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(图)重汽HOWO起动系原理及故障原因分析

日期:2012-05-07 12:48:02  点击:

史丽果

(中国重汽集团卡车公司 250116)

摘要:根据多年的工作经验,研究重型汽车起动系统的原理及对引起起动故障的原因进行分析,确保起动系统能迅速、可靠、安全地工作,并尽量延长使用寿命。

关键词:起动系  旋转  啮合失败  故障模式

史丽果(1975-),,工程师 ,中国重汽卡车有限公司技术部,主要从事汽车的设计、开发、调试等工作。电话:85587257。本文曾刊在《重型汽车》2010年第1期第42页。

现代汽车电器、电子设备的特点,主要体现在功能集约化(组合化)、控制电子化和连接标准化上。在分析线路的故障时,由于它总是与相关的电器设备相联系,所以一定要了解电路原理及电器设备的特点。

1  起动机起动原理

重型汽车发动机的起动是靠起动机将电能转变为机械能,带动发动机曲轴旋转,使发动机起动,发动机起动后,起动机便立即停止工作。

起动时,接通起动开关起动机电路通电,继电器的吸引线圈和保持线圈通电,产生很强的磁力,吸引铁芯左移,并带动驱动杠杆绕其销轴转动,使齿轮移出与飞轮齿圈啮合这时由于吸引线圈的电流流经磁场绕组和电枢绕组,产生一定的电磁转矩,所以齿轮是在缓慢旋转的过程中啮合的(如下图)。


 


起动系原理图

当铁芯移动到使磁力开关闭合的位置时,短路线路接通,于是蓄电池的大电流流经起动机的电枢和磁场绕组,产生正常用的转矩,带动发动机旋转起动发动机,吸引线圈被短路,失去作用,保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于磁力开关吸合的位置。

发动机起动后,松开钥匙开关瞬间,保持线圈中的电流只能经吸引线圈构成回路,此时吸引线圈所产生的磁通方向与保持线圈所产生的磁通方向相反而相互抵消,于是活动铁芯在回位弹簧的作用下回至原位,小齿轮退出啮合,主触点断开,切断起动电路,起动机停止运转。

2  起动电路原理

重型汽车的起动系的电气原理与发动机的燃油控制系统有关,现主要分为两类,一是机械式发动机(包括EGR),二是电控共轨燃油控制系统发动机。

2.1  机械式发动机电气原理(如图一)

图中G为蓄电池,F为保险,S1为钥匙开关,A8为起动继电器,M1为起动机。电源总开关闭合,S1打到起动档50,接通起动继电器线圈,使A8主触点闭合,起动机50通电起动起动机。

 


 


2.2  电控共轨燃油控制系统发动机电气原理(如上图二)

当钥匙开关S1拨到ON时,ECU4656脚输入24V电源,7475脚输出(接地)将主继电器KE导通工作,3576567脚输入24V电源,故障指示灯(82)(接地)亮,同时PCV继电器接通(为PCV阀工作做好准备),此时ECU处在发动机起动前的通电工作状态。

将钥匙开关拨到发动机起动位置(START)时,起动继电器接通(前提是要在变速箱空档位置,ECU66脚输入24V),同时ECU48脚接收到24V信号,ECU就进入起动模式,建立轨压,喷油器工作,发动机起动后,钥匙开关回到ON位置,发动机进入怠速阶段,此时故障灯灭(表示发动机无故障)。下图为ECU引脚位置图。


 

3  起动电路故障分析

起动机常见故障现象有起动机不转动、发动机只能缓慢转动、实施起动后将钥匙开关复位到“ON”起动电机仍旋转,就以上三种情况进行故障检查及分析。

3.1  起动电机不转动这种情况:①首先检查蓄电池正极与负极间的

电压,如果电压明显低于24V20V以下)则蓄电池有问题,更换蓄电池;如果电压在24V左右,检查起动机起动回路。②将钥匙开关打到起动位置时,测量起动电机继器的SW端子与地间的电压:如果为0V,则钥匙开关或车辆继电器有故障或者S回路导线不良,需要进行相应检查;如小于24V则说明车辆继电器接触不良、导线连接端子接触不良或者起动电机有故障;③测量约24V:用万用表测量电池正极与起动电机B端子间的导线电阻、电瓶负极与起动电机E端子间的导线电阻,二者之和约2mΩ以下或测量其电压降,不能超过0.2V,如果测量不是上述值则说明导线不良。④如果测量其电阻值小于2mΩ则将钥匙开关打到起动位置,确认起动机齿轮是否伸出(由声音判断),1齿轮不伸出说明起动机有故障,2齿轮重复伸出缩回说明起动机的保持线圈断线或层间短路;3齿轮伸出但不与齿圈啮合则啮合失败,应多起动几次(每次接通起动机的时间不得超过5S,连续再次起动时应停歇10-15S)。

 发动机缓慢转动:首先检查蓄电池,若正负极间的电压严重偏离24V则说明电池电压不足;约24V进行主回路检查:测量电瓶正极与起动电机B端子间的导线电阻与电瓶负极与起动电机E端子间的导线电阻,两者之和应小于2mΩ以下。若大于2mΩ则说明导线电阻太大(导线间的电阻过大,造成起动过程中消耗在导线上的电压降过大,加在起动电枢上的电压小,导致起动无力)。两者之和小于2mΩ,此时应检查发动机机油是否有问题,如果所用机油符合要求,则故障应是1发动机有机械故障;2起动时气温太低造成起动电机输出功率不足;3起动电机有故障。

3.3  实施起动后将钥匙开关复位到“ON”位置时起动电机仍旋转。

在这种情况下将钥匙开关由ON档打到START位置时确认车辆电

器及起动电机继电器是否动作(动作时发时发出咔嘁声),①如果车辆继电器动作,起动电机继电器不动作,则起动电机继电器有故障,②若车辆继电器不动作需要检查钥匙开关,是否是钥匙开关接触不良或短路,导致整个电路一直通电。③若车辆继电器与起动电机继电器均动作,则是起动电机有故障(单向离合器损坏或磁力开关贴连)。

4  起动电机的故障模式及损坏原因分析

4.1  啮合失败:正常情况下,齿轮与齿圈碰触时,电流通过P

线圈和流向电机部位(电枢线圈绕组)产生一定的电磁扭矩(辅助旋转扭矩)使得齿轮旋转改变了触碰状态,齿轮与齿圈啮合在一起。


 

但是如果齿的碰触面上有损伤,毛刺等表面粗糙的情况,齿轮

与齿圈之间会被别住,即使有辅助旋转扭矩也不能使齿轮旋转,产生不与齿圈啮合的状态。由于各线圈的电阻被设定为P线圈电阻值<H线圈电阻值,P线圈电阻值+激磁线圈电阻值<H线圈电阻值,流经P线圈的电流要大于流经H线圈的电流,P线圈较早被烧坏,之后以过一段时间H线圈也被烧坏。在此状态下,P线圈、H线圈处于长时间通电的状态,线圈会被烧坏,电阻值下降。

 


4.2啮合失败造成起动机长时间运转:上述结果造成啮合失败,

使发动机不起动,司机会使钥匙复位,再次尝试起动。在这种状态下,如果齿与齿之间啮合,磁力开关的接点闭合,电机就会旋转,发动机就可以起动起来。由于在上述状态下容易使P线圈烧坏,造成层间短路。通常复位钥匙开关时,P线圈与H线圈产生的磁力相等会相互抵消,铁心复位,磁力开关的接点会断开,但是,P线圈发生层间短路的情况下,P/H线圈产生的磁力会不相等,相差的磁力使得铁心不复位,磁力开关无法断开,即使钥匙开关复位,磁力开关的接点也不断开,连续处于闭合的状态,连续通电,最后电机就会坏掉。


 

4.3  持续通电造成起动机过度运转:钥匙开关等出现异常情况下,

发动机起动后磁力开关的接点仍然持续闭合,此时发动机已起动,使起动机处于无负荷运转,H线圈与电机部(激磁线圈、电枢)长时间有电流通过,H线圈和电机被破坏。

4.4  超负荷:超负荷时(磁力开关闭合状态)P线圈、在基本没有电流通过,电机部(激磁线圈、电枢)和H线圈通过电流,负荷极大的状态下,电机的通电电流也很大,短时间内就能使电机烧坏。

4.5异常碰撞:起动动作的过程中钥匙开关转到关闭位置后,在齿圈还没完全停止之前,再次将钥匙开关转到起动位置,齿轮向正处于惯性旋转中的齿圈伸出时,齿轮、起动电机结构部及齿圈会产生极大的撞击,受到损坏。

5  起动系统的正确使用

起动发动机时,蓄电池要给起动机提供很大的电流,起动机按短时间内输出大功率而设计制造的,为确保它能迅速、可靠、安全地起动发动机,并尽量延长使用寿命,在使用中必须注意以下事项:

1 经常保持蓄电池处于充足电的状态,保持蓄电池、起动机、

起动开关等连接牢固,接触良好。

2  发动机起动时,第一次接通起动机的时间不得超过5S

连续再次起动时应停歇10-15S

(3)  起动时,应挂入空挡或踩下离合器,严禁挂挡起动。

(4)  发动机起动后,应立即松开点火开关,使驱动齿轮及时退

出,以减少单向离合器的磨损。严禁在发动机旋转时使用起动机。

(5)  冬季和低温地区在进行冷机起动时,应先将发动机进行预

热后,再用起动机起动。

(6)  发动机起动后,如果起动机不能停转,应立即关闭电源总

开关或拆开蓄电池搭铁线。

结束语:重型汽车的起动系原理各不相同,为了提高起动系的使用寿命,详情还要具体参阅各厂家的具体使用说明。

参考文献:

1]《汽车电器识图技巧》人民邮电出版社 2003 孙余凯 项绮明等编著

2]《汽车电子控制基础》机械工业出版社  2007 曹家喆 董铸荣等编著