余紹華

（合肥協(xié)力儀表控制技術(shù)股份有限公司工程技術(shù)研究中心，安徽 合肥 230088）

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)電路由蓄電池、起動(dòng)開(kāi)關(guān)、起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)繼電器等組成，起動(dòng)機(jī)是起動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件，同時(shí)也是發(fā)生故障頻率較高的部件。本文介紹幾種起動(dòng)機(jī)保護(hù)電路。

1 采用起動(dòng)復(fù)合繼電器

起動(dòng)復(fù)合繼電器是一種較早使用的起動(dòng)保護(hù)電路，早在1978年?yáng)|風(fēng)第1代載貨汽車(chē)EQ140上，即開(kāi)始采用JD136起動(dòng)復(fù)合繼電器對(duì)起動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，此后改進(jìn)型EQ1092延續(xù)采用JD136起動(dòng)復(fù)合繼電器，在解放CA1092載貨汽車(chē)上也是采用JD136起動(dòng)復(fù)合繼電器作為起動(dòng)保護(hù)繼電器。由于采用JD136復(fù)合繼電器相對(duì)獨(dú)立，適應(yīng)不同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)、起動(dòng)機(jī)，通用性強(qiáng)，易于推廣，直到現(xiàn)在JD136仍然廣泛地應(yīng)用在各種車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)保護(hù)電路中，包括挖掘機(jī)等工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)也還在使用JD136作為起動(dòng)保護(hù)繼電器。如圖1所示。

JD136起動(dòng)復(fù)合繼電器由起動(dòng)繼電器和保護(hù)繼電器2個(gè)繼電器組成，起動(dòng)繼電器是常開(kāi)繼電器，保護(hù)繼電器是常閉繼電器。起動(dòng)時(shí)，當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)SW通電時(shí)，電流從蓄電池正極，經(jīng)過(guò)起動(dòng)開(kāi)關(guān)、起動(dòng)繼電器線圈L1、保護(hù)繼電器常閉主觸點(diǎn)K2到搭鐵；線圈L1通電使繼電器主觸點(diǎn)K1結(jié)合，蓄電池通過(guò)K1使起動(dòng)機(jī)電磁閥線圈上電，電磁閥活動(dòng)觸點(diǎn)（主觸點(diǎn)）結(jié)合，起動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電，圖1中N端子電壓上升，保護(hù)繼電器線圈L2通電后，常閉觸點(diǎn)K2被斷開(kāi)，從而切斷了起動(dòng)繼電器線圈L1到搭鐵的回路，起動(dòng)繼電器線圈失電，從而其主觸點(diǎn)K1斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)電磁閥線圈斷電，電磁閥活動(dòng)觸點(diǎn)斷開(kāi)，同時(shí)帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)小齒輪脫開(kāi)齒圈，起動(dòng)結(jié)束。

可見(jiàn)，采用JD136起動(dòng)保護(hù)電路后，可避免發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后再次起動(dòng)而引起起動(dòng)機(jī)損壞問(wèn)題。

2 五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)安全繼電器

圖2為五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)安全繼電器 （Safety Relay）電路，零件號(hào)為182553-0391。這種安全繼電器作為發(fā)動(dòng)機(jī)電器附件一部分，通常作為標(biāo)配直接安裝在起動(dòng)機(jī)上，與起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)配合使用，通用性較差。182553-0391安全繼電器有5根線，分別是B、C、S、R和E端子。其中B、C端子分別各有1個(gè)插頭；S、R、E端子共用1個(gè)插頭，即安全繼電器共有3個(gè)插頭。B和C端是安全繼電器主觸點(diǎn)，B端子通過(guò)起動(dòng)機(jī)B端子接蓄電池，C端子接起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)端子即S端子，平時(shí)B、C端子常開(kāi)；S、R、E端子是安全繼電器的控制端，S端子接起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)端子，R端子接發(fā)電機(jī)L端子，E端搭鐵。具體工作過(guò)程如下。

1）擰動(dòng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，使機(jī)器整機(jī)供電，此時(shí)R、S、C端子無(wú)電，B端子有電。

2）再擰動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)到起動(dòng)檔，此時(shí)S端子有電，由于發(fā)電機(jī)還沒(méi)有工作，故R端子沒(méi)電，三極管Q截止，Q2飽和導(dǎo)通，從而S端通過(guò)線圈L、Q2到搭鐵形成通電回路；線圈L吸合，使主觸點(diǎn)B、C結(jié)合導(dǎo)通，進(jìn)而使起動(dòng)機(jī)的C端子得電，起動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

3）在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，松開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)自動(dòng)復(fù)位，S端子斷電，線圈L斷電，使B、C觸點(diǎn)斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

4）在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電，于是R端子得電，三極管Q飽和，從而使三極管Q2基極搭鐵而截止。此時(shí)，即使起動(dòng)開(kāi)關(guān)打到起動(dòng)檔使S端子得電，由于三極管Q2截止，線圈L無(wú)法形成通電回路，線圈無(wú)法吸合，主觸點(diǎn)B、C端不能結(jié)合，起動(dòng)機(jī)不會(huì)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免了駕駛員誤操作而損壞起動(dòng)機(jī)現(xiàn)象。

3 洋馬發(fā)動(dòng)機(jī)安全繼電器

圖3為日本洋馬發(fā)動(dòng)機(jī)用日本礙子 （NGK）安全繼電器，零件號(hào)為119802-77200。這種安全繼電器同樣作為發(fā)動(dòng)機(jī)電器附件一部分，要求發(fā)電機(jī)帶有P端子，采購(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)通常一起采購(gòu)配套，采用該安全繼電器要求起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)與之相匹配。119802-77200有7個(gè)端子，A、B端子為繼電器主觸點(diǎn)，1～5端子為控制端子。配礙子安全繼電器需與帶P端子的發(fā)電機(jī)配合使用，P端子輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。脈沖頻率與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速成比例，即也與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例。

內(nèi)部繼電器通斷受P端子脈沖信號(hào)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)未發(fā)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)不發(fā)電，P端子無(wú)脈沖信號(hào)輸出，繼電器線圈處于對(duì)搭鐵導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)起動(dòng)開(kāi)關(guān)擰至起動(dòng)檔時(shí)，線圈得電，繼電器主觸點(diǎn)A、B接通，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電，P端子輸出脈沖信號(hào)，安全繼電器6端接收P端子脈沖信號(hào)后，控制電路進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)1350r／min時(shí) （相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速810 r／min），認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)起動(dòng)，控制電路切斷線圈電路，從而繼電器主觸點(diǎn)A、B斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)停止，起動(dòng)機(jī)小齒輪退出齒圈，完成起動(dòng)。此后，只要發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不低于650r／min（相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速390 r／min），控制電路保持線圈處于斷開(kāi)狀態(tài)，這時(shí)即使再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由于繼電器主觸點(diǎn)A、B斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)也不會(huì)工作，從而保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的誤起動(dòng)操作，或起動(dòng)開(kāi)關(guān)等電路損壞造成起動(dòng)機(jī)動(dòng)作而損壞起動(dòng)機(jī)。

4 結(jié)論

根據(jù)以上3種安全繼電器工作原理的介紹，安全繼電器主要作用是防止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后由于誤操作或電路故障，造成起動(dòng)電路又處于起動(dòng)狀態(tài)而造成起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而損壞，實(shí)現(xiàn)原理都是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，通過(guò)安全繼電器根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的電壓或脈沖信號(hào)斷開(kāi)起動(dòng)機(jī)電路，防止起動(dòng)機(jī)再意外得電起動(dòng)。根據(jù)這一原理，在采用數(shù)字儀表或帶控制器的汽車(chē)或工程機(jī)械上，有些已經(jīng)取消安全繼電器，而采用由數(shù)字儀表或控制器通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器直接采樣發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速，由儀表或控制器控制軟件計(jì)算轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值，認(rèn)定發(fā)動(dòng)機(jī)已完成起動(dòng)，通過(guò)儀表或控制器輸出控制端斷開(kāi)起動(dòng)繼電器線圈電路，起動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中一直起作用，防止起動(dòng)機(jī)意外動(dòng)作。采用這種方式，起動(dòng)保護(hù)電路與整車(chē)儀表或控制電路集成在一起，簡(jiǎn)化了整車(chē)控制電路，也降低了成本。