中油與台塑 98無鉛汽油比較(抗爆震與燃燒室積碳)

自從 2018/3 改車後(ECU),就開始為了找對好的汽油研究到現在,每次開車,都要用電腦連接車擷取行車過程引擎的狀況,
累積了幾家可能比較方便的加油站,比較各家加油站引擎會發生爆震的比例,以及燃燒室的積碳,再用內視鏡來拍攝做紀錄,
到最近終於找到爆震少,積碳也少的方法.

簡單的說是生意好的加油站,油的品質才會好, 而要積碳少靠兩個方法處理,
1. 每桶汽油添加 1.28cc 汽油精 : 1L,我每桶油大約要加 60cc, 花費 34 元
2. 引擎盡量保持 2000 rpm 以上,所以需要適當的使用手排模式來拉高引擎轉速.

只是從我家到那裡加油要花 40分鐘左右來回,大約 12~13 km, 差不多又燒掉 1L 多的汽油

1. 中油 98 跑 600 多 km, 燃燒室的積碳狀況:


2. 中油 98 跑 3000 多 km, 燃燒室的積碳狀況:



典型的火星塞燃燒狀況,算是很標準:





累積一年多收集各家加油站的退點火角度與發生機率(只計算節氣門開度 >80度的資料做統計)


上表表現最佳的是台南市公園路 24 小時的中國石油加油站, 一樣是中國石油直營的南科站,才加半桶表現就很差(另外半桶是東山服務區的中國石油),我猜測公園路的加油站,生意比好, 98汽油更新率比較快,所以抗爆震比較好.

典型的退點火分析資料,是用 VCDS 記錄退點火角,挑選節氣門開度>80度的資料(最大值 85度),用 excel 做樞紐分析:


這結果也讓我有點意外,原本以為中國石油的油,燃燒室積碳多,沒想到可以表現這麼好,可能是加紅線汽油精幫助不少吧!
紅線建議的使用濃度是這樣:


目前我都用 1.28cc:1L 居多.

分析過程其實遇到不少轉折,總歷程大約 15 個月,細節相當多,有空在慢慢增加此篇的內容了
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後面,來分幾個大綱來談:

A.原因:

Aa. 爆震原因
Ab. 積碳量相關因素



B. 觀測方法:

Ba. 爆震測試的方法
Bb. 內視鏡拍攝的方法

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Aa. 爆震的原因:
這個牽涉相當多的因素,篇幅非常長,有興趣可以看這篇:
https://www.comeanddriveit.com/engine/detonation-and-knock

簡化的結論是,各種引擎溫度,燃油辛烷值,機油成分,引擎轉速,點火角,渦輪增壓值,空燃比,引擎負荷等,都會影響爆震發生與否.
而現代的引擎,由於節能的要求,往往設劑在很靠近爆震的邊緣,依賴爆震感知器來做修正,但爆震感知器事在發生爆震後才做修正,並不能完全避免爆震發生,所以,如果一發生爆震就偏嚴重,就會對引擎造成傷害,此後的修正只是避免傷害繼續擴大

改裝最常改的是中冷器降低進氣溫度,或是噴甲醇+水來降低進氣溫度,對於爆震也有幫助,只是我寫 ECU 一階的硬體就是全部原廠,照理晶片商應該是以原廠硬體的前提下開發
ECU 程式,照理不該因為沒改進氣而出問題.


引擎轉速,渦輪增壓值,引擎負荷,各種溫度, 這幾個參數,照理電腦偵測速度很快,之後可以根據程式的預設值來選對應的空燃比,點火角來避免爆震發生,如果程式預設值仍會報震,才用退點火處理,如果一個程式寫得過度保守,優點是不會報震,但缺點就是性能與油耗比較差, 而過度激進,就是會報震.發生爆震,反而讓性能與油耗變差,而且還傷硬體.

而 ECU 程式寫得好不好,寫得好的前提下, 引擎轉速,渦輪增壓值,引擎負荷,各種溫度 這些,可以分多細有一個設定? 例如每 200 rpm 有一個設定,或是每 50 rpm 有一個設定,也會有差異,
只是 ECU 實際內容太過專業與 know how的問題,我們很難取得.

最後能做的是找一些測試方法來測試最終結果.


Ab. 積碳量相關因素
積碳量就我的經驗與聽聞,會影響的因素有:
1. 燃油成份:
這個應該不用多說了

2. 氣缸內的溫度:
我發現這個,是因為火星塞的熱值選用而發現的,網路上可以找到,火星塞選用過熱,則會因為高溫而有提前點火的問題,高溫也會使電極磨耗快,壽命點,但反過來如果太冷,則火星塞容易積碳,當積碳積過多,就可能會有碳掉落,積碳原本在火星塞附近,還是有受到氣缸頭的冷卻,但掉落到高溫的燃氣中,就有可能自燃造成提前點火或爆震,因此,火星塞太冷太熱都不行.
一般而言,需要選全油門,高負荷下,仍不會過熱的火星塞,但這也造成引擎低負荷,低轉速運轉時,火星塞的溫度偏低,就容易積碳.

第一次發現這個現象,是我家的保母車 Mazda 3, 這部車99% 在市區行駛,2.9萬我第一次拆火星塞檢察,發現火星塞積碳相當嚴重,第四缸白色陶瓷幾乎是黑的,後來我改用手模式開車,讓引擎轉速大部分都處於 2000 rpm 以上, 火星塞的積碳就少很多.

用自排模式:


用手排保持引擎轉速高於 2000 rpm:

以此類推,活塞與氣缸表面,在高轉速,高溫時,積碳應該比較不容易附著

3. 添加劑:
化學我不太行,不過,看紅線官網對於他們汽油精的白皮書介紹,許多汽油添加劑因為成本的關係,使用有機溶劑為主,造成容易侵蝕橡膠,油封等,而他們使用的成分並不是有機溶劑所以可以長期使用.
網路上剛好看到這篇:
https://m.youtube.com/watch?v=6eqpczQpzig



作者去找論文,得知 PEA 可以有效去除汽門背面的積碳(73%),但也會造成燃燒室積碳增加 21%, 紅線汽油精MSDS 中有標示含 PEA,但是否它們也有其他 Know how 可以改善燃燒式積碳,就不清楚. 從 Mazda 3 燃燒是積碳的改變量來看,似乎紅線汽油精對燃燒式積碳的改善也不多

第二項是 PEA:



作者也提到,大約 1萬英里後,積碳量回會達到穩定,也就是生成速率與掉落速率相當,但我想如果平常都是低負荷,當改成高負荷的工環境時,初期可能會掉特別多的積碳,可能對引擎更不好.

這也引申一個法: 如果每 5000km 倒一瓶汽油精可以除碳,那平攤到這 5000km 內都使用更稀釋的汽油精,讓每次脫落的積碳都很小,對引擎的傷害也小. 同時剛生成的積碳還比較軟,沒這麼硬,應該比較好清除.

4. 機油成分:

機油的成分對於抗爆震與燃燒室積碳量也會有所影響,只是網路上查得到的機油認證規範中,找不到那一項是評估報震與燃燒式積碳量,
有氣缸環的積碳量,但這或許不見得跟燃燒式積碳量完全正相關.

機油中造成爆震的主要成分是清潔成分,例如 CaCO3, 也就是因此,賽車用的機油,幾乎不含清潔成份,造成機油使用壽命很短.

而機油對積碳量的影響想我經驗上的因素,"可能"是抗極壓劑的含量, 我曾經了希望抗極壓劑( 磷,鋅,鉬,硫之類的化合物)含量高,
故意挑選認證較舊的機油,新款認證機油,大多兼具柴油引擎的 DPF 不能塞住的要求,大多是 Low SAPS 或 Mid SAPS 的配方,
這種配方就是抗極壓劑加比較少,可以在網路商搜尋 VOA 的機油分析資料,就可以看到,可以給柴油引擎使用的機油, 抗極壓劑大多只有汽油引擎機油的 1/2~2/3 的量.




但我的車汽油引擎沒有 DPF, 且就認證 VW 503.01 也還比原廠規定的 VW502.00 高,於是我就買了 Red line Full SAPS 配方的機油來用....
結果很意外,才跑 1500km, 活塞頂部整個變黑的. 而且都有用 1cc 汽油精: 1L汽油

或許抗極壓劑被燃燒後,既然會呈現固態顆粒阻塞 DPF, 應該也會有一部分固態灰燼, 留在燃燒室裡面.



既然這樣,剛好拿高濃度的紅線汽油精來測試除碳...我用了 5.75cc:1L,跑347 km後的活塞頂部:





果然,能被噴油嘴到的部位,確實可以除碳,但活塞周圍應該很難處理到,而且此次可以看倒退點火很嚴重,
這也印證,除碳最好平常生成一點就除掉會更好
上表灰色字的部分,因為取樣數低於 150, 所以數據可信度較低


看效果不夠好,我就用 3M 泡沫除碳了,以往的經驗注意兩件事,引擎太高溫, 噴入除碳劑,會聽到龜裂的聲音,所以最好不要太高溫噴除碳劑,我是 80多度才噴,太低效果又不好, 泡過泡沫除碳後,碳會軟化,但還是黏在那邊,所以,我這次特別切割寬度 0.5 cm 的塑膠條,從火星塞孔,伸到活塞表面,去刮積碳.
塑膠片要找彈性適中,又不容易斷的,因為泡沫劑會被引擎加熱,塑膠片會變軟,彎曲久的,容易斷,過程要更換新的塑膠片刮,不然斷在汽缸裡面,要拿出來很麻煩,但應該有不用拆引擎可以弄出來的方法.

刮完,再把積碳連同液體盡量吸乾淨,清的過程,我是覺得活塞在上下死點中間比較好操作,所以要事先轉動曲軸,用棒子紀錄上下死點,中間點,之後就可以在拆火星塞的狀況下,利用幾次的發動停止,靠運氣讓活塞停在需要的位置,要用內視鏡拍燃燒室也需要用到這技巧















這方法,我測試可以把活塞頂部清潔到整個都露出金屬色,效果相當好.
清完的四缸狀況是這樣:


B. 觀測方法:

Ba. 爆震測試的方法

前面提過所有的溫度都會影響爆震的發生,但我用 VCDS 分析,在我目前的 ECU 程式下, 進氣溫度高低與發生爆震的機率無明顯正相關,這可能是 ECU 程式原本就有考量温度因素了,水溫直接影響氣缸外圍的溫度,照理對爆震的影響並不小,我也找到原廠技術手冊在控致水溫上的資料:


既然低負載下會故意讓水溫高,降低運轉阻力來省油,引擎高負載才設定較低的水溫,雖然電子節溫器的閥門動作時間很短,但要短時點時間改變水溫10度應該不容易.
所以,我用 VCSD 去抓,高負載全油門時,水溫的變化.




可以看到,原本在高速公路航巡實的水溫確實比較高,但當我全油門行駛,電腦就立刻把目標水溫下降到 85度,這跟原廠技術手冊的說明一致,但實際上,水溫需要1分鐘左右才能降到 85度.因此,當在高速公路航巡時,突然的全油門加速,其實是一個相對嚴苛的狀況,用這個才比較不同的燃油抗爆震能力,也是一個方法.

聽車友說,原廠 ECU 其實這種開法,也一樣會退點火,但因為我改車前不懂這些知識,所以並沒有留下原廠設定下,這樣開會造成的退點火程度有多大.


而從 Revo 對於改 Golf R 一階程式配合不同燃油的設定來看:

可以很清楚,不同辛烷值的燃油,點火提前角度不同,辛烷值越高的汽油可以提前越多.辛烷值絕對是影響爆震與否的關鍵因數之一

綜合前述,我們可以利用長途旅行時,順便接電腦,紀錄高速公路航巡時,突然要超車,全油門加速時,退點火發生的機率與角度.
這樣就不用額外花時間去測試,這也是我需要如此長時間收集資料的原因.


Bb. 內視鏡拍攝的方法
近年因為淘寶賣的內視鏡不貴,所以觀察燃燒室有了方便便宜的方法,內視鏡要找硬線比較方便,但這種內試鏡成像清晰的範圍大多在 5~10 cm 左右,實際上看燃燒室時,容易因為活塞接近上死點,插入火星塞孔後只能看到相當局部,看不到全貌.

早期因為這樣我一直無法得到正確影像.

後來,我拆掉前輪,輪弧擋泥板,雨刷水桶,終於露出普利盤的螺絲,順著引擎轉動的方向轉動這個螺絲,就可以帶動曲軸,然後用一根長棒子, 從火星塞孔插進燃燒室內,就可以紀錄活塞上下死點,中心點的位置.






之後要拍活塞頂部時,就用這根棒子來量位置,如果位置不對,就拿出棒子,空發引擎一下,做個幾次靠運氣,就能讓活塞停在正確位置,才可以用內視鏡拍到活塞頂部的全貌

內文寫到這, 差不多完成,後面是一些補充資料

台塑98 在新車原廠 ECU 程式時期使用一萬公里,每 5000km 的後 2000km 添加紅線汽油精,每次 60cc,大約四桶油,在一萬公里時拍攝的活塞頂部是這樣:



2019/7/31 增加資料:
剛剛原本要找 PEA 除碳的化學反應機制,但意外 google 到這篇:
https://shedheads.net/best-fuel-injector-cleaner

看到幾點有趣的:
1. PEA 這個配方是Chevron所提出的一種混合物,專利是他們所提出

雪佛龍股份有限公司是世界最大的全球能源公司之一,總部位於美國加州聖拉蒙市並在全球超過180個國家有業務。其業務範圍滲透石油及天然氣工業的各個方面:探測、生產、提煉、營銷、運輸、石化、發電等。雪佛龍原名加利福尼亞標準石油,是1911年標準石油由於反托拉斯案分裂的結果。

2. PEA 可以 wash out 積碳,看起來應該是把積碳分解成小塊,分散,排出,而不是汽化

3. PEA 可以長期使用,不像醇類的汽油添加劑, 醇類的汽油添加劑 對於老車可以造就大塊的積碳撥離,但非老車不需要用醇類的汽油添加劑

4. Red line 汽油精,是目前 PEA 含量最高的產品, PEA 需要含量足夠才有除碳效果,所以還是要遵循製造商的建議添加濃度.


其他建議的添加劑:

1. Lucas Complete Fuel Treatment 也不錯,它並沒有含cylinder lube oil, Red line 有含 cylinder lube oil, 所以引擎運轉比較順暢,我想我以前用有些品牌的汽油添加劑,感覺引擎比較澀,應該就是少了 cylinder lube oil...

紅線汽油清其實用手摸起來是真的很油,有一次不小心要到倒進油箱時整灌掉到地上,腳踩到都覺得滑滑的,手摸到也是真的比一般的油不少

但最近買的一批新包裝,就沒這麼油了....最近已經漲價到 280元一瓶

2. Chevron Techron Concentrate
這是 PEA 專利廠Chevron 製造的,PEA 濃度沒有紅線高,但也算高, 他們測試在一台 19年的 Honda SUV, 原本怠速不穩,加速慢,用一瓶改善怠速不穩,用兩瓶,加速有明顯的進步

只是文章中主要討論的都是清潔噴油嘴的積碳比較多,但看這些商品,台灣還是 red line 汽油清要買比較方便,美國一瓶 $11.95,直接換算台幣是 375, 台灣水貨還可以賣 280一瓶也真是夠有良心了...我是在賣 250 時,一次買了 60~70 瓶,大約是5年的需求量


2019/8/1 增加:
剛剛聽聞 Techron® Complete Fuel System Cleaner,所含 PEA 比例應該跟 Red line 差不多,這瓶好市多有賣,可以看看價格與容量是否可接受,也是個不錯的選擇:

https://cglapps.chevron.com/sdspds/SDSDetailPage.aspx?docDataId=427751&docFormat=PDF

官網上,雖然關鍵成分標示商業機密,但聽聞因為商業競爭,它的比例應也是 PEA 30% 左右


https://cglapps.chevron.com/sdspds/PDSDetailPage.aspx?docDataId=511612&docFormat=PDF

Maximize fuel economy
• Restore lost power and performance
• Restore and protect operation of the fuel
gauge sensor
• Minimize harmful exhaust emissions
• Relieve cold start problems
Minimize deposit-related knock and ping
• Restore lost acceleration
• Remove deposits from two-stroke engines

從這說明來看,積碳過多時,確實也是個造成爆震的來源,證實我原本擔心,改 ECU 一階的車老的時候,可能爆震會變嚴重的疑慮



2019/8/28:
這影片看起來,氫氣除碳真的有用:
https://www.youtube.com/watch?v=OEvVvx_wGaY
2019-07-29 23:19 #1
樓主用心推!

所以結論是建議加中油嗎?
真是有心!



AlfaBrera32 wrote:
自從 2018/3 ...(恕刪)
超強有毅力 科學辦案給推!

AlfaBrera32 wrote:
自從 2018/3 ...(恕刪)


沒有台塑活塞照片?
Lavender Coffee wrote:
沒有台塑活塞照片?...(恕刪)


有.資料太多,早期拍照僅有局部,基本上積碳也不多,但那是我新車時期的資料.

因為不同加油站還是有差異,你如果想知道,建議你自己做測試比較

however000 wrote:
樓主用心推!所以結...(恕刪)


其實生意好的加油站應該抗爆震都有不錯的表現.

各縣市汽車加油站汽柴油銷售統計月資料:
https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/content/wfrmStatistics.aspx?type=2&menu_id=1300&sub_menu_id=5691

這裡可以看出,台北市的汽油銷售量很高,台南真的少很多,所以需要特別挑.

早期我都加台塑 98,但這 1~2 年台南附近我常加的的台塑直營加油站,關了 2~3 間,也因此不得不評估 中油 98.

家理另一部車 Mazda 3, 因為假日採買都會經過一家生意好的台塑, 這部車就只加 台塑 95+

以都生意好的加油站來說,中油 98 抗爆震表現還是好一點,但中油 98 不加汽油精,積碳會增加多少?我尚未有實驗結果.
目前也沒有急迫測試的必要,因為我一次買了 5 年左右 60~70 瓶的紅線汽油精,這五年內有空再慢慢試.

因為各地區油品還是有差異,所以,最準是要有測試結果才能做判斷
很酷的實驗,推一個

不知道抗暴震與大腳或者開高速有沒有關係?

不只科學辦案,還有長期數據累積。樓主5顆星。

加油站要選熱門的,油品新鮮。
2000轉(轉速略高)來除積碳。
汽油精有臨門一腳的功用。
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