工程师视角:为什么当代汽油车大多需要使用燃油添加剂


前言:

由于当代缸内直喷技术的大规模应用,积碳相应产生。积碳的结构使其容易吸收燃油和混合气,从而改变空燃比,影响发动机的性能【1】。造成发动机怠速不稳,加速无力等现象。因此需要及时清除积碳,维持GDI发动机的正常性能。

什么是进气道喷射?

早年使用的汽油发动机从化油器时代到电喷时代,汽油的喷射点都设置在进气道,即进气门往外一段距离的位置。

这种喷射形式下,汽油喷雾在进气道中开始混合,到达缸内,最后压缩点火时,混合时间较长,喷雾蒸发充分,喷雾颗粒整体较小,点火燃烧时不易在燃烧室内产生积碳。

同时,由于进气门受汽油喷雾的冲刷,进气门也不易产生积碳。


什么是缸内直喷?

随着时代的发展,使用缸内直喷技术,在燃烧室内喷射燃油,可以实现汽油发动机多样的燃烧方式,如均质混合压燃,稀薄燃烧等,以及缸内直喷降低压缩上止点的缸内温度实现更高热效率。因此,只能实现均质燃烧的进气道喷射,渐渐被缸内直喷取代,直到混合喷射出现,进气道喷射又开始应用。


缸内直喷发动机为什么容易产生积碳?

由于缸内直喷(GDI)发动机一般是在活塞接近压缩上止点时,在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油,而后点火,燃油雾化时间短,燃油颗粒大于进气道喷射的燃油颗粒,且燃油在喷射时一部分燃油会喷射到气缸壁及活塞头部,残留一部分燃油在喷嘴上,点火时活塞头部和喷嘴容易产生积碳,由于没有进气道喷射的燃油的冲刷,进气门也容易产生积碳


下图为PFI自然吸气发动机(下图的自然吸气发动机均指PFI进气道喷射发动机),GDI(缸内直喷)发动机喷嘴积碳的对比。2千公里不到的GDI发动机积碳已经挡住了喷嘴孔,PFI发动机的喷嘴孔在4万多公里后仍光亮可见。



积碳的结构使其容易吸收燃油和混合气,从而改变空燃比,影响发动机的性能【1】。。造成发动机怠速不稳,加速无力等现象。因此需要及时清除积碳,维持GDI发动机的正常性能。

如何清理发动机积碳?

根据《增压直喷发动机积碳形成机理及对策》的研究结果表明,由表3可知,两种汽油清净剂均对燃油喷嘴的积碳清洗效果,其中中研院汽油添加剂的清积碳效果更佳。中研院ABC三次使用后,活塞头部的内窥镜照片可见明显亮光。

汽油清净剂的清洗效果与其含氮量有关,中研院产品的含氮量约为62 % ,巴斯夫产品 的含氮量约为35 % 。含氮元素越高的添加剂,清除积碳效果越好。


本田及通用的缸内直喷发动机燃油添加剂均由雪佛龙代工。


通用汽车使用的燃油添加剂

下图为使用雪佛龙添加剂后行驶100km,活塞头部的内窥镜照片。活塞头部的积碳开始被溶解露出金属色。

参考文献:

1:《增压直喷发动机积碳形成机理及对策》比亚迪汽车工业有限公司汽车工程研究院