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油的知識 >> 漫談汽油特性(二)

 

壹、前言

燃料如果在完全燃燒狀況下,主要生成二氧化碳與水,但是燃燒不完全時,則會產生積碳的現象;由於各種燃料的特性與應用不同,因此其積碳的程度也不相同,例如家庭用的液化石油氣(簡稱LPG),因為分子短且為直鏈化合物,具有易燃燒的特性,所以產生的積碳相當微量,可是鍋爐用的燃料油,則屬於重沸物質(分子長且含有芳香烴物質),不易完全燃燒,因此積碳的程度就比較嚴重;至於汽油因在引擎的燃燒過程,由於燃燒溫度高且油氣停留的時間極短,所以無法完全避免有部份氣化及燃燒不完全的物質,這些氣化不完全的部分,形成像油漆狀的膠質,附著於引擎進氣汽門表面稱為進氣汽門積碳。而燃燒不完全的焦炭物質,則附著在引擎燃燒室內的汽缸頭與汽缸蓋,此稱為燃燒室積碳。

現今的引擎技術雖已相當進步,但是燃燒效率也僅達25~30 %而已,因此積碳主要是由機械本身所造成的現象,並非汽油品質不佳所引起,一般自煉油廠所生產的汽油,品質可能不盡相同,因此影響的程度略有差異,但是如果使用溶劑油或非法油品,則會導致嚴重的積碳。

 

貳、汽油引擎積碳形成的原因與位置

汽油引擎積碳的部位,主要分成進氣系統與燃燒室。在進氣系統中因為汽門的高溫(約200℃),所以不易氣化的汽油,在噴油嘴與進氣汽門上形成像油漆狀的膠質。而在燃燒室內則因高溫(約500-800℃)、且快速的燃燒,由於汽缸壁的溫度較低,易使得局部燃燒不完全而產生焦炭物質形成燃燒室積碳。

圖(1):引擎積碳部位

參、積碳對車輛性能的影響

由於新車並無所謂積碳的困擾,但是經過一段長里程的行駛後,引擎的性能會逐漸出現降低的現象,例如加速無力、油耗增加、引擎產生抖動與爆震等。其原因除了機械磨損與電子零件的老化外,積碳也是影響的因素之一。

當噴油嘴產生積碳時,則形成阻塞,因此汽油無法完全霧化,使得未氣化的油滴,則漸漸在進氣汽門因高熱下由膠狀物質產生碳化,所以當進氣汽門嚴重積碳時,造成引擎的輸出馬力降低,因而導致耗油量增加,而且所排放出來的廢氣因燃燒不完全而造成空氣污染。

而燃燒室積碳會結合油氣中的過氧化物,使得燃燒過程產生不均勻燃燒,而發出異常噪音,同時也因為壓縮比的增加,致使引擎需要使用更高辛烷值的汽油,否則會出現爆震現象(俗語所說的敲缸),如果嚴重時會導致汽缸頭磨損,此時車輛將被迫送入保養廠進行大修了。

 

肆、油公司對於積碳的對策

引擎積碳的問題,在國際上早已深入研究與尋求解決之道,隨著引擎科技的進步,尤其是噴射引擎,如何保持其高性能的駕駛性,以及進氣汽門的清淨性就顯得相當重要。在歐、美等先進國家都強制要求在汽油中添加清淨劑,雖然我國的國家標準(CNS)尚未實施,但是具規模的油公司為取得消費者的信賴與喜愛,在汽油中加入高性能與適當劑量的清淨添加劑,以保持噴油嘴與進氣汽門的清淨性,以確保引擎運轉維持在最佳狀態。

 

伍、清淨添加劑的功用

清淨劑的是屬於一種界面活性劑,可完全溶解於油滴中,其分子的兩端分別具有不同的親和力,清淨劑隨著汽油經噴油嘴氣化後,在引擎進氣汽門壁上則會形成一層保護膜,因此可抑制積碳生成。但由於它是一種高分子物質,無法完全燃燒,反而會形成燃燒室積碳。

圖(2):清淨添加劑作用

圖(3):不含清淨劑的進氣汽門

圖(4):含清淨劑的進氣汽門

 

陸、如何確保適當的添加量

當清淨劑添加量不足時,在噴油嘴與進氣汽門無法達到清淨性,而添加量過多時,反而會使得燃燒室產生嚴重的積碳,為確保清淨劑的功效與適當的添加劑量,必須以標準的引擎與測試方法進行試驗,國際上則訂有標準的測試方法與規範;在測試法規方面,目前全球普遍所採用的方法,有歐洲(CEC)與美國(ASTM)兩種;而在規範方面,尤其是以歐洲、美國與日本等世界汽車協會所共同提出的世界燃油規範(WWFC ,World Wide Fuel Charter),對於引擎積碳的要求標準最高,台塑石化公司為確保供應一流的油品給國內的社會大眾,投資新台幣五億五仟萬元所興建並完成啟用的引擎試驗工場,乃依據國際規範與標準來設計,其中包含了引擎進氣汽門的積碳測試。

圖(5):引擎進氣汽門積碳測試實驗室

由美國、歐洲及日本汽車製造商提出的共同汽油品質需求規格如下:

(World-Wide Fuels Harmonisation from American, European and Japanese Automotive Manufacturers)

要求等級
等級1
等級2
等級3
等級4
最低要求
嚴格要求
高階要求
未來要求
廢棄排放控制區域
進氣汽門積碳(毫克/汽缸,最大值)
不控制
50
30
30
燃燒室積碳(毫克/引擎,最大值)
不控制
3500
2500
2500

說明:測試法規為CEC-F-20-A-98,經過60小時的測試。

 

柒、台塑石油滴滴都有保障

事實上,汽油在引擎的噴油嘴、進氣汽門與燃燒室所造成的積碳,並不是油品品質不佳所引起,而是受到機械設計與燃燒條件所影響,但是如果加入非正常的油品(如溶劑油),不但會產生嚴重的積碳,而且會傷害引擎,因此建議消費者不要使用非正規的油品,否則會得不償失。

台塑石化公司除了以符合國際標準的積碳測試,來為消費者把關外,同時也針對油耗、加速性能、啟動性…等進行測試,藉由客觀且標準的測試結果,不斷地提升油品的品質,以目前在進氣汽門與燃燒室的積碳的測試結果來看,台塑汽油的積碳量最少,而且符合美國、歐洲及日本汽車製造商,提出之世界燃油規範最嚴苛的標準(等級4),而國內其他的油品都超過最低的要求標準(等級2),充分顯示台塑石油邁向世界一流油品的腳步;至於油耗與加速性能方面的測試,待引擎試驗工場陸續完成測試後,將與大家分享成果,希望大家秉持一向對台塑企業的信心,繼續的支持與鼓勵,同時也將此訊息傳達給親朋好友,相信台塑石化的努力,將帶給您未來美好的希望與更深一層的保障。

本文轉載自台塑企業雜誌2002年第四期

 
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