故障現(xiàn)象
一輛通用別克商務(wù)車，據(jù)維修工描述，車輛的蓄電池經(jīng)常虧電，通常放置幾天后，早上啟動困難，無法著車；一個月前，更換了新的電瓶，結(jié)果沒過三天，依舊啟動困難，到維修廠檢查多次，仍然沒有找到故障原因。
知識回顧
1.汽車電源系統(tǒng)組成及電源系統(tǒng)工作原理
讓我們先對汽車電源系統(tǒng)組成以及電源系統(tǒng)工作原理知識進(jìn)行回顧。一般汽車電源系統(tǒng)由蓄電池和交流發(fā)電機(jī)組成；其工作原理包括兩個工作過程，即發(fā)動機(jī)不工作時的電源系統(tǒng)工作過程，以及發(fā)動機(jī)工作時的電源系統(tǒng)工作過程。發(fā)動機(jī)不工作時，發(fā)動機(jī)不旋轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生發(fā)電電壓和充電電流。蓄電池正極接線端通過啟動機(jī)導(dǎo)線，并利用啟動機(jī)正極端子與發(fā)電機(jī)充電導(dǎo)線串接，與發(fā)電機(jī)電樞端相連并通過內(nèi)部整流器與發(fā)電機(jī)殼體實現(xiàn)接地，由于整流器是由二極管構(gòu)成，發(fā)電機(jī)不發(fā)電時，對蓄電池提供的正向電壓的發(fā)電機(jī)整流器的二極管處于反向截止，電阻無窮大相當(dāng)于開路，此時，電源系統(tǒng)工作過程，只有蓄電池單獨(dú)向全車配電系統(tǒng)供電，提供電壓，發(fā)電機(jī)處于蓄電池為電源的負(fù)載狀態(tài)。
發(fā)動機(jī)工作時，電樞端子產(chǎn)生發(fā)電電壓，由于發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電電壓高于蓄電池正負(fù)電極的開路電壓，所以開始向蓄電池充電。蓄電池此時相當(dāng)于發(fā)電機(jī)一個負(fù)載，并同時向全車配電系統(tǒng)提供發(fā)電電壓，由于現(xiàn)在設(shè)計的汽車發(fā)電機(jī)輸出功率比較大，當(dāng)全車配電系統(tǒng)處于大負(fù)荷狀態(tài)時，也能滿足需要，且保持蓄電池處于充足狀態(tài)。而采用小容量的蓄電池，僅利用其滿足發(fā)動機(jī)啟動時需要，或滿足ACC 擋位車身電氣系統(tǒng)短時間工作制的需要。也就是說，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時，蓄電池和全車配電系統(tǒng)都相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的負(fù)載，僅發(fā)電機(jī)處于電源狀態(tài)。
溫馨提示，以前由于汽車制造技術(shù)落后，基本應(yīng)用小功率的發(fā)電機(jī)，所以，很難滿足全車配電系統(tǒng)的需要，因此，采用大容量的蓄電池同時供電才能滿足全車配電系統(tǒng)的需要。此外，以前的汽車基本采用低速啟動機(jī)，需要很大的啟動電流，以保證順利起動，因此，也需要適合于啟動用途的大容量蓄電池。而現(xiàn)在，基本采用高速帶減速器的啟動機(jī)電機(jī)，可以減少很大的啟動電流。
2.全車配電系統(tǒng)
一般全車配電系統(tǒng)，可以簡化為一個不帶開關(guān)控制的負(fù)載，和帶開關(guān)控制的負(fù)載。不帶開關(guān)控制的負(fù)載，由所謂的“?；稹?，即一直帶微弱電流的用于激活各種電氣系統(tǒng)正常使用功能的配電系統(tǒng)構(gòu)成。例如，車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、中控門鎖系統(tǒng)、儀表收放機(jī)系統(tǒng)。而帶開關(guān)控制的負(fù)載，由點(diǎn)火開關(guān)或各電氣系統(tǒng)功能操縱開關(guān)控制的用于各種電控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)正常使用功能的配電系統(tǒng)構(gòu)成。由點(diǎn)火開關(guān)或操縱開關(guān)控制的配電系統(tǒng)，在點(diǎn)火開關(guān)或操縱開關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)下，不形成回路，處于開路狀態(tài)。不帶開關(guān)控制的負(fù)載，在發(fā)動機(jī)不工作時，對于蓄電池作為單獨(dú)電源供電時處于有載狀態(tài)。帶開關(guān)控制的負(fù)載，在發(fā)動機(jī)不工作時，對于蓄電池作為單獨(dú)電源供電時處于開路狀態(tài)。當(dāng)用于連接電源以及負(fù)載的，并且形成電路的導(dǎo)線之間，出現(xiàn)問題時，或形成開路狀態(tài)，或形成過載( 不符合要求的有載) 狀態(tài)以及短路狀態(tài)。
電源與負(fù)載之間關(guān)系有三種狀態(tài)，一種是有載狀態(tài)，即電源與負(fù)載形成之間形成回路，電源開路電壓大于電源的端電壓，電源給負(fù)載所加的端電壓和電流，與負(fù)載大小及電源內(nèi)部電阻有關(guān)。當(dāng)過載時，電流非常大，如果失去保護(hù)措施，易造成線束燒損和元件損壞。另一種是開路狀態(tài)，即電源與負(fù)載不構(gòu)成回路，相當(dāng)于有載狀態(tài)的電路，被一個開關(guān)所斷開，電源的端電壓等于電源的開路電壓，電路不產(chǎn)生電流。還有一種是短路狀態(tài)，短路的含義就是負(fù)載被短接，負(fù)載為零。理論上出現(xiàn)短路，電源端電壓急劇下降接近為零，電流取決于電源的開路電壓和電源內(nèi)阻。由于電源內(nèi)阻非常小，電路形成很大電流。而實踐技術(shù)上，短路狀態(tài)時，電路的導(dǎo)線也相當(dāng)于負(fù)載，其負(fù)載大小與導(dǎo)線材質(zhì)和截面積以及導(dǎo)線長短有關(guān)。
3.商務(wù)車電源系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)
商務(wù)車的電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機(jī)構(gòu)成，別克商務(wù)車的配電系統(tǒng)分別由發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)，和車內(nèi)儀表臺右側(cè)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)構(gòu)成。蓄電池的負(fù)極端子與負(fù)極連接導(dǎo)線用緊固螺栓鎖緊，并由負(fù)極連接導(dǎo)線分成兩個支路連接導(dǎo)線，分別與車身板金件和發(fā)動機(jī)缸體用接地螺栓緊固連接；蓄電池正極端子與正極連接導(dǎo)線用緊固螺栓鎖緊，并且正極連接導(dǎo)線也分成兩個支路，一個支路由啟動機(jī)導(dǎo)線連接起動機(jī)正極接線端子，并由啟動機(jī)正極接線端子引出與發(fā)電機(jī)電樞端子相連的充電導(dǎo)線構(gòu)成，并通過發(fā)電機(jī)內(nèi)部整流器與發(fā)電機(jī)殼體實現(xiàn)接地。另一支路導(dǎo)線通過發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/保險絲盒的正極端子與其對應(yīng)的配電系統(tǒng)相連構(gòu)成回路，并利用其正極端子引出一條導(dǎo)線通往車內(nèi)儀表臺右側(cè)的繼電器/ 保險絲盒的正極接線端子，并與其對應(yīng)的配電系統(tǒng)相連構(gòu)成回路。
對于發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒形成的配電系統(tǒng)，和車內(nèi)儀表臺右側(cè)的繼電器/ 保險絲盒形成的配電系統(tǒng)，都由一個不帶開關(guān)控制的負(fù)載和帶開關(guān)控制的負(fù)載。帶開關(guān)控制的負(fù)載，當(dāng)開關(guān)處于斷開狀態(tài)時，形成不了產(chǎn)生電流的回路，對蓄電池來說，不產(chǎn)生放電電流，不會造成蓄電池虧電。而不帶開關(guān)控制的負(fù)載，即使車輛停止，發(fā)動機(jī)關(guān)閉，車身電氣開關(guān)全部關(guān)閉時，也會產(chǎn)生放電電流，只是這個放電電流非常微弱，它只是電控單元內(nèi)部電路和存儲器所需要的電流。對一個充足電的蓄電池來說，需要很長時間，才能出現(xiàn)蓄電池虧電現(xiàn)象，這屬于正?，F(xiàn)象。
技術(shù)支持
為了便于說明與診斷，我們畫出一個電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的邏輯電路，沿水平方向分別畫出兩條平行線，上邊的一條平行線代表蓄電池的正極線，用B 表示。下邊的一條平行線代表蓄電池的負(fù)極線，用E 表示。并在兩條平行線之間，分別等距畫出四個相同大小的邏輯方框且與兩條平行線相平行。在每個邏輯方框上下邊的中部，分別引出與平行線相垂直的線，各自連接于上條平行線或下條平行線。并且每個邏輯方框與下邊平行線相連的垂直線都標(biāo)注“E”。表示其負(fù)極即接地。第一個邏輯方框代表蓄電池，在其正極端標(biāo)注“B”，第二個邏輯方框代表發(fā)電機(jī)，在其正極端標(biāo)注“D”，第三個邏輯方框代表由發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成配電系統(tǒng)，在其正極端標(biāo)注“P1”，第四個邏輯方框代表由車內(nèi)儀表臺右側(cè)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)，在其正極端標(biāo)注“P2”，這樣電路圖就畫好了，如圖1 所示。
圖1 電路圖
對于蓄電池產(chǎn)生虧電，從別克商務(wù)車的電源系統(tǒng)和全車配電系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)形成的電路圖可知，造成蓄電池產(chǎn)生虧電的故障指針有三個。一是對蓄電池進(jìn)行充電不良，也就是發(fā)動機(jī)發(fā)電異常或充電線路出現(xiàn)問題。二是全車配電系統(tǒng)有放電現(xiàn)象，即負(fù)載原因造成放電過多，或出現(xiàn)線束破損與車身接觸形成一定接觸電阻，造成額外放電。三是蓄電池本身品質(zhì)，形成虧電。由于蓄電池的老化，或電解液的缺失，以及蓄電池內(nèi)部極板材料脫落形成內(nèi)部短路，都會造成蓄電池自身虧電。
對于三個故障指針，我們完全可以利用測試燈和萬用表的電壓檔進(jìn)行檢查，測量和試驗，即可以精確地確定故障原因或部位來解決故障。在這里，需要說明的是，測試燈采用12V 4W 的汽車用白熾燈泡，利用燈絲亮度，估算并比較電流或電壓的大小。而萬用表選擇量程為20V 的直流電壓檔進(jìn)行測量。
下面是本人診斷思路和診斷過程, 供大家參考。
第一步，診斷思路：先對電源系統(tǒng)的線束，即導(dǎo)線和連接緊固端子進(jìn)行檢查，確定導(dǎo)線和連接緊固端子是否正常。眾所周知，汽車所有的電器，無外乎兩樣?xùn)|西，一個是由電氣原理或電子原理構(gòu)成各種電器元件，另一個是由導(dǎo)線和連接器構(gòu)成的線束。由于電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的線束結(jié)構(gòu)簡單，可以通過檢查方法，確定線束的導(dǎo)線和接線端子緊固是否良好。
診斷過程：通用別克商務(wù)車電源系統(tǒng)的線束由蓄電池負(fù)極端子的接地線束和由正極端子的電源線束構(gòu)成。接地線束分別連接車身和發(fā)動機(jī)，經(jīng)檢查確定導(dǎo)線和接線緊固正常。而電源線束分別連接發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)正極端子和起動機(jī)正極端子。檢查發(fā)現(xiàn)蓄電池正極接線柱螺栓松動，進(jìn)一步檢查確定是正極接線柱螺栓螺紋變形，且蓄電池正極接線端螺母螺紋損傷，造成電氣導(dǎo)線連接產(chǎn)生虛接。說明起動線束有虛接問題，先做些簡易處理，緊固蓄電池正極接線端子。
第二步，診斷思路：確定蓄電池是否虧電。只有確定蓄電池虧電，才能對電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)進(jìn)行診斷，這是確定電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)是否產(chǎn)生故障的前提。我們知道，如果蓄電池正負(fù)極端子電壓正常，即蓄電池電壓正常，且額定啟動機(jī)負(fù)載工作時，產(chǎn)生的電壓降正常，則蓄電池蓄電正常。一般情況狀態(tài)，蓄電池電壓約為12V，啟動時電壓降約為11V 以上，表明蓄電池充電充足。關(guān)鍵問題是先確定發(fā)動機(jī)啟動時啟動負(fù)載是否正常。當(dāng)啟動時，如果電壓降下降過大，只能表明蓄電池虧電，或啟動機(jī)負(fù)載過大。啟動機(jī)負(fù)載過大，或是啟動機(jī)電氣系統(tǒng)本身，或是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)本身造成的。
診斷過程：選擇萬用表量程為20V 電壓檔，用萬用表的黑表筆接蓄電池負(fù)極端，紅表筆接蓄電池正極端，測得蓄電池靜態(tài)電壓為11.2V，啟動發(fā)動機(jī)，仔細(xì)觀察電壓的變化狀態(tài)，且測得蓄電池電壓降最低為約7V，電壓降偏低。由于發(fā)動機(jī)已經(jīng)啟動不了，用外接一個蓄電池方法，連接啟動成功，啟動很順利，說明發(fā)動機(jī)啟動時啟動負(fù)載正常。著車一段時間，目的是給蓄電池進(jìn)行充電。隨后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，又重新測量蓄電池電壓和啟動時電壓降，分別是12V 和10.4V，并且發(fā)動機(jī)啟動順利，說明蓄電池原先處于虧電狀態(tài)。
第三步，診斷思路：確定發(fā)電機(jī)發(fā)電是否正常。一般發(fā)電機(jī)工作時，通過改變電器負(fù)荷，即測量條件，測量發(fā)電電壓和其電壓變化狀態(tài)，和觀察儀表內(nèi)充電指示燈確定發(fā)電機(jī)發(fā)電是否正常。
診斷過程：啟動并打著發(fā)動機(jī)，觀察蓄電池電壓數(shù)值和變化，發(fā)電機(jī)發(fā)電時，蓄電池電壓為13.8V。打開遠(yuǎn)光燈，蓄電池電壓基本不變化。并同時觀察車內(nèi)儀表充電指示燈的指示狀態(tài)，指示為正常。
第四步，診斷思路：確定發(fā)電機(jī)無“跑電”現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)電機(jī)不工作時，蓄電池只向發(fā)電機(jī)正極( 電樞端) 提供蓄電池電壓，不產(chǎn)生漏電電流即“跑電”現(xiàn)象。如果產(chǎn)生漏電電流，一般是發(fā)電機(jī)整流器的二極管反向擊穿造成的，它是造成蓄電池虧電原因之一。
診斷過程：斷開蓄電池正極接線端子和連接車內(nèi)和發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)的正極端子，即和斷開發(fā)電機(jī)的電樞接線端子等效。在蓄電池正極與斷開蓄電池正極接線端子的線束之間串接一個由汽車用12V 4W 的白熾燈泡構(gòu)成的測試燈，測試燈不亮，表明發(fā)電機(jī)無“跑電”現(xiàn)象。當(dāng)然，也可以用萬用表的電阻檔測發(fā)電機(jī)電樞端與接地的正反向電阻值確定。即測量整流器的二極管正反向電阻值。
第五步，診斷思路：確定發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)是否有不合理的放電現(xiàn)象。因為配電系統(tǒng)存在由不帶開關(guān)控制的負(fù)載，會形成微弱的小電流。如果形成微弱的小電流偏大，即會造成蓄電池虧電現(xiàn)象。同時，配電系統(tǒng)線束內(nèi)導(dǎo)線出現(xiàn)混接或接地，會造成過載及短路而形成很大電流，也會造成蓄電池虧電現(xiàn)象。
診斷過程：先用測試燈對發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒內(nèi)每個保險絲和易熔器進(jìn)行測量，把測試燈帶導(dǎo)線的一端接地，測試端分別測量每個保險絲和易熔器，測試結(jié)果包括兩種情況，一種測試燈亮，一種測試燈不亮。然后，分別把點(diǎn)亮測試燈的保險絲或易熔器全部有序地拔出，斷開繼電器/ 保險絲盒的正極接線柱，用于連接蓄電池正極的導(dǎo)線，在蓄電池正極端與繼電器/ 保險絲盒的正極接線柱之間串接測試燈，如果測試燈亮，說明配電系統(tǒng)線束內(nèi)導(dǎo)線出現(xiàn)混接或接地。如果測試燈不亮，分別把拔出的保險絲或易熔器，有序地一個一個地插上，并觀察串接的測試燈是否點(diǎn)亮。結(jié)果，也出現(xiàn)兩種現(xiàn)象。一種是插上后測試燈不亮，另一種是插上后測試燈點(diǎn)亮。這種保險絲或易熔器插上后測試燈點(diǎn)亮的電路，就是配電系統(tǒng)存在的不帶開關(guān)控制的負(fù)載構(gòu)成的電路。在繼電器/ 保險絲盒的正極接線柱接萬用表紅表筆，黑表筆接地，同時，保持測試燈依然串接狀態(tài)，分別測量每個插入后的對地電壓值，基本都約9.2V，而測試燈燈絲僅發(fā)紅，說明屬于正常放電現(xiàn)象。
第六步，診斷思路：確定室內(nèi)儀表臺右側(cè)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)是否存在不合理的放電現(xiàn)象。
診斷過程：診斷過程與確定發(fā)動機(jī)倉內(nèi)的繼電器/ 保險絲盒構(gòu)成的配電系統(tǒng)是否有不合理的放電現(xiàn)象相同。只是插上后測試燈點(diǎn)亮的保險絲構(gòu)成的電路，只有三個保險絲分別插入后的對地電壓值，比較偏低，約為5V，且測試燈燈絲偏亮，產(chǎn)生放電電流偏大些。
診斷結(jié)論和處理建議：根據(jù)維修工對故障現(xiàn)象的描述，已更換了一個新蓄電池，且在診斷分析和診斷過程，確定蓄電池正極接線柱螺紋損壞，正極接線螺栓也變形，造成電氣導(dǎo)線連接產(chǎn)生虛接。它是蓄電池產(chǎn)生虧電現(xiàn)象的主要原因。發(fā)電機(jī)發(fā)電正常，且沒有產(chǎn)生“跑電”現(xiàn)象。發(fā)動機(jī)倉內(nèi)配電系統(tǒng)正常，僅室內(nèi)配電系統(tǒng)有三個保險絲形成的電路，存在過放電造成蓄電池緩慢虧電的可能。例如，車輛放置一兩個月以后。才表現(xiàn)出來蓄電池虧電。建議處理蓄電池和正極接線接線端子螺紋和螺栓，消除虛接故障。或重新更換蓄電池和正極連接導(dǎo)線總成，根除虛接故障。并建議車主行駛一段時間，如果近時間出現(xiàn)虧電現(xiàn)象，然后再對室內(nèi)配電系統(tǒng)三個保險絲對應(yīng)的電路的元件進(jìn)行維修或更換。
下面說說蓄電池正極接線端出現(xiàn)虛接會產(chǎn)生哪些弊端，首先會造成蓄電池產(chǎn)生虧電，并造成起動困難，由于正極虛接，會造成發(fā)電機(jī)產(chǎn)生很高脈沖電壓，易損壞車身電控單元，以及損壞發(fā)電機(jī)整流器二極管，造成發(fā)電機(jī)損壞等風(fēng)險。
在這里需要解讀的是，本人的故障診斷方法，是依據(jù)每個系統(tǒng)存在的測試點(diǎn)，并依據(jù)測試點(diǎn)的診斷參數(shù)進(jìn)行測量，確定故障原因或部位，依賴萬用表和測試燈，有序地進(jìn)行診斷，最后得出結(jié)論, 而非對故障現(xiàn)象和故障原因之間進(jìn)行因果分析。在實際故障診斷，如果有一定經(jīng)驗，可以簡化診斷程序，更有效地解決故障。
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