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 。
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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 。这三个间隙都非常小 , 一般端隙为0.3~0.5 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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