汽車除碳領域新寵--------微分子除碳機

2015-05-193001人瀏覽

 

               汽車除碳領域新寵--------微分子除碳機

               錢金川 包秀敏  上海高企新能源科技有限公司


0   引言

各類發動機在工作中,由于受相關因素影響,都或多或少地生成積碳。積碳是燃料或潤滑油在高溫和氧的作用下形成的產物。發動機工作時,燃油或竄入燃燒室的潤滑油不可能百分之百燃燒,尤其是發動機氣缸壁氧化反應較緩和區域淬熄層“因冷至熄”,未燃燒的部分油料在高溫和氧的催化作用下,形成羥基酸和樹脂狀的膠質,粘附在鋼壁表面上,逐漸形成硬質膠結碳。再經過高溫作用進一步縮成瀝青質和油焦質等復雜混合物,即所謂積碳。

積碳的累積會使發動機出現多種狀況:怠速沒有以前那么平穩、抖得很不舒服、油門越來越重、汽車不易啟動、感覺車動力不足……。更為重要的是隨之而來尾氣排放大幅提高。汽車尾氣中含有上百種不同化合物,其主要污染物有固體懸浮微粒﹑CO、CO2、HC、NOX ﹑鉛及硫氧化合物。汽車尾氣將危害城市環境,引發呼吸系統疾病,造成地表空氣臭氧含量過高,加重城市熱島效應,使城市環境更趨惡化。據我國汽車工業協會公布數據顯示:2009年中國汽車銷量已達到1300萬輛,僅北京已經突破400萬輛,其中私家車近260萬輛。相應的排放在2000年以前,汽車排放不到全部排放的10%,到2007年已經增至21%。按目前汽車發展速度預計2020年,汽車帶來的排放可達到31%以上。該數據將超出產業制造部門,成為國內污染排放最大行業及污染源。隨著人類進入21世紀,汽車污染日益成為全球性問題。尾氣的排放對環境負面效應越來越大。


一 積碳部位與對應狀況

 1.1 氣缸蓋部位積碳

   會降低發動機的冷卻效果,因為積碳導熱性能極差,其導熱系數只有鑄鐵或鋼的1∕50。這樣會引起發動機過熱,使發動機動力性能大大降低。

1.2 活塞頂部和燃燒室表面積碳

    積碳是不良導熱體,本身的溫度較高,且在高溫下易形成許多熾熱點,引起“早燃”或“爆震”。積碳又使冷卻效果變差,燃燒室容積減小,壓縮比增大。積碳脫落形成的磨料顆粒造成機件的磨損;積碳形成高溫顆粒會導致的早燃,使工作紊亂積碳加速潤滑油的污染變質且堵塞潤滑油油路,破壞潤滑系統的正常工作,從而造成機件的異常磨損。縮短發動機使用壽命。

1.3  氣門及座圈工作面積碳

會使氣門關閉不嚴而漏氣,出現發動機難起動,工作無力以及氣門易燒蝕等不良現象。

1.4  氣門導管和氣門桿積碳結膠

加速氣門桿與氣門導管磨損,甚至會引起氣門桿在氣門管內運動發澀而卡死,產生粘氣門的故障。

1.5  活塞環槽積碳

會使活塞環端隙,背隙變小甚至無間隙。端隙受積碳影響而無膨脹余隙,極易造成活塞環膠結失去彈性,致使氣缸密封不嚴,甚至折斷活塞環而導致拉缸故障。

1.6  噴油嘴聚積碳

極易堵塞噴油嘴,降低噴油流量,嚴重時甚至不噴油,引起噴油壓力不足,霧化不良,造成發動機缺缸運行或突然熄火

1.7  火花塞電極積碳

火花塞電極積碳使電極間的跳火距離變小,導致火花塞中心電極與旁電極間的高壓火花變弱,當積碳嚴重時,在燃油濕潤后,相當于在火花塞電極間并聯了一個分路電阻,短路點火電極,造成火花塞漏電,消耗部分電磁能,無法產生足夠強度的火花,導致發動機抖動。

1.8  進氣歧管襯墊積碳

積碳會造成進氣截面減小,混合氣較濃,無法完全燃燒,導致排放濃度增加。

1.9  排氣管消聲器及三元催化器積碳

積碳嚴重會使排氣阻力增加,排氣不暢,發動機燃燒不良,溫度上升,功率下降,同時表面積碳還會造成三元催化器堵塞,嚴重影響了三元催化的工作效率,導致排放物超標,縮短三元催化器和氧傳感器的使用壽命。

二 微分子除碳機除碳工作機理

2.1  除碳機工作原理

    微分子除碳機采用電解水產生氫、氧分離氣體。設備通電后,其內部電解槽開始工作,并將水電解成的氫氣和氧氣分離且分別輸出,通過相應氣水分離冷卻罐使之氣水分離,再經水封罐使氣體過濾洗滌;在控制上對溫度壓力參數采用PLC與工業觸摸屏控制。對處理好的氫氣和氧氣最后再通過外置空氣濾清器由連接軟管輸出,接入除碳汽車廢氣管即可。

2.2  除碳作業

按除碳機操作說明書制定的相關除碳作業條款,并在除碳機工作界面觸摸屏上進入“模式選擇”菜單選擇有關參數,嚴格按除碳作業規定程序要求進行除碳作業。

2.3  除碳工作機理

    2.3.1氫燃燒具有內壁附著性

氫氣燃燒的內壁附著性主要是由于氫氣燃燒其淬熄層較小這一特點而決定。所謂淬熄層是指:燃油在引擎內燃燒,氣缸壁是燃燒波所達到最遠邊界,由于氣缸壁有其冷卻系統作用,溫度大都維持在200℃左右,這對于氣缸工作大于700℃火焰溫度來講溫度降低很多。所以當燃燒波傳到氣缸壁時,火焰溫度立即下降,從而使得氣缸附近燃燒氧化作用緩解甚至中斷,而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化物HC及CO。該區域被稱為淬熄層。正因為淬熄層的必然存在,致使汽油不能夠得到完全燃燒,這也是積碳產生的主要原因。

由于氫氣燃燒速度快,穿透能力強,所產生的淬熄層是汽油的1∕5,減少了淬熄距離,使氣缸中淬熄層變薄,促進了積碳的燃燒和剝離。

2.3.2   氫氧催化特性

 由于氫氧分子的強力催化特性,將發動機引擎室內的積碳先行溶解再完全燃燒。其因汽油是一種重分子碳氫化合物,碳氫鍵很多,在燃燒過程中會產生中間產物CO,而CO在空氣下,即使溫度700℃時,燃燒也是不完全的。但通入氫氧分子,燃燒顯著加劇,使得發動機內部積碳與氫氧分子重新產生化學結合反應,而讓發動機內積碳在水作用下自然軟化分解得以充分燃燒。

2.3.3   燃燒溫度高

 由于氫氣燃燒溫度高,會將軟化的碳化物給予充分的燃燒或致其脫落。燃燒的污垢被濕潤溶解成為液狀或附在發動機器壁以及排氣管壁上的顆粒,在排氣壓力推動下,排出車外,實現了內部自動清洗過程。因氫氣的流動性同時也能在一定程度上對安裝在排氣系統中機外凈化裝置三元催化器等,對其積碳進行去除。另外除碳因在怠速狀態(缸內溫度遠遠小于汽車高速運行時的溫度)下對汽車進行積碳處理,不會對汽車引擎造成損害。

三 微分子除碳機與目前除碳方式比較

  目前除碳方法一般采用機械刮除法和化學試劑除碳法。

3.1 機械刮除法

               用機械方法清除積碳時,一般采用鏟刀或金屬絲在氣缸蓋、燃燒室表面、活塞頂以及活塞環槽等部位做機械鏟除和擦除。機械刮除法雖然工作簡便,但由于積碳與金屬粘結得比較牢固,這種方法很難將積碳清除干凈,而且極易在金屬表面上留下刮痕,這些刮痕會成為新的積碳中心,導致更加嚴重的積碳。同時,由于發動機拆卸重新裝配后,其動力、密封性能都會遜色于原裝,所以一般情況下,用機械刮除法清潔發動汽缸內的積碳很少使用,避免發動機性能降低。。

3.2   化學試劑除碳法

目前常用的方法有:燃料添加劑法、歧管吸入式、泡沫式除碳法。

 

化學除碳法主要是用脫碳劑先將零件上的積碳軟化,然后加以清除。這種方法清除積碳較為徹底,也不會劃傷零件表面。用化學方法清除積碳的過程是氧化的聚合物膨脹和溶解的過程。脫碳劑與積碳接觸后,首先在積碳層表面形成吸附層,而后由于分子之間的運動以及脫碳劑分子與積碳分子極性基的相互作用,使脫碳分子逐漸向積碳內部擴散,并能在積碳網狀分子的極性基之間生成鍵結合,使網狀分子之間的極性力減弱,破壞網狀聚合物的有序排列,使之逐漸變松軟化而被清除。由于清洗劑中的化學清洗成份對橡膠供油管路有一定腐蝕作用,使用該方法時,一定要注意使用周期與間隔時間,不然會加快燃油橡膠供油管路的老化和腐蝕。

由于采用相應的化學試劑,在環保方面有污染,有不易處理的化學廢液,且除碳劑中的化學成分,會對引擎中油封,橡膠密封圈等零部件老化損壞,并對操作人員的健康也有一定危害。其次除碳的人工費用以及材料費用較高。

3.3   微分子除碳機去除積碳

替代目前汽車引擎除積碳方式,因在除碳過程中無相應化學試劑的加入,無腐蝕損壞汽車零部件之虞。除碳過程環保零污染(對排出的的碳化廢棄物回收處理),環境質量以及操作人員身體健康得以保障。設備智能控制使用方便,除碳成本低廉效果顯著。提升引擎動力,節省燃油,除碳后使燃油得以充分燃燒,大大降低因汽車尾氣對環境的污染。

四 結束語

     氫能源在汽車除碳領域中的應用,為汽車除碳帶來新的環保理念,尤其給城市行駛經常處于怠速狀態下的汽車除碳,帶來了無與倫比的便捷服務。該設備可廣泛應用于:汽車修配廠、4S維修店﹑汽車美容保養店﹑加油站﹑地方車輛檢測所﹑社區﹑商業區﹑酒店﹑停車場等地。我們相信這款集安全性﹑經濟性﹑社會效益為一體,專用于汽車除碳領域的微分子除碳機,必定會成為汽車除碳領域的新寵造福于我們人類生活。

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