柴油发动机预热系统工作原理

~ 商用车多采用柴油发动机，负荷质量大，使用环境恶劣，有的在山区或高寒地区运行多年。因此，配备了用于改善冷启动性能的各种装置。这里着重介绍电预热装置的控制和维护要点。

1.柴油机预热装置的基本功能柴油机属于压燃式发动机，没有火花塞点火。柴油机冷起动时，即使气缸内的空气体被充分压缩，也会有一部分压缩压力从燃烧室泄漏。另外，柴油机启动慢时，柴油容易凝结。因此，在冷启动时，进入气缸的气体很难加热到自燃温度，需要预热装置来提高进入气体的温度。大多数柴油机预热装置加热吸入的空气体。加热装置分为两类:一类是火焰喷射预热器，另一类是电热丝预热器。前者利用燃料燃烧的热量加热进入的空气体，后者利用电阻丝加热进入的空气体。火焰预热器安装在进气管上；电线预热器的安装位置，小型直喷柴油机安装在燃烧室，大功率直喷柴油机一般安装在进气管上。
2.火焰喷射预热器的工作原理

依维柯 轻型柴油机冷启动预热装置为火焰喷射型，由预热控制器、冷却液温度传感器、预热指示灯、火焰喷射器和燃油电磁阀等组成。

火焰预热器为线性膨胀系数大的管状阀体，管内有空空腔，顶部有油管接头，通过油管与专用小油箱连接，下部与阀芯螺纹固定，小油孔在阀芯顶部封闭。阀体外绕有镍铬电热丝。电热丝的一端与外壳连接并接地，另一端与端子连接。预热器不工作时，小油孔在阀体收缩的作用下，被阀芯的锥形尖端封闭。

柴油机启动时，将启动开关置于预热位置，接通电热丝电路，阀体受热伸长，使阀芯下移，小油孔打开，燃油从阀体下端喷出汽化，遇到高温电热丝时形成火焰，从而加热空进入气缸的气体。为了使火焰更加稳定，还配备了火焰稳定罩。

3.电热丝预热器主体结构

电热丝预热器简称为“电热塞”或“预热塞”。它拧在气缸盖上，下端是电热丝部分，伸入气缸的涡流室或进气管内。

电热丝预热器由螺旋管状铁镍铬电热丝、耐热不锈钢加热钢套、中心导电管、绝缘瓷管和外壳组成。

电热丝预热器的内部电路由中心导电管、电热丝、加热钢套、外壳和地线组成。电热丝预热器有并联和串联两种连接方式，通常采用并联方式。

电线预热器的工作电流为2~6A，温度可升至900℃，正常使用寿命1000倍以上。

有些发动机配有自控温型电热塞，在电热塞中安装了电阻随温度升高而增大的控制线圈，通过线圈电阻的增大来减少流向热线圈的电流。因为电流量有限，电热塞的温度不会升得太高。还有一种是“电预热网”，将电热丝缠绕成网后固定在片状外框上。外框的形状和尺寸与进气歧管的进气口相同，电动预热网安装在进气歧管的进气口上。柴油机启动时，预热网通电加热，使通过电预热网的空气体得到加热，可以提高柴油机的启动性能。

4.预热指示灯的正确识别

为了监测预热器电路是否接通和工作，专门安装了预热指示灯。如果预热指示灯不亮，说明预热器没有使用，或者指示灯损坏。

预热指示灯安装在组合仪表上。当灯闪烁时，表示“发动机准备预热”。发动机起动时，预热指示灯熄灭。

预热指示灯发光时间小于1分钟。一些预热指示灯的发光时间可以根据冷却液的温度而改变。

5.预热时间的控制方式

以 丰田 为例。当柴油机低温启动时，点火开关打开后，排放控制电子控制单元内的预热定时器或定时器1和2打开。1.定时器开启预热指示灯；2定时器开启电热塞继电器，使电热塞发热。

在由冷却液温度决定的预热时间内，定时器1和2打开，然后同时关闭。当定时器1关闭时，预热指示灯也关闭。

当点火开关转到“ST”位置时，预热定时器或排放控制ECU将接通电热塞继电器，以防止电热塞温度在起动过程中下降。

当定时器3运行时，预热继电器在根据冷却剂温度确定的时间内接通，然后电热塞被加热。当点火开关从“ST”位置转到“on”位置时，对发动机的起动起辅助作用。系统主要通过以下两种形式控制预热时间:

固定延迟类型。在固定延时预热系统中，安装了预热定时器，控制电热塞继电器的通电时间。同时，指示灯亮起5秒，预热18秒。以上两项在固定时间控制。可变延迟类型。在可变延迟预热系统中，预热定时器根据发动机冷却液的温度和交流发电机的输出电压随机控制电热塞继电器的通电时间。预热指示灯的发光时间为2~28s，预热时间为2~558。显然，第二种方法更科学，因为这种预热方法与发动机冷却液的温度有关。

在气温很低的冬季启动柴油机时，首先要将启动开关设置在“1”位置，打开预热器的电路，开始加热进气，然后将启动开关设置在“2”位置，这样发动机才能顺利启动。由于电预热器耗电量大，预热器工作时间短。如果柴油机多次启动失败，应暂时停止启动，找出启动困难的原因，不要长时间开启预热器，否则预热器可能会烧坏。预热器每次启动，时间不能超过1分钟。如果第一次不能启动，可以停机10~20s，预热0.5分钟，如果还是不能启动，就要大修。安装预热器时应掌握正确的拧紧力矩。丰田柴油机应使用深度为12mm的套筒扳手拆卸安装4个预热器，拧紧力矩为13n m。

清洗预热器时，应避免得到油或柴油。可以用干布擦去预热器端子和胶木垫上的油渍。要求快速准确地测试预热器的性能。预热器烧红时，应关闭电源，通电时间不宜过长，以免烧坏预热器。更换预热器时，注意不要损坏预热器的外壳和火焰稳定器，否则会造成开路或缩短预热器的使用寿命。定期检查火焰喷射预热器的工作状态。接通电源后，应将电热丝加热至赤红，0.5分钟内喷出火焰，如发现无油，则不能再使用，否则会灼伤电热丝。

据调查，许多预热器损坏是因为油路堵塞，操作人员长时间打开电源开关。建议在打开预热器开关之前，先用输油泵的手柄抽油。

@2019

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