柴油發(fā)動機預(yù)熱系統(tǒng)工作原理
商用車多采用柴油發(fā)動機,負荷質(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要點。
1.柴油機預(yù)熱裝置的基本功能柴油機屬于壓燃式發(fā)動機,沒有火花塞點火。柴油機冷起動時,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,柴油機啟動慢時,柴油容易凝結(jié)。因此,在冷啟動時,進入氣缸的氣體很難加熱到自燃溫度,需要預(yù)熱裝置來提高進入氣體的溫度。大多數(shù)柴油機預(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入的空氣體,后者利用電阻絲加熱進入的空氣體?;鹧骖A(yù)熱器安裝在進氣管上;電線預(yù)熱器的安裝位置,小型直噴柴油機安裝在燃燒室,大功率直噴柴油機一般安裝在進氣管上。
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氣歧管的進氣口相同,電動預(yù)熱網(wǎng)安裝在進氣歧管的進氣口上。柴油機啟動時,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。當燈閃爍時,表示“發(fā)動機準備預(yù)熱”。發(fā)動機起動時,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。當柴油機低溫啟動時,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。當定時器1關(guān)閉時,預(yù)熱指示燈也關(guān)閉。
當點火開關(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。當點火開關(guān)從“ST”位置轉(zhuǎn)到“on”位置時,對發(fā)動機的起動起輔助作用。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。可變延遲類型。在可變延遲預(yù)熱系統(tǒng)中,預(yù)熱定時器根據(jù)發(fā)動機冷卻液的溫度和交流發(fā)電機的輸出電壓隨機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)動機冷卻液的溫度有關(guān)。
在氣溫很低的冬季啟動柴油機時,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,開始加熱進氣,然后將啟動開關(guān)設(shè)置在“2”位置,這樣發(fā)動機才能順利啟動。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。
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