摘要：本文介绍一种新型客车启动系统的部件构成和主要电路，详细阐述该系统对启动机的多重保护功能及对行车安全的保障功能。

    客车启动系统要保护的关键部件是启动机，而启动机的工作特点是短时工作制且受客观条件影响很敏感。启动机制造厂家的技术、品质水平差异较大，启动机在客车或发动机中也是故障频次很高的部件之一，客车启动系统的设计是整车生产厂及用户都很关注的问题。目前城市公交客车中天然气（LNG和CNG）发动机在大量应用，如有燃气泄露，这时启动机故障或绕组烧蚀极易引起火灾。在整车电气系统设计时，一方面要严格依据相应的设计标准及GB7258-2012《机动车运行安全技术条件》要求的采用相应温度等级的阻燃导线及护套波纹管、合理的负荷匹配及相应的短路、过载、互锁保护等；另一方面，要积极采用新的技术，才能克服长期困扰我们的客车电气系统上存在的缺陷。可靠稳定的启动控制系统，不仅能保护启动机，还对客车的安全运行起到重要保障作用。目前客车电气设计人员有各种成熟的启动系统设计方案，本文将以保护启动机为核心及良好的实际运用效果，来详细阐述一种具有多重保护功能的客车启动系统。

    1 客车启动系统设计
    针对可能引起启动机损坏的各种不当操作行为，在设计客车启动系统时采取相应的保护措施，有效避免损害启动机的情况发生。
    1）客车启动系统组成图1为客车启动系统电气原理图。客车启动系统包括：①启动中央控制单元：电源继电器总成K1、启动继电器总成K2、启动保护继电器总成K3、启动控制继电器总成K4、控制单元总成L、启动保护指示灯LED I、过流指示灯LED2、启动指示灯LED3及附属电器件；②蓄电池组（DC 24 V）；③车内翘板电源总开关51；④点火组合开关S2；⑤机械电源总开关S3；⑥空档开关S4；⑦发动机舱门开关S5；⑧后启动开关（自动复位）S6；⑨后停机开关（自动复位）S7；⑩启动机；11发电机；12发动机ECU；13熔断丝及线束等。

    2）客车启动系统的功能当点火开关S2接通ST时，发动机启动后3s，启动中央控制单元内的控制器L，自动切断点火钥匙回路，使点火钥匙操作失效。有效防止了重复启动及长时间反拖启动机造成的损害。
    当发动机启动后5s，由启动保护继电器K3作用，将启动继电器K2自动断开，启动机电缆无电，避免该电缆带电在行车中存在的危险性。
    通过延时保护继电器K3的常开触点及D2组成的回路，对K1线圈形成自锁回路作用，只有当发动机完全熄火后，电源总开关K1才能分断。避免出现“抛蓄电池”现象，造成瞬时高电压烧毁ECU等用电器。

    2 启动系统工作过程
    2.1启动系统上电
    手动接通机械电源开关S3，再打开车内翘板电源控制总开关S1，一路通过5号线接到启动中央控制单元的D3，接通K1的线圈回路，K1线圈得电，K1工作，K1常开触点闭合，为整车提供电源（50号线得电）。另一路通过5号线与K3（延时断开的）常闭触点接通K2的线圈电路，延时保护指示灯LED1亮，且K2线圈得电，K2工作，K2常开触点闭合，使启动电缆12号线得电，同时F4线路得电，为启动控制继电器K4工作做好准备。将点火组合开关S2旋转到ON档，15号线得电，为发动机ECU及整车提供ON档电源。
    2.2启动系统工作原理
    当S2旋转到ST档时（注：当操作后启动开关S6时，启动原理与之相同），10号线经S5、  S4开关后，20号线接入启动中央控制单元的控制器L总成ii端，启动指示灯LED3亮。此时控制器L的01端输出低电位，因启动控制继电器K4的线圈上端连接于启动开关信号的20号线，故K4线圈得电，K4工作，K4常开触点闭合，通过F4使14号线得电。启动机电磁开关线圈与14号线接通，电流流经吸拉和保持线圈，产生拉力，一方面拉动拨叉，拨叉拨动单向器向飞轮方向直线运动，与飞轮齿圈啮合；另一方面，拉动铁心移动，使得接触盘向端子方向移动。当单向器上驱动齿轮与发动机飞轮齿圈啮合达到一定深度，接触盘与端子完全接触，12号线通过电磁开关的主触点，接通主电路，吸拉线圈被短路，保持线圈产生的拉力保证接触盘稳定。当发动机成功启动后，短时间内发动机拖动启动机驱动齿轮，但是因旋向变化，驱动齿轮处于打滑状态，此时启动机电机保持旋转，驱动齿轮与电机反向旋转。
    2.3启动结束过程
    当发电机端子N点电位升高至10V以上时，11号线通过控制器L的i2点输入的信号，立即切断01的低电位，K4线圈失电，K4的常开触点断开14号线电源，启动机电磁开关线圈断电，电磁开关主触点断开，电机停转。同时从吸拉线圈引入反向电流，将吸拉线圈和保持线圈串接，反向拉力抵消，同时复位弹簧释放能量，促使接触盘脱离端子，拨叉复位，单向器退回到静止位置，启动过程完毕。
    2.4启动系统的保护原理
    正常情况下，当启动结束时，i1断开高电位（即ST复位），LED3熄灭，03立刻输出低电位；当i2检测到10v以上电位时，控制器L的02端输出高电位，这时在02高电位、03低电位的作用下，延时保护继电器K3开始工作，延时5s断开的常闭触点断开，切断K2线圈电路电源，K2常开触点断开，LED 1熄灭，切断12号线启动电缆的电源，使发动机启动后在行车中的启动电缆无电，提高行车安全，启动过程结束。这时如果再次接通ST点火开关，由于控制器L的01已经切断了低电位，K4不工作，启动无效，有效防止了重复启动的错误行为。
    在非正常情况下，当S2接通ST档时，由于点火开关S2触点粘联、线路异常或人为操作错误等，使20号线一直接通电源不断开，这时在控制器L内部电路的作用下，02输出高电位，启动在3s内（从启动开始i1高电位时起）03输出低电位，这时K3工作，延时保护常闭触点断开继电器K2线圈回路，同样切断12号线的启动电缆电源。另一路的工作是在启动过程中，i2输入的N点电位高于10V时，控制器L切断01低电位，K4断电，切断启动机电磁开关线圈电源，对启动机起到了有效的保护作用。
    综上所述，只要发动机N点电位高于10v，便切断01输出的低电位，即断开启动控制继电器K4，亦即切断启动机电磁开关线圈电源，有效保护了启动机。另外，在正常和非正常启动情况下，都能有效切断启动电缆的电源，提高了行车安全性。
    电源电路的自锁保护：当启动结束后，由于K3的常开触点闭合，由K3的常开触点、D2、F5、K1的常开触点对K1的线圈组成自锁供电回路，在行车中由于S1故障断开或外部线路问题造成的5号线断电，不会引起K1电源继电器断电，另外也只有当发动机完全熄火后，控制器L的i2输入低于10v（即发电机N端电位低于10V），02断开高电位输出，K3线圈失电，K1自锁回路断开，这时才能通过关闭S1断开K1。避免出现“抛蓄电池”现象，造成瞬时高电压烧毁ECU等用电器。
    过流保护：电源继电器K1的过流、过热传感器11，检测K1电源继电器总成过流、过热状况，如有过流、过热发生，通过端子B5输出到仪表指示灯，告知操作者系统过载，同时过载指示灯LED2亮；启动继电器K2的过流、过热传感器12，检测K2的过流、过热状况，如有过流、过热发生，通过端子B5输出到仪表指示灯，告知操作者系统过载，同时过载指示灯LED2亮；另外，当发生过载，通过过流、过热传感器到D1、D4使K3工作，K3延时断开触点断开K2，使启动电缆断电，有效保护启动过程。

    3 结束语
    该客车启动系统大量应用于长春公交集团的城市公交客车上，目前为止未发现由于系统不稳定、保护不可靠引起的启动机损坏及车辆行车中出现的安全问题。