柴油机预热装置的控制原理

大多数商用汽车采用柴油发动机，载质量比较大，使用环境恶劣，有的长年在山区或高寒地区运行，为此装备了各式改善冷起动性能的装置，这里着重介绍电预热装置的控制及维护要领。

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。在柴油机冷态起动时，即使气缸内的空气压缩得很充分，也会从燃烧室泄漏一部分压缩压力（图2-20），加上柴油机起动时的曲轴转速较慢，柴油容易凝结，因此在冷起动时，进入气缸的燃气难以升温至自燃温度，需要预热装置来提高进入的燃气温度。

大多数柴油机预热装置对吸入的空气进行加热，加热装置分为两类：一类是火焰喷射式预热器，另一类是电热丝式预热器。前者利用燃油燃烧的热量加热进入的空气，后者则利用电阻丝加热进入的空气。火焰喷射式预热器都安装在进气管上；电热丝式预热器的安装位置，小型直喷式柴油机安装在燃烧室（或涡流室）内，大功率直喷式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
依维柯轻型柴油发动机的冷起动预热装置为火焰喷射式，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。
火焰喷射式预热器有一个线膨胀系数较大的管状阀体，管内有空腔，顶端有油管接头，通过输油管与专用的小燃油箱连通，下部靠螺纹与阀芯固结在一起，阀芯的顶端将小油孔封闭。在阀体的外面，绕有镍铬电热丝，电热丝的一端与外壳相连并且搭铁，另一端与接线柱连接。当预热器不工作时，在阀体冷缩的作用下，阀芯锥形的尖端将小油孔封闭。
柴油机起动时，将起动开关置于预热档，电热丝的电路接通，阀体受热伸长，使阀芯下移，将小油孔打开，燃油从阀体下端喷出并汽化，遇到高温电热丝，形成火焰，于是加热进入气缸的空气。为了使火焰比较稳定，还配有稳焰罩。

3.电热丝式预热器的主要结构
电热丝式预热器简称为“电热塞”或“预热塞”，它用螺纹拧紧在气缸盖上，下端是电热丝部分，并且伸入气缸的涡流室或者进气管。
电热丝式预热器由螺旋管状的铁镍铬电热丝、耐热不锈钢发热钢套、中心导电管、绝缘瓷管和外壳等构件组成。
电热丝式预热器的内部电路为中心导电管一电热丝一发热钢套一外壳一搭铁。电热丝式预热器的接线方式有并联和串联两种，通常采用并联方式。
电热丝式预热器的工作电流为2~6A，温度可以升至900℃，正常使用寿命为1000次以上。
有的发动机装备了自控温度式预热塞，预热塞内安装有随温度上升而电阻增大的控制线圈，依靠线圈所增加的电阻来降低流向热线圈（与控制线圈串联）的电流量。由于电流量被限制，所以预热塞的温度不致上升过高。

另外有一种“电预热网”，它将电热丝绕成网状，然后固定在片形的外框上，外框的形状和尺寸与进气歧管的进气口一样，电预热网就安装在进气歧管的进气口上。当柴油机起动时，预热网通电并发热，使经过电预热网的空气被加热，能够改善柴油机的起动性能。

4.预热指示灯的正确识别
为了监视预热器电路是否接通并发挥作用，特意安装了预热指示灯。如果预热指示灯不亮，说明预热器未投入使用，或者指示灯已经损坏。
预热指示灯安装在组合仪表上。当灯光闪烁时，表示“发动机已做好预热准备”。在发动机起动时，预热指示灯熄灭
预热指示灯的发光时间在1min以内。有的预热指示灯的发光时间可以根据冷却液的温度而变化。

5.预热时间的控制方式
以丰田汽车为例，当柴油发动机低温起动时，在点火开关接通后，预热定时器或排放控制ECU内部的定时器1和2接通。定时器1接通预热指示灯；定时器2接通预热塞继电器，使预热塞产生热量（图2-24）。
在依据冷却液温度决定的预热时间内，定时器1和2都接通，然后同时断开。当定时器1断开时，预热指示灯也熄灭。
当点火开关旋至“ST（起动）”位时，预热定时器或排放控制ECU将预热塞继电器接通，防止预热塞温度在起动时下降。
当定时器3运行时，在依据冷却液温度决定的时间内，将预热继电器接通，进而对预热塞加热。当点火开关从“ST（起动）”位旋至“ON（点火）”位时，为发动机的起动产生辅助作用。

系统对预热时间的控制主要有以下两种形式：
（1）固定延时型。

在固定延时型的预热系统中，安装了预热定时器，定时器控制预热塞继电器通电的时间（预热时间）。其间指示灯点亮5s，预热18s。以上两项都按固定的时间控制。

（2）可变延时型。

在可变延时型预热系统中，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，随机控制预热塞继电器通电的时间（图2-26）。预热指示灯的发光时间为2~28s，预热时间为2~558。

很显然，第二种方法比较科学，因为这种预热方式与发动机冷却液的温度挂钩。

（1）在冬季气温很低的情况下起动柴油机，应当先将起动开关置于“1”位，让预热器的电路接通，开始对进气加热，然后把起动开关置于“2”位，发动机即可顺利起动。

（2）由于电预热器的耗电量比较大（在预热器继电器接通和断开时，车内照明灯出现一暗一明变化是证明），因此预热器实行短时工作制。如果柴油机几次起动无效，应当暂时停止起动，查明难以起动的原因，不能够长时间接通预热器，否则预热器可能被烧坏。每次启用预热器的时间不能超过1min。第一次不能起动，可以停歇10~20s，再预热0.5min。如果仍然无效，应当进行检修。

（3）安装预热器应掌握正确的拧紧力矩。丰田车系柴油发动机要采用深度为12mm的套筒扳手拆卸和安装4个预热器，其拧紧力矩为13N·m。

（4）在清理预热器时，应当避免沾上机油或柴油，可以用干布将预热器的端子和胶木垫上的油污擦干净。

（5）检测预热器性能要求快捷而准确地进行。当预热器已经烧红时，应当断开电源，切忌通电时间过长，以防烧毁预热器。

（6）更换预热器时应当小心操作，不要损坏预热器的套管和稳焰罩，否则将造成断路或者缩短预热器的使用寿命。

（7）应定期检查火焰喷射式预热器的工作状态。当接通电源后，电热丝应当发热至赤红，并在0.5min内有火焰喷出。如果发现不来油，则不能继续使用，否则会烧毁电热丝。
据调查，许多预热器损坏就是由于油路不通，而操作者长时间接通电源开关引起的。建议在接通预热器开关之前，使用输油泵的手柄进行泵油。

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