商用车电器系统常见故障分析.pdf

年第 期商用车电器系统常见故障分析范明果,梁昌水,蔡君辉,张宁,杨凯,于晓娜,张强(潍柴动力股份有限公司,山东 潍坊 )摘要:商用车电器系统部件较多且市场上故障频发,本文对商用车电器系统的主要部件进行介绍,结合市场上的典型故障案例进行详细分析,讲解了故障模式和故障排查步骤,提升解决故障问题的效率.关键词:商用车;电器系统;故障;分析中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()C o mm o nF a u l tA n a l y s i s f o rC o mm e r c i a lV e h i c l eE l e c t r i c a l S y s t e m sF a nM i n g g u o,L i a n gC h a n g s h u i,C a i J u n h u i,Z h a n gN i n g,Y a n gK a i,Y uX i a o n a,Z h a n gQ i a n g(W e i c h a iP o w e rC o L t d,W e i f a n g ,C h i n a)A b s t r a c t:C o mm e r c i a l v e h i c l ee l e c t r i c a l s y s t e m sh a v ea l a r g en u m b e ro fc o m p o n e n t sa n df r e q u e n t l ym a l f u n c t i o n s i nt h em a r k e t T h i sp a p e r i n t r o d u c e st h em a i nc o m p o n e n t so fc o mm e r c i a lv e h i c l ee l e c t r i c a l s y s t e m s,c o m b i n e sw i t had e t a i l e da n a l y s i so f t y p i c a l f a i l u r e c a s e s i nt h em a r k e t,a n de x p l a i n s f a u l tm o d e s a n d t r o u b l e s h o o t i n gs t e p s t o i m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo f t r o u b l e s h o o t i n gp r o b l e m s K e yw o r d s:C o mm e r c i a l v e h i c l e;E l e c t r i cs y s t e m;F a u l t;A n a l y s i s作者简介:范明果(),本科,工程师,工作方向:发动机研发、整车整机配套.引言商用车电器系统功能是起动机利用蓄电池的电能将发动机启动,使发动机在所需状态下运行;发动机在运转时驱动发电机发电,并按车辆电器系统电压要求达到能向用电器供电和向蓄电池充电.电器系统由蓄电池、起动机、发电机、继电器、电源开关、连接线路和其他用电器件等组成.商用车在运营过程中经常出现电器系统故障,其中起动机和发电机的故障占比较大,影响整车正常使用.本文针对电器系统重点零部件的常见故障进行重点分析,指导解决故障问题,提升工作效率.电器系统主要部件 蓄电池汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池,由极板、隔板、电解液和壳体组成,如图.电解液电阻与密度和温度有关,密度过高或过低,电阻增大;低温环境下电阻也会增大.当发动机在 以下的北方地区和在海拔 m以上的高原地区使用时,应采用高容量蓄电池和低温蓄电池,以补偿起动电流因温度下降而造成的损失.图蓄电池 起动机起动机也叫电起动马达,是将蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机启动的装置.目前柴油机主要使用减速式起动机,又分同心和偏心两种;按照支撑结构分有鼻式和无鼻式;按照啮合方式分为强制啮合式和柔性啮合式.图起动机 发电机发电机是汽车的主要电源,其功用是在发动机正常运转时(怠速以上)向所有用电设备(起动机除外)供电,同时向蓄电池充电.发电机按照结构分为普通式、整体式和真空泵式;按照绝缘形式分为外壳搭铁式和外壳不搭铁式.图发电机 继电器在商用车上继电器一般使用在电加热系统中,电加热系统是柴油机为改善低温冷启动性能,利用继电器控制工作电流的通断,依靠特殊材料将电能转化为热能的一种装置.继电器是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动内燃机与配件w w w n r j p j c n开关”.在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用.图继电器电器系统常见故障分析 起动机故障分析起动机故障基本有起动机不工作、起动无力、起动机异响、起动机空转和常转不停等.a)起动机不工作主要原因有:起动受E C U控制车辆未置空挡或空挡开关损坏,点火开关或起动按钮接触不良,点火控制线路短路,起动机电磁开关触点烧蚀、氧化,磁化线圈短路、搭铁,活动铁芯动作不良,起动机内部断路,电刷磨损、接触不良,蓄电池储电量不足或内部有故障,蓄电池主接线柱螺母松动,继 电 器 触 点 烧 蚀、氧 化,触 点 闭 合 电 压 调 整不当.故障案例一:接触不良导致的起动机不工作.某拖拉机试车时起动无反应,现场检查发现,起动机止口端面增加了密封垫,起动机负极地绝缘,起动机链接螺栓处有表面镀层不导电,此处也处于绝缘状态,造成起动机搭铁不良,如图.解决措施是取消起动机前端密封垫改为O型圈密封,在设计规范中明确要求起动机止口端面为接地面,此面于飞轮壳之间不允许有绝缘材料.图起动机连接螺栓位置故障案例二:短路和断路导致的起动机不工作.某工程车辆起动无反应.该车上一次起动正常,熄火停车后出现无法起动故障.现场查看发现整车存在涉水和高压冲洗问题,起动机防护等级不足,导致进水锈蚀,引起短路烧蚀.所以当前起动机防护等级不满足使用工况的需求,应开发更换全密封起动机,防护等级提升至I P.b)起动困难冷起动困难是因为在气温低时,由于柴油机的机油粘稠,各运动副摩擦阻力增大;同时蓄电池的内阻增大,放电能力急剧下降,致使起动机的起动功率受到影响.常规起动困难的原因有:蓄电池电压太低,继电器触点接触不良,起动主回路连接螺栓松动,电枢或励磁绕组短路,电刷磨损或弹簧压力不足,换向器表面氧化或烧蚀,电磁开关接触不良,起动机单向器打滑,起动机齿轮破损等.故障案例一:起动机功率下降导致的起动困难.某载货车在寒区出现冷启动困难,该车在 冷启动时无法启动.对故障车辆进行现场测试,从测试数据看出启动过程中电瓶电压最低为 V,已达到E C U的最低电运行压(V),导致E C U无法工作.起动机负极回路电阻过大,经过除漆降低了 m的阻值.整改措施是负极搭铁线除漆,原电瓶容量 A h,增大至 A h.故障案例二:接线错误导致的起动困难.某高空作业平台车辆出现钥匙开关一闭合,起动机刚开始起动就紧接着退出导致整车无法起动.经现场分析故障原因为起动机继电器接线问题,起动机继电器的两个控制端子,一个接电磁开关的 端子,另一端接电磁开关的 端子,开关只要吸合,继电器两端电压相同,无法产生电磁力导致起动失败,如图.故对起动机正确接线,解决故障.图起动机接线错误c)起动机异响主要因为起动机安装不正常、蓄电池亏电较多,继电器线圈匝间短路、继电器触点接触不良,电磁开关线圈匝间短路,起动后未及时松开点火开关,起动机轴承及轴套失效,起动机齿轮破损等.故障案例:起动机铣齿、打齿引起的异响.某装载机在起动过程中出现异响,现场测量一台故障车上起动安装面到齿圈端面距离为 mm,起动机齿轮静止位置 mm,间隙为 mm,超出规范要求,齿轮打出距离为 mm时,电磁开关主触点接通转子快转,齿轮未接触到齿圈即开始高速旋转,当接触齿圈时,齿圈端面被铣齿,如图.将齿轮和齿圈初始轴向间隙限定在 mm mm;开发设计、匹配时,关注飞轮齿圈和起动机齿轮轴向间隙.图起动机匹配不合理d)起动机常转不停主要是因为点火开关不回位、继电器的触点烧结、触 年第 期点断开电压不符合要求、起动机触点粘结或接触盘簧损坏、传动叉回位弹簧过软或折断等.e)起动机空转主要原因有单向离合器打滑或损坏、拨叉变形或拨叉联动机构松脱、驱动齿轮与发动机齿圈不啮合、齿圈齿轮折断或磨损过甚、驱动齿轮损坏等.发电机故障分析发电机主要的故障是不发电,其不发电的原因很多,简单的发电机外部机械排查方法是:)检查发电机传动皮带,皮带张力以能用手在两轮中心距/处,施加 公斤力,将皮带按下 mm mm为宜(或带负载运转时无明显抖动).皮带每使用个月,检查一次皮带张紧力确认皮带是否老化打滑、龟裂.)检查发电机各外接导线连接部位有无松脱、断线、错接和短路现象,如有则重新拧紧、正确接线.若上述排查无问题,那么可以继续使用万用表测量方法或试灯测量方法.使用万用表测量:)起动发动机,用电压表测量发电机B点电压,应达到如下数值:电压为 V以上,同时加减油门,电压有少许变化 V V.说明发电机是完好的.)打开部分电器负载,如车灯,用电压表测量发电机B端电压,电压为 V以上,同时加减油门,电压有较大程度变化 V.说明发电机是完好的.使用试灯进行测量:)将钥匙开关打到“ON”的位置,但不要起动发动机,此时用电压表测量D端有无电压,并观察充电指示灯是否明亮.)将测试灯两端跨接发电机B端和发电机D端之间,如灯亮,发电机正常;若等不亮则说明发电机调节器或转子发生故障,需修理或更换发电机.)保持测试灯两端跨接发电机B端和发电机D端之间,断开车辆原励磁引线.起动发动机,灯熄灭,说明发电机正常;灯仍亮,说明发电机定子或整流组件发生故障,需修理或更换发电机本体,具体见图.图发电机故障判别流程发电机本体主要故障模式:碳刷磨损、误判、电刷或发电机转子引线断、后轴承解体、激磁管短路、调节器内部断路、定子线圈烧蚀等.碳刷磨损的原因:碳刷与滑环接触的开口处无密封,过多杂质进去加剧碳刷的磨损.发电机调节器抗干扰能力差,整车仪表等异常信号进入调节器导致调节器误判,调节器不工作.碳刷引线断的原因:碳刷引线为侧输出,在振动中碳刷引线反复剪切拉伸,最终导致引线疲劳断裂.发电机转子引线断的原因:绝缘漆配比复杂,受温度影响大且容易沉淀,影响转子的浸漆效果,发电机出线端粘黏效果差,在发电机急变速过程,容易疲劳断裂.继电器故障分析继电器常见故障有触点粘连、短路和开路等.继电器触点不耐热蚀会导致粘连,若持续加热会出现着火现象.继电器的拧紧力矩大破坏密封或者本身的密封有问题出现的密封失效,在使用过程中会导致进水生锈而造成内部短路和短路故障,见图;此外,在继电器内部有水汽的情况下,外部环境寒冷时会出现结冰,造成继电器不工作.若继电器的接线柱松脱或拧紧力矩大产生滑丝,则会导致控制端接触不良产生开路故障.图继电器故障结束语本文以商用车电器系统主要部件的常见故障开展分析和研究,介绍了故障模式和故障排查步骤,为相关人员提供参考方法,提高解决市场故障的工作效率.车辆在正常使用过程中注意定期检查外接导线连接部位有无松脱、断线、错接、短路现象,可以减少故障发生概率,减少维修和更换成本.此外,电器系统在源头的合理设计和结构匹配,能够杜绝很多故障的发生.参考文献:张江红汽车电气系统故障的诊断维修J时代汽车,():侯庆愉商用车起动机故障原因及检测研究J内燃机与配件,():许钦清汽车电器系统故障诊断对策及维修方法探讨J内燃机与配件,():李进卫,东风重型商用车发电机的使用维修J重型汽车,():