近年来，电控多点汽油喷射系统(MPFI)在汽车上的应用日益广泛，但在使用过程中往往由于喷油器积炭堵塞而导致汽车动力性、经济性下降和排放恶化等问题，引起驾驶员的广泛关注。

    1)结构概述

    汽油喷油器按喷嘴口的形式分为针阀型和孔型。针阀型喷油器最早出现于1967年，雾化效果好，是目前应用最广泛的一种啧油器。

    如图 1所示，喷油器安装在各缸进气支管上，其朝向进气门。它是一种高精密度的电磁阀，由电脑发出的脉冲式电信号控制。电磁线圈通电时，电磁力将衔铁和针阀吸起，一定压力的燃油通过精确设计的针阀和阀座之间的环状间隙，如图 2所示。燃油以雾状喷人进气支管与空气混合，在进气行程中被吸入气缸。喷油量取决于针阀行程、环状间隙、喷油压力、喷油时间等方面。针阀行程是一定的，喷油压力由油压调节器保持为一定值，喷油时间由程序设定，这样喷油量就取决于环状间隙，称为计量间隙。为了保证精确的喷油量，针阀和阀座的加工精度要求很高，计量间隙只有50μm。

    2)喷油器对积炭非常敏感

    由前述的喷油器结构可知，喷油器头部针阀处的计量区是最精密的部位，计量间隙特别微小(径向间隙约为0.05m)。这对于精确控制喷油量，达到理想的空燃比是非常必要的，但这也使它对积炭非常敏感，针阀表面很少的积炭就会使喷油量减少，导致供袖不足。资料表明，计量间隙处6μm厚的积炭就会使喷油器喷油量降低26%。积炭还改变了喷射形状，容易造成偏射，导致混合气不均匀，并影响到燃油的雾化效果，使汽车性能下降。喷油器积炭主要就是指喷油器计量区针阀表面的积炭。

    汽油像一般有机化合物一样，会氧化变质。主要是由于烯怪等不饱和经在常温液相条件下容易与空气中的氧发生自氧化反应(实际上是涉及过氧化物和烃自由基的链式反应)，而且彼此之间还会发生缩合和聚合反应，生成低聚粘稠物，即胶质，其中一部分胶质是在汽油的储运过程中缓慢形成的。此外，燃油供给系统油路中的汽油大部分要流回油箱，受发动机室内温度的影响，自氧化反应加速，也会使汽油中的胶质增多。

    胶质中含有过氧键，温度超过70°C以后，汽油中的过氧自由基增加，胶质中又含有碳碳双键，使链式反应在低聚物的基础上继续进行，形成分子量更大的聚合物，容易沉淀。胶质是极性物质，一方面胶质分子之间容易聚集，使汽油的重质组分增加；另一方面胶质分子容易吸附在金属表面，形成沉淀。本文将胶质和胶质聚集或深度氧化的产物等重质组分统称为沉积物前驱体。

    可以说，发动机各个部位发生积炭，均是在胶质的基础上继续进行的。气门、活塞、燃烧室等处的积炭就是由于润滑油和汽油的轻组分蒸发，胶质等重质组分在高温下进行深度氧化(链式反应)，最后的氧化聚合产物(高聚物)沉积在这些零件的表面，形成漆膜状积炭。

    1)汽车运行中不易产生积炭

    汽车运行中，由散热器格栅流入的气流在发动机室内由前向后流动，使发动机放出的热量由发动机室的后方散发到大气中去，发动机室内的温度一般在40℃左右。在进气管内，高速进气流具有冷却作用，因此喷油器头部的温度不会超过50℃。在这样的环境温度下，自氧化反应的平衡不会被打破，胶质不能深度氧化，不易形成积炭，而且汽车运行过程中，喷油器有自洁作用。喷油器的针阀在计量区不停地来回运动，并在针阀打开时，高速的汽油从计量间隙流过，胶质等沉积物前驱体很难在计量表面沉淀。

    2)热浴对喷油器积炭堵塞的影响

    由此可见，汽车在运行(包括怠速)中是很难形成积炭的。但是，当汽车停车、发动机停止工作后，情况就不一样了。这时候，上述的冷却作用没有了，受气缸和排气管内的辐射热的影响，发动机室内的环境温度在短时间内可达100℃以上，这种现象被称为发动机热浴现象。

    图 3为在15工况运行和等速120km/h运行后，发动机热浴过程中喷油器头部的温度变化曲线。

    可见，在汽车停车后的前10分钟内，喷油器头部的温度急剧上升至100℃左右，然后保持30多分钟，并缓慢下降。在汽车停车后约有45分钟时间喷油器头部温度都在100℃以上，而且高速大负荷运行后，热浴温度更高。

    根据日本的名铁大厦、大阪大厦和我国的北京、上海、南京等地的观测资料，停车场停车时间的统计规律服从指数函数分布，8096的车辆的停车时间为0.5-3.0小时。随着市区规模的扩大，平均停车时间显著增加，并且停车时分布偏向长时停车。

    综上所述，汽车停车后，发动机一般会经历充分的热浴，喷油器头部经历一个较长的相对高温，而且喷油器的针阀也处于静止状态，没有了自洁作用。这些条件都有利于滞留在喷油器头部的燃油进行深度氧化(链式反应)，形成高聚物，并沉积在零件的表面形成积炭。

    3)喷油器积炭堵塞原因分析

    喷袖器积炭不是一朝一夕形成的，而是在发动机经常性的热浴过程中累积起来的。汽车停运、发动机停止工作后，发动机经历热浴。喷油器头部计量区的金属表面上会滞留一层油膜，另外在热浴过程中，发动机分配油管中的高压也会使少量燃油从针阀密封面渗漏到计量区。喷油器头部的温度骤然升高到100℃以上，袖膜的轻质组分容易挥发，重质组分(主要是胶质)滞留在金属表面上。

    在高温条件下，胶质分子分解出过氧自由基，从而引发含氧低聚物继续进行链式反应，深度氧化。由于含有不饱和键，胶质分子之间还会发生缩合或聚合反应，还有极性分子之间的聚集，因此油膜中粘稠的高分子聚合物越来越多。这些化合物沉积在零件的表面上，像薄薄的一层漆膜，这种漆膜具有使周围的颗粒物质附着在自己表面上。颗粒物包括空气中的粉尘、经发动机曲轴箱气返回系统(PCV)和发动机废气再循环(EGR)系统而进入进气支管的燃烧产生的产物。漆膜紧贴金属表面部分会慢慢地干化为硬质均匀的漆膜，即喷油器积炭的底层。外来的颗粒物附着在漆膜的表层，犹如粘结剂中加入了固体填料，最后变成硬质的积炭，这就是喷油器表层的积炭。表层中含有外来的颗粒物，无机物成分含量较多。

    喷油器具有精密的结构，对积炭非常敏感，这是喷油器积炭影响汽车性能的内在原因。