[深度技术贴]分析福克斯节气门积炭-内容已更新

很多车友都反映福克斯节气门很容易脏,节气门脏了容易造成怠速不稳,有时甚至熄火.

http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-364-4352249-1.html 曾经发了一个帖子(已经精华),从宏观角度分析过福克斯容易积炭的原因,今天特别分析一下节气门容易积炭的问题。

 

节气门积炭引起怠速不稳(甚至熄火)的原因:

福克斯是电子节气门, 怠速完全要靠节气门的开度来维持发动机转速,只要是节气门的开口处有一点点不干净或者发卡就会导致进气量不是怠速不稳甚至熄火,这时候电脑以为你要加油所以不断的调整喷油量和节气门开度,所以怠速忽高忽低甚至熄火;而传统的拉线节气门是有专门的怠速马达提供专门的通道来维持怠速的,而这时节气门是完全关闭的,所以传统的不容易出现发动机熄火或者怠速不稳的现象。

节气门积炭原因初步分析:

现代的电喷发动机都很容易出现节气门脏的问题,表面看,似乎是节气门设计不好,不过如果你多了解一些汽车品牌,就会发现电子节气门都很容易出现这个问题。究其深层次的原因,是与发动机系统的设计有关。为了达到环保或者法规要求,现代发动机都有“排气净化措施”,主要包括:1.燃料处理,2.机内净化,3.废气再燃烧,4.防止曲轴箱窜气

节气门容易积炭则主要涉及到两个子系统:曲轴箱强制通风PCV废气再循环系统EGR。因为这两个系统都会把一些未燃烧干净的废气导入进气系统,在一定条件下,这些废气中的油泥或者机油蒸气就容易附着在进气门或者进气歧管中。

先看进气系统的零件结构:

进气歧管零件说明:

1 - 节气门阀体 
2 - 一次空气进气室
3 - 活瓣阀 - 进气歧管转换系统(IMRC)
4 - 进气歧管调整 (IMT) 涡流板
5 - 废气再循环 (EGR) 进气口
6 - 燃油蒸发油气排放进气口

 

上面是空滤零件示意图:

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曲轴箱通风管路

节气门为什么容易脏呢? 与这两个系统有什么关系?

      那节气门为什么会脏呢,其实靠近空滤那边不是很脏,进气歧管这面才是最脏的.很多网友DIY清洗节气门的帖子说明了这个问题。现代的电喷发动机都很容易出现节气门脏的问题。究其原因,是与发动机系统的设计有关。主要涉及到两个子系统:曲轴箱强制通风PCV废气再循环系统EGR。

曲轴箱强制通风(PCV)系统主要作用是:将曲轴箱内的气体通过PCV阀导入进气歧管,并有少量的空气由空气滤清器经PCV阀直接进入进气歧管,防止窜气进入大气,同时防止机油变质。

借用一副图说明一下:

发动机曲轴箱出来的空气是很脏很热的机油蒸气夹杂着一些杂质,一般是直接接到节气门之前(如上图),机油蒸气是不容易燃烧的,所以时间长了节气门就会越来越脏,导致怠速不稳,动力损失。

另外,驾驶习惯也会加剧机油蒸气的附着长期低转速行驶的时候, 由于进气歧管内压力的问题,进气速度慢,压力不够,废气中吸进的机油蒸气很容易变成积炭附着在气门、燃烧室、进气歧管和节气门的上面;如果高转速行驶,进入的废气量大,速度快,压力也足够大,则机油蒸气不容易附着(形象的理解就是被高速高压的气体吹走了)。这也解释了为什么高转速不容易积炭。

借用这个图再解释一下高转速节气门不容易积炭的原因:

高转速(大油门)的时候,下图中的节气门开度达到最大,基本呈水平状态"--",这样进气的流量也大,气流吹过"--"上下表面,机油蒸气很难附着在水平角度的节气门上;如果低转速,节气门开度小,接近垂直状态"/",进气流量小,节气门"/"靠近PCV管的一侧(下图的左侧)无法被进气的气流吹到,吸入的机油蒸气(黑色箭头)很容易在"/"的左侧附着(清洗过节气门的车友也会发现一般都是进气歧管那面很脏)。

 

废气再循环系统EGR主要功能是将适当的废气重新引入气缸参加燃烧,从而降低气缸的最高温度,以减少NOx的排放量。 进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。与上面的原因一样,这些废气也容易在节气门和进气歧管形成积炭。所以,下次大家拆开节气门清洗的时候也顺便把进气歧管口清理一下。

EGR阀的工作原理很简单,当车辆没有超载或高速行使时,为了环保,电脑就会给EGR阀一个信号,如图,左边的金属控制杆伸长压弹簧,将EGR阀的活塞打开,回收一部分废气到发动机里参与燃烧,也就是说降低发动机里的氧气含量来减少二氧化炭的排放;


EGR系统是可以删除的(但就不满足环保要求了)。下面是一位宝马车主删除EGR系统的说明:

福克斯的EGR比宝马的要简单一些,删除更没有难度。可以参考一下。

为了对原创作者的尊重,特别注明引用。

http ://bbs.bmwsky.com/thread-9988-1-1.html

 

引用内容:

这次的话题是减重,并且提高整体的可靠性,于是就找到又大又重的EGR系统,EGR的全称是Exhaust Gas Recirculation system,翻译成中文就是废弃循环系统。这个系统首先包含了二级气泵,EGR阀,还有很多气体管道。首当其冲,二级气泵就是个废柴,一个高速运转的风扇,除了那天死掉以外,对我来说没有任何用处。EGR valve就更加没用了,一堆重量家在车上,而且万一进水了,对引擎还有很坏的负面影响,所以这个系统就被无情的杀掉了。

但是说起来简单做起来并不简单,首先要理解什么是EGR系统。其实在这里把二级气泵归到EGR系统并不是十分严格,二级气泵仅仅是在引擎冷启动的时候,运转大约1-2分钟,把新鲜空气加入燃烧过的废气中,使高温废气和新鲜空气中的氧气再次燃烧,能快速加热primary oxygen sensor(氧气传感器)还有catalytic converter(催化器)。因为o2 sensor的工作温度时300C以上,cat的温度是900C左右,所以对排放来说,只有尽快用2级气泵加热他们才行。一般2集气泵连接到EGR valve上,所以就把它也归入EGR system了。

EGR system一般是在汽车运行中,不定时的开启EGR valve,把一小部分废弃重新倒入引擎,再次燃烧,达到降低排放的目的。对于我这台准赛车来说,连cat都没有,还在乎个p的废气排放。

但是说说删除并不是真的是把东西拆了就可以那么简单的。首先,如果轻易拆掉2级气泵,EGR valve
以后,再exhaust manifold上就会留下来2个大洞,这样的车子我暂时还没有个胆子来开。所以就要开发一个东西能骗过电脑,让他觉得2级气泵还在工作,并且要做一些东西能把exhaust manifold上的大洞给堵上。

 

当然,还有国内油品也是一个很大因素。

 

知道了积炭的原因,那如何消除或者减少积炭?

国内的油品是不可控因素,这个只能接受。作为车主能改变的就是其它因素。

首先,驾驶习惯。再次强调:要避免发动机或者节气门积炭, 在驾驶中就要注意尽量不要把转速压的过低,手动档2100-2500左右换档比较合适。

其次,更换高级别机油,全合成机油,10W--40以上的耐高温机油,可能耐高温机油不容易产生油气。5W--30的原厂机油不是很耐高温,机油蒸气多,就意味着积炭多。

还有最有效的一点:安装机油透气壶。为了让返回来的脏油气变的更清洁,就在曲轴箱和节气门之间加个透气壶,就是让脏的油蒸气过滤变的清洁后在到节气门,这样就可以减缓节气门的脏的速度。据说机油透气壶在国外已经成为改装的必备产品,英文名叫“oil catch tank”。其实外国人也和我们一样对积炭问题头疼,因为他们比我们还早就经历过欧III欧IV的过程。。。。。

说实在的,最有效的方式是把曲轴窜气直接排掉(就像欧II欧I之前的车一样),不过那样就太不环保了。这也从侧面解释了为什么一些老款发动机反而很少有积炭问题。

明确一点:机油透气壶并不直接对动力提升产生作用。如果有人向你推荐说装了机油透气壶会提升10%的动力,可以认为这是绝对的忽悠。

机油透气壶原理:

但主要问题是,由于福克斯的PCV系统设计,很难在福克斯的发动机上安装机油透气壶。如果有技师或维修店说很容易就能帮你装了,很可能他们是装错了位置。

原因分析如下:

先看普通发动机的PCV系统(正置发动机,进气系统靠近驾驶员侧):

机油透气壶一般装在曲轴箱和节气门之间,就是上图绿色箭头所指的软管,在正置的发动机上很容易安装。但这部分在福克斯等反置式发动机上隐藏的很深,只有深度拆解才能看到。

而我们在福克斯发动机仓能看到的PCV管路只是气缸盖PCV软管(上面两张机舱照片显示的部分:一端连接空滤-装在节气门前,一端连接气门室罩),是为了给曲轴箱提供新鲜空气(气流单向流动,下图的红色部分),装机油透气壶也没用,收集不到机油(蒸气)。

黑体部分是气缸盖上的PCV软管。

借用一张马3的发动机舱图,注意图中箭头标示有误。看到下面就会明白错误在哪。不过不影响整体。

借用一个马自达3的发动机图,和福克斯基本一样。图中黑色塑料盖上面的白色管口就是pcv阀门,它隐藏在这个位置,基本上很难装机油透气壶,除非你愿意这样拆发动机。基本上,一个普通的透气壶100多元(好一点的几百元),但把发动机拆成这样再装上可不止100多元了。

曲轴箱强制通风(PCV):

被螺丝固定的零件是曲轴箱通风机油分离器。福克斯(含马3)已经内置了机油分离器,但不可能保证100%过滤干净。要装透气壶也是装在这里和进气歧管之间的PCV软管上。

进气歧管连接到曲轴箱强制通风 (PCV)软管-机油透气壶就应该装在这个软管上(拆了进气歧管才看得到):这是从汽车左前轮角度看过去。

换个角度看仔细-进气歧管连接发动机的一侧(福克斯Duratec是反置式发动机,进气歧管在前面):

机油透气壶说明:

机油透气壶是加装在曲轴箱PCV阀门(上图白色阀门)和进气歧管岔管进气孔之间的装置(位于曲轴箱和节气门之间),它作用就是收集曲轴箱内的机油蒸汽,高温的机油蒸汽在流经透气壶的过程中降温后部分沉淀(沉淀留在下图的小瓶子中,如果没有这个,那些东西就要附着在节气门后),能够有效过滤机油蒸汽(使节气门不那么容易变脏),并帮助降低发动机的温度。

如果没有透气壶,这没冷却过的机油蒸汽就要一起经过节气门与汽油混合气一起进入燃烧室。坏处就是节气门、进气道还有气门口容易脏污,机油不易燃烧,就会形成积炭。

 

下面再具体解释一下废气再循环系统EGR和曲轴箱强制通风PCV:

零件2-废气再循环进气口

废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR,主要功能是将适当的废气重新引入气缸参加燃烧,从而降低气缸的最高温度,以减少NOx的排放量。

氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应,发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件,在强制加速期间更是如此。

进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程,它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力,也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢,这就是氮氧化合物会减少的主要原因。

 

EGR阀的工作原理很简单,当车辆没有超载或高速行使时,为了环保,电脑就会给EGR阀一个信号,如图,左边的金属控制杆伸长压弹簧,将EGR阀的活塞打开,回收一部分废气到发动机里参与燃烧,也就是说降低发动机里的氧气含量来减少二氧化炭的排放;
在跑高速和载重的情况下,为了不损失发动机的功率EGR阀是不会工作的。这也从一个方面解释了为什么跑高速可以减少积炭了。

 

曲轴箱强制通风(PCV)英文是Positive Crankcase Ventilation,中文的意思是曲轴箱(或油底壳)积极通风控制系统。

每部车都有排气管将引擎燃烧的废气排出车外,但并没有办法将废气百分之百地排出去,当发动机作功燃烧过程的末端,一些未燃混合气在高压力下从活塞环与汽缸壁的间隙钻进油底壳中(漏入曲轴箱内),业内将这种泄漏称为“窜气”。一旦进入油底壳的油气累积多了,无法排除的话,就会形成气压,不但会稀释机油,造成引擎机件润滑不良,也会造成机油异常消耗等等的严重后果(如果没有良好的系统,就会造成俗称的“烧机油”)。所以油底壳中的油气必须有泄放的管道,以往在汽车排气污染立法管制之前,都是从油底壳接条管子,让油气直接排放到大气当中。这些窜气会从曲轴箱内逸入大气中造成污染。 

PCV系统主要作用是:将曲轴箱内的气体通过PCV阀导入进气歧管,并有少量的空气由空气滤清器经PCV阀直接进入进气歧管,这就避免了节气门处结冰、燃烧不充分、排放恶化等现象。防止窜气进入大气,同时防止机油变质。这在很多现代发动机上是强制系统。


 

补充:福克斯容易积炭宏观分析:

进气岐管布置在迎风面,加长了进气岐管长度缺点是进气速度慢,压力不够,在发动机低转速范围内动力差,容易造成积碳。要如何避免发动机积炭, 在驾驶中就要注意尽量不要把转速压的过低,手动档2100-2500左右换档比较合适。

福特Duratec HE发动机的进气歧管长度被设计成分两段可调——长的进气歧管在低转速时使用,短的进气歧管在高转速时使用。

当发动机处于高转速工作状态时,需要更快的进气速度和效率,因此使用行程较短的短进气歧管。 

由于发动机低转速时发动机进气的频率较低,长的进气歧管能积累更多的空气,还能降低空气流速,能让空气和燃料更好的混合以产生更大的扭矩输出。但缺点是进气速度慢,压力不够,在发动机低转速范围内动力差,容易造成积碳