学习情景4：起动系检修及故障诊断

学习情景4：启动系检修及故障诊断《汽车电气设备与维修》启动系检修及故障诊断需要解决的问题：1、启动系有哪些重要部件组成？2、汽车启动机及继电器的结构？3、汽车启动机及继电器的检修？4、启动系统的电路及故障诊断？启动系的作用就是通过启动机将蓄电池的电能转换成机械运动来启动发动机，发动机启动之后，启动机便立即停止工作。启动系的组成主要由蓄电池、启动机、启动开关（点火开关）、启动继电器等组成。一、启动机的结构与原理1、启动机的结构启动机是启动系统的核心部件。启动机由直流电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。①直流电动机：用于将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。②传动机构：其作用是在发动机启动时，使启动机的驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将电动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机启动后，又能使启动机驱动齿轮与飞轮齿圈脱离。③控制装置：又称电磁开关，其作用是接通和切断电动机与蓄电池之间的电路；对于某些汽油发动机，还兼有在启动时短路点火线圈附加电阻的作用。

启动机的组成直流电动机——产生电磁转矩传动机构——将转矩传给发动机电磁开关——控制电动机工作组成图直流电动机电磁开关传动机构启动机示意图链接丰田动画（1）串励式直流启动机的结构1-前端盖2-电刷和电刷架3-磁场绕组4-磁极铁芯5-机壳6-电枢7-后端盖串励式直流电动机由磁极、电枢、换向器、电刷等组成。电刷及电刷架磁极电枢换向器（1）串励式直流电动机的结构①电枢电枢是直流发动机的旋转部分，它有电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器等组成；它的作用是通入电流后，在磁极磁场作用下产生电磁转矩。电枢绕组各线圈的端头焊接在换向器的换向片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流引进，并适时地改变电枢绕组中电流的方向。换向器由铜质换向片和云母片叠压而成，云母片使换向片间、换向片与轴之间均绝缘。②磁极它由铁芯和励磁绕组组成，在电动机中产生磁场。一般采用四个（两对）磁极，磁场绕组也是采用粗扁铜线绕制而成，并与电枢绕组串联。四个励磁绕组的连接方式有两种：铁芯励磁绕组机壳电刷和换向器配合使用用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁力矩保持固定方向。电刷装在端盖上的电刷架中，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力以保持配合。

电刷及电刷架的组合③电刷组件机壳是电动机的磁极和电枢的安装机体，壳体上有一绝缘接线柱，在内部与励磁绕组的一端相连。内部电路：壳体接线柱→励磁绕组→绝缘电刷→换向片→电枢绕组→另一换向片→搭铁电刷→搭铁。④机壳本次结束（2）串励式直流电动机的工作原理①电磁转矩的产生为什么会运动？根据通电导体在磁场中受电磁力作用而发生运动的原理。（2）串励式直流电动机的工作原理①电磁转矩的产生为什么会连动？通过换向器改变电枢绕组中电流的方向，从而保证电磁转矩方向不变，使电枢按同一方向转动。（2）串励式直流电动机的工作原理②电磁转矩如何自动调节？直流电动机在负载发生变化时，n、Is、M都会做相应的调节，以满足驱动不同负载的需要。工作负载增大时，M＜Mz→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M＝Mz，达到新的稳定，以新的较低的转速平稳运转。工作负载减小时，M＞Mz→n↑→Ef↑→Is↓→M↓→M＝Mz，达到新的稳定，以新的较高的转速平稳运转。（3）串励式直流电动机的工作特性直流电动机的转矩M、转速n和功率P随电枢电流I变化的规律，称为直流电动机的工作特性。电动机产生的电磁转矩M随电枢电流Is变化的关系称为转矩特性。起动瞬间：I=MAX,n=0,处于完全制动状态。转矩M与I2

成正比,在起动瞬间,转矩很大,使发动机易于起动。

直流串励式电动机的特性①转矩特性电动机的转速随电磁转矩M而变化的关系称为转速特性（或称机械特性）。串励式电动机具有轻载转速高，重载转速低的特性，可以保证起动安全可靠。

直流串励式电动机的特性②转速特性电动机的输出功率P随电枢电流Is的变化规律称为功率特性。电动机的输出功率P由电动机电磁转矩M和转速n来确定，即：

直流串励式电动机的特性③功率特性由图可知，在全制动(n=0)和空载(M=0)时，电动机输出功率P=0；电枢电流接近全制动电流一半时，电动机输出功率最大。（4）启动机的传动机构对起动机传动机构的要求是：

①发动机起动时，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮进入啮合,啮合要平稳，不能发生冲击现象。②发动机起动后，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮脱离啮合。传动机构主要由拨叉、单向离合器和驱动齿轮组成。常见单向离合器的类型：

1）滚柱式单向离合器

2）摩擦片式单向离合器

3）弹簧式单向离合器1-驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-压帽与弹簧；6-垫圈；7-护盖；8-花键套简；9-弹簧座；10-缓冲弹簧；11-移动衬套；12-卡簧

1）滚柱式单向离合器a)起动时；b)起动后

1）滚柱式单向离合器

滚柱的受力及作用示意图①起动时，滚柱滚入楔形空间的窄端卡死，转矩从起动机传入发动机。②起动后，滚柱滚入楔形空间的宽端打滑，防止了发动机飞轮带动电枢轴超速飞转的危险。

1）滚柱式单向离合器2）摩擦片式单向离合器1.限位套；2.衬套；3.驱动齿轮；4.限位螺母；5.弹性垫圈；6.压环；7.调整垫圈；8.从动摩擦片；9、15.卡环；10.主动摩擦片；11.内接合鼓；12.缓冲弹簧；13.传动套筒；14.移动衬套；16.外接合鼓2）摩擦片式单向离合器

3）扭簧式单向离合器1.衬套；2.驱动齿轮；3.挡圈；4.月形圈；5.扭力弹簧；6.护套；7.垫圈；8.传动套筒；9.缓冲弹簧；10.移动衬套；11.卡簧

3）扭簧式单向离合器弹簧式单向离合器是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来实现离合。离合器的齿轮与花键套间采用浮动的圆弧键相连接。齿轮后端传力圆柱表面和花键套筒外圆柱面上包有扭力弹簧。扭力弹簧两端各有1/4圈内径较小，并分别箍紧在齿轮柄和套筒上。扭力弹簧外装有护套。（5）启动机的控制装置电磁开关也叫做起动机的操纵机构，或者叫做控制机构。主要作用是：

1）控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合。

2）控制起动机主电路（电流为200～600A）的导通。电磁开关（5）启动机的控制装置外部有四个接线柱：两个主接线柱（粗的，用于接通起动机的主电路）；一个辅助接线柱（用于短路点火线圈的附加电阻）；一个电磁开关接线柱（用于控制电磁开关的工作）。内部

a、接触盘：用于接通两个主接线柱和辅助接线柱。

b、活动铁芯：用于控制接触盘和拨叉的移动。

c、电磁线圈：吸引线圈和保持线圈1）起动时2）起动后3）松开点火开关（1）按电动机励磁方式分类（2）按启动时操纵方式分类（3）按传动机构啮合方式分类电磁式永磁式2、启动机的分类

根据国家行业标准，起动机编号规则如下：QDY1225产品代号（字母）电压等级代号功率等级代号设计序号变形代号3、启动机的型号

P72本次结束二、启动机的拆装与检修1、启动机的拆装（1）旋出防尘盖固定螺钉，取下防尘盖，用专用钢丝钩取出电刷（2）用扳手旋出两紧固穿心螺栓，取下前端盖，抽出电枢（3）拆下电磙开关主接线柱与电动机接线柱的导电片，旋出后端盖上的电磁开关紧靠固螺钉，使电磁开关后端盖与中间壳体分离（4）从后端盖上旋下是间支撑板紧靠固螺钉，取下中间支撑板，旋出拨叉轴销螺钉，抽出拨叉，取出离合器（5）将已解体的机械部分浸入清洗液中清洗，电气部分用棉纱蘸少量汽油擦试干净二、启动机的拆装与检修2、启动机的检修①电磁开关——吸引线圈性能测试：将蓄电池负极分别接机壳和电机接线柱M上，正极接线柱接到50接线柱上，小齿轮应能强有力吸拉出来。电磁开关2、启动机的检修②电磁开关——保持线圈性能测试：在上述试验正常吸拉出小齿轮的情况下，将电机接线柱M上的引线断开，其它不变。若小齿轮能保持在拉出位置，表明电磁开关保持线圈性能正常。。电磁开关2、启动机的检修③电磁开关——驱动齿轮回位测试：在上述保持动作的基础上，再拆下启动机壳体上的电源夹，此时驱动齿轮应迅速回位。电磁开关2、启动机的检修①电枢绕组短路的检查电枢总成电枢绕组短路故障的检查在吼振仪上进行2、启动机的检修②电枢绕组搭铁的检查电枢总成电枢绕组搭铁故障的检查（用万用表）2、启动机的检修③电枢绕组断路的检查电枢总成电枢绕组断路故障的检查（用万用表）可目测易发生在换向器的焊接处2、启动机的检修④电枢轴的检查电枢总成轻微烧蚀，用细砂纸打磨；严重烧蚀，在车床上精车；但铜片厚度不得小于2mm；云母高度与原标准一致；清理沟槽。⑤换向器的检查2、启动机的检修①磁场绕组断路的检查②磁场绕组搭铁的检查磁场绕组2、启动机的检修①电刷高度②电刷接触面积③弹簧弹力检测④电刷绝缘检测电刷组件2、启动机的检修单向离合器3、启动机的试验（1）空载试验（测试nmax）：试验目的：检查起动机内部是否有电路故障和机械故障。试验电路：试验现象分析：

1)若空载电流基本符合标准，转速低，是机械故障；

2)若空载电流大于标准，是磁场或电枢有短路

3)若空载电流小，转速低（蓄电池正常），则是起动机内部电路接触不良（换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀。3、启动机的试验（2）全制动试验（测试Mmax）：试验目的：测试起动机的起动能力是否降低。试验电路：试验现象分析：

1)若制动电流基本符合标准，转矩低，是机械故障；

2)若制动电流大于标准，而转矩小与标准，是磁场或电枢有短路

3)若制动电流小，转矩低（蓄电池正常），则是起动机内部电路接触不良（换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀。

4)若驱动齿轮锁止，而电枢轴有缓慢转动，是离合器打滑。三、启动系统电路分析起动系统电路有两种形式不带起动继电器的起动系统电路带有起动继电器的起动系统电路不带起动继电器的起动系统电路带有起动继电器的起动系统电路1、桑塔纳轿车启动电路分析黑红黑C18红红红黑B82、丰田威驰轿车启动电路分析3、帕萨特B5启动电路分析四、启动系统故障诊断起动系统常见故障两种形式启动机不会转动启动机运转无力启动机运转有异响1、启动机不转的故障诊断与排除（1）故障现象：将点火开关旋到启动位置，启动机不运转。（2）故障所在部位及原因：故障部位可能原因处理方法蓄电池严重亏电修理或更换蓄电池启动机①电枢绕组或励磁绕组断路或短路②电磁开关触点烧蚀③电磁开关吸引线圈或保持线圈短路或断路④换向器严重烧蚀⑤电刷严重磨损或弹力不足①拆开启动机修理绕组或更换②清理触点脏污③更换电磁开关线圈④精密车削换向器，并清洁表面⑤更换电刷，调整电刷弹簧压力启动继电器①触点脏污或烧蚀②触点间隙过大③触点闭合电压不合要求④线圈短路或断路①清理脏污，更换烧蚀触点②调整间隙③按规定电压调整④更换继电器开关及导线①点火开关接触不良②导线连接处接触不良③导线断路①清理及调整②紧固各连线③查出断路处，重新接线（3）诊断思路与方法：此种故障可能由蓄电池及电路连接造成，也有可能由起动机本身造成，首先应进行区分，方法如下：用螺丝刀或导线短接起动机电磁开关上的端子30和端子C两个接线柱。◆若起动机不转，说明电动机有故障，应解体检修；◆若起动机运转，说明电动机正常，故障在起动机本身以外的电路；诊断流程见图：

实例分析2、启动机运转无力的故障诊断与排除（1）故障现象：将点火开关旋到启动位置，启动机能运转,但功率明显不足,转速较小,甚至稍转即停。（2）故障所在部位及原因：带启动继电器启动系的启动机运转无力故障部位及原因故障部位可能原因处理方法蓄电池严重亏电修理或更换蓄电池启动机①电枢绕组或励磁绕组匝间短路②电磁开关触点轻微烧蚀③换向器轻微烧蚀④轴承过紧⑤电刷弹簧力不足①查出匝间短路处，进行修理②清理触点脏污③清理换向器脏污④检查轴承⑤更换电刷弹簧导线导线连接处接触不良紧固各处连线（3）诊断思路与方法3、启动系统常见故障、故障原因及排除方法结束《汽车电气设备与维修》习题一、简答题1．起动机由哪些部分组成?各组成部分的作用是什么2．起动机是如何分类的？3.起动机单向离合器有哪几种？4.简述起动机的工作过程。5.复合继电器为何对起动机具有保护功能6.起动机的正确使用和维护要求有哪些？7.何谓起动机的空载试验和全制动试验？试验时，应注意哪些问题？8.起动机不转的故障是哪些原因引起的？怎样判断与排除？9.起动机起动时为什么要严格控制接通时间？《汽车电气设备与维修》二、判断题(对打“V”，错打“×”)1．串励直流式电动机中“串励”的含义是四个励磁绕组相串联。()2．起动机转速愈高，流过起动机的电流愈大。()3．对功率较大的起动机可在轻载或空载下运行。()4．驱动小齿轮与止推垫圈之间的间隙大小视不同的起动机型号而稍有出入。()5．判断起动机电磁开关中吸拉线圈和保位线圈是否已损坏，应以通电情况下看其能否有力地吸动活动铁心为准。()6．发动机在起动时需要的扭力较大，而起动机所能产生的最大扭力只有它的几分之一，因此，在结构上就采用了通过小齿轮带动大齿轮来增大扭力的方法解决。()7．单向滚柱式啮合器的外壳与十字块之间的间隙是宽窄不等的。()8．起动机开关断开而停止工作时，继电器的触点张开，保位线圈的电路便改道，经吸拉线圈、电动机开关回到蓄电池的正极。()9．起动机磁吸开关保位线圈开路时，在起动过程磁吸开关会出现反复咔达声。（）10．起动机空载测试时，转速过高，耗电过大，表明电枢绕组有短路。（）《汽车电气设备与维修》三、选择题1．讨论起动机磁场线圈与电枢线圈的连接方式，甲认为串联，乙认为并联，你认为（）

A、甲对

B、乙对

C、甲乙都对

D、甲乙都不对4X9])n$[#M)U,~2．为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流很大，一般汽油机的起动电流为()。

A．20～60AB．100～200AC．200～600AD．2000～6000A3．探讨起动系统，下面哪项是正确的（）

A.测量吸拉线圈是指起动接线柱与壳体;

B.起动机的工作原理：是动电生磁。

m!

C.四磁极起动机相对的两个磁极的内侧是同性磁极；

D.起动机换向器的作用是维持电枢定向运转；

4．起动机无力起动时，短接起动开关两主线柱后，起动机转动仍然缓慢无力，甲放为，起动机本身故障，乙认为电池电量不足，你认为（C）

A.甲对