余延斌

摘要：本文首先對(duì)某廠中小噸位內(nèi)燃叉車(chē)裝空調(diào)后，空調(diào)蒸發(fā)風(fēng)機(jī)造成發(fā)動(dòng)機(jī)延遲熄火3秒問(wèn)題進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，作者又針對(duì)工程機(jī)械中有空調(diào)等感性負(fù)載電路在對(duì)電機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)、調(diào)速操作時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU等其他電器元件造成影響，提出了幾種可行性解決辦法并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)こ誊?chē)空調(diào)技術(shù)及工業(yè)車(chē)輛整車(chē)電氣控制水平的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：空調(diào);發(fā)動(dòng)機(jī)延遲熄火;電路保護(hù);感性負(fù)載

0? 引言

某叉車(chē)廠一臺(tái)7t裝空調(diào)的內(nèi)燃叉車(chē)在鑰匙開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，整車(chē)會(huì)有1-3秒的延時(shí)熄火現(xiàn)象。經(jīng)本文作者現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，該叉車(chē)在鑰匙開(kāi)關(guān)關(guān)閉之前，空調(diào)未開(kāi)關(guān)未提前關(guān)閉，會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，若拔掉空調(diào)與整車(chē)對(duì)接的線束接口或者在關(guān)閉鑰匙開(kāi)關(guān)之前將空調(diào)風(fēng)速檔位關(guān)閉，延時(shí)熄火現(xiàn)象會(huì)消失。檢查整車(chē)電氣電路及空調(diào)電路，未發(fā)現(xiàn)明顯問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者又對(duì)其他所有系列1-10t裝空調(diào)及暖風(fēng)機(jī)的內(nèi)燃叉車(chē)駕駛室部分電路進(jìn)行了抽樣調(diào)查，均或多或少存在上述相似的延遲熄火問(wèn)題。

一般情況下自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)不需要做延遲熄火設(shè)定，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般是在可控的情況下進(jìn)行延遲熄火設(shè)定的，而上述的發(fā)動(dòng)機(jī)延遲熄火現(xiàn)象是一種不可控的影響，這種不可控的影響具有一定的危害性。

1? 組成原理及故障分析

某叉車(chē)廠中小噸位空調(diào)以往采用的空調(diào)電路原理如圖1所示，整車(chē)電路為空調(diào)提供三根電源線，一根是有ACC鑰匙開(kāi)關(guān)控制的正極，通過(guò)熔斷保險(xiǎn)后提供給控制面板，作為控制面板及鼓風(fēng)機(jī)工作的電源正極。另一根是有啟動(dòng)電瓶直接提供的正極，通過(guò)熔斷保險(xiǎn)之后提供給冷凝風(fēng)扇繼電器30號(hào)腳。其中，繼電器的86引腳為控制正信號(hào)端，85引腳為控制負(fù)信號(hào)端，30引腳為輸入端，87引腳為輸出端。最后一根是電源負(fù)極。提供給控制面板電源正極一分為二，一個(gè)通過(guò)風(fēng)速檔位后變成不同的風(fēng)速檔位信號(hào)提供給鼓風(fēng)機(jī)成為鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電源正極，另一路成為控制面板工作電源實(shí)現(xiàn)空調(diào)的控制。鑰匙打開(kāi)整車(chē)啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作帶動(dòng)壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)，整車(chē)通電。此時(shí)，打開(kāi)空調(diào)風(fēng)速開(kāi)關(guān)及溫控開(kāi)關(guān)，鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，面板開(kāi)關(guān)制冷信號(hào)通過(guò)高低壓開(kāi)關(guān)后提供給冷凝風(fēng)機(jī)繼電器及壓縮機(jī)繼電器85號(hào)腳，冷凝風(fēng)機(jī)繼電器及壓縮機(jī)繼電器銜鐵吸合，冷凝風(fēng)機(jī)得電開(kāi)始運(yùn)行及壓縮機(jī)離合器得電吸合，壓縮機(jī)開(kāi)始做功，空調(diào)開(kāi)始制冷運(yùn)行。按圖1所示這種空調(diào)原理圖，空調(diào)在運(yùn)行狀態(tài)下，關(guān)閉鑰匙開(kāi)關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，控制面板及鼓風(fēng)機(jī)斷電，壓縮機(jī)停止工作后高低壓開(kāi)關(guān)因?yàn)橄到y(tǒng)壓力升高而斷開(kāi)導(dǎo)致冷凝風(fēng)扇繼電器銜鐵斷開(kāi)，冷凝風(fēng)機(jī)逐漸停止運(yùn)行，但此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)會(huì)由于慣性繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。

國(guó)三以上排放的發(fā)動(dòng)機(jī)都是電控發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM電控單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)及停止，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM電控單元得電起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，斷電發(fā)動(dòng)機(jī)熄火?？照{(diào)運(yùn)行狀態(tài)下，蒸發(fā)風(fēng)機(jī)（鼓風(fēng)機(jī)）、壓縮機(jī)及冷凝風(fēng)扇均正常運(yùn)行。鑰匙開(kāi)關(guān)關(guān)閉一瞬間，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性會(huì)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)的作用，轉(zhuǎn)子在進(jìn)行切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)電磁定律，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，附近的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向符合法拉第定律和楞次定律，與原先加在線圈兩端的電壓正好相反。這個(gè)電壓就是反電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)、面板開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECM形成一個(gè)閉合回路，鼓風(fēng)機(jī)由于慣性作用而切割磁場(chǎng)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流作用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECM。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECM依然短時(shí)間保持帶電狀態(tài)，故發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法立即停止。

2? 幾種可行性方案

2.1 接電容器法

接電容的第一種方法可在鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)兩端并聯(lián)一個(gè)電容器。電容器的一個(gè)特點(diǎn)是通交流阻直流，因此在空調(diào)運(yùn)行時(shí)，電容器所在的電路支路處于斷路狀態(tài)，電容充電，兩個(gè)極板上會(huì)存入一定量的電荷，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)一瞬間鼓風(fēng)機(jī)兩端的電壓交變時(shí)，由于電容的充電作用導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)兩端的電壓不能突變，從而保證鼓風(fēng)機(jī)兩端電壓的平穩(wěn)，從而避免因鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)電壓突變而產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU造成影響。此方法的缺點(diǎn)是，鼓風(fēng)機(jī)的反向電動(dòng)勢(shì)及電容器的電容、耐壓能力都需要確定，因此具有一定的選型及匹配難度。此方法的優(yōu)點(diǎn)是，電容器可以在一定程度上穩(wěn)定整個(gè)電路中電器元件開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)檔位時(shí)候形成的震蕩，避免對(duì)敏感電器元件造成不必要的損傷。

在直流電路中，還有另一種更常見(jiàn)方案，即在鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)正極線路上引出一根線，這根線通過(guò)一個(gè)電容器之后接地。因容器的一個(gè)特點(diǎn)是通交流阻直流，因此在指定流電路中，電容器具有抗干擾的能力。此方案中，電容可以把鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的干擾脈沖通過(guò)電容導(dǎo)入地下。相對(duì)于第一種方法，方案2所述抗干擾能力更佳。

2.2 增加繼電器法

具體方案是，在控制面板（鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量開(kāi)關(guān)）正極與ACC輸出信號(hào)之間加一個(gè)中間繼電器，將原來(lái)的有ACC輸出信號(hào)直接當(dāng)做鼓風(fēng)機(jī)及面板開(kāi)關(guān)正極電源改成第一繼電器86引腳控制信號(hào)輸入，原來(lái)的面板開(kāi)關(guān)及鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量開(kāi)關(guān)電源正極有電瓶B+直接提供。更改后電路原理圖如圖2所示，空調(diào)系統(tǒng)電路按照此原理圖情況下，在鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，這個(gè)中間繼電器觸點(diǎn)會(huì)立即斷開(kāi)，鼓風(fēng)機(jī)因慣性產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)因?yàn)槿鄙匍]合回路故產(chǎn)生不了電流，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU不會(huì)產(chǎn)生影響，發(fā)動(dòng)機(jī)可立即熄火。

此方法的優(yōu)點(diǎn)在于，只需增加一組中間繼電器，即可實(shí)現(xiàn)阻斷鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)慣性產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的影響，簡(jiǎn)便快捷。缺點(diǎn)是繼電器會(huì)占用一定車(chē)體的空間，造成空間較小的小噸位叉車(chē)電器排布困難。實(shí)際上，由于該廠重裝叉車(chē)，空氣排布空間比較充足，采用了大量的繼電器類(lèi)進(jìn)行電路控制，因此并未發(fā)生風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)類(lèi)的電器元件開(kāi)關(guān)、調(diào)速時(shí)對(duì)其他電器元件造成影響的案例。

此方法存在一個(gè)問(wèn)題是，感性負(fù)載電路中增加的繼電器后，感性負(fù)載在斷電時(shí)由于電流不能突變，因此會(huì)在斷開(kāi)的兩個(gè)觸點(diǎn)之間形成的電弧，這個(gè)電弧一方面對(duì)觸點(diǎn)造成損壞作用（容易拉成毛刺），一方面影響電路的斷開(kāi)時(shí)間。因此為保險(xiǎn)起見(jiàn)、可以結(jié)合圖2所示方法嵌套使用，即在增加的這個(gè)中間繼電器的87號(hào)腳與30號(hào)腳之間并聯(lián)一個(gè)電容器。加上電容后，由于電容兩端電壓不能突變，使觸點(diǎn)兩端的電壓也不能突變，因此就沒(méi)有火花形成，其可吸收尖鋒電壓，起到保護(hù)觸點(diǎn)的作用和及時(shí)斷開(kāi)電路的作用，防止擊穿。

2.3 串并二極管法

串并聯(lián)二極管的方法一共可分為三種方式。第一種方法是在鼓風(fēng)機(jī)電源干路上串聯(lián)一個(gè)瞬時(shí)電流較大的二極管，因?yàn)槎O管具有單向性這一特征，加上電源的電動(dòng)勢(shì)方向與鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)方向相反的特點(diǎn)，因此二極管只會(huì)允許電源的電流正常通行，也就是空調(diào)能夠正常工作，而在空調(diào)運(yùn)行的情況下，斷開(kāi)鑰匙開(kāi)關(guān)，鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的逆向電動(dòng)勢(shì)無(wú)法在有鼓風(fēng)機(jī)、二極管、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU這個(gè)閉合回路總產(chǎn)生電流，因此鼓風(fēng)機(jī)也就不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU造成影響。按圖1所示方法的缺點(diǎn)是，空調(diào)啟動(dòng)、停止、調(diào)速等瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)電流以及瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)會(huì)一直對(duì)二極管產(chǎn)生不可避免的沖擊，二極管極易損壞，二極管壽命大大縮短。

第二種方法是，串聯(lián)一個(gè)瞬時(shí)電流比較大的二極管，再串入一個(gè)電阻。因空調(diào)啟動(dòng)、停止、調(diào)速等瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)電流以及瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)會(huì)被電阻阻擋一部分。因此方法二算是方法一的一種改進(jìn)措施。實(shí)際上在方案一中，鼓風(fēng)機(jī)在風(fēng)速檔位1級(jí)風(fēng)速檔位2時(shí)，電路中本身就串入了一定阻值得電阻，故此方法對(duì)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)擋在檔位3時(shí)優(yōu)勢(shì)更明顯。此方法的缺點(diǎn)是，電路中串入了電阻，多少增加了整車(chē)的負(fù)載。造成不必要的能源損耗，增加繼電器的方法與之相比，顯得更加節(jié)能。

第三種方法是，在鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)兩端的電源干路上反向并聯(lián)一個(gè)二極管?？照{(diào)正常運(yùn)行情況下，二極管處于斷路狀態(tài)。當(dāng)關(guān)閉鑰匙開(kāi)關(guān)一瞬間，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流順利通過(guò)二極管回到鼓風(fēng)機(jī)，也即鼓風(fēng)機(jī)短路。短路電路比較大，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)電樞之后，會(huì)形成一個(gè)反作用力，是電機(jī)轉(zhuǎn)子很快停下來(lái)。相對(duì)于增加繼電器法，此方法的缺點(diǎn)是，二極管需要根據(jù)電源電壓及鼓風(fēng)機(jī)反向電壓進(jìn)行選擇。相對(duì)于繼電器的選用，二極管的選用具有更高的技術(shù)難度。

3? 結(jié)論

在工程機(jī)械存在感性負(fù)載的電路中，這些感性負(fù)載電器元件（刮水器電機(jī)除外，刮水器自身有一個(gè)很大的阻尼能使電機(jī)迅速停止運(yùn)行）在開(kāi)關(guān)瞬間，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU及其他電器元件造成干擾，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲熄火、風(fēng)扇風(fēng)量瞬時(shí)減弱或暫停等問(wèn)題。

通過(guò)本文上述幾種方法分析與對(duì)比，得出以下三種可行性方法對(duì)存在感性負(fù)載的電路其他電器元件進(jìn)行保護(hù)：

①二極管法：第一種方案是，在電機(jī)電源兩端反向并聯(lián)一個(gè)二極管。在二極管及電機(jī)形成的這個(gè)回路中，當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電流迅速通過(guò)二極管回到電機(jī)給電電樞一個(gè)極大的反作用力使之迅速停止。第二種方法是，在電機(jī)正極電源干路上正向串聯(lián)一個(gè)瞬時(shí)電流較大的二極管，再串入一個(gè)5-10歐的電阻，使電機(jī)形成的反向電動(dòng)勢(shì)形成不了回路，從而避免影響其他電器元件。

②繼電器—電容法：在電機(jī)輸入電源干路正極上增加一組繼電器，繼電器由另一組電路單獨(dú)控制，再在繼電器30號(hào)腳與87號(hào)腳之間并聯(lián)一個(gè)電容器。繼電器斷開(kāi)，電機(jī)也會(huì)斷電，并且使電機(jī)處于孤立狀態(tài)無(wú)法與其他電路形成閉合回路。電容器可以消避免繼電器觸點(diǎn)開(kāi)合時(shí)產(chǎn)生電弧。

③電容法：從電機(jī)正極線路上引出一根線，這根線通過(guò)一個(gè)電容器之后接地，電機(jī)產(chǎn)生的脈沖電流及反向電流可通過(guò)電容后導(dǎo)入地下，以免干擾其他電器元件。

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