1．背景
我公司生产的德龙FC 系列车型选用康明斯 ISM 系列电控发动机和引进德国技术的 F2000/F3000 驾驶室。该系列车型投放市场后，其整车的可靠性、动力性、经济性及环保性能均得到了用户的一致认可。但是，在投入市场初期，售后服务系统的统计数据显示，该车型起动系统的故障率和保修费用偏高，其主要表现为起动机不能正常工作。
针对这一问题，公司组织技术人员与发动机厂家一起对部分用户进行了走访调查，经初步拆检发现，起动机损坏主要表现为起动线圈烧毁和起动机离合器损坏，故障点如图1、图 2 所示。
2．故障原因分析
根据初步拆检结果，我公司联合发动机生产厂家及起动机生产厂家进行了起动机过载试验。试验结果表明，起动机不存在设计及质量缺陷。
同时我们注意到，故障车辆的电器系统均出现过以下问题：①发动机点火后点火开关钥匙不能及时回位；②起动继电器内部触点锈蚀，甚至粘结失效。
参照起动系统线路图（见图 3），如果起动系统工作正常，转动点火开关钥匙时，点火开关闭合，起动继电器线圈通电，使其触点闭合，这时起动机的吸合线圈、保持线圈及起动线圈均通电，起动机拉杆臂在吸合线圈与保持线圈的共同作用下向右移动，利用杠杆力将起动机的驱动齿轮向左推出，驱动齿轮被推出的同时在起动线圈的作用下低速旋转，并与发动机飞轮齿圈啮合。
当拉杆臂继续向右移动至固定在拉杆臂上的接触板时，使线路中的B点和M点导通，这时吸合线圈断电，拉杆臂仅在保持线圈的作用下继续保持在该位置。当 B 点、M 点导通后，由于吸合线圈短路，起动线圈中的电流增大，由此产生的旋转力矩也随之增大，即可通过飞轮带动发动机达到起动转速。
发动机顺利起动后，松开点火开关钥匙，点火开关断开，起动继电器的触点断开，保持线圈断电，拉杆臂在回位弹簧的作用下向左移动，使 B点、M 点断开，至此起动线路完全断电。在拉杆臂回位的同时，驱动齿轮也回到原来的位置，从而完成发动机的起动过程。
如果点火开关在发动机起动后不能及时复位，或者起动继电器因触点粘结而失效，一方面会使起动线路的工作电压一直加在起动线圈和保持线圈上，导致起动线圈因长时间通电过热而烧毁（起动机生产厂家一般要求起动机一次通电的时间不允许超过15s）。另一方面，发动机起动后若起动线路没有及时断电，起动机的驱动齿轮就不能及时与发动机飞轮齿圈脱离，由于发动机的转速高于起动机，发动机会拖动起动机驱动齿轮转动。虽然驱动齿轮与起动机转子之间是通过单向离合器相连的，可以避免起动机转子被拖动的情况发生，但若起动线路无法断电，离合器长时间工作产生大量摩擦热，可能会使离合器弹簧等零件因受热而损坏失效。
由以上分析可以看出，引起起动线圈烧毁和起动机离合器损坏的根本原因，是起动继电器和点火开关钥匙的工作性能及可靠性不能满足起动系统的使用要求。
3． 技术改进措施
找到故障产生的根本原因后，我们与发动机及起动机生产厂家的技术人员一起分析讨论后，制定并实施了以下技术改进措施：
①改进点火
开关钥匙质量，确保发动机点火后钥匙能及时回位，断开点火开关。
②取消整车线路中的起动继电器，由起动机生产厂在起动机上加装整体式IMS电磁开关。该电磁开关在国外同型号产品上已经广泛应用，具有质量轻、成本低、可靠性高等特点，能保证起动系统的使用要求，且抗振动、防雨淋，能适应各种复杂的工作环境，其寿命可达10万次以上。
③充分利用康明斯ISM发动机先进的电控功能，激活发动机电控单元（ECM）对起动系统的保护控制。在整车线路中增加起动保护继电器，当发动机起动后，电控单元通过起动保护继电器自动切断蓄电池对起动系统的供电，从而更有效地防止由于零部件质量或操作原因导致的发动机起动后起动系统不能及时断电而引起的起动机损坏。同时，在整车线路中增加了F400 熔断丝，以更好地保护起动线路。改进后的起动系统线路见图4。
IMS 电磁开关固定安装在起动机上，其功能与图3 中的起动继电器相同。需要特别说明的是，该 IMS 电磁开关同时受点火开关、空档开关和起动保护继电器的控制。
发动机起动时，换档杆置于空档，空档开关闭合。这时转动点火开关钥匙，点火开关闭合，起动保护继电器在电控单元的控制下闭合，IMS电磁开关闭合，进入起动过程。
发动机起动后，当电控单元检测到发动机转速达到规定值时，将自动切断起动保护继电器的控制电路，起动保护继电器触点断开，IMS 电磁开关随之断开，起动机完全断电。
可以看出，起动保护继电器可以保证在发动机起动后能及时自动断开起动机的供电，对起动机起到良好的保护作用。
需要指出的一点是，起动保护继电器还可确保在发动机正常运转过程中，即使误操作点火开关钥匙，也不会使起动机通电，因为电控单元在发动机正常运转时输出的高阻抗会确保起动保护继电器处于断开状态，从而避免起动机的异常损坏。
以上技术改进措施实施近一年后，售后服务系统的统计数据表明，起动系统的故障率与以前相比有较大幅度的下降，说明上述改进措施是行之有效的。
