封、降低泵油作用,所以说,轻微的积碳 , 对发动机是有好处的 。
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再来说说油环 。油环的主要作用是将气缸壁上多余的润滑油刮下来,再通过活塞上的回油孔流回油底壳,同时在气缸壁上布置一层薄薄的油膜 。油环有整体式和组合式两种 。整体式结构比较简单,与气环类似 , 在环的圆周上开一些回油用的小孔或窄槽,背部有一个弹性衬簧,它的优点是结构简单 , 造价低廉,缺点是刮油效果一般;组合式油环结构比较复杂,由刮油钢片和弹性衬簧组成,在安装状态下没有侧隙,衬簧弹性大,回油能力强,对气缸壁的适应性强,刮油效果优于整体式 。以烧机油著称的某德系发动机,早期就是使用整体式油环 , 机油消耗量巨大;后期改成组合式油环,机油消耗量就大幅度下降了 。
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那么这个部位的积碳是如何形成的呢?在这里 , 燃烧室高温高压的气体由于被上面的两道气环阻挡截留,窜入到油环的气体已经极少了,对积碳的形成影响几乎可以忽略不计 。这个部位的积碳主要是机油形成的 。油环的主要作用就是刮油布油 , 所以它的上面始终布满了机油 。这些机油在活塞高温作用下 , 会慢慢地结焦、固化,最终形成了积碳 。这就是油环部位积碳的生成机理 。
这些积碳沉积在油环或者活塞回油孔上,会缩小甚至堵塞回油孔,降低油环的刮油效果,刮下来的机油也无法顺利地返回油底壳;如果积碳沉积在弹性衬簧上 , 会降低衬簧的弹性 , 导致油环整体弹性降低,对气缸壁适应性减弱,刮油效果下降;如果积碳过多 , 整个油环上面沉积的都是积碳,那么油环就真的被“抱死”了 , 没有任何弹性 , 刮油效果大幅度下降,机油消耗量大幅度上升,也就是所谓的“烧机油” 。
发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死

总结一下,气环是不可能被积碳抱死的,气环部位的积碳对烧机油也没有任何影响;而油环是有可能被积碳抱死的 , 它抱死后确实会导致发动机烧机油 。网络上那些大咖说得积碳抱死活塞环,主要就是指油环被抱死 , 只是有些人故意说得不那么明确罢了 。
知道了积碳的生成机理,我们就可以有的放矢地去预防积碳的生成速度和数量 。在燃烧室、气环部位的积碳,主要受汽油品质和汽油燃烧状态的影响,所以使用高品质的汽油、让汽油尽可能地完全燃烧,是预防积碳的主要方法,比如避免发动机长期低负荷运行、避免长时间怠速、定期跑高速等;而油环部位的积碳 , 主要受机油品质的影响,所以使用高品质、纯正的机油,是降低油环积碳的主要方法 。
发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死

最后再来说说积碳的清洗 。现在清洗发动机积碳已经是一门营业额巨大的生意了 , 成本低廉,利润高企 。几乎所有的4s店、修理厂 , 都有各种各样的积碳清洗手段,比如核桃砂、干冰、打吊瓶、清洗剂等 。但是这些方法 , 无一例外,只能清洗表面上的积碳 , 比如活塞头部、燃烧室内壁等 , 但是这些部位的积碳对发动机性能几乎是没有影响的;真正对发动机性能影响最大的油环积碳,根本就洗不到,更不可能让油环释放开 , 恢复弹力,即使在机油中添加清洗剂 , 也不可能短时间内把油环上的积碳清除干净 。所以老侯给这些积碳清洗总结一句话就是:该洗的地方洗不到,洗掉的都是浮华 。
发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死

【发动机活塞环积碳清除方法 积碳是如何把活塞环抱死】所以说,想用清洗积碳的方法来治理发动机烧机油,无异于缘木求鱼、掘地寻天,根本是不可能的 。当发动机出现了烧机油症状,一般都是气环磨损较大,油环已经被积碳抱死,同时进入到燃烧室参与燃烧的机油增多,燃烧室内部和气环上的积碳也增多了,导致磨损进一步增大,窜气量更多,积碳更严重,形成了恶性循环 , 甚至积碳掉落到活塞与气缸壁之间导致拉缸 。遇到这种情况,只能大修发动机了 。此时清洗积碳 , 就像给癌症晚期的病人吃止痛药一样,只能缓解疼痛,不会根治病症 。

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