科普：积碳是如何把活塞环抱死，导致发动机烧机油的？

科普：积碳是如何把活塞环抱死，导致发动机烧机油的？

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。