發(fā)動機起動保護電路

余紹華

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

發(fā)動機起動系統電路由蓄電池、起動開關、起動機、起動繼電器等組成，起動機是起動系統關鍵部件，同時也是發(fā)生故障頻率較高的部件。本文介紹幾種起動機保護電路。

1 采用起動復合繼電器

起動復合繼電器是一種較早使用的起動保護電路，早在1978年東風第1代載貨汽車EQ140上，即開始采用JD136起動復合繼電器對起動機進行保護，此后改進型EQ1092延續(xù)采用JD136起動復合繼電器，在解放CA1092載貨汽車上也是采用JD136起動復合繼電器作為起動保護繼電器。由于采用JD136復合繼電器相對獨立，適應不同型號發(fā)動機、起動機，通用性強，易于推廣，直到現在JD136仍然廣泛地應用在各種車輛發(fā)動機起動保護電路中，包括挖掘機等工程機械發(fā)動機也還在使用JD136作為起動保護繼電器。如圖1所示。

JD136起動復合繼電器由起動繼電器和保護繼電器2個繼電器組成，起動繼電器是常開繼電器，保護繼電器是常閉繼電器。起動時，當起動開關SW通電時，電流從蓄電池正極，經過起動開關、起動繼電器線圈L1、保護繼電器常閉主觸點K2到搭鐵；線圈L1通電使繼電器主觸點K1結合，蓄電池通過K1使起動機電磁閥線圈上電，電磁閥活動觸點（主觸點）結合，起動機開始運轉，起動發(fā)動機。發(fā)動機起動后，通過皮帶輪帶動發(fā)電機運轉，發(fā)電機開始發(fā)電，圖1中N端子電壓上升，保護繼電器線圈L2通電后，常閉觸點K2被斷開，從而切斷了起動繼電器線圈L1到搭鐵的回路，起動繼電器線圈失電，從而其主觸點K1斷開，起動機電磁閥線圈斷電，電磁閥活動觸點斷開，同時帶動起動機小齒輪脫開齒圈，起動結束。

可見，采用JD136起動保護電路后，可避免發(fā)動機起動后再次起動而引起起動機損壞問題。

2 五十鈴發(fā)動機安全繼電器

圖2為五十鈴發(fā)動機的起動安全繼電器 （Safety Relay）電路，零件號為182553-0391。這種安全繼電器作為發(fā)動機電器附件一部分，通常作為標配直接安裝在起動機上，與起動機和發(fā)電機配合使用，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個插頭；S、R、E端子共用1個插頭，即安全繼電器共有3個插頭。B和C端是安全繼電器主觸點，B端子通過起動機B端子接蓄電池，C端子接起動機的起動端子即S端子，平時B、C端子常開；S、R、E端子是安全繼電器的控制端，S端子接起動開關起動端子，R端子接發(fā)電機L端子，E端搭鐵。具體工作過程如下。

1）擰動起動開關，使機器整機供電，此時R、S、C端子無電，B端子有電。

2）再擰動點火開關到起動檔，此時S端子有電，由于發(fā)電機還沒有工作，故R端子沒電，三極管Q截止，Q2飽和導通，從而S端通過線圈L、Q2到搭鐵形成通電回路；線圈L吸合，使主觸點B、C結合導通，進而使起動機的C端子得電，起動機起動。

3）在發(fā)動機起動后，松開點火開關，點火開關自動復位，S端子斷電，線圈L斷電，使B、C觸點斷開，起動機斷電停止運轉，發(fā)動機起動過程結束。

4）在發(fā)動機起動后，發(fā)電機開始發(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，即使起動開關打到起動檔使S端子得電，由于三極管Q2截止，線圈L無法形成通電回路，線圈無法吸合，主觸點B、C端不能結合，起動機不會起動運轉，從而避免了駕駛員誤操作而損壞起動機現象。

3 洋馬發(fā)動機安全繼電器

圖3為日本洋馬發(fā)動機用日本礙子 （NGK）安全繼電器，零件號為119802-77200。這種安全繼電器同樣作為發(fā)動機電器附件一部分，要求發(fā)電機帶有P端子，采購發(fā)動機時通常一起采購配套，采用該安全繼電器要求起動機和發(fā)電機與之相匹配。119802-77200有7個端子，A、B端子為繼電器主觸點，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)電機配合使用，P端子輸出一個脈沖信號。脈沖頻率與發(fā)電機轉速成比例，即也與發(fā)動機轉速成比例。

內部繼電器通斷受P端子脈沖信號控制，發(fā)動機未發(fā)動時，發(fā)電機不發(fā)電，P端子無脈沖信號輸出，繼電器線圈處于對搭鐵導通狀態(tài)，這時起動開關擰至起動檔時，線圈得電，繼電器主觸點A、B接通，起動機運轉，發(fā)動機起動。當發(fā)動機起動后，發(fā)電機開始發(fā)電，P端子輸出脈沖信號，安全繼電器6端接收P端子脈沖信號后，控制電路進行判斷，當發(fā)電機轉速超過1350r／min時 （相當于發(fā)動機轉速810 r／min），認為發(fā)動機已經起動，控制電路切斷線圈電路，從而繼電器主觸點A、B斷開，起動機停止，起動機小齒輪退出齒圈，完成起動。此后，只要發(fā)電機轉速不低于650r／min（相當于發(fā)動機轉速390 r／min），控制電路保持線圈處于斷開狀態(tài)，這時即使再起動發(fā)動機，由于繼電器主觸點A、B斷開，起動機也不會工作，從而保護了發(fā)動機起動后的誤起動操作，或起動開關等電路損壞造成起動機動作而損壞起動機。

4 結論

根據以上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)動機起動后由于誤操作或電路故障，造成起動電路又處于起動狀態(tài)而造成起動機運轉而損壞，實現原理都是在發(fā)動機起動后，通過安全繼電器根據發(fā)電機發(fā)電產生的電壓或脈沖信號斷開起動機電路，防止起動機再意外得電起動。根據這一原理，在采用數字儀表或帶控制器的汽車或工程機械上，有些已經取消安全繼電器，而采用由數字儀表或控制器通過轉速傳感器直接采樣發(fā)動機飛輪轉速，由儀表或控制器控制軟件計算轉速，當轉速達到一定值，認定發(fā)動機已完成起動，通過儀表或控制器輸出控制端斷開起動繼電器線圈電路，起動機停止運轉，并在發(fā)動機工作過程中一直起作用，防止起動機意外動作。采用這種方式，起動保護電路與整車儀表或控制電路集成在一起，簡化了整車控制電路，也降低了成本。