柴油发动机预热装置的控制原理及合理维护_李明诚

1、柴油发动机预热装置的控制原理及合理维护_李明诚 使用维修OperationMaintenance 柴油发动机预热装置的控制原理及合理维护 李明诚 （上海市浦东新区东昌新村21号303室，上海 200120） 摘要：详细介绍柴油发动机冷起动预热装置的作用、结构、原理和分类，着重分析预热时间的控制原理，最后提出合理维护起动预热装置的几项措施和注意事项。 关键词：柴油机；起动预热装置；时间控制；合理维护中图分类号：U464.142.1 文献标识码：B 文章编号：10038639（2012）12005003 ControlPrincipleandProperMaintenanceofDieselEng

2、inePreheater LIMing-cheng （Room303，No.21ofDongchangResidentialDistrict，PudongNewArea，Shanghai200120，China） Abstract：Theauthorintroducesindetailsthefunction，structure，principleandclassificationofcold-startpre-heaterfordieselengine，analyzesthecontrolprincipleofpreheatingtime，andproposesthemeasuresandp

3、ointsforattentioninthepre-heatermaintenance. Keywords：dieselengine；startpre-heater；timecontrol；propermaintenance 目前，越来越多的商用汽车采用柴油发动机，载质量比较大，使用环境恶劣，有的长年在矿区或高寒地区行驶，因此装备了各式改善冷起动性能的装置，本文着重介绍电预热装置加热时间的控制原理以及若干使用维护要求。 使在起动后，依据当时的冷却液温度，对空气继续加热一定时间，还可以减少柴油发动机的爆震和冒白烟。 柴油发动机冷起动预热装置的技术含量相差很大，但是可以归纳为两大类：一是火焰喷射式

4、预热器，二是电热丝式预热器。前者利用燃油燃烧加热进气，后者则利用电热丝直接加热进气。 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如图2所示，小型直喷式柴油机安装在燃烧室（或涡流室）的内壁，大功率直喷式柴油机一般安装在进气管上。 1柴油机冷起动预热的必要性 柴油发动机不像汽油机那样采用火花塞点火， 而是实行压燃式，即依靠压缩气缸内的空气形成高压和高温（477727），再由喷油器喷出雾状燃油而自燃，所以柴油机对于进入气缸的空气的温度要求比较高。 在柴油机冷态起动时，即使气缸内的空气压缩得很充分，压缩压力也会从燃烧室泄漏一部分（见图1），加上发动机起动时曲轴转速慢，机体温度低，柴油比

5、较容易结蜡，因此在有些情况下，喷入气缸的燃油并未升温至自燃温度，需要借助预热装置来改善起动时的着火性能。柴油机的起动预热装置大多数是对吸入的空气进行加热。 柴油机起动预热装置的功用，是在发动机冷态起动前对吸入的空气进行加热，从而提高了发动机的起动性。即 收稿日期：2012-03-28 图1 压燃式发动机需要预热的原因 图2电热丝式预热器的安装位置 2火焰喷射式预热器的工作原理 火焰喷射式预热器有一个线膨胀系数比较大的 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，下部依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 50 汽车电器年第期 OperationMa

6、intenance使用维修 外面，绕有镍铬电热丝，电热丝的一端与外壳相连并且搭铁，另一端形成接线柱。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。 在柴油机起动时，将起动开关置于预热档，电路被接通，阀体受热伸长，使阀芯下移，将小油孔打开，燃油从阀体下端汽化喷出，遇到高温的电热丝，形成火焰，于是加热进入气缸的空气。为了使火焰比较稳定，提高加热的效果，还配备有稳焰罩。 南京依维柯轻型柴油汽车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。预热控制器根据冷却液温度传感器测得的不同温度，自动控制火焰喷射器的工作时间。当冷却液温

7、度在 热网通电并发热，对进入气缸的空气加热，以改善柴油机的起动性能。 图3 丰田汽车配备的自控温度式预热塞 2以上时，该系统不工作，预热指示灯点亮2s后 熄灭；当冷却液温度在2以下时，该系统被激活，预热指示灯常亮，火焰喷射器中的电热塞通电，进入预热状态。当火焰喷射器的温度达到800左右时，预热指示灯开始闪烁，此时若起动发动机，燃油电磁阀闭合通电，燃油便进入火焰喷射器并以雾状喷出，与吸入的空气混合，并且被电热塞前端的高温点燃，这样能够保证柴油机在低温条件下顺利起动。 2008款依维柯得意商务车采用索菲姆8140.43S 型发动机（装备博世高压共轨燃油喷射系统），在柴油滤清器座上设置有电加热装置，

8、起动时自动加热柴油滤清器。即使气温很低，也不会因为柴油结腊而堵塞燃油滤清器，它实际上也是一种预热装置。 江铃、庆铃等汽车采用从日本引进的4JA4JB型柴油发动机，其冷起动装置主要由感温塞和冷起动（CSD）阀组成。当发动机低温起动时，由感温塞传递温度信息，使CSD阀通电，从而使喷油泵回油量减少，喷油泵内油量增加，同时使喷油泵的供油提前角增大，达到柴油机在冬季容易起动的目的。如果冷起动装置发生故障，将造成柴油发动机在冬季起动困难。 3电热丝式预热器的结构 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，下端炽热的电热丝伸入气缸的预燃室或者燃烧室内。 电热丝式预热器主要由螺旋管

9、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：中心导电管电热丝发热钢套外壳搭铁。电热丝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26A，温度可升至大约900（1472），正常使用寿命为1000次以上。 丰田汽车配备了自控温度式的预热塞，如图3所示。预热塞内装有随温度上升而增加电阻的控制线圈，依靠线圈所增加的电阻来降低流向与控制线圈串联连接的热线圈的电流量。由于电流量被降低，使预热塞的温度不致上升过高。以前的预热塞是通过改变电阻器的连接方式并联转串联，来降低流向预热塞的电流量，这种预热塞还不能称为具有自控

10、温度特性。 还有一种“电预热网”，它的特点是将电热丝绕成网状，然后固定在片形的外框上，外框的形状和尺寸与汽车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 4起动预热指示灯的识别 为了监测预热器电路是否通电并发挥作用，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，或者已经损坏。 丰田汽车的起动预热指示灯安装在组合仪表内部（见图4）。预热指示灯的发光时间可以根据冷却液的温度或者根据发动机的型号而变化。当预热指示灯灯光熄灭时，表示通知操作者“发动机已经作好预热准备”。 图4丰田汽车的起动预热指示灯 汽车电器年第期 51 使用维修OperationM

11、aintenance 5预热时间的控制策略 以丰田汽车为例，当发动机低温起动时，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都接通。定时器1接通组合仪表内的预热指示灯，定时器2接通预热塞继电器，使预热塞产生热量，如图5所示。在依据冷却液温度决定的时间内，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。 图6 固定延时型预热时间控制图 图7可变延时型预热时间控制图 6电预热装置的使用维护要求 1）在冬季气温很低的情况下起动发动机，应 当先将起动开关拨到1档位置，让预热器的电路接通，开始对进气加热；再把起动开关拨到2档位置， 图5 丰田汽车预热时间控制原理

12、图 发动机即可顺利起动。 2）由于电预热器的耗电量比较大（在预热塞 继电器接通和断开时，车内照明灯发生一暗一明的变化就是证明），因此电预热装置都实行短时工作制，当柴油机几次起动无效时，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。每次起动使用预热器的时间不能超过1min。第一次不能起动，可以停歇 当点火开关旋至“起动（START）”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，并改善起动性能。 当定时器3运行时，在依据冷却液温度决定的时间内，将预热塞继电器接通，进而对预热塞加热。当点火开关从起动（START）位旋至点火（O

13、N）位时，对发动机的起动产生辅助作用。 系统对预热时间的控制分为以下2种形式。 1020s，再预热半分钟。如果仍然无效，应当进行 检修，千万不可长时间接通预热装置。 5.1固定延时型 在固定延时型的预热系统中，设置了预热定时 3）拆装预热器要掌握正确的拧紧力矩，以丰 田车系2L和3L柴油发动机为例，要采用深度为 器，定时器控制预热指示灯的发光时间和预热塞继电器接通的时间（预热时间）。其中，指示灯的发光时间约为5s，预热时间约为18s。以上两项都按固定时间控制，如图6所示。 12mm的套筒扳手拆卸和安装4个预热器，其拧紧力 矩为13Nm。 4）在清理预热器时，应当避免沾上机油或柴 油，可以用干布

14、将预热器的端子和胶木垫上的油污擦干净。 5.2可变延时型 在可变延时型的预热系统中，预热定时器控制 5）检测预热器要求快捷而精准地进行。当预 热器已经烧红时，应当断开电源，切记通电时间过长容易烧毁预热器。 预热指示灯的发光时间以及预热塞继电器接通的时间（预热时间），都是根据发动机冷却液的温度和交流发电机的电压（可用作发动机的运转信号）所决定的，并随上述两项而变化，如图7所示。其中，指示灯的发光时间为228s，预热时间为255s。 6）更换预热器时，需要小心操作，不要损坏 预热器的套管和稳焰罩，否则将造成断路，或者缩 （下转） 52 汽车电器年第期 使用维修OperationMaintenanc

15、e 发现防冻液液位不足，补足并排气后，故障消失。觉起动机旋转无力。测量蓄电池，容量充足，使用红外测温仪依次检查蓄电池火线、蓄电池搭铁线、发动机至大架子搭铁线的线束温度、接头温度和蓄电池夹头的温度。结果发现，蓄电池搭铁线靠近大架子一侧温度明显高于其他部分。分析此处即为虚接位置，拆下做表面去污处理后，装回，故障消失，起动顺畅有力。 2.2小结 使用该仪器迅速测量出温度分界，由此推断冷 却液液位不足。注意：遇到类似故障时，切不可直接打开水箱盖，以免冷却液飞溅导致烫伤。要停机自然冷却至合适温度，再进行处理。 3空调系统诊断 使用红外测温仪可以迅速判断空调系统的故障 4.2小结 使用红外测温仪，不仅可以

16、判断起动电路，也 范围。可以判断空调、前照灯以及发电系统电路中的问题，还可以提前预测出熔断丝座等易虚接位置故障。 3.1维修实例3 一辆一汽解放CA3120P9K2AE型解放小金牛载 货汽车，累计行驶7万公里左右，驾驶员反映空调不制冷。检查发现，启动空调后压缩机运转正常，用测温仪检测，发现冷凝器上下两部分温度分别为 5摩擦位置诊断 我们都知道摩擦会产生热，那么，我们可以由 一些部位温度的升高，来推断其内部零件的磨损情况。比如，我们可以通过测量皮带轮温度，来判断皮带是否打滑；通过测量轴承位置的温度，来推测轴承的润滑程度和好坏等。 70和3。根据冷热分界点即是节流位置的规律， 判断为冷凝器内堵塞导

17、致制冷不良。更换冷凝器、加注冷油冷媒后，故障消失。 3.2小结 在汽车故障中涉及到温度的地方，都可以使用 5.1维修实例5 一辆一汽大众新捷达王GTX轿车，累计行驶 红外测温仪来辅助测量判断。9.75万公里左右，驾驶员报修发动机有异响，初步 诊断响声位置为发电机、涨紧轮、水泵等部位。使用红外测温仪测量各处的温度发现，涨紧轮轴承处的温度明显高于其他位置，遂判断其损坏。更换后，异响消失。 4接触电阻诊断 依据功的计算公式W=I2Rt得知，线路中的接触 电阻会产生热量。在大电流电路中，可以用红外测温仪来辅助判断虚接的位置。 5.2小结 灵活运用红外测温仪，可以缩短诊断过程，简 4.1维修实例4 一辆

18、华晨汽车集团生产的金杯领骐SY1023DM5F 化诊断步骤，提高诊断效率。 （编辑 罗 茜） 轻型载货汽车，累计行驶4.2万公里，起动困难，感 （上接） 短预热器的使用寿命。 作者自校特别提示 时，电热丝应当发热至赤红，并在半分钟内有火焰喷出。如果发现不通油，则不能继续使用，否则会烧毁电热丝。根据笔者的了解，许多预热器损坏就是由于油路不通，而操作者长时间接通预热器开关引起的。建议在接通预热器开关之前，使用输油泵的手柄进行泵油。参考文献： 1丰田汽车公司丰田诊断技术员（光盘）CD20032章克敏汽车电气设备M北京：人民交通出版社， 设作者自校流程。经过几年的实践，确实收到一定效果，作者在自校稿中发现的问题都得到了及时更正。但也发现部分作者对自校稿很敷衍，草草看一眼便回复“没问题”，而事实上确实仍有问