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各种汽车继电器的控制原理

新闻来源:搜狐         发布时间:2016-04-05 11:05:52         浏览次数:

  在汽车电子控制电路中,继电器(Relay)是一个必不可少的器件。设计汽车电子控制电路时,继电器是采用逻辑代数的方法进行计算的,因为继电器的工作只有断开(表述为“0”)和闭合(表述为“1”)这两种状态。

1.继电器的基本构造及主要功能

  继电器主要由线圈、衔铁、动触点和静触点组成(见图1)。当电流经过线圈时,产生磁场,吸引动触点移动,并与静触点接触,使接线柱1和接线柱2导通,于是主电路形成回路,从而使被控制的用电器投入工作。由此可见,继电器电路实际上包括由线圈工作的控制电路和由触点工作的主电路这样两部分。主电路中的那对触点,只有在继电器线圈有工作电流流过的情况下才能动作。

继电器的基本结构

  车用继电器的主要功能是如下:

  ①以弱小电流控制强大电流;

  ②减少手动开关的数量;

  ③达到顺序控制用电器的目的;

  ④保护较小的开关以及较细的导线,进而保证电气设备的安全有序运行;

  ⑤有的机型(如依维柯汽车SOFIM柴油共轨发动机)采用了许多小型化的、带内部电阻/二极管的继电器。小型化继电器可以节省装配空间,继电器带电阻/二极管,可以降低或消除电路中可能出现的300~500V峰值电压,从而保护电控系统中的元器件,防止出现功能失误。

  比较典型的如启动机继电器,有人可能会说:如果把电源正极直接接到启动机的一端,把点火开关的负极接到启动机的另外一端,就可以启动发动机了,为什么启动机要使用继电器呢?

  对于用电量比较大的电器(如启动机、电喇叭等),如果直接用开关控制电流的通断,往往会使控制开关很快烧坏。因此,对于大电流用电设备的控制,普遍采用中间继电器的方式,即通过继电器触点的断开与闭合来控制大电流用电设备的工作状态。继电器实际上起着开关的作用,接通点火开关时,如果承受大负荷的工作部件过载,继电器就变为断开状态,起着保护电路的重要作用。

2.继电器的控制原理及分类

  可以把车用继电器看成是由线圈工作的控制电路和触点工作的主电路两个部分组成的集合体。在继电器的控制电路中,只有较小的工作电流,这是由于操纵开关的触点容量较小,不能用来直接控制用电量较大的负荷,只能通过继电器的触点来控制它的通断。

  继电器既是一种控制开关,又是控制对象(执行器)。以燃油泵继电器为例,它是燃油泵的控制开关,但是燃油泵继电器的线圈只有在电控单元中驱动三极管导通时,才能通过电控单元的接地点形成回路。

  按照主要功能的差别,车用继电器可以分为以下几种类型:

  ①电气开关型继电器。例如桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机的燃油泵继电器,它安装在中央配电盒内,用于控制电动燃油泵、空气流量传感器、炭罐电磁阀和氧传感器加热器的供电。

  ②方向控制型继电器。例如电动座椅系统的继电器,它的作用是用来控制双向电动机的电流方向,当操纵相应的开关进行换向时,继电器使电动机按不同的方向转动,从而达到电动座椅向不同方向移动的目的。

  ③集成型继电器。例如雷克萨斯LS400轿车前照灯系统中的集成继电器,它的功能是执行前照灯、雾灯和后雾灯的自动熄灯,并且按照来自GAUGE熔断丝和门控灯开关的信号切断通往灯控开关的电流。

  又如01M自动变速器(大众车系采用)的启动锁止和倒车灯继电器(J226),它是由2个继电器组合在一起的,安装在组合仪表下面的附加继电器支架上,在电路原理图上的编号为“175”,具体安装在继电器盒的15号位置上。当变速杆处于前进挡位时,J226可以控制启动机电路不通电,防止驾驶人误操作;当变速杆处于R位时,J226接通倒车灯。当J226发生故障时,变速器不会进入应急状态,A/T ECU也不会记录故障码。

3.继电器的检修要领

  (1)继电器工作性能的简便判断方法接通点火开关,然后用耳朵或听诊器倾听控制继电器内有无吸合声,或者用手感受一下继电器有没有振动感,如有,说明继电器工作基本正常,用电器不工作是由其他原因引起的;否则,说明该继电器工作失常。

  也可以拔下继电器进行试验,例如发生空调压缩机不工作的故障,可以启动发动机,然后接通鼓风机开关和空调开关,再拔下空调压缩机继电器的插接器进行判断。如果能够听到该继电器动作的声音,而且拔下继电器时发动机的转速明显下降,插入该继电器时发动机的转速又提升,说明空调压缩机的继电器及其控制线路是正常的。

  关于继电器所处的位置,凡是在电路原理图上标有点划线的继电器及保险器,一般布置在中央配电盒内。

  (2)继电器的常见故障

  继电器的常见故障现象有:线圈烧断、匝间短路(绝缘老化)、触点烧蚀、热衰变以及无法调整初始动作电流等。

  ①继电器线圈烧坏。为了防止这种情况发生,在进行维修、保养及电焊时,如果温度可能超过80℃,应当拆下对温度比较敏感的继电器和电控单元。

  ②触点烧蚀。例如金杯海狮轿车(采用491Q-ME发动机)空调冷凝器风扇的继电器,它正好处在玻璃清洗喷水管的下方,若该喷水管破裂,清洗液将泄漏到继电器上,使继电器的常开触点锈蚀而不能断开,会导致空调冷凝器风扇常转不停的故障。因此,应当严防继电器进水。

  (3)设法减少继电器触点的接触电阻车用继电器触点间存在的接触电阻,主要由收缩电阻和表面膜电阻两部分构成。触点的接触电阻与触点的接触形式、材料性能及表面加工等因素有关。通常用下面的经验公式计算其接触电阻:

  Rj=Kj/(0.102 F)m式中,Rj—接触电阻,单位为MΩ;Kj—与触点材料、表面状况、接触方式有关的系数(见表1);F—触点压力,单位为N;m—与接触状态和形式有关的系数(见表2)。

  由此可见,要减少继电器触点的接触电阻,在接触压力一定的情况下,可以通过改善接触状态和改进接触材料入手。

  (4)ECU搭铁不良可能影响继电器正常工作

  一辆神龙富康988轿车,在正常行驶中,发动机自动熄火,再次启动,无法着车。接通点火开关,听不到燃油泵运转的声音,也没有高压火。检测点火线圈,发现插头上没有电源,但是一次侧和二次侧的电阻都正常。测量该车的喷射双密封继电器,其插头有12V电源。更换喷射双密封继电器,还是没有高压火,也没有继电器吸合的声音。用一根导线将喷射双密封继电器的10号脚直接搭铁,能听到继电器吸合的声音,发动机也启动成功了。但是奇怪的是,拆开这根搭铁线,发动机不熄火,而且关闭点火开关,重新启动发动机后,正常了。分析个中原因,这是由于发动机ECU搭铁不良,导致继电器线圈的供电电压很低(有时只有2V左右),根本不可能使继电器吸合。用导线直接搭铁后,继电器有了12V电压,于是顺利吸合,所以发动机启动成功。去掉那根临时搭铁线后(点火开关仍处在接通状态),继电器上仍然有较低的保持电压(这是继电器共有的特性),这种保持电压即使只有2V,继电器也不会断开,所以发动机不熄火。关闭点火开关,电路产生的自感电动势大大高于电源电压,在这种强大电动势的作用下,接触不良的搭铁处可能恢复正常,所以发动机启动后正常了。但是上述故障还会再现,所以根除的办法是将搭铁不良的部位彻底处理好。

4. 继电器的应用技巧

  继电器与电阻器、电容器一样,实际上是一种标准件。在汽车维修中,有时某种车型的继电器缺货,怎么办?事实上,有的两个完全不相关的系统中的继电器却可以互换,如果维修人员掌握了这种规律,就可以收到缩短维修时间、节约维修费用的奇效。

  ①红旗7220AE轿车的ABS继电器,集成在ABS控制单元内,如果因这一继电器断路而更换整个ABS控制单元,需要花费3000多元,可以采用旧防盗器上的继电器代用。

  ②用红旗轿车玻璃升降器控制模块里的继电器,可以代替爱丽舍16V轿车空调压缩机控制模块里的继电器,这样可以避免更换昂贵的爱丽舍轿车空调压缩机的控制模块总成。

  ③德国汽车的继电器往往可以互换。一辆保时捷BOXSTER跑车,喇叭不响,车主要求尽快修好。检查发现,喇叭继电器的触点已经烧蚀。如果更换原厂的继电器,需要向德国订货,至少需时1个月,价格400元人民币。经过观察,这种继电器的外形与奥迪100轿车上的53号继电器很相像,测量其电阻,与保时捷的继电器相同,于是找来一个奥迪100轿车的53号继电器安装在保时捷跑车上,顺利地完成了替换。其原因是,德国汽车的许多电器设备都是由德国博世公司供货的。就继电器来说,只要插脚一样,电阻相同,一般可以通用。

  ④替换继电器要认准零件号。例如瑞风商务车采用了两种发动机控制继电器,一是2.4L顶置凸轮轴8气门发动机的控制继电器,其零件号为39160-24520或者39160-24530,为韩国进口配件。二是2.4L双顶置凸轮轴16气门发动机或者彩色之旅2.4L 4GA1发动机的控制继电器,其零件号为39160-24540,为进口配件或者国产配件。这两种不同零件号的发动机控制继电器各端子的含义不同,所以不能代替。如果用零件号为39160-24530的发动机控制继电器去代替零件号为39160-24540的继电器,将造成继电器内的一组触点经常闭合,在车辆静态时自行放电,容易导致发动机ECU损坏,同时缩短蓄电池的使用寿命。

  ⑤对于北京现代轿车,如果把空调继电器(外壳为黄色铁皮)安装在小灯或者照明灯的继电器(外壳为黑色)座上,有可能会发生火灾。

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