某款預熱繼電器不工作故障分析

張歡，王明明，周積茂

某款預熱繼電器不工作故障分析

張歡，王明明，周積茂

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230001）

某輕卡車型寒帶試驗車輛出現冷起動困難現象，經檢查發現是預熱繼電器不工作，無法給發動機進氣預熱，導致車輛冷起動困難。針對繼電器故障進行問題分析，提出優化方案，經過驗證有效解決了該預熱繼電器燒蝕現象。

預熱繼電器；繼電器燒蝕

CLC NO.: U472 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-210-03

前言

近幾年自主品牌汽車高速發展，很多新興市場也隨之打開，機遇的同時也面臨著挑戰，不同地域的氣候條件也不盡相同，這就對汽車的高溫、高濕、高寒等性能提出了更高的要求，在高寒（低溫）條件下，車輛難啟動是一種常見故障，除了影響車輛的正常使用，還會因為多次起動和長時間起動，影響蓄電池、起動機等關鍵部件的使用壽命。某輕卡車型在進行寒帶實驗中，就出現冷起動困難，經檢查是預熱繼電器不工作，發動機進氣無法預熱導致。

1 調查分析

1.1 故障件信息

預熱繼電器要求：裝配在底盤，低溫下工作，因此對預熱繼電器的防水和耐低溫性能要求較高。預熱繼電器的防護等級：ISO20653中IP6K5等級要求，耐低溫性能：-40℃。

圖1 預熱繼電器

圖2 繼電器裝配位置

1.2 故障件功能測試

（1）測量繼電器線圈端電阻，阻值正常。

（2）將故障繼電器控制端接通電源，繼電器吸合，但不導通。

圖3 靜觸點表面燒蝕嚴重，已不導電

（3）將故障繼電器進行拆解，內部觸點嚴重燒蝕，已不導電。

2 故障分析

將預熱系統特殊性能要求結合繼電器通用性能要求，同時參照標桿件確定預熱繼電器關鍵性能指標。

表1

通過繼電器關鍵性能指標，進行FTA分析如下：

圖4

通過FTA末端因素進行逐條分析，確認要因，在要因確定過程中，進行性能測試和標桿件對比。

要因確認一：線圈絕緣層破損

調查分析：拆解預熱繼電器，檢查線圈，未發現線圈絕緣層破損痕跡。測量繼電器線圈端電阻，阻值：50Ω，正常。將繼電器通電，繼電器可以吸合。

結論：線圈絕緣絕緣層完好，非要因。

要因確認二：繼電器溫升高

調查分析：從生產線抽取試驗樣件，并選取標桿產品三只，進行溫升試驗。（在正常溫度和濕度，無風條件下，給繼電器施加最大工作電壓，當達到一個穩定溫度后，繼電器表面溫升應低于55℃）。

結論：預熱繼電器溫升過高，超過標準要求，是主要原因。

表2

圖5

要因確定三：電路短路

要因確定四：預熱塞短路

調查分析：根據故障時處理措施，更換預熱繼電器后，車輛預熱系統工作正常，由此判斷預熱回路和預熱塞正常。

結論：預熱電路和預熱塞正常，非要因。

要因確定五：繼電器選型錯誤

調查分析：發動機預熱塞額度電流：90A，根據預熱繼電器選型技術公式計算，Ir=Ie/70%=128A。

（Ir∶預熱繼電器額定電流，Ie∶預熱系統額定功率，70%：預熱繼電器選型系數）

預熱繼電器額度電流：150A。

結論：繼電器選型錯誤是非要因。

要因確定六：觸點質量問題

調查分析：從生產線抽取試驗樣件，做耐久試驗，試驗結果符合標準要求。

結論：觸點質量問題是非要因。

要因確定七：繼電器密封性差

調查分析：從生產線領取三只試驗樣件進行淋雨試驗，試驗結束后測量壓降，分別達到52,96,216mV，無法滿足《Q/JQ 3735-2011汽車通用繼電器技術條件》要求，試驗結果不合格。

試驗方法：繼電器在不工作且不與導線連接情況下，將樣件引出線垂直向下放置，設備擺管孔徑0.4mm，與垂直方向±90°范圍淋水。擺管以1s/60°的速率擺水淋水，最大距離200mm，連續噴水10min，水壓為400kPa,水流速度為每孔0.6L/min±5%，試驗水溫為10±5℃。試驗后在環境溫度下保持1～2h后測量，吸動電壓≤17V，釋放電壓為3～9.6V，在額定電壓＞20A情況下觸點電壓降應≤200mV。

圖6

結論：繼電器密封性差是主要原因。

根據以上調查分析，確認預熱繼電器燒蝕的要因為繼電器溫升高和密封性差。拆解發現故障型號繼電器采用密封圈方式密封，因溫升高，在極低溫環境下，繼電器內、外形成高溫差，橡膠護套的熱脹冷縮現象更嚴重。導致預熱繼電器內部形成冷凝水，觸點腐蝕、氧化產生故障。

3 方案確認

根據該繼電器溫升、密封性能不達標進行相應提升，1、為降低預熱繼電器工作溫升＜55℃，繼電器外殼材料采用PA6材料；2、提供密封性能達到IP6K5等級，密封方式由密封圈密封改為環氧樹脂密封膠。

4 試驗驗證

對整改后的預熱繼電器進行試驗測試，共計12項性能試驗，試驗結果全部合格。并和標桿進行性能對比。對比結果：整改后性能指標達到標桿水平。

表3

表4

圖7

5 效果鞏固

1）以技術文件更改通知單形式下發預熱繼電器圖紙。

圖8

圖9

2）預熱繼電器自2016年12月份切換后，經過一個冬季的驗證，未出現預熱繼電器故障問題，解決預熱繼電器燒蝕問題。

3）完善繼電器選型流程規范

圖10

4）完善DFMEA

表5

6 應用效果

預熱繼電器自2016年12月份切換后，經過一個冬季的驗證，未出現預熱繼電器故障問題，解決預熱繼電器燒蝕問題。

[1] QJQ4002.5汽車低壓電線束技術條件.

[2] Q/JQ 3735-2011汽車通用繼電器技術條件.

Don't work for some hot relay failure analysis

Zhang Huan, Wang Mingming, Zhou Jimao
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

One model test light truck met the cold start problem, the inspection found that the problem is caused by the preheat relay, due to it dosen’t work, it can not preheat the engine. After analysis and verification, we found the effective solution to solve the problem of relay ablation.

Preheat Relay; Relay ablation

U472

A

1671-7988 (2017)16-210-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.074

張歡，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。