重型汽車供電設(shè)備故障檢修思路與方法

張 昇，馬 超，楊 權(quán)

（陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校裝備底盤系，湖北武漢 430075）

0 引言

重型汽車在軍地建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展，各式各樣電氣設(shè)備在重型汽車中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)供電設(shè)備穩(wěn)定性也提出了新的、更高的要求。重型汽車電氣系統(tǒng)具有低壓24 V、直流、單線制、負(fù)極搭鐵的特點(diǎn)，由蓄電池、發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器組成。其中，蓄電池是輔助電源，用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)為起動(dòng)機(jī)供電，也可在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前為照明信號(hào)系統(tǒng)、儀表檢測(cè)及報(bào)警裝置等臨時(shí)供電；發(fā)電機(jī)是主要電源，用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后向全車用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電；電壓調(diào)節(jié)器作用是保持發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定，避免用電設(shè)備過載損壞。蓄電池和發(fā)電機(jī)在電路中并聯(lián)工作，只是各自供電時(shí)機(jī)不同，因此遇到供電設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同時(shí)機(jī)，針對(duì)性采取對(duì)應(yīng)的檢修策略。

1 供電設(shè)備常見故障[1]

1.1 全車不通電

（1）故障現(xiàn)象：打開電源總開關(guān)，聽不到總開關(guān)接觸器吸合聲，儀表沒有反應(yīng)，主照明燈、喇叭等均不工作。

（2）主要原因：蓄電池?zé)o電、總開關(guān)接觸器損壞或電源系統(tǒng)線路故障。

1.2 供電設(shè)備不工作

1.2.1 蓄電池放電不足

（1）故障現(xiàn)象：打開電源總開關(guān)，雖然儀表有反應(yīng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)或運(yùn)轉(zhuǎn)無力，主照明燈燈光暗淡，喇叭聲音嘶啞無力。

（2）主要原因：蓄電池虧電、電源系統(tǒng)線路接觸不良或蓄電池內(nèi)部故障。

1.2.2 發(fā)電機(jī)不充電

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，充電指示燈不熄滅，電壓表始終指示蓄電池端電壓，特別是汽車使用一段時(shí)間后，蓄電池虧電十分明顯。

（2）主要原因：發(fā)電機(jī)損壞、發(fā)電機(jī)皮帶張緊度不夠、發(fā)電機(jī)皮帶斷裂或脫落、充電系統(tǒng)線路故障。

1.2.3 電壓調(diào)節(jié)器失效

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后并逐漸提高轉(zhuǎn)速，電壓表指示值出現(xiàn)較大幅度變化，且經(jīng)常發(fā)生保險(xiǎn)燒毀或用電設(shè)備損壞的情況。

（2）主要原因：電壓調(diào)節(jié)器損壞或電壓調(diào)節(jié)線路故障。

1.3 供電設(shè)備功能狀態(tài)異常

1.3.1 蓄電池經(jīng)常虧電

（1）故障現(xiàn)象：供電設(shè)備平時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但是每次關(guān)閉電源總開關(guān)，隔一段時(shí)間再次打開時(shí)，蓄電池電量明顯不足，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力。

（2）主要原因：外部系統(tǒng)短路、蓄電池自放電嚴(yán)重或蓄電池內(nèi)部短路。

1.3.2 蓄電池壽命周期短

（1）故障現(xiàn)象：蓄電池電解液流失過快，極板或接線柱硫化嚴(yán)重，以及殼體異常鼓包破裂等。

（2）主要原因：蓄電池維護(hù)不及時(shí)、未采取保護(hù)措施或使用不規(guī)范，如蓄電池電解液補(bǔ)充不及時(shí)、通氣孔堵塞、接線不牢固、接線柱未遮擋或涂抹潤滑脂、起動(dòng)機(jī)超負(fù)荷使用或不規(guī)范使用。

1.3.3 發(fā)電機(jī)發(fā)電不足

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，電壓表指示充電電壓偏小（重型汽車一般低于26 V）。

（2）主要原因：發(fā)電機(jī)皮帶松曠打滑、發(fā)電機(jī)電刷及滑環(huán)接觸不良、三相繞組斷路、發(fā)電機(jī)整流二極管單個(gè)或多個(gè)損壞、電壓調(diào)節(jié)器工作不良。

1.3.4 發(fā)電機(jī)發(fā)電過高

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，電壓表指示充電電壓偏大（重型汽車一般高于28.5 V），有時(shí)甚至超出規(guī)定最高電壓的情況。

（2）主要原因：發(fā)電機(jī)接地不良、電壓調(diào)節(jié)器工作不良或電壓調(diào)節(jié)器失效。

1.3.5 發(fā)電機(jī)過熱或異響

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)工作時(shí)，發(fā)電機(jī)殼體部分溫度過高，甚至有燙手感覺，有時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)不暢的“嘎嘎”異響聲。

（2）主要原因：發(fā)電機(jī)皮帶過緊、發(fā)電機(jī)軸承松曠或缺油、發(fā)電機(jī)散熱不良。

2 供電設(shè)備故障檢修思路

故障檢修不僅需要維修人員具備扎實(shí)的理論知識(shí)和專業(yè)的維修技能，更需要維修人員具有分析故障現(xiàn)象、梳理檢修思路、判斷故障位置、確定合適措施的能力。由于駕駛員往往不具備豐富的專業(yè)知識(shí)，難以對(duì)車輛故障進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀的描述，因此維修人員不僅要與駕駛員充分溝通，同時(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行完整狀態(tài)技術(shù)檢查，共同試車確認(rèn)故障點(diǎn)，這樣才能提高工作效率，達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)于重型汽車供電設(shè)備故障檢修，可從以下5 個(gè)方面展開。

2.1 檢查系統(tǒng)功能

根據(jù)重型汽車電氣系統(tǒng)特點(diǎn)和供電設(shè)備工作原理，維修人員應(yīng)按照“先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)”的順序，對(duì)供電系統(tǒng)功能進(jìn)行完整狀態(tài)技術(shù)檢查。

（1）靜態(tài)檢查的主要內(nèi)容：車輛使用前，檢查蓄電池電解液是否充足，檢查蓄電池及總開關(guān)接觸器接線柱的線路是否連接可靠、牢固，檢查并清除蓄電池周圍雜物、泥土，然后打開電源總開關(guān)，觀察儀表、燈光、喇叭等是否正常工作，電壓表是否指示正常（24 V 左右）、充電指示燈是否點(diǎn)亮。

（2）動(dòng)態(tài)檢查的主要內(nèi)容：在全車通電正常情況下，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，觀察起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常、發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常啟動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，逐漸提高轉(zhuǎn)速，觀察電壓表是否指示正常（26～28 V）、充電指示燈是否熄滅，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，觀察電壓表指示值是否穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。

2.2 分析故障現(xiàn)象

根據(jù)檢查系統(tǒng)功能的方法，可以了解供電設(shè)備完整技術(shù)狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行初步分析，從而確定下步操作策略。例如，車輛使用前，檢查蓄電池電解液充足，而且供電設(shè)備線路連接可靠、牢固，然后打開電源總開關(guān)，如果全車無電、儀表沒有反應(yīng)，則可初步分析是“全車不通電”故障，因此下步需要對(duì)蓄電池放電情況、總開關(guān)接觸器工作情況以及電源總開關(guān)閉合情況進(jìn)行檢查、分析和判斷。再如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)并逐漸提高轉(zhuǎn)速時(shí)，如果充電指示燈不熄滅或電壓表始終指示蓄電池端電壓，則可初步分析是“發(fā)電機(jī)不充電”故障，因此下步需要對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)電情況、充電指示燈或電壓表工作情況以及充電線路情況進(jìn)行檢查、分析和判斷。

2.3 梳理檢修思路

故障檢修過程實(shí)質(zhì)上是維修人員對(duì)知識(shí)和技能綜合運(yùn)用的過程。操作前，維修人員應(yīng)熟悉供電設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和連接關(guān)系，掌握檢查判斷供電設(shè)備功能及線路好壞的方法，了解常見故障現(xiàn)象及可能原因，結(jié)合故障發(fā)生特點(diǎn)和規(guī)律，確定具體的實(shí)施步驟。

以發(fā)電機(jī)不充電故障為例。從故障原因看，主要有設(shè)備故障、線路故障和指示故障，分別有發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器損壞造成不充電、充電線路斷路或接觸不良導(dǎo)致不充電以及充電指示燈或電壓表本身損壞造成的不充電假象等。從故障規(guī)律看，設(shè)備故障和線路故障出現(xiàn)的可能性較大，指示故障出現(xiàn)的可能性較小。從操作難易程度看，設(shè)備故障需要通過設(shè)備外部檢查或設(shè)備拆檢方可判斷定位，線路故障需要進(jìn)行線路排查以及測(cè)量接線端數(shù)據(jù)方可判斷定位，而指示故障則可通過檢查系統(tǒng)功能的方法得出初步結(jié)論。因此，重型汽車供電設(shè)備故障檢修的一般思路為：先分析指示故障，再分析線路故障，后分析設(shè)備故障。

如果檢查系統(tǒng)功能時(shí)可以排除指示故障，那么接下來需要結(jié)合供電設(shè)備結(jié)構(gòu)原理知識(shí)，按照檢修操作難易程度的順序，確定線路故障和設(shè)備故障的檢修思路。以發(fā)電機(jī)不充電故障為例。從故障原因看，發(fā)電機(jī)不充電可能有以下4 種情況[2-3]：一是發(fā)電機(jī)本身損壞導(dǎo)致不發(fā)電；二是發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作不良導(dǎo)致不發(fā)電；三是蓄電池或電壓調(diào)節(jié)器損壞，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中無磁場(chǎng)導(dǎo)致不發(fā)電；四是從勵(lì)磁線路或設(shè)備線路有問題。從操作角度看，蓄電池是否損壞、供電設(shè)備接線情況均可以在檢查初期發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)情況可以通過外部檢查發(fā)現(xiàn)，充電外部線路可以通過測(cè)量接線柱數(shù)據(jù)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，而發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器本身是否損壞則需要結(jié)合測(cè)量的數(shù)據(jù)指標(biāo)判斷，甚至需要換件或拆檢進(jìn)行確定。從故障規(guī)律看，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)不亮最常見也最容易被忽視，充電外部線路故障次之，發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器本身損壞相對(duì)較少。因此，線路故障和設(shè)備故障檢修的一般思路為：先外部檢查、再測(cè)量判斷、后換件拆檢。

2.4 判斷故障位置

判斷故障位置時(shí)，維修人員需要針對(duì)不同車型，充分運(yùn)用供電設(shè)備電路圖，明確各個(gè)供電設(shè)備及其接線端的作用和連接關(guān)系。以某重型汽車供電設(shè)備電路圖為例（圖1）：該車供電設(shè)備采用整體式交流發(fā)電機(jī)，配合內(nèi)裝式、外搭鐵、發(fā)電機(jī)電壓檢測(cè)型集成電路調(diào)節(jié)器。該電壓調(diào)節(jié)器有6 個(gè)接線端子：F、P、E三個(gè)端子用螺釘直接和發(fā)電機(jī)相連，B 端子用螺母固定在發(fā)電機(jī)輸出端子B 上，IG、L 兩個(gè)端子用金屬線引到調(diào)節(jié)器的外部接線插座上。調(diào)節(jié)器內(nèi)有一單片集成電路，它的IG 端經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)SW 接到蓄電池正極，用于檢測(cè)蓄電池和發(fā)電機(jī)電壓，從而控制晶體管VT2 的導(dǎo)通和截止，它的P 端接至發(fā)電機(jī)定子繞組某一相上。單片集成電路調(diào)節(jié)器從P 端檢測(cè)到硅整流發(fā)電機(jī)的電壓，從而控制晶體管VT1 的導(dǎo)通和截止。因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)不充電故障時(shí)，只要保持或調(diào)整發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，分別測(cè)量IG 端子、L 端子和B 端子等外部接線柱和插座的數(shù)據(jù)指標(biāo)，即可判斷具體的故障位置。

2.5 確定合適措施

根據(jù)故障定位過程，維修人員就可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的處理措施。供電設(shè)備應(yīng)急維修時(shí)，維修人員可以通過線路或部件替代法進(jìn)行處置，平時(shí)維修時(shí)則可拆檢測(cè)、維護(hù)、修復(fù)。通常情況下，供電設(shè)備中蓄電池、電壓調(diào)節(jié)器為整體封裝結(jié)構(gòu)，一般采用換件修理法，而發(fā)電機(jī)能夠分解、維護(hù)，視情采用修復(fù)性維修法。

3 供電設(shè)備故障案例分析與教學(xué)實(shí)踐

圖1 某重型汽車供電設(shè)備電路

某重型汽車運(yùn)行途中，駕駛員反映充電指示燈突然點(diǎn)亮，初步判斷發(fā)電機(jī)不充電。維修人員開始檢查系統(tǒng)功能，按照“全車通電前、全車通電后、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并提高轉(zhuǎn)速”4個(gè)階段，分別觀察充電指示燈或電壓表（無電壓表時(shí)可檢測(cè)蓄電池端電壓）的工作狀態(tài)，充電指示燈狀態(tài)分別為“不亮、亮、亮、亮”，電壓表指示狀態(tài)分別為“0、指針擺動(dòng)且停24 V 左右、指針指示24 V 左右、指針指示24 V 左右且無變化”，初步認(rèn)定不是指示故障引起的。于是，維修人員判斷該故障是由設(shè)備故障或電路故障引起的，結(jié)合該車供電設(shè)備電路圖（圖1），實(shí)施了以下檢測(cè)步驟：在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，首先檢查蓄電池放電程度、發(fā)電機(jī)三角皮帶松緊度、發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器搭鐵情況，如果不符合要求及時(shí)處理，故障排除則檢查停止，否則繼續(xù)；啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并逐漸提高轉(zhuǎn)速，測(cè)量發(fā)電機(jī)輸出端子B 的電壓（或觀察電壓表），如果測(cè)量值為充電電壓（約26 V 以上）且能夠隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升變化，則判斷為充電指示燈線路有問題，如果測(cè)量值始終為蓄電池電壓（24 V 左右），則判斷為發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器有問題；之后，拔下發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器上的接線插座，測(cè)量充電指示燈接線端子L 是否有電，如果無電，則確定故障在接線端子L 經(jīng)充電指示燈到蓄電池之間，否則說明故障在發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器本身或線路上，如果通過替代充電指示燈線路能夠排除故障則檢查停止，否則繼續(xù)；接下來，測(cè)量電壓調(diào)節(jié)器輸入端子IG 是否有電，否則說明故障在輸入端子IG 經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)到蓄電池之間，如果有電，則確定故障在發(fā)電機(jī)及電壓調(diào)節(jié)器本身；最后，如果通過發(fā)電機(jī)或電壓調(diào)節(jié)器換件修理能夠排除故障，則再適情選擇發(fā)電機(jī)的拆檢、修復(fù)和試驗(yàn)。

將此種思路與方法運(yùn)用與教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生反映較好。

4 結(jié)論

綜上所述，重型汽車供電設(shè)備故障原因有很多，但是故障檢修過程有章可循，如果沒有充分的理論知識(shí)、合理的檢修思路和適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，故障診斷排除過程必然缺乏條理、混亂無序、效率低下。通過案例分析與教學(xué)實(shí)踐，闡述的重型汽車供電設(shè)備故障檢修思路與方法，對(duì)從事相關(guān)工作人員提供一定的參考。