重型汽车启动电路的分析.docx
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重型汽车启动电路的分析
毕业设计报告（论文）
报告（论文）题目：
重型汽车启动电路的分析
作者所在系部：
机械工程系
作者所在专业：
汽车检测与维修技术
作者所在班级：
作者姓名：
作者学号：
指导教师姓名：
完成时间：
2012年06月
教务处制
摘要
重型汽车启动系统电路分析：
本文阐述了重型汽车的简介，汽车启动系的简介、作用和工作原理，启动系的正确使用，通过汽车启动系统电路故障现象分析，论证了启动系统电路的典型故障实例、得出了启动系统的日常维护方法、电路典型故障现象，查找故障原因接触故障。
启动系统的故障一般都出在电路上，所以电路是启动系统重要日常维护对象，掌握电路故障现象与日常维护方法才能提高汽车的日常行车安全和可靠性。
关键词：
重型汽车；汽车启动系；电路故障现象；典型故障实例；日常维护；
Abstract
Heavydutyautomobilestartingsystemcircuitanalysis:
inthispaper,theheavyvehicle,automobilestartingsystemintroduction,functionandtheprincipleofwork,startingthecorrectuse,throughtheautomobilestartingsystemcircuitfaultanalysis,provedthestartingsystemcircuitfaultexample,obtainedstart-upsystemdailymaintenancemethod,typicalcircuitfaultphenomenonfindoutthereasonoffailure,contactfault.Startthesystemfaultaregenerallyinthecircuit,thecircuitisanimportantobjectofstartingsystemdailymaintenance,mastercircuitfaultphenomenonanddailymaintenanceofwaycanimprovecarsdailydrivingsafetyandreliability.
Keywords:
heavydutyautomobile;automobilestartingsystem;circuitfaultphenomenon;anexampleoftrouble;routinemaintenance;
绪论
当今社会，随着科技发展的日新月异，特别是电子技术突飞猛进的发展，电子技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，同时电子技术也越来越广泛的被应用到人们的生活、工作领域的各个方面，尤其在汽车各部件的传感器使用相对比较广泛，且对电子技术要求十分精湛，可以说电子技术在汽车上的使用代表着汽车性能的一个指标与水平。
电子技术的应用广度和深度，已经成为一个国家科技水平的一项重要标志。
此论文的题目是重型汽车启动电路的分析。
本论文将详细介绍汽车启动系统电路分析及重型汽车启动系统的分析，本论文在论述方面还存在一些不足，在论文的写作和论证上尚存在一些不足之处，敬请各位老师批评指正。
第1章重型汽车的介绍
重型汽车：
指最大总质量大于3500Kg的M类和N类汽车。
由重型牵引车和重型挂车组成的汽车列车。
用于运载尺寸和重量超过公路交通法规规定限界的大型货件。
1.1重型牵引车
用于牵引和顶推重型挂车的牵引车。
它装有大功率的柴油机，并配有大速比的机械或液力变速器和主减速器。
有的还有轮边减速装置，以降低车速，加大牵引力。
重型牵引车多系3轴或4轴，由后两轴驱动,也有前、后轴全驱动的。
在牵引全挂车时,牵引车上必须加适当的压重，以增加作用在驱动车轮上的荷重，从而使驱动车轮和地面之间有足够的附着力。
在一般情况下重型挂车只用一辆牵引车牵引；在公路坡度大、弯度大、货件重等情况下，可用两辆牵引车牵引，或一辆在前牵引，一辆在后顶推；有时甚至要用多辆牵引车牵引和顶推。
1.2重型挂车
用于装载超大型和超重货件的挂车。
重型挂车的基本形式为单体平板挂车。
它一般有下列结构。
车架和轮轴轮轴多为两轴共线，即在一根轴线上有左右两根轮轴，也称作两轴列。
常见的单体平板挂车有2～7轴线。
一根轮轴装4只轮胎，一道轴线就有8只轮胎。
所以全车的宽度可达3米以上。
为了降低整车重心，一般装用直径小而载重能力大的钢丝子午线宽轮辋轮胎（见汽车轮胎）,每只轮胎在低速运行条件下可承受4吨左右的载荷。
车架采用高强度合金钢箱形截面的焊接结构。
通常一辆5轴线、两轴列的单体平板挂车可以载重百吨以上。
1.3悬挂装置
多为轴串联液压式。
全部液压悬挂装置分成前（或后）、左、右3组，用油管分别串联成3个闭合回路，各与控制箱的阀门相通。
3个回路的支点A、B、C构成的挂车货台载荷三角形称为“三点支承”，它使货台稳定地支承在一个平面上（图1）。
通过控制箱调节某一回路，可使重型汽车列车安全通过较大的横坡或纵坡；调节全部回路使液压悬挂装置的活塞升降，货台随之在一定高度范围内升降，以便于通过一定立交通道或空中障碍，并可与大型货件的装卸台调平,便于装卸作业。
此外,装有多轴串联的液压悬挂装置的重型汽车列车通过高低不平的公路路面时，由于各个车轮相应处于地面高低不同的位置而受到不同的反作用力，使液压悬挂装置的活塞上下升降，油液在各串联回路间流动，而保持各液压悬挂装置的载荷平衡不变。
这样，任何一根轮轴的轮胎都不会超载。
图2所示为串联式液压悬挂装置在通过不平路面时的工作情况。
1.4转向机构
重型挂车又长又宽，为了缩小挂车转弯半径和转向时车轮的横向偏移,大都采用液压-机械传动的全轮转向机构。
它的横直拉杆长度是可调的，拉杆与各道轴线的中间连接板相连，使每一轮轴的车轮按规定的不同角度转动。
它的工作方式一般有三种：
由牵引杆带动的牵引转向；由人工操纵或电开关操纵的控制转向；由长货挂车后车可转动的承载架带动的中心自动转向。
通常，重型汽车列车在公路直线路段和较大的弯道上行驶时，平板挂车用牵引转向，长货挂车用中心自动转向；在通过较小弯道或在装卸现场停靠就位时用控制转向；桥式挂车也应用控制转向，以便精确地按要求的线路行进或停靠。
1.5组合变型
单体平板挂车可以纵横拼装组合，构成多种变型，以适应装运不同重量和外形尺寸的大型货件。
变型通常有三种：
①组合平板挂车。
以一辆或几辆单体平板挂车按要求的长度拼接组成。
②长货挂车。
以两辆平板挂车一前一后根据长货支承位置要求分开适当距离，各加装可转动的承载架，长货两端的支承位置即固装在前后两辆平板挂车的承载架上，使货件与车辆构成一个整体（图3）。
③桥式挂车。
用两辆平板挂车一前一后分离一定距离，各加装一个液压举升台，两举升台间安装承载桥，使前后挂车、举升台、承载桥连成一体。
承载桥是装货部位。
桥式挂车用于装运比重大的大型货件。
此外，以单体平板挂车为基体，还可组成其他变型，如钳夹式挂车、凹式低平床挂车、鹅颈半挂车等，以适合不同的使用要求。
重型汽车列车的发展70年代中期，出现过自走式重型汽车列车,即不用牵引车牵引,而是在平板车上加装大功率柴油机和液压泵，在部分车轮中装用液力马达来驱动车辆行驶。
这样整个车组的长度大为减少，对公路转弯半径的要求也有所降低，驾驶员操作更为方便和安全。
80年代初，还兴起了一种可以纵横拼接、采用电子控制转向、载重达几千吨的自走式平板车组，可以载运预建工厂又重又大的“模件”。
第二章汽车启动系统的简介
启动系统由蓄电池、点火开关、启动继电器、启动机等组成。
启动系统的功用是通过启动机将蓄电池的电能转换成机械能，启动发动机运转。
现代汽车发动机以电动机作为启动动力。
启动系统的基本组成如图1.1所示，由蓄电池、点火开关、启动继电器、启动机等组成。
启动系统的功用是通过启动机将蓄电池的电能转换成机械能，启动发动机运转。
2.1启动系统的工作原理：
1.启动开关接通启动机电磁开关电路，以使电磁开关通电工作。
汽油发动机的启动开关与点火开关组合在一起。
2.启动继电器由启动继电器触点（常开型）控制启动机电磁开关电路的通断，启动开关只是控制启动继电器线圈电路，从而保护了启动开关，有单联型（保护启动开关）和复合型（既保护启动开关又保护启动机）。
启动系统的功用是在控制装置的控制下，一蓄电池为动力源，通过离合器将电动机电磁转矩传递给飞轮使发动机启动。
电磁控制式启动开关或按钮来控制电磁铁，再由电磁铁控制电动机主电路接通或切断来启动发动机。
由于电磁铁可以远距离控制，且操作方便省力，因此现代汽车普遍采用。
汽车启动系电路的组成
电路组成为启动电路和控制电路两部分组成。
启动电路：
由驱动齿轮回位弹簧拨叉活动铁芯保持线圈吸引线圈起动开关熔断丝接触盘电流表蓄电池电动机等组成
启动控制电路：
由蓄电池组合继电器点火开关继电器出点发电机电流表启动机等组成。
2.2启动系的故障分析
2.21典型故障
启动系统的典型机械故障诊断排除
（1）启动机空转
A、故障现象与故障原因
接通启动开关后，只有启动机快速旋转而发动机曲轴不转。
这种症状表明启动机电路畅通，故障在于启动机的传动装置和飞轮齿圈等处。
B、故障诊断方法
a、若在启动机空转的同时伴有齿轮的撞击声，则表明飞轮齿圈牙齿或启动机小齿轮磨损严重或已损坏，致使不能正确地啮合。
b、启动机传动装置故障有：
单向啮合器弹簧损坏；单向啮合器滚子磨损严重；单向啮合器套管的花键槽锈蚀，这些故障会阻碍小齿轮的正常移动，造成不能与飞轮齿圈啮合等。
c、有点起动机传动装置采用一级行星齿轮减速装置，其结构紧凑，传动比大，效率高。
但使用中常会出现载荷过大而烧毁卡死。
有的采用摩擦片式离合器，若压紧弹簧损坏，花键锈蚀卡滞和摩擦离合器打滑，也会造成起动机空转。
汽车启动系主要由启动机和启动控制电路所组成，其故障有机械方面的，也有电器方面的。
常见的故障现象有启动机不转，启动机运转无力，启动空转而发动机不能启动，发动机启动运转不停，驱动齿轮与飞轮齿圈不能啮合且有异响等，下面就此逐一分析一下。
故障现象：
打启动机时，有时能运转将发动机启动、有时不运转不能将发动机启动。
故障检修：
故障现象是打起动机时，有时启动机转动能将发动机启动；有时则不转动。
在启动机不转动时，其电磁开关有吸动的“嗒、嗒”声。
检修时，首先检查蓄电池，确认其电量充足。
然后把启动机从发动机上拆下来，解体检查。
检查中发现它的四只电刷过度磨损，整流子表面有明显的烧痕。
由于电刷和整流子接触不良，造成了启动机时转时不转的故障。
用车把整流子表面修复，再更换四只新的电刷，将启动机修复后装车试验。
此时打开启动机，启动机正常驱动发动机，发动机也顺利着车。
故障完全排除。
（2）启动机不转
启动机不转一般有以下几种原因：
A、蓄电池严重亏电，电量不足导致不转。
B、导线连接处接触不良，车辆颠簸造成接头或接头处氧化污损。
C、启动开关损坏。
D、继电器故障。
启动线路中有启动继电器或组合继电器的启动机，继电器故障会导致其动机不转。
继电器触点氧化污损，使电磁开关电路无法接通；触点间隙过大或继电器线圈短路、断路，都使继电器触点不能闭合，电磁开关电路不通。
E、启动机故障包括电磁开关故障、换向器氧化、电刷接触不良、电枢绕组和磁场绕组断路、短路等。
电磁开关的故障主要是由于受强电流的作用，使触点氧化，造成接触不良。
电动机的故障使其内部无法形成完整的回路，因此起动机不转。
F、在启动机不运转时，电磁开关也没有“嗒、嗒”的吸合声。
检修时，首先检查蓄电池，确认其电量充足。
在机舱内蓄电池右侧找到
启动机电磁开关驱动发动机。
初步判断可能是点火开关启动档的触点有时接触不良而引发上述故障。
换装一只新的点火开关后，再打启动机，启动机恢复了正常功能。
故障完全排除。
G、但明显症状是在打启动机时其电磁开关吸而复放、频繁动作。
检修中，首先检查蓄电池，确认其电量充足。
然后把启动机从发动机上拆下来。
从故障现象分析电磁开关的吸拉圈工作正常；而保持线圈工作异常。
将电磁开关从启动机上拆下来，经测试果然其保持线圈断路。
取一只新的电磁开关装在起动机上，然后把启动机装到车上试验。
此时打启动机。
启动机正常驱动发动机运转，发动机也顺利着车。
故障完全排除。
（3）启动机运转无力
启动机运转无力，应是下列原因所致：
A、蓄电池电量不足。
B、导线连线接触不良。
C、启动机故障，主要是直流电动机故障
电枢绕组或磁场绕组匝间短路，使电枢电流强度和磁场强度减弱，使启动机运转无力
换向器污损电刷弹簧弹力不足或电刷过度磨损，使电路中电阻值增大，电动机的扭矩降低。
轴承过紧会加大机械损失，这些故障也都会导致启动机运转无力。
换向器与电刷接触不良，电磁开关接触盘和接触点接触不良，电动机激磁绕组或电枢组有局部短路等。
（4）发动机启动后，启动机运转不停
A、启动机运转不停，表明电磁开关接触盘与两个主线柱始终接触，有三种情况：
a、电磁开关接触盘与触点烧结。
b、传动叉弹簧过软或折断，使活动铁心与接触盘无法复位。
c、启动继电器或组合继电器触点烧结，是电磁开关的两个主线柱始终处于接通状态。
2.3汽车启动故障诊断的基本方法:
1、询问用户：
故障产生的时间、现象、当时的情况，发生故障时的原因以及是否经过检修、拆卸等。
2、初步确定出故障范围及部位。
3、调出故障码，并查出故障的内容。
4、按故障码显示的故障范围，进行检修，尤其注意接头是否松动、脱落，导线联接是否正确。
5、检修完毕，应验证故障是否确已排除。
6、如调不出故障码，或者调出后查不出故障内容，则根据故障现象，大致判断出故障范围，采用逐个检查元件工作性能的方法加以排除。
2.4常见故障的诊断
2.4.1发动机不能启动或启动困难
（1）起动机不转动或转动缓慢
a）检查蓄电池电压。
b）检查蓄电池极柱、导线联接等是否松动。
c）检查启动系，包括点火开关、启动开关、空档启动开关及起动机情况，各部线路是否连接松动。
（2）起动机转动正常，但发动机不能启动
a）调出故障码。
b）检查燃油泵工作情况。
c）检查怠速系统是否工作正常（若怠速系统工作不正常，踏下加速踏板时发动机能启动）。
d）检查点火系统，包括高压火花、点火正时情况、火花塞等。
e）检查进气系统有无漏气。
f）检查空气流量计或空气压力传感器是否工作不良。
g）检查喷油器、低温启动喷油器是否工作正常。
h）检查EFI系统电路，包括ECU连接器有关端子。
i）检查机械部分有无故障。
9）对EFI系统电路及元件工作情况。
10）检查点火正时是否不正确。
5）检查燃油压力是否过低。
6）检查喷油器喷油时间是否过短。
7）检查喷油器是否发卡堵塞。
8）检查EFI系统电路及元件工作情况，主要有各有关传感器，如氧传感器、水温传感器、进气温度传感器、进气管压力传感器等。
9）检查EFI电路及有关传感器的工作情况。
2.5启动电路常见类型
2.5.1几种常见的电路类型
星三角降压启动的电动机三相绕组共有六个外接端子：
A-X,B-Y,C-Z,（以下以定额电压380V的电机为例）
星形启动：
X-Y-Z相连，ABC三端接三相交流电压380V，此时每相绕组电压为220V，较直接加380V启动电流为降低，避免过大的启动电流对电网形成的冲击。
此时的转矩相对较小，但电动机可达到一定的转速。
角形运行：
经星形启动电动机持续一段时间（约几十秒钟）达到一定的转速后，电器开关把六个接线端子转换成三角形连接并再次接到380V电源时每相绕组电压为380V电源时每相绕组电压为380V，转矩和转速大大提高，电动机进入额定条件下的运行过程。
这里的降压启动就是刚开始的时候是才380降到220，就是星形接法，电机一头分开接，一头三根线并在一起，当启动的一定的时间（一般30秒到一分钟）就把星形的断开再接上三角形的，一定要连锁啊，不然一不小心就爆了。
三角形也就是全压运行了。
2.5.2点火器的电路分析
图1PWM逻辑电路及输出电路
图1中，V8为振荡电路产生的振荡脉冲，其占空比为50％，由该脉冲决定开关器件的工作频率。
V1为原边电流采样电阻上的压降，V2为输出电压的反馈值，V3是用于驱动开关管的信号。
V2经过PI调节器进行误差放大后输入到比较器的反向端，与输入到比较器同向端的经过误差放大后的V1值进行比较，从而决定V3的脉宽大小。
逻辑电路产生的信号经过输出级后用来驱动MOSFET的开通和关断，该信号（V3）的占空比与输出电压的反馈值V2成反比，实现电压反馈式的控制环，同时，该信号的占空比还与输入的直流电压值成反比，以实现电路的前馈控制。
V3信号由经过放大后的原边电流的采样电阻上的电压值和经过PI调节器的输出电压的反馈值共同来控制。
图2为各个反馈信号的误差放大值、振荡脉冲V8以及MOSFET的驱动信号V3波形。
图2中1）为振荡脉冲V8的波形，2）为驱动信号V3的波形，3）、4）为电压反馈和电流反馈值经过误差放大后的波形（V2和V1的波形）。
图3为启动电路图。
图3启动电路图
该启动电路由双极性晶体管Q1，稳压二极管D1,D3和二极管D2以及电容C1构成。
在电路启动的初期，输入的直流电源通过双极性晶体管Q1给电容C1充电，使电路开始工作。
等到反馈的电压值Feedback比电路中的稳压二极管D1的稳压值大时，双极性晶体管Q1被关断，该电路停止工作。
PWM比较器的工作电压由Feedback信号提供。
这种电路的优点是可以有效地减小损耗，而很多国外产品的启动电路是由大电阻和电容构成，因而在电阻上将会有一定的损耗。
在图1的驱动控制电路中，我们还可以看到，该电路有逐周电流检测功能。
逐周的峰值漏极电流限制电路以原边电流的采样电阻作为检测电阻。
器件内部的PI调节器的输出值设有＋5V的电压限制，而采样电阻上的电压值放大5倍后与PI调节器的输出值进行比较，故设计电路时就可以精确地计算出电流峰值，通过选定采样电阻值和原副边的匝数比来进行电流限制。
当MOSFET的漏极电流太大使采样电阻上的压降放大后超过＋5V的阈值时，MOSFET就会被关断，直到下一个时钟周期开始。
2.6启动系的正确使用与维护
2.6.1启动系的日常使用与维护
启动系主要维护的是启动机
启动机要完成的任务只有一个，那就是启动机。
在启动发动机之后的其它时间里，启动机不再向发动机飞轮齿圈提供驱动力矩。
但是，大家必须正确认识启动机的作用，既不能夸大也不能低估其重要性，毕竟发动机不能启动，汽车就不能运行。
要让启动机正常工作只需要满足两个条件：
一是在启动时蓄电池能为其提供较大的瞬间脉冲电流；二是启动机的工作环境必须干燥洁净。
第一个条件相对来说是比较容易满足的。
首先要保证蓄电池接线端的夹钳清洁并且连接牢固，这样蓄电池就能向启动机提供所需的大电流。
其次，蓄电池必须能通过负载测试，并具有一定的电压缓冲能力。
此外，启动机的电路连接必须保持牢固和清洁，启动机与蓄电池之间笨重的电缆连接状况也必须保持良好。
只要线路上存在接线端，务必保证这些接线端的连接保持牢固和清洁。
与交流发电机一样，启动机的接地电路也经过发动机外壳。
因此，在保证启动机安装支承部件清洁且连接牢固的同时，还应检查发动机与蓄电池间接地线路的状况是否良好。
任何原因引起的启动机正极或者负极的电压下降，都会降低启动机的启动动力。
大多数汽车的启动机都被安装在发动机底部附近。
由于重力的存在，发动机泄漏出的任何液体都会流向位于其附近的启动机。
如果启动机被冷却液、机油或者其他粘性液体浸湿，将不能按预先设计的情况正常工作。
如果启动机被长期浸泡，它可能会因长期处于非正常工作状态而彻底报废。
将启动机彻底清洁之后，需要测试启动机与蓄电池之间的线路，以确保启动机是否长期遭受因粘性液体导致的损耗。
如果在测试中发现启动机性能指标处于正常值的边缘或者已经低于正常值，就要将其更换掉。
汽车的交流发电机与启动机并没有向人们严格要求太多的维护工作。
但是，如果一些基本维护需求都得不到满足的话，他们很可能就会给你的客户制造出比较大的麻烦。
2.6.2启动机的使用与维护
A、启动机每次启动时间部超过5S，再次启动时应间歇15S,使蓄电池得以恢复。
他、如果连续第三次启动，应在检查与排除故障的基础上停歇2main以后进行。
B、在冬季或低温情况下启动时，应对蓄电池才去保温措施。
C、发动机启动后，必须立即切断启动机控制电路，使启动机停止工作。
2.7启动系统典型电路工作原理
CA1111P1K2L7行载货汽车启动系统的电路如图所示。
2.8启动系统电路典型故障分析与排除实例
2.8.1电源总开关电路
将启动钥匙开关置于ACC挡或ON挡时，电源开关控制电路为蓄电池正极电源线电源总开关电源线接线白/红线易熔线
启动钥匙开关F7保险（F4保险）电源总开关F11接线柱（F2接线柱）线圈搭铁蓄电池负极。
电源总开关触点闭合，全车电源接通，当关闭启动钥匙开关后，全车电源被切断，起到安全和保险的作用。
2.8.2启动时的电路走向
启动机启动时，电路分为3路。
第一路为蓄电池为正极白/红线易熔线启动钥匙开关启动开关START挡黑/黄线启动继电器线圈搭铁蓄电池负极，此时启动继电器触点闭合。
第2路为蓄电池正极电源电源总开关触点启动机电源线启动机接线柱启动继电器触点黑线启动机电磁开关电磁开关
吸拉线圈和保持线圈搭铁蓄电池负极。
当接通启动机主电路时，启动机小齿轮与飞轮齿圈啮合。
第3路为蓄电池正极电源总开关触点启动机电源线启动机电磁开关触点启动机电源线启动机电磁开关触点启动机磁场线圈
电枢线圈搭铁蓄电池负极。
2.8.3断油电磁铁电路
启动机启动时，断油电磁铁电路分为两路，一路为蓄电池正极至电源总开关触点至启动机电源线至启动机电源开关触点至白色线至断油电磁铁线圈（电磁铁装在高压油泵后排烟限制器位置）至搭铁蓄电池负极。
另一路为蓄电池正极至白/红线至易容线至白/红线至启动钥匙开关NO挡至熔断器盒F4保险至红/蓝线至断油电磁铁线圈至搭铁蓄电池负极。
当两电路同时接通时，断油电磁铁产生磁力吸动磁铁，将调速器油量控制齿条处在供油位置。
启动过程完成及发动机正常运转后，断油电磁铁中起动线圈电源被断路，此时F4保险所供电源的而保持线圈工作，断油电磁铁保持线圈仍然通电，齿条处在供油位置。
2.9汽车启动系统电路的典型故障诊断与排除
（1）故障现象：
倒挂挡时发动机即熄火；再次启动时，启动不转动。
故障诊断与排除：
该故障主要原因是倒车灯开关及线路搭铁故障造成的。
断油电磁铁的保持线圈的电源和倒车灯电路公用F4保险。
当F4保险短路时，导致断油电磁铁电源也中断，使调速器上的油量齿条回到断油位置，致使发动机熄灭。
当出现该故障后，应先检查F4保险，如F4保险熔断，检查倒车灯开关及线路搭铁故障并消除搭铁故障。
如在途中发生该故障，可将倒车灯开关电源线拔下来，更换F4保险即可。
（2）故障现象：
启动钥匙开关不在START启动档，启动机转动。
故障诊断与排除：
主要原因是启动钥匙开关联电、启动继电器触点烧结、
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