發動機起動保護電路

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動機起動保護電路中，包括挖掘機等工程機械發動機也還在使用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，起動發動機。發動機起動后，通過皮帶輪帶動發電機運轉，發電機開始發電，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，可避免發動機起動后再次起動而引起起動機損壞問題。

2 五十鈴發動機安全繼電器

圖2為五十鈴發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，發動機起動過程結束。

4）在發動機起動后，發電機開始發電，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 洋馬發動機安全繼電器

圖3為日本洋馬發動機用日本礙子 （NGK）安全繼電器，零件號為119802-77200。這種安全繼電器同樣作為發動機電器附件一部分，要求發電機帶有P端子，采購發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端子的發電機配合使用，P端子輸出一個脈沖信號。脈沖頻率與發電機轉速成比例，即也與發動機轉速成比例。

內部繼電器通斷受P端子脈沖信號控制，發動機未發動時，發電機不發電，P端子無脈沖信號輸出，繼電器線圈處于對搭鐵導通狀態，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，發動機起動。當發動機起動后，發電機開始發電，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，當發電機轉速超過1350r／min時 （相當于發動機轉速810 r／min），認為發動機已經起動，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，只要發電機轉速不低于650r／min（相當于發動機轉速390 r／min），控制電路保持線圈處于斷開狀態，這時即使再起動發動機，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而造成起動機運轉而損壞，實現原理都是在發動機起動后，通過安全繼電器根據發電機發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。