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柴油發動機的執行神器:淺談柴油和高壓油泵的關係

一提到柴油汽車,我們就會想到柴油車的“天生神力”和發動機發出的怒吼聲(更準確的說是噪音),彷彿在告訴人們:我才是汽車中的王者!就柴油的屬性來說,柴油以及柴油發動機的確可以讓柴油汽車力大無比,不過讓人們更感興趣的卻是:同樣是石油中提取的燃料,為什麼柴油發動機和汽油發動機有著截然不同的工作方式?為什麼柴油和高壓油泵密不可分?原來路邊的那些“校油泵”,到底“校”的是什麼?

柴油發動機的執行神器:淺談柴油和高壓油泵的關係

柴油車動力強勁

柴油和汽油的區別

1,“性格不同”:

柴油和汽油,雖然屬於“同門師兄”,但是區別還是很大的,除了顏色有些接近以外,氣味、包括燃燒後的氣味、“脾氣秉性”、保管方式都存在不同。而談到它們的“性格特徵”,似乎汽油就是“天生暴躁”,柴油則是“沉穩老實”。性格決定命運,汽油跑得快,柴油拉的多,相得益彰。

2,“武功不同”:

柴油、汽油以及煤油,就像是石油的“一母三兄弟”,在原油的提煉過程中,不同的條件,不同的工藝,所提煉的油品又會產生區別。當然,這樣做是以燃油用途不同來區別生產的。由於每種產品的屬性不同,所以化學成分也會不同,也就是“武功不同”。一般來說,

柴油中碳元素含量較高,因此密度也就是最高的,燃燒產生的熱量也就最大

,這樣就使得柴油可以滿足重型機械的發動機使用需求,比如工程機械、貨車以及軍用坦克等。

汽油中的碳元素含量最少,因此密度也就是最小的

,同時,密度小揮發就快,穩定性也就低得多,但是揮發快同一樣具有便於和空氣混合的特點,所以,就成為了高轉速、高爆發力汽油發動機的最佳燃料。

燃油“三兄弟”中的煤油其實我們小時候就接觸過,那就是照明使用的“煤油燈”。只不過現在已經成為了一個美好回憶。而現在使用最多的就是航空發動機。

所以,以密度大小和密度大小所產生的燃燒熱量來排列,那就是柴油、煤油和汽油。

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各具特色

柴油為什麼要採用壓燃

還是要將汽油和柴油來進行比較:要知道,“天生火爆”的汽油的燃點在400℃以上,而“老實穩重”的柴油的燃點卻是在220℃左右,這樣柴油和汽油相比,是不是柴油應該更容易燃燒才對?理論上是成立的。但是我們同時也應該知道:一切物質的燃燒都是需要一定條件的,也就是說,只有條件具備,物質才會燃燒。而這些條件就是最為

基本的燃燒三要素:可燃物、助燃物、火源。

但是由於柴油的“性格使然”,不像汽油那樣具有極強的揮發性,平時也就和作為助燃物的空氣和平相處,空氣進入不了柴油內,也就不能相互混合,所以單獨使用明火企圖點燃柴油,是很難實現的。而汽油則不同,汽油揮發成蒸氣以後,已經和空氣混合在了一起,因此達到一定的濃度,就會一點就著。

那麼柴油的壓燃又是怎麼實現的呢?首先,柴油進入氣缸,是以霧狀形態進入的,這個過程即是和空氣完成了混合,隨著活塞的運動,柴油和空氣同時被壓縮,而

壓縮會使空氣產生高溫

,這樣,柴油的低燃點優勢就被髮揮出來了。同時,由於缺少一套點火系統,所以柴油發動機的成本相對較低,並且穩定性要比汽油發動機高。

不過,汽油發動機也不是就註定不能採用壓燃方式,只是效率不高,對發動機的體積和材質有很高的要求。目前也只有專注汽車發動機的馬自達實現了汽油發動機的壓燃,至於使用情況如何,還需要時間來證明。

柴油發動機的執行神器:淺談柴油和高壓油泵的關係

柴油發動機內部

高壓油泵與柴油壓燃的關係

透過對柴油發動機採用壓燃工作方式的瞭解,可以看出,柴油壓燃的關鍵因素就是如何持續的、精確的保證柴油的霧化和供給。這樣,高壓油泵就應運而生。

柴油發動機的高壓油泵,結構精密,主要有

泵體、油泵柱塞、電磁閥和壓力控制閥

等多個部件構成。其工作原理大致可以這樣描述:發動機執行過程中,由曲軸帶動油泵凸輪軸運轉,凸輪軸的凸輪驅動油泵柱塞做上下往復運動,也就是進油和壓油的工作。電磁閥控制壓出柴油的流量,同時壓力閥控制油泵油壓,並適時透過壓力讓過多的柴油迴流。

由油泵柱塞運動產生的油壓通常在10Mpa左右,並且油泵會予以儲存,然後透過高壓共軌,在經過噴油器的高壓噴射,最終進入氣缸的油壓可以達到60Mpa。可以試想一下,60Mpa的油壓會讓柴油霧化到什麼程度,幾乎是直噴汽油發動機噴射油壓的2倍以上。所以,如果把柴油比喻為一堆木材(不易揮發),那麼高壓油泵就是劈材工。而噴油器則會繼續進行“深加工”。這也是高壓油泵和噴油器對柴油發動機同等重要的原因所在。

柴油發動機的執行神器:淺談柴油和高壓油泵的關係

高壓油泵

低溫對柴油和高壓油泵的影響

柴油中含有大量的蠟質成分,也就是正構烷烴,如果完全去除這些成分,柴油自然就不是柴油了,所以柴油中的蠟質成分也是柴油的主要特徵。在低溫下,這些蠟質會逐漸析出,成為黃油狀物體,嚴重的是,這些蠟質會堵塞供油管道,使發動機無法啟動。

而柴油結蠟,對高壓油泵的危害同樣巨大。由於燃油管道的堵塞,在啟動發動機的同時,高壓油泵會出現無油可壓的局面,油泵柱塞會在缺油情況下,發生幹磨,這對於油泵柱塞來說,傷害是非常大的。絲毫不亞於發動機在缺少機油情況下的工作。

為了防止柴油在低溫下出現凝結,國家規定以柴油的凝結點為標準,對使用的柴油型號劃分為0號、-10號、-20號、-35號等。需要說明的是,0號柴油並不是要等到環境溫度達到0攝氏度時使用,一般情況下,氣溫在低於5攝氏度左右時,就應該選擇-10號柴油,反之則可以選擇0號柴油。但是為了以備不時之需,冬天儘量使用更低溫度型號的柴油。

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柴油結蠟現象

柴油車為什麼要“校油泵”

透過對高壓油泵的執行過程分析,就可以看出,油泵的主要機械部件,長時間執行後,會出現磨損,從而導致油壓的不穩定。就像是劈柴工人,長時間工作也需要休息、調整和磨刀一樣。其實所謂的“校油泵”就是對油泵的清洗、維修和效能恢復。只是現在由於更多的採用了電控單元,高壓油泵也就無需經常“校正”了。

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校油泵以成為一個時代的標誌

高壓油泵的維護

高壓油泵的維護,其實就是對整個柴油發動機燃油系統進行的日常維護與保養。因為一旦高壓油泵或者噴油器出現故障,輕則發動機抖動加劇,執行不穩定,重則車輛無法啟動,或者啟動後噴油量不足或者過大,發動機無法正常執行。

而對高壓油泵和噴油器造成損害的主要原因,則是柴油的品質。低劣柴油雜質和水分含量大,容易使柴油濾芯出現飽和,不能過濾的雜質和過多的水分會對油泵柱塞造成額外磨損,並且會使噴油器產生卡滯。所以,選擇正規加油站,使用高品質柴油,是保護高壓油泵和噴油器的第一步。

另外就是按時更換燃油濾芯,並且要選擇原廠或者品牌產品,一般柴油濾芯的更換週期為15000公里左右,也就是說,最低也要每三次保養就要更換柴油濾芯。

柴油發動機的執行神器:淺談柴油和高壓油泵的關係

核心部件

總結

發動機是汽車的“心臟”,而高壓油泵則是“起搏器”,一個健康的發動機必然要有一個穩定的高壓油泵,另外還有噴油器,缺一不可。所以對高壓油泵以及噴油器的維護就顯得特別重要。畢竟,古話說得好:一個好漢三個幫。人如此,汽車同樣如此!

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