張歡，王明明，周積茂

某款預(yù)熱繼電器不工作故障分析

張歡，王明明，周積茂

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230001）

某輕卡車型寒帶試驗(yàn)車輛出現(xiàn)冷起動(dòng)困難現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是預(yù)熱繼電器不工作，無法給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱，導(dǎo)致車輛冷起動(dòng)困難。針對(duì)繼電器故障進(jìn)行問題分析，提出優(yōu)化方案，經(jīng)過驗(yàn)證有效解決了該預(yù)熱繼電器燒蝕現(xiàn)象。

預(yù)熱繼電器；繼電器燒蝕

CLC NO.: U472 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-210-03

前言

近幾年自主品牌汽車高速發(fā)展，很多新興市場(chǎng)也隨之打開，機(jī)遇的同時(shí)也面臨著挑戰(zhàn)，不同地域的氣候條件也不盡相同，這就對(duì)汽車的高溫、高濕、高寒等性能提出了更高的要求，在高寒（低溫）條件下，車輛難啟動(dòng)是一種常見故障，除了影響車輛的正常使用，還會(huì)因?yàn)槎啻纹饎?dòng)和長(zhǎng)時(shí)間起動(dòng)，影響蓄電池、起動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件的使用壽命。某輕卡車型在進(jìn)行寒帶實(shí)驗(yàn)中，就出現(xiàn)冷起動(dòng)困難，經(jīng)檢查是預(yù)熱繼電器不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣無法預(yù)熱導(dǎo)致。

1 調(diào)查分析

1.1 故障件信息

預(yù)熱繼電器要求：裝配在底盤，低溫下工作，因此對(duì)預(yù)熱繼電器的防水和耐低溫性能要求較高。預(yù)熱繼電器的防護(hù)等級(jí)：ISO20653中IP6K5等級(jí)要求，耐低溫性能：-40℃。

圖1 預(yù)熱繼電器

圖2 繼電器裝配位置

1.2 故障件功能測(cè)試

（1）測(cè)量繼電器線圈端電阻，阻值正常。

（2）將故障繼電器控制端接通電源，繼電器吸合，但不導(dǎo)通。

圖3 靜觸點(diǎn)表面燒蝕嚴(yán)重，已不導(dǎo)電

（3）將故障繼電器進(jìn)行拆解，內(nèi)部觸點(diǎn)嚴(yán)重?zé)g，已不導(dǎo)電。

2 故障分析

將預(yù)熱系統(tǒng)特殊性能要求結(jié)合繼電器通用性能要求，同時(shí)參照標(biāo)桿件確定預(yù)熱繼電器關(guān)鍵性能指標(biāo)。

表1

通過繼電器關(guān)鍵性能指標(biāo)，進(jìn)行FTA分析如下：

圖4

通過FTA末端因素進(jìn)行逐條分析，確認(rèn)要因，在要因確定過程中，進(jìn)行性能測(cè)試和標(biāo)桿件對(duì)比。

要因確認(rèn)一：線圈絕緣層破損

調(diào)查分析：拆解預(yù)熱繼電器，檢查線圈，未發(fā)現(xiàn)線圈絕緣層破損痕跡。測(cè)量繼電器線圈端電阻，阻值：50Ω，正常。將繼電器通電，繼電器可以吸合。

結(jié)論：線圈絕緣絕緣層完好，非要因。

要因確認(rèn)二：繼電器溫升高

調(diào)查分析：從生產(chǎn)線抽取試驗(yàn)樣件，并選取標(biāo)桿產(chǎn)品三只，進(jìn)行溫升試驗(yàn)。（在正常溫度和濕度，無風(fēng)條件下，給繼電器施加最大工作電壓，當(dāng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定溫度后，繼電器表面溫升應(yīng)低于55℃）。

結(jié)論：預(yù)熱繼電器溫升過高，超過標(biāo)準(zhǔn)要求，是主要原因。

表2

圖5

要因確定三：電路短路

要因確定四：預(yù)熱塞短路

調(diào)查分析：根據(jù)故障時(shí)處理措施，更換預(yù)熱繼電器后，車輛預(yù)熱系統(tǒng)工作正常，由此判斷預(yù)熱回路和預(yù)熱塞正常。

結(jié)論：預(yù)熱電路和預(yù)熱塞正常，非要因。

要因確定五：繼電器選型錯(cuò)誤

調(diào)查分析：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱塞額度電流：90A，根據(jù)預(yù)熱繼電器選型技術(shù)公式計(jì)算，Ir=Ie/70%=128A。

（Ir∶預(yù)熱繼電器額定電流，Ie∶預(yù)熱系統(tǒng)額定功率，70%：預(yù)熱繼電器選型系數(shù)）

預(yù)熱繼電器額度電流：150A。

結(jié)論：繼電器選型錯(cuò)誤是非要因。

要因確定六：觸點(diǎn)質(zhì)量問題

調(diào)查分析：從生產(chǎn)線抽取試驗(yàn)樣件，做耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)論：觸點(diǎn)質(zhì)量問題是非要因。

要因確定七：繼電器密封性差

調(diào)查分析：從生產(chǎn)線領(lǐng)取三只試驗(yàn)樣件進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量壓降，分別達(dá)到52,96,216mV，無法滿足《Q/JQ 3735-2011汽車通用繼電器技術(shù)條件》要求，試驗(yàn)結(jié)果不合格。

試驗(yàn)方法：繼電器在不工作且不與導(dǎo)線連接情況下，將樣件引出線垂直向下放置，設(shè)備擺管孔徑0.4mm，與垂直方向±90°范圍淋水。擺管以1s/60°的速率擺水淋水，最大距離200mm，連續(xù)噴水10min，水壓為400kPa,水流速度為每孔0.6L/min±5%，試驗(yàn)水溫為10±5℃。試驗(yàn)后在環(huán)境溫度下保持1～2h后測(cè)量，吸動(dòng)電壓≤17V，釋放電壓為3～9.6V，在額定電壓＞20A情況下觸點(diǎn)電壓降應(yīng)≤200mV。

圖6

結(jié)論：繼電器密封性差是主要原因。

根據(jù)以上調(diào)查分析，確認(rèn)預(yù)熱繼電器燒蝕的要因?yàn)槔^電器溫升高和密封性差。拆解發(fā)現(xiàn)故障型號(hào)繼電器采用密封圈方式密封，因溫升高，在極低溫環(huán)境下，繼電器內(nèi)、外形成高溫差，橡膠護(hù)套的熱脹冷縮現(xiàn)象更嚴(yán)重。導(dǎo)致預(yù)熱繼電器內(nèi)部形成冷凝水，觸點(diǎn)腐蝕、氧化產(chǎn)生故障。

3 方案確認(rèn)

根據(jù)該繼電器溫升、密封性能不達(dá)標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)提升，1、為降低預(yù)熱繼電器工作溫升＜55℃，繼電器外殼材料采用PA6材料；2、提供密封性能達(dá)到IP6K5等級(jí)，密封方式由密封圈密封改為環(huán)氧樹脂密封膠。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)整改后的預(yù)熱繼電器進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，共計(jì)12項(xiàng)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果全部合格。并和標(biāo)桿進(jìn)行性能對(duì)比。對(duì)比結(jié)果：整改后性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)桿水平。

表3

表4

圖7

5 效果鞏固

1）以技術(shù)文件更改通知單形式下發(fā)預(yù)熱繼電器圖紙。

圖8

圖9

2）預(yù)熱繼電器自2016年12月份切換后，經(jīng)過一個(gè)冬季的驗(yàn)證，未出現(xiàn)預(yù)熱繼電器故障問題，解決預(yù)熱繼電器燒蝕問題。

3）完善繼電器選型流程規(guī)范

圖10

4）完善DFMEA

表5

6 應(yīng)用效果

預(yù)熱繼電器自2016年12月份切換后，經(jīng)過一個(gè)冬季的驗(yàn)證，未出現(xiàn)預(yù)熱繼電器故障問題，解決預(yù)熱繼電器燒蝕問題。

[1] QJQ4002.5汽車低壓電線束技術(shù)條件.

[2] Q/JQ 3735-2011汽車通用繼電器技術(shù)條件.

Don't work for some hot relay failure analysis

Zhang Huan, Wang Mingming, Zhou Jimao
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

One model test light truck met the cold start problem, the inspection found that the problem is caused by the preheat relay, due to it dosen’t work, it can not preheat the engine. After analysis and verification, we found the effective solution to solve the problem of relay ablation.

Preheat Relay; Relay ablation

U472

A

1671-7988 (2017)16-210-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.074

張歡，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。