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柴油发动机的运行神器:浅谈柴油和高压油泵的关系

来源:注浆设备    发布时间:2024-04-01 01:40:34

  一提到柴油汽车,我们就会想到柴油车的“天生神力”与发动机发出的怒吼声(更准确的说是噪音),仿佛在告诉人们:我才是汽车中的王者!就柴油的属性来说,柴油以及柴油发动机的确可以让柴油汽车力大无比,不过让人们更感兴趣的却是:同样是石油中提取的燃料,为什么柴油发动机和汽油发动机有着毫不相同的工作方式?为什么柴油和高压油泵密不可分?原来路边的那些“校油泵”,到底“校”的是什么?

  柴油和汽油,虽然属于“同门师兄”,但是区别还是很大的,除了颜色有些接近以外,气味、包括燃烧后的气味、“脾气秉性”、保管方式都存在不同。而谈到它们的“性格特征”,似乎汽油就是“天生暴躁”,柴油则是“沉稳老实”。性格决定命运,汽油跑得快,柴油拉的多,相得益彰。

  柴油、汽油以及煤油,就像是石油的“一母三兄弟”,在原油的提炼过程中,不同的条件,不同的工艺,所提炼的油品又会产生区别。当然,这样做是以燃油用途不同来区别生产的。由于每种产品的属性不同,所以化学成分也会不同,也就是“武功不同”。一般来说,柴油中碳元素含量较高,因此密度也就是最高的,燃烧产生的热量也就最大,这样就使得柴油能够完全满足重型机械的发动机使用需求,比如工程机械、货车以及军用坦克等。

  而汽油中的碳元素含量最少,因此密度也就是最小的,同时,密度小挥发就快,稳定性也就低得多,但是挥发快同一样具有便于和空气混合的特点,所以,就成为了高转速、高爆发力汽油发动机的最佳燃料。

  燃油“三兄弟”中的煤油其实我们小时候就接触过,那就是照明使用的“煤油灯”。只不过现在慢慢的变成了了一个美好回忆。而现在使用最多的就是航空发动机。

  所以,以密度大小和密度大小所产生的燃烧热量来排列,那就是柴油、煤油和汽油。

  还是要将汽油和柴油来作比较:要知道,“天生火爆”的汽油的燃点在400℃以上,而“老实稳重”的柴油的燃点却是在220℃左右,这样柴油和汽油相比,是不是柴油应该更容易燃烧才对?理论上是成立的。但是我们同时也必须要知道:一切物质的燃烧都是需要一定条件的,也就是说,只有条件具备,物质才会燃烧。而这些条件就是最为基本的燃烧三要素:可燃物、助燃物、火源。

  但是由于柴油的“性格使然”,不像汽油那样具有极强的挥发性,平时也就和作为助燃物的空气和平相处,空气进入不了柴油内,也就不能相互混合,所以单独使用明火企图点燃柴油,是很难实现的。而汽油则不同,汽油挥发成蒸气以后,已经和空气混合在了一起,因此达到一定的浓度,就会一点就着。

  那么柴油的压燃又是怎么实现的呢?首先,柴油进入气缸,是以雾状形态进入的,这样的一个过程即是和空气完成了混合,随着活塞的运动,柴油和空气同时被压缩,而压缩会使空气产生高温,这样,柴油的低燃点优势就被发挥出来了。同时,由于缺少一套点火系统,所以柴油发动机的成本相比来说较低,并且稳定性要比汽油发动机高。

  不过,汽油发动机也不是就注定不能采用压燃方式,只是效率不高,对发动机的体积和材质有很高的要求。目前也只有专注汽车发动机的马自达实现了汽油发动机的压燃,至于使用情况如何,还需要一些时间来证明。

  通过对柴油发动机采用压燃工作方式的了解,能够准确的看出,柴油压燃的重要的条件就是如何持续的、精确的保证柴油的雾化和供给。这样,高压油泵就应运而生。

  柴油发动机的高压油泵,结构精密,主要有泵体、油泵柱塞、电磁阀和压力控制阀等多个部件构成。其工作原理大概能这样描述:发动机运行过程中,由曲轴带动油泵凸轮轴运转,凸轮轴的凸轮驱动油泵柱塞做上下往复运动,也就是进油和压油的工作。电磁阀控制压出柴油的流量,同时压力阀控制油泵油压,并适时通过压力让过多的柴油回流。

  由油泵柱塞运动产生的油压通常在10Mpa左右,并且油泵会予以储存,然后通过高压共轨,在经过喷油器的高压喷射,最终进入气缸的油压能够达到60Mpa。可以试想一下,60Mpa的油压会让柴油雾化到什么程度,几乎是直喷汽油发动机喷射油压的2倍以上。所以,如果把柴油比喻为一堆木材(不易挥发),那么高压油泵就是劈材工。而喷油器则会接着来进行“深加工”。这也是高压油泵和喷油器对柴油发动机同等重要的原因所在。

  柴油中含有大量的蜡质成分,也就是正构烷烃,如果完全去除这些成分,柴油自然就不是柴油了,所以柴油中的蜡质成分也是柴油的主要特征。在低温下,这些蜡质会逐渐析出,成为黄油状物体,严重的是,这些蜡质会堵塞供油管道,使发动机无法启动。

  而柴油结蜡,对高压油泵的危害同样巨大。由于燃油管道的堵塞,在开启发动机的同时,高压油泵会出现无油可压的局面,油泵柱塞会在缺油情况下,发生干磨,这对于油泵柱塞来说,伤害是非常大的。丝毫不亚于发动机在缺少机油情况下的工作。

  为了防止柴油在低温下出现凝结,国家规定以柴油的凝结点为标准,对使用的柴油型号划分为0号、-10号、-20号、-35号等。需要说明的是,0号柴油并不是要等到环境和温度达到0摄氏度时使用,正常的情况下,气温在低于5摄氏度左右时,就应选择-10号柴油,反之则可以再一次进行选择0号柴油。但是为了以备不时之需,冬天尽量使用更低温度型号的柴油。

  通过对高压油泵的运行过程分析,就能够准确的看出,油泵的主要机械部件,长时间运行后,会出现磨损,因此导致油压的不稳定。就像是劈柴工人,长时间工作也需要休息、调整和磨刀一样。其实所谓的“校油泵”就是对油泵的清洗、维修和性能恢复。只是现在由于更多的采用了电控单元,高压油泵也就无需经常“校正”了。

  高压油泵的维护,实际上的意思就是对整个柴油发动机燃油系统来进行的日常维护与保养。因为一旦高压油泵或者喷油器发生故障,轻则发动机抖动加剧,运行不稳定,重则车辆无法启动,或者启动后喷油量不足或者过大,发动机无法正常运行。

  而对高压油泵和喷油器造成损害的根本原因,则是柴油的品质。低劣柴油杂质和水分含量大,容易使柴油滤芯出现饱和,不能过滤的杂质和过多的水分会对油泵柱塞造成额外磨损,并且会使喷油器产生卡滞。所以,挑选出正规加油站,使用高品质柴油,是保护高压油泵和喷油器的第一步。

  另外就是按时更换燃油滤芯,并且要选择原厂或者品牌产品,一般柴油滤芯的更换周期为15000公里左右,也就是说,最低也要每三次保养就要更换柴油滤芯。

  发动机是汽车的“心脏”,而高压油泵则是“起搏器”,一个健康的发动机必然要有一个稳定的高压油泵,其他的还有喷油器,缺一不可。所以对高压油泵以及喷油器的维护就显得很重要。毕竟,古话说得好:一个好汉三个帮。人如此,汽车同样如此!