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。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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。
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。
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。
