柴油發(fā)動機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)工作原理

商用車多采用柴油發(fā)動機(jī)，負(fù)荷質(zhì)量大，使用環(huán)境惡劣，有的在山區(qū)或高寒地區(qū)運行多年。因此，配備了用于改善冷啟動性能的各種裝置。這里著重介紹電預(yù)熱裝置的控制和維護(hù)要點。

1.柴油機(jī)預(yù)熱裝置的基本功能柴油機(jī)屬于壓燃式發(fā)動機(jī)，沒有火花塞點火。柴油機(jī)冷起動時，即使氣缸內(nèi)的空氣體被充分壓縮，也會有一部分壓縮壓力從燃燒室泄漏。另外，柴油機(jī)啟動慢時，柴油容易凝結(jié)。因此，在冷啟動時，進(jìn)入氣缸的氣體很難加熱到自燃溫度，需要預(yù)熱裝置來提高進(jìn)入氣體的溫度。大多數(shù)柴油機(jī)預(yù)熱裝置加熱吸入的空氣體。加熱裝置分為兩類:一類是火焰噴射預(yù)熱器，另一類是電熱絲預(yù)熱器。前者利用燃料燃燒的熱量加熱進(jìn)入的空氣體，后者利用電阻絲加熱進(jìn)入的空氣體。火焰預(yù)熱器安裝在進(jìn)氣管上；電線預(yù)熱器的安裝位置，小型直噴柴油機(jī)安裝在燃燒室，大功率直噴柴油機(jī)一般安裝在進(jìn)氣管上。

2.火焰噴射預(yù)熱器的工作原理

依維柯輕型柴油機(jī)冷啟動預(yù)熱裝置為火焰噴射型，由預(yù)熱控制器、冷卻液溫度傳感器、預(yù)熱指示燈、火焰噴射器和燃油電磁閥等組成。

火焰預(yù)熱器為線性膨脹系數(shù)大的管狀閥體，管內(nèi)有空空腔，頂部有油管接頭，通過油管與專用小油箱連接，下部與閥芯螺紋固定，小油孔在閥芯頂部封閉。閥體外繞有鎳鉻電熱絲。電熱絲的一端與外殼連接并接地，另一端與端子連接。預(yù)熱器不工作時，小油孔在閥體收縮的作用下，被閥芯的錐形尖端封閉。

柴油機(jī)啟動時，將啟動開關(guān)置于預(yù)熱位置，接通電熱絲電路，閥體受熱伸長，使閥芯下移，小油孔打開，燃油從閥體下端噴出汽化，遇到高溫電熱絲時形成火焰，從而加熱空進(jìn)入氣缸的氣體。為了使火焰更加穩(wěn)定，還配備了火焰穩(wěn)定罩。

3.電熱絲預(yù)熱器主體結(jié)構(gòu)

電熱絲預(yù)熱器簡稱為“電熱塞”或“預(yù)熱塞”。它擰在氣缸蓋上，下端是電熱絲部分，伸入氣缸的渦流室或進(jìn)氣管內(nèi)。

電熱絲預(yù)熱器由螺旋管狀鐵鎳鉻電熱絲、耐熱不銹鋼加熱鋼套、中心導(dǎo)電管、絕緣瓷管和外殼組成。

電熱絲預(yù)熱器的內(nèi)部電路由中心導(dǎo)電管、電熱絲、加熱鋼套、外殼和地線組成。電熱絲預(yù)熱器有并聯(lián)和串聯(lián)兩種連接方式，通常采用并聯(lián)方式。

電線預(yù)熱器的工作電流為2~6A，溫度可升至900℃，正常使用壽命1000倍以上。

有些發(fā)動機(jī)配有自控溫型電熱塞，在電熱塞中安裝了電阻隨溫度升高而增大的控制線圈，通過線圈電阻的增大來減少流向熱線圈的電流。因為電流量有限，電熱塞的溫度不會升得太高。還有一種是“電預(yù)熱網(wǎng)”，將電熱絲纏繞成網(wǎng)后固定在片狀外框上。外框的形狀和尺寸與進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣口相同，電動預(yù)熱網(wǎng)安裝在進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣口上。柴油機(jī)啟動時，預(yù)熱網(wǎng)通電加熱，使通過電預(yù)熱網(wǎng)的空氣體得到加熱，可以提高柴油機(jī)的啟動性能。

4.預(yù)熱指示燈的正確識別

為了監(jiān)測預(yù)熱器電路是否接通和工作，專門安裝了預(yù)熱指示燈。如果預(yù)熱指示燈不亮，說明預(yù)熱器沒有使用，或者指示燈損壞。

預(yù)熱指示燈安裝在組合儀表上。當(dāng)燈閃爍時，表示“發(fā)動機(jī)準(zhǔn)備預(yù)熱”。發(fā)動機(jī)起動時，預(yù)熱指示燈熄滅。

預(yù)熱指示燈發(fā)光時間小于1分鐘。一些預(yù)熱指示燈的發(fā)光時間可以根據(jù)冷卻液的溫度而改變。

5.預(yù)熱時間的控制方式

以豐田為例。當(dāng)柴油機(jī)低溫啟動時，點火開關(guān)打開后，排放控制電子控制單元內(nèi)的預(yù)熱定時器或定時器1和2打開。1.定時器開啟預(yù)熱指示燈；2定時器開啟電熱塞繼電器，使電熱塞發(fā)熱。

在由冷卻液溫度決定的預(yù)熱時間內(nèi)，定時器1和2打開，然后同時關(guān)閉。當(dāng)定時器1關(guān)閉時，預(yù)熱指示燈也關(guān)閉。

當(dāng)點火開關(guān)轉(zhuǎn)到“ST”位置時，預(yù)熱定時器或排放控制ECU將接通電熱塞繼電器，以防止電熱塞溫度在起動過程中下降。

當(dāng)定時器3運行時，預(yù)熱繼電器在根據(jù)冷卻劑溫度確定的時間內(nèi)接通，然后電熱塞被加熱。當(dāng)點火開關(guān)從“ST”位置轉(zhuǎn)到“on”位置時，對發(fā)動機(jī)的起動起輔助作用。系統(tǒng)主要通過以下兩種形式控制預(yù)熱時間:

固定延遲類型。在固定延時預(yù)熱系統(tǒng)中，安裝了預(yù)熱定時器，控制電熱塞繼電器的通電時間。同時，指示燈亮起5秒，預(yù)熱18秒。以上兩項在固定時間控制?？勺冄舆t類型。在可變延遲預(yù)熱系統(tǒng)中，預(yù)熱定時器根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度和交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓隨機(jī)控制電熱塞繼電器的通電時間。預(yù)熱指示燈的發(fā)光時間為2~28s，預(yù)熱時間為2~558。顯然，第二種方法更科學(xué)，因為這種預(yù)熱方法與發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度有關(guān)。

在氣溫很低的冬季啟動柴油機(jī)時，首先要將啟動開關(guān)設(shè)置在“1”位置，打開預(yù)熱器的電路，開始加熱進(jìn)氣，然后將啟動開關(guān)設(shè)置在“2”位置，這樣發(fā)動機(jī)才能順利啟動。由于電預(yù)熱器耗電量大，預(yù)熱器工作時間短。如果柴油機(jī)多次啟動失敗，應(yīng)暫時停止啟動，找出啟動困難的原因，不要長時間開啟預(yù)熱器，否則預(yù)熱器可能會燒壞。預(yù)熱器每次啟動，時間不能超過1分鐘。如果第一次不能啟動，可以停機(jī)10~20s，預(yù)熱0.5分鐘，如果還是不能啟動，就要大修。安裝預(yù)熱器時應(yīng)掌握正確的擰緊力矩。豐田柴油機(jī)應(yīng)使用深度為12mm的套筒扳手拆卸安裝4個預(yù)熱器，擰緊力矩為13n m。

清洗預(yù)熱器時，應(yīng)避免得到油或柴油?？梢杂酶刹疾寥ヮA(yù)熱器端子和膠木墊上的油漬。要求快速準(zhǔn)確地測試預(yù)熱器的性能。預(yù)熱器燒紅時，應(yīng)關(guān)閉電源，通電時間不宜過長，以免燒壞預(yù)熱器。更換預(yù)熱器時，注意不要損壞預(yù)熱器的外殼和火焰穩(wěn)定器，否則會造成開路或縮短預(yù)熱器的使用壽命。定期檢查火焰噴射預(yù)熱器的工作狀態(tài)。接通電源后，應(yīng)將電熱絲加熱至赤紅，0.5分鐘內(nèi)噴出火焰，如發(fā)現(xiàn)無油，則不能再使用，否則會灼傷電熱絲。

據(jù)調(diào)查，許多預(yù)熱器損壞是因為油路堵塞，操作人員長時間打開電源開關(guān)。建議在打開預(yù)熱器開關(guān)之前，先用輸油泵的手柄抽油。