余延斌

摘要：本文首先对某厂中小吨位内燃叉车装空调后，空调蒸发风机造成发动机延迟熄火3秒问题进行了分析。在此基础上，作者又针对工程机械中有空调等感性负载电路在对电机进行开关、调速操作时对发动机ECU等其他电器元件造成影响，提出了几种可行性解决办法并对其优缺点进行了简要的说明。期望通过本文的研究能够对工程车空调技术及工业车辆整车电气控制水平的提升有所帮助。

关键词：空调;发动机延迟熄火;电路保护;感性负载

0  引言

某叉车厂一台7t装空调的内燃叉车在钥匙开关关闭后，整车会有1-3秒的延时熄火现象。经本文作者现场检查发现，该叉车在钥匙开关关闭之前，空调未开关未提前关闭，会出现这种现象，若拔掉空调与整车对接的线束接口或者在关闭钥匙开关之前将空调风速档位关闭，延时熄火现象会消失。检查整车电气电路及空调电路，未发现明显问题。

针对上述问题，笔者又对其他所有系列1-10t装空调及暖风机的内燃叉车驾驶室部分电路进行了抽样调查，均或多或少存在上述相似的延迟熄火问题。

一般情况下自然吸气发动机不需要做延迟熄火设定，涡轮增压发动机一般是在可控的情况下进行延迟熄火设定的，而上述的发动机延迟熄火现象是一种不可控的影响，这种不可控的影响具有一定的危害性。

1  组成原理及故障分析

某叉车厂中小吨位空调以往采用的空调电路原理如图1所示，整车电路为空调提供三根电源线，一根是有ACC钥匙开关控制的正极，通过熔断保险后提供给控制面板，作为控制面板及鼓风机工作的电源正极。另一根是有启动电瓶直接提供的正极，通过熔断保险之后提供给冷凝风扇继电器30号脚。其中，继电器的86引脚为控制正信号端，85引脚为控制负信号端，30引脚为输入端，87引脚为输出端。最后一根是电源负极。提供给控制面板电源正极一分为二，一个通过风速档位后变成不同的风速档位信号提供给鼓风机成为鼓风机启动电源正极，另一路成为控制面板工作电源实现空调的控制。钥匙打开整车启动后，发动机开始工作带动压缩机空转，整车通电。此时，打开空调风速开关及温控开关，鼓风机开始运行，面板开关制冷信号通过高低壓开关后提供给冷凝风机继电器及压缩机继电器85号脚，冷凝风机继电器及压缩机继电器衔铁吸合，冷凝风机得电开始运行及压缩机离合器得电吸合，压缩机开始做功，空调开始制冷运行。按图1所示这种空调原理图，空调在运行状态下，关闭钥匙开关发动机会停止运行，控制面板及鼓风机断电，压缩机停止工作后高低压开关因为系统压力升高而断开导致冷凝风扇继电器衔铁断开，冷凝风机逐渐停止运行，但此时鼓风机会由于惯性继续运行一段时间。

国三以上排放的发动机都是电控发动机，发动机ECM电控单元控制发动机的起动及停止，发动机ECM电控单元得电起动机启动，断电发动机熄火。空调运行状态下，蒸发风机（鼓风机）、压缩机及冷凝风扇均正常运行。钥匙开关关闭一瞬间，鼓风机转子由于惯性会继续运行一段时间，此时鼓风机相当于一个发电机的作用，转子在进行切割磁场运动，产生一个电动势。根据电磁定律，当磁场变化时，附近的导体会产生感应电动势，其方向符合法拉第定律和楞次定律，与原先加在线圈两端的电压正好相反。这个电压就是反电动势。此时鼓风机、面板开关、发动机电控单元ECM形成一个闭合回路，鼓风机由于惯性作用而切割磁场产生的反向电动势产生一个瞬间电流作用于发动机电控单元ECM。此时发动机电控单元ECM依然短时间保持带电状态，故发动机无法立即停止。

2  几种可行性方案

2.1 接电容器法

接电容的第一种方法可在鼓风机电机两端并联一个电容器。电容器的一个特点是通交流阻直流，因此在空调运行时，电容器所在的电路支路处于断路状态，电容充电，两个极板上会存入一定量的电荷，当钥匙开关断开一瞬间鼓风机两端的电压交变时，由于电容的充电作用导致鼓风机两端的电压不能突变，从而保证鼓风机两端电压的平稳，从而避免因鼓风机电机电压突变而产生反电动势，对发动机ECU造成影响。此方法的缺点是，鼓风机的反向电动势及电容器的电容、耐压能力都需要确定，因此具有一定的选型及匹配难度。此方法的优点是，电容器可以在一定程度上稳定整个电路中电器元件开关、调节档位时候形成的震荡，避免对敏感电器元件造成不必要的损伤。

在直流电路中，还有另一种更常见方案，即在鼓风机电机正极线路上引出一根线，这根线通过一个电容器之后接地。因容器的一个特点是通交流阻直流，因此在指定流电路中，电容器具有抗干扰的能力。此方案中，电容可以把鼓风机产生的干扰脉冲通过电容导入地下。相对于第一种方法，方案2所述抗干扰能力更佳。

2.2 增加继电器法

具体方案是，在控制面板（鼓风机风量开关）正极与ACC输出信号之间加一个中间继电器，将原来的有ACC输出信号直接当做鼓风机及面板开关正极电源改成第一继电器86引脚控制信号输入，原来的面板开关及鼓风机风量开关电源正极有电瓶B+直接提供。更改后电路原理图如图2所示，空调系统电路按照此原理图情况下，在钥匙开关断开后，这个中间继电器触点会立即断开，鼓风机因惯性产生的反电动势因为缺少闭合回路故产生不了电流，因此对发动机ECU不会产生影响，发动机可立即熄火。

此方法的优点在于，只需增加一组中间继电器，即可实现阻断鼓风机电机惯性产生的反电动势对发动机ECU的影响，简便快捷。缺点是继电器会占用一定车体的空间，造成空间较小的小吨位叉车电器排布困难。实际上，由于该厂重装叉车，空气排布空间比较充足，采用了大量的继电器类进行电路控制，因此并未发生风扇、风机类的电器元件开关、调速时对其他电器元件造成影响的案例。

此方法存在一个问题是，感性负载电路中增加的继电器后，感性负载在断电时由于电流不能突变，因此会在断开的两个触点之间形成的电弧，这个电弧一方面对触点造成损坏作用（容易拉成毛刺），一方面影响电路的断开时间。因此为保险起见、可以结合图2所示方法嵌套使用，即在增加的这个中间继电器的87号脚与30号脚之间并联一个电容器。加上电容后，由于电容两端电压不能突变，使触点两端的电压也不能突变，因此就没有火花形成，其可吸收尖锋电压，起到保护触点的作用和及时断开电路的作用，防止击穿。

2.3 串并二極管法

串并联二极管的方法一共可分为三种方式。第一种方法是在鼓风机电源干路上串联一个瞬时电流较大的二极管，因为二极管具有单向性这一特征，加上电源的电动势方向与鼓风机电机产生的反向电动势方向相反的特点，因此二极管只会允许电源的电流正常通行，也就是空调能够正常工作，而在空调运行的情况下，断开钥匙开关，鼓风风机产生的逆向电动势无法在有鼓风机、二极管、发动机ECU这个闭合回路总产生电流，因此鼓风机也就不会对发动机ECU造成影响。按图1所示方法的缺点是，空调启动、停止、调速等瞬间产生的瞬时电流以及瞬时反电动势会一直对二极管产生不可避免的冲击，二极管极易损坏，二极管寿命大大缩短。

第二种方法是，串联一个瞬时电流比较大的二极管，再串入一个电阻。因空调启动、停止、调速等瞬间产生的瞬时电流以及瞬时反电动势会被电阻阻挡一部分。因此方法二算是方法一的一种改进措施。实际上在方案一中，鼓风机在风速档位1级风速档位2时，电路中本身就串入了一定阻值得电阻，故此方法对鼓风机风挡在档位3时优势更明显。此方法的缺点是，电路中串入了电阻，多少增加了整车的负载。造成不必要的能源损耗，增加继电器的方法与之相比，显得更加节能。

第三种方法是，在鼓风机电机两端的电源干路上反向并联一个二极管。空调正常运行情况下，二极管处于断路状态。当关闭钥匙开关一瞬间，鼓风机产生的反向电动势产生的电流顺利通过二极管回到鼓风机，也即鼓风机短路。短路电路比较大，进入鼓风机电枢之后，会形成一个反作用力，是电机转子很快停下来。相对于增加继电器法，此方法的缺点是，二极管需要根据电源电压及鼓风机反向电压进行选择。相对于继电器的选用，二极管的选用具有更高的技术难度。

3  结论

在工程机械存在感性负载的电路中，这些感性负载电器元件（刮水器电机除外，刮水器自身有一个很大的阻尼能使电机迅速停止运行）在开关瞬间，会对发动机ECU及其他电器元件造成干扰，使发动机延迟熄火、风扇风量瞬时减弱或暂停等问题。

通过本文上述几种方法分析与对比，得出以下三种可行性方法对存在感性负载的电路其他电器元件进行保护：

①二极管法：第一种方案是，在电机电源两端反向并联一个二极管。在二极管及电机形成的这个回路中，当电机产生反电动势时，电流迅速通过二极管回到电机给电电枢一个极大的反作用力使之迅速停止。第二种方法是，在电机正极电源干路上正向串联一个瞬时电流较大的二极管，再串入一个5-10欧的电阻，使电机形成的反向电动势形成不了回路，从而避免影响其他电器元件。

②继电器—电容法：在电机输入电源干路正极上增加一组继电器，继电器由另一组电路单独控制，再在继电器30号脚与87号脚之间并联一个电容器。继电器断开，电机也会断电，并且使电机处于孤立状态无法与其他电路形成闭合回路。电容器可以消避免继电器触点开合时产生电弧。

③电容法：从电机正极线路上引出一根线，这根线通过一个电容器之后接地，电机产生的脉冲电流及反向电流可通过电容后导入地下，以免干扰其他电器元件。

参考文献：

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