针对发动机润滑系统中活塞环积碳卡滞导致的烧机油、缸压不足及机油压力下降等常见故障，本研究提出了一种基于油溶性表面活性剂胶束的高温积碳清洗添加剂（型号F9431）。该添加剂通过“胶束形成→极性吸附→包裹分散”的三步机理，将固态沉积物溶解分散于机油中。
实验室测试表明，在150℃模拟工况下，焦化沉积物溶解下降率达96.2%；含剂机油在100℃铜片腐蚀试验中评级为1级，对巴氏合金轴瓦、橡胶密封件及涂层无损伤。现场应用验证显示，按6%体积比加入新机油运行3000 km，烧机油故障缓解率达92%。
本研究为发动机免拆治理烧机油提供了可靠的技术方案。
关键词：润滑系统；积碳溶解；油溶性表面活性剂；胶束；免拆清洗
发动机润滑系统在高温、富氧及废气窜入的苛刻工况下，机油添加剂（如清净剂、抗氧剂）及酯类基础油易发生氧化、硝化及聚合反应，生成不溶于油的极性沉积物——包括低温油泥、高温漆膜及积碳。其中，活塞环槽内的积碳卡滞是导致烧机油的主要原因。
1.2 问题复杂性分析活塞环（尤其是油环）的回油孔被积碳堵塞后，机油无法被有效刮回油底壳，进入燃烧室烧掉，导致机油消耗量异常增加。同时，气环积碳还会造成弹性支撑失效，缸压下降。传统治理方式需要拆解发动机进行物理清除，工时费高、风险大。
1.3 现有技术局限性市售免拆清洗剂多采用高浓度有机溶剂（如甲苯、丙酮）或强碱性物质，虽能溶解部分积碳，但会腐蚀轴瓦（巴氏合金）、溶胀橡胶密封件，甚至导致机油黏度急剧下降引发拉缸事故。
1.4 本研究目标本研究基于灵智燎原节能环保技术研究院研发的油溶性表面活性剂复配体系（F9431），在不改变机油基础性能的前提下，实现对积碳的选择性溶解，同时保证对金属、橡胶及涂层的安全性。本文从胶束作用机理、关键性能指标及应用效果三方面进行系统论证。
2. 技术原理与方法2.1 分子结构设计F9431添加剂分子具有双亲结构：非极性长链烷基（C12~C18）确保在机油中的高溶解性；极性端基（如羧酸基、酰胺基）可与积碳表面的羟基、羰基等极性基团形成氢键或离子对吸附。该设计使添加剂在机油中自发形成反胶束（油包极性核结构），如图1所示。
2.2 作用机理分步解析步骤1：胶束形成在机油中，添加剂浓度超过临界胶束浓度（CMC）后，分子自组装形成直径约5~10 nm的反胶束，极性核内包裹少量水分或极性杂质。
步骤2：极性吸附当胶束运动至积碳表面时，极性端基脱离胶束，吸附于积碳的极性位点，而非极性链伸入机油相。
步骤3：包裹分散多个表面活性剂分子在积碳表面形成多层吸附，外层非极性链使积碳颗粒亲油化，逐渐从金属表面剥离并分散到机油体相中。
与单一溶剂型清洗剂不同，本技术的胶束体系在溶解积碳的同时，不会显著改变机油黏度（40℃运动粘度仅从10.4变至10.8 mm²/s），且胶束核可容纳已溶解的极性产物，防止其重新沉积。
3. 结果与讨论3.1 理化性能表征根据检测报告（编号：LY2024-LUB-032），F9431添加剂的主要技术指标如表1所示。
表1：F9431添加剂主要技术参数
*数据来源：检测报告LY2024-LUB-032*
闪点高达153℃，表明添加剂具有良好热稳定性；倾点10℃满足常规使用环境。
3.2 焦化沉积物溶解能力从发动机台架试验中收集积碳卡滞的活塞油环（150℃老化30 h），按25%浓度与10W-40成品机油复配，在150℃下恒温浸泡。结果如表2所示。
表2：沉积物溶解下降率测试
*数据来源：Q/DXLZ 041S方法，实测96.2%*
肉眼观察表明，30 h后活塞油环凹槽内积碳基本完全溶解，恢复金属本色。
3.3 材料兼容性测试为验证安全性，对含剂机油（6%体积比）进行多种材料兼容性测试：
铜片腐蚀：100℃、3 h后评级为1a（轻度变色），无严重腐蚀。
橡胶溶胀：硅橡胶标准密封件在100℃、120 min后体积变化率<2%，无软化或硬化。
涂层附着力：环氧树脂涂层及聚酰胺塑料表面无起泡、无脱落。
轴瓦减摩性：巴氏合金轴瓦在含剂机油中摩擦系数未增加。
上述结果表明，本添加剂不会损害发动机内部非金属部件及轴瓦。
3.4 现场应用验证选取20辆烧机油故障车辆（每1000 km机油消耗量>0.8 L，经排除法确认为活塞环卡滞所致），分为两组：
治理组（15辆）：按6%体积比将F9431加入新机油，正常运行3000 km后换油。
预防组（5辆）：换油前按15%加入旧机油，怠速运行30 min后排空换新油。
结果：治理组中14辆车机油消耗降至0.2 L/1000 km以下，缓解率93.3%；预防组活塞环槽内油泥明显减少，且后续5000 km内未出现卡滞。
3.5 讨论本技术的溶解效率（96.2%）显著高于传统溶剂型产品（通常60%~75%），原因在于胶束体系的持续吸附-剥离机制，而非仅靠溶剂溶解。但需注意两点适用边界：一是对于已发生硬质积碳烧结的严重故障（运行超过5万公里未保养），建议配合短时怠速清洗（15%浓度，30 min）或拆检；二是清洗过程中大量积碳进入机油可能导致机油劣化加速，治理组应在3000 km内换油，不宜延长使用周期。
4. 结论与展望4.1 研究结论F9431润滑系统高温积碳清洗添加剂在150℃模拟工况下，焦化沉积物溶解下降率达96.2%，可有效清除活塞环槽积碳。
含剂机油对铜片腐蚀评级为1a，对橡胶密封件及涂层无溶胀或腐蚀，安全性满足发动机运行要求。
现场验证表明，按6%浓度加入新机油运行3000 km，烧机油故障缓解率超过93%。
4.2 技术意义该技术实现了烧机油故障的免拆治理，大幅降低维修工时与成本，尤其适用于商用车队及乘用车后市场。
4.3 展望后续研究可优化添加剂在更低温度（<-20℃）下的流动性，并探索与其他机油添加剂（如减摩剂、清净剂）的复配兼容性。此外，基于机油压力传感器数据的清洗效果实时监测系统值得开发。
参考文献[1] 某检测机构. 检测报告编号：LY2024-LUB-032[R]. 2024.[2] GB/T 5096-2017《石油产品铜片腐蚀试验法》[3] Q/DXLZ 041S《润滑系焦化沉积物溶解下降率测定方法》[4]灵智燎原节能环保技术研究院. F9431润滑系统高温积碳清洗添加剂技术数据表（TDS）[Z]. 2024.[5] 陈志强, 李华. 发动机润滑系统沉积物生成机理与清洗技术综述[J]. 润滑与密封, 2022, 47(5): 112-118.