《汽车电气设备构造与维修中职版》（白彩盛） 项目三 启动与点火系统的构造

汽车电气设备构造与维修主讲教师：扫码下载文旌课堂APP扫码签到（202X.XX.XXXX:XX至202X.XX.XXXX:XX）签到方式教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。签到启动与点火系统的构造与维修项目3启动与点火系统是汽车电气系统的重要组成部分。启动系统主要由蓄电池、启动机及其控制电路组成。点火系统是指能够在火花塞两电极间产生电火花的设备。汽车在使用过程中，难免会遇到启动与点火系统故障，本项目将通过检修启动系统和检修点火系统两个任务，使学生熟悉相应的维修方法。项目导读达成目标知识目标1．了解启动系统的分类与组成。2．熟悉启动机的分类与组成。3．熟悉启动机的工作原理。4．掌握启动机的检修方法。5．了解点火系统的作用和分类。6．掌握点火系统主要部件的检修方法。达成目标技能目标1．能够更换与检修启动机。2．能够检修点火系统的主要部件。素质目标1．增强安全操作、团队协作的意识。2．养成好学上进、拼搏创新的精神。任务3.1检修启动系统任务3.2检修点火系统项目导航3.1检修启动系统任务任务引入某日，小王准备开车去上班时，发现汽车无法启动，于是将车拖到维修厂进行维修。维修人员对其进行了检查：当打开点火开关时，启动机不转动；按喇叭时，喇叭响；打开前照灯开关时，前照灯点亮；启动开关与线路接线良好。最后，诊断结果为启动机故障，于是维修人员将启动机拆下并进行了维修。任务引入本任务主要介绍启动系统的分类与组成、启动机的分类与组成、启动机的工作原理及启动机的检修，其知识与技能要求如下表所示。任务内容检修启动系统学习程度识记理解应用学习任务启动系统的分类与组成●

启动机的分类与组成●

启动机的工作原理●

启动机的检修●实训任务拆卸、分解与检查启动机●自我勉励任务描述任务工单3.1——检修启动系统在进行具体工作前，需要掌握启动系统的相关知识。学会拆卸、分解汽车的启动机。学生领取任务工单，并进行分组（详见教材）3.1.1启动系统的分类与组成发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后，才能进入自行运转状态。启动系统的作用就是供给发动机曲轴足够的启动转矩，使发动机进入自行运转状态。3.1.1启动系统的分类与组成1．启动系统的分类辅助汽油机启动式启动系统电力启动式启动系统发动机启动方式的不同人力启动式启动系统3.1.1启动系统的分类与组成人力启动式启动系统是用手摇柄直接摇动发动机曲轴上的启动爪或用绳拉动驱动带轮，使发动机的曲轴在外力的作用下旋转起来，启动发动机的启动系统。这种启动系统最简单，现代汽车仍有部分车型将人力启动式启动系统作为后备方式保留，但多数车型已经不采用这种启动系统。1）人力启动式启动系统3.1.1启动系统的分类与组成辅助汽油机启动式启动系统是在启动时，首先启动汽油机，然后以汽油机的输出动力带动车上的发动机转动，从而使发动机得以正常启动的启动系统。只有少数重型汽车采用这种启动系统。2）辅助汽油机启动式启动系统3.1.1启动系统的分类与组成电力启动式启动系统是直流电动机通过传动机构来启动发动机的启动系统。它具有操作简单、启动迅速可靠、重复启动能力强、可以实现远距离控制等优点，因此在现代汽车上广泛使用。3）电力启动式启动系统3.1.1启动系统的分类与组成组成：启动系统由蓄电池、启动机及其控制电路组成，其中，控制电路包括点火开关、启动继电器等。工作过程：当点火开关处于启动位置时，启动继电器接通启动机主电路，此时启动机工作，带动发动机运转，将蓄电池的电能转化成机械能带动发动机曲轴旋转。发动机启动之后，启动机便立即停止工作。2．启动系统的组成3.1.2启动机的分类与组成1．启动机的分类根据不同的分类标准按照控制方法的不同按照传动机构啮入方式的不同机械控制启动机电磁控制启动机惯性啮合式启动机强制啮合式启动机电枢移动式启动机和减速式启动机3.1.2启动机的分类与组成机械控制启动机电磁控制启动机机械控制启动机由脚踏或手拉杠杆联动机构直接控制启动机的主电路开关来接通或切断主电路。机械控制启动机虽然结构简单，工作可靠，但需要靠近驾驶室，因而受到安装布局的限制，且操作不便，因此目前很少汽车使用这种启动机。电磁控制启动机借按钮或钥匙控制电磁铁，再由电磁铁控制主电路开关来接通或切断主电路。电磁控制启动机装有电磁铁，可进行远距离控制，操作省力，因此现代汽车大都使用这种启动机。1）按照控制方法的不同分类3.1.2启动机的分类与组成2）按照传动机构啮入方式的不同分类1惯性啮合式启动机旋转时，驱动齿轮借惯性力自动啮入飞轮齿环。特点：啮合结构简单、不能传递较大转矩、可靠性差，目前很少汽车使用这种启动机。惯性啮合式启动机2强制啮合式启动机强制啮合式启动机靠人力或电磁力拉动杠杆，强制拨动驱动齿轮啮入飞轮齿环。特点：啮合结构简单、动作可靠、操作方便，中小型汽车大多采用这种启动机。3.1.2启动机的分类与组成2）按照传动机构啮入方式的不同分类3电枢移动式启动机靠磁极磁通的电磁力，使电枢轴向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿环。目前该种启动机广泛应用于大功率柴油发动机上。电枢移动式启动机4减速式启动机减速式启动机采用高速、小型、低力矩电动机，在传动机构中设有减速装置。特点：质量和体积比普通启动机小，但结构和工艺比普通启动机复杂，目前很少汽车使用这种启动机。3.1.2启动机的分类与组成驱动齿轮属于启动机的部件，飞轮齿环属于发动机的部件。汽车小贴士3.1.2启动机的分类与组成2．启动机的组成电动机传动机构控制装置1）电动机启动机一般均采用直流串励式电动机，如图所示。直流串励式电动机的作用是产生启动力矩，它主要由电枢、磁极、端盖、机壳、电刷及电刷架等组成。3.1.2启动机的分类与组成3.1.2启动机的分类与组成“串励”是指电枢绕组与励磁绕组串联。汽车小贴士3.1.2启动机的分类与组成（1）电枢作用：产生电磁转矩。组成：电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等。电枢铁芯是由许多相互绝缘的硅钢片叠装而成的，其表面上有槽，用来安放电枢绕组；电枢绕组是由矩形截面的裸铜条绕制而成的；换向器安装在电枢轴上，它由许多换向片组成。3.1.2启动机的分类与组成（2）磁极作用：产生电枢转动时所需要的磁场。组成：固定在机壳上的磁极铁芯和励磁绕组组成。磁极一般为四个，它们两两相对安装在电动机内壳上。四个励磁绕组可互相串联后再与电枢绕组串联，也可两两串联后并联，再与电枢绕组串联，如图所示。3.1.2启动机的分类与组成（3）端盖端盖有前、后之分，前端盖一般由钢板压制而成，其上装有四个电刷架，后端盖由灰铸铁浇铸而成。它们分别安装在机壳的两端，靠两根长螺栓与机壳紧固在一起。两端盖内均安装有轴套，用来支撑电枢轴。3.1.2启动机的分类与组成（4）机壳机壳由钢管制成，是磁极和电枢的安装机件（见图），其一端有窗口，便于维修人员观察和维护电刷和换向器。同时，启动机的电磁开关也安装在机壳上。3.1.2启动机的分类与组成（5）电刷及电刷架作用：将电流引入电动机。电动机一般有四个电刷及四个电刷架，如图所示。电刷由铜粉与石墨粉压制而成，其安装在电刷架中，借弹簧的压力紧压在换向器上。作用传动机构又称啮合机构，其作用是把电动机产生的转矩传递给发动机的飞轮，以带动发动机转动。组成一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。单向离合器比较复杂的是单向离合器，其作用是传递电动机转矩，启动发动机，并在发动机启动后自动打滑，防止启动机电枢飞散。2）传动机构3.1.2启动机的分类与组成3）控制装置控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮齿环的啮合与分离，并且控制电动机电路的接通与切断。

常用的控制装置有机械式和电磁式两种，现代汽车上多使用电磁式控制装置。3.1.2启动机的分类与组成电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、回位弹簧、活动铁芯、接触片等组成。

在电磁开关壳体的前部，装有C端子、30号端子和50号端子（在C端子的后部，图中无法显示，所以未标出）。30号端子经发电机、保险丝接蓄电池；50号端子经启动继电器接点火开关；C端子在启动机内部，连接启动机内部的励磁绕组。在启动机上的电磁式控制装置称为电磁开关。3.1.2启动机的分类与组成3.1.3启动机的工作原理启动机的工作原理3.1.3启动机的工作原理点火开关打开时，50号端子接通，使得蓄电池电流流至保持线圈和吸引线圈。此时保持线圈和吸引线圈的磁场方向相同，共同克服回位弹簧的弹力将活动铁芯吸合，从而推动拨叉使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。同时，流经吸引线圈的电流通过C端子，流至电动机励磁绕组和电枢绕组，驱动发动机飞轮完成启动动作。驱动齿轮与飞轮齿环啮合后，固定在活动铁芯一端的接触片，将30号端子和C端子短接，吸引线圈被短路，只有保持线圈保持活动铁芯的吸合动作。启动机在启动时需要较大的力把驱动齿轮与飞轮齿环啮合在一起。这时就需要吸引线圈和保持线圈同时通电，产生较大的电能进而获得较大的力。在啮合之后，驱动齿轮与飞轮齿环就进入了保持状态，这时只需要用很小的电流产生一个较小的力使它们保持啮合的状态即可。汽车小贴士3.1.3启动机的工作原理3.1.4启动机的检修断开蓄电池负极电缆电动车窗举升车辆拔下连接启动机的插接器拆下启动机的固定螺栓旋松并取下启动机安装启动机（安装步骤与拆卸步骤相反）拆装启动机的步骤如下：1．拆装启动机3.1.4启动机的检修2．分解与组装启动机（1）拆卸电磁开关（2）拆卸启动机通杆螺栓（4）取下电刷（5）取下电刷架（6）取下电枢（7）组装启动机（组装步骤与分解步骤相反）（3）拆卸启动机后端盖和前端盖。3.1.4启动机的检修3．检查启动机①电枢绕组搭铁的检查②电枢绕组断路的检查测量换向器与电枢轴之间的电阻，阻值应为无穷大，否则说明电枢绕组发生搭铁故障，应进行维修或者更换电枢绕组。测量相邻换向器片之间的电阻，阻值应一致，且不为无穷大，否则说明电枢绕组发生断路故障，应进行维修或者更换电枢绕组。（1）检查电枢绕组3.1.4启动机的检修3．检查启动机（2）检查励磁绕组励磁绕组搭铁的检查励磁绕组断路的检查①②测量励磁绕组外壳与励磁绕组接线柱之间的电阻，阻值应为无穷大，否则说明励磁绕组发生搭铁故障，应进行维修或者更换励磁绕组。测量励磁绕组接线柱与各电刷之间的电阻，阻值应一致且不为无穷大，否则说明励磁绕组发生断路故障，应进行维修或者更换励磁绕组。3.1.4启动机的检修3．检查启动机（3）检查电磁开关测量50号端子与C端子之间的吸引线圈电阻，阻值应不大于1Ω，否则应进行维修或者更换电磁开关。①吸引线圈的检查测量50号端子与壳体之间的保持线圈电阻，阻值应为1Ω以上，否则应进行维修或者更换电磁开关。②保持线圈的检查实践操作——拆卸、分解与检查启动机以科鲁兹车型为例，介绍启动机的拆装、分解与检查。1．拆卸启动机01断开蓄电池负极电缆。02举升车辆。实践操作——拆卸、分解与检查启动机03拔下连接启动机的插接器。04找到启动机的固定螺栓，旋松并取下。05轻轻晃动启动机，将其从车上取下。实践操作——拆卸、分解与检查启动机启动机的分解与检查，具体步骤请扫码观看。分解启动机检查启动机课堂小结启动系统的分类与组成启动机的分类与组成启动机的工作原理启动机的检修3.2检修点火系统任务任务引入某日，在一家汽车维修厂，一位车主反映自己的车辆启动以后，发动机怠速运转的转速比正常的时候高，而且能明显感受到车辆抖动、加速不良，但仪表盘并没有指示灯亮起。经过检查，维修人员发现该车辆的故障为点火线圈故障，于是对其进行了维修。任务引入本任务主要介绍点火系统的作用、点火系统的分类及点火系统主要部件的检修，其知识与技能要求如下表所示。任务内容检修点火系统学习程度识记理解应用学习任务点火系统的作用●

点火系统的分类●点火系统主要部件的检修●实训任务检修点火系统的主要部件●自我勉励任务描述任务工单3.2——检修点火系统在进行具体工作前，需要掌握点火系统的相关知识。检查点火线圈、火花塞是否良好，若有故障，则进行维修。学生领取任务工单，并进行分组（详见教材）3.2.1点火系统的作用点火系统的作用将汽油机工作时吸入气缸的可燃混合气，在压缩冲程终了时，及时地用电火花点燃，并满足可燃混合气充分燃烧及发动机工作稳定的性能要求，使汽油机顺利地实现从热能到机械能的转变。3.2.2点火系统的分类传统点火系统电子点火系统微机控制点火系统现在汽车广泛采用的系统三类1．传统点火系统组成包括：蓄电池点火开关点火线圈分电器（包括断电器、配电器、电容器、真空提前装置、离心提前装置）高压线火花塞附加电阻等3.2.2点火系统的分类3.2.2点火系统的分类用来提供点火系统工作时所需的能量。蓄电池1用来控制仪表电路、初级电路及启动继电器电路的开闭。点火开关2点火线圈主要由初级绕组、次级绕组、铁芯组成，它相当于自耦变压器，用来将蓄电池供给的低压电转变为高压电。点火开关33.2.2点火系统的分类由断电器、配电器、电容器和点火提前装置（包括真空提前装置、离心提前装置）等组成，它用来控制初级电路的通断，使次级电路产生高压电，并将高压电分配到相应气缸的火花塞上。分电器4初级绕组所在的电路称为初级电路。次级绕组所在的电路称为次级电路。3.2.2点火系统的分类用来将高压电引入火花塞。高压线5由接线螺杆、绝缘体、壳体及电极等组成，其中电极由中心电极和侧电极组成，它利用高压电产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。火花塞6知识之窗：火花塞间隙一般为0.7～0.8mm，个别火花塞间隙可达1mm。3.2.2点火系统的分类串联在初级电路中，用来改善点火特性。附加电阻73.2.2点火系统的分类工作原理1．传统点火系统当发动机工作时，断电器轴连同凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转。凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和打开。当触点闭合时，初级电路接通；当触点打开时，初级电路切断，次级电路产生高压电。高压电通过配电器被送至各气缸中的火花塞上，使得火花塞间隙被击穿，从而产生电火花，点燃可燃混合气。3.2.2点火系统的分类传统点火系统存在故障率高、寿命短、点火能量低、火花塞易污染和对点火正时的调节性差等缺陷，不能适应现代汽车的发展需要，已被淘汰。但传统点火系统对后续内容的学习有一定帮助，所以在此进行简单介绍。知识之窗3.2.2点火系统的分类2．电子点火系统1）电子点火系统的组成随着晶体管技术的发展，集成电路的产生，电子点火系统逐渐替代了传统点火系统。它主要包括蓄电池、点火线圈、点火器、配电器、点火信号发生器、火花塞等部件，其中，点火信号发生器和配电器均安装在分电器中。3.2.2点火系统的分类工作原理2．电子点火系统电子点火系统是利用晶体三极管作为开关来接通或断开初级电路的。在电子点火系统中，点火信号发生器产生点火信号，以控制晶体三极管的导通与截止，进而控制初级电路的通断。当初级电路被切断时，次级电路产生高压电，高压电通过配电器被送至各气缸的火花塞上，点燃可燃混合气。3.2.2点火系统的分类电子点火系统的分类按照点火信号产生方式不同(1)(2)(3)磁感应式电子点火系统光电式电子点火系统霍尔效应式电子点火系统3.2.2点火系统的分类3．微机控制点火系统1）微机控制点火系统的组成随着微型计算机的迅猛发展，微机控制点火系统迅速普及。微机控制点火系统依靠计算机强大的分析处理数据的能力，根据发动机的不同运行工况不断修正点火提前角，以获得最佳的点火时刻，改善发动机性能，使发动机工作时的动力性和经济性达到最佳，以减少污染物的排放。3.2.2点火系统的分类微机控制点火系统的组成微机控制点火系统的结构因厂家和生产年代不同而有所不同，但基本结构相同。它主要由传感器、电子控制器（ECU）、点火器、点火线圈、火花塞等组成，如图所示。3.2.2点火系统的分类传感器ECU点火器点火线圈火花塞包括凸轮轴位置传感器、车速传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器和进气温度传感器等，主要用来检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火控制信号。接收各传感器输送的点火控制信号，并进行存储、运算和分析处理，然后向点火器发出指令，以完成对点火提前角、通电时间和爆震的控制。是执行元件，它将ECU输送来的点火控制信号进行功率放大，控制初级电路的通断，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。利用高压电产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。将低压电转变为高压电。3.2.2点火系统的分类3．微机控制点火系统工作原理发动机运行时，ECU不断地采集发动机的转速、负荷、冷却液和进气温度等信号，并根据ROM中存储的有关程序与相关数据，确定该工况的最佳点火提前角，以此向点火器发出指令。点火器根据ECU的指令，控制初级电路的通断。当初级电路导通时，电流从初级绕组中通过，并以磁场能的形式储存起来；当初级电路断开时，次级绕组感应产生高压电，高压电通过分电器被送至各气缸火花塞上，产生电火花，点燃可燃混合气。3.2.2点火系统的分类

在发动机的压缩冲程终了时，点火系统向火花塞提供高压电火花，以点燃气缸内的被压缩的可燃混合气，这个时间就是点火正时。为使点火能量最大化，点火正时一般要提前一定的量，所以应在活塞即将到达上止点的那一刻点火，而不是正好达到上止点时才点火，这个提前量称为点火提前角。知识之窗3.2.3点火系统主要部件的检修1．点火线圈的检修检修过程首先用目测的方法判断点火线圈有无绝缘性方面的损坏和外壳的破裂；然后主要检测初级绕组和次级绕组的电阻；从而判断初级电路和次级电路有无短路、断路、搭铁等故障。3.2.3点火系统主要部件的检修1）初级绕组的检测用数字万用表测量点火线圈初级绕组的电阻，即测量两个低压接线柱之间的电阻，其阻值应符合技术标准，否则说明点火线圈有故障，应予以维修或更换。初级绕组阻值一般为0.5～1.0Ω（高能点火线圈）和1.5～3.0Ω（普通点火线圈）。说明初级电路断路说明初级电路短路过大过小3.2.3点火系统主要部件的检修2）次级绕组的检测次级绕组的电阻进行检测，具体操作方法为：将数字万用表置于欧姆挡，用其中一支表笔接点火线圈低压接线柱中的一个，另一支表笔接点火线圈的高压插孔，进行测量。次级绕组阻值一般为2.5～4.0kΩ（高能点火线圈）和6.0～8.0kΩ（普通点火线圈）。说明次级电路断路说明次级电路短路无穷大过小3.2.3点火系统主要部件的检修2．火花塞的检修清除火花塞积炭调整火花塞间隙3.2.3点火系