汽车起动系的故障诊断与案例分析

汽车起动系的故障诊断与案例分析（一）汽车起动系的定义及工作原理要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。

发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。

发动机起动原理，要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须用外力转动发动机的曲轴，使气缸内吸入(或形成)可燃混合气并燃烧膨胀，工作循环才能自动进行。

曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

发动机起动的方法很多，汽车发动机常用的电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。

电动机本身又用蓄电池作为能源。

目前绝大多数汽车发动机都采用电动机起动。

（二）起动系的组成起动系统是一种起动器，它装有一只驱动齿轮的小型高速马达，使静止的发动机起动并转入自行运转。

它包括起动器、起动继电器和防盗系统。

汽车起动系主要由起动机和起动控制电路所组成启动系统的功用:提供外力克服发动机的启动转矩、满足发动机必须的启动转速等要求，使发动机由静止状态过渡到工作循环状态。

启动系统的基本组成: 点火开关、蓄电池、起动机、启动继电器等。

点火开关：点火开关一般设有启动挡。

启动发动机时，通过扳动点火开关，接通启动档，控制启动系统的启动电路和相关部件工作，使起动机带动曲轴旋转；一旦松手，点火开关就弹回原位，启动过程结束。

蓄电池：在启动发动机时，蓄电池在短时间(5 ~10 )内向起动机连续提供强大的启动电流：汽油机一般在200 ~600Α，柴油机一般在800 ~1000Α。

起动机：起动机是启动系的核心部件。

起动机由直流电动机、传动机构和控制机构装置三大部分组成。

起动机的作用在于将蓄电池的电能转换为机械能，产生电磁转矩。

启动继电器:启动系的启动开关一般都设在点火开关上，而在启动发动机时，流过起动机上的电磁开关的电流较大，在启动时，如果直接启动开关控制流经该开关的电流，启动开关会因通过的电流过大而被烧蚀。

因此一些汽车的起动机控制电路中装有启动继电器，由启动继电器的开闭控制起动机电磁开关的通断，启动开关只控制启动继电器线圈的通断，因此减小了通过启动开关的电流，起到了保护点火开关的作用。

1.3起动机的组成和分类起动机是启动系统的重要组成部分。

起动机是借助外力启动的。

常用启动方式有人力启动、辅助汽油机启动、电力启动三种。

电力启动系启动方式操作方便、启动迅速、可靠，具有重复启动的能力并且可以远距离控制，因此在汽车上广泛应用。

起动机一般由直流电动机、传动机构和电磁操纵机构三部分组成，其各部分功用：直流电动机：产生电磁转矩。

传动机构：在发动机启动时，使启动机小齿轮与飞轮齿圈啮合，将启动机转矩传给发动机飞轮；在发动机启动后，使启动机自动脱开飞轮齿圈。

电磁操纵机构：控制启动机的运转和传动机构的啮合与分离。

起动机的分类在各种起动机的三个组成部分中，电动机部分一般没有本质的差别，而控制方法和传动机构的啮入方式则有很大差异，因此起动机是按控制方法和传动机构的啮入方式的不同来分类的。

1.按驱动齿轮啮合方式惯性啮合式，电枢移动式，磁极移动式，齿轮移动式，强制啮合式等。

2. 按传动机构结构非减速启动机，减速启动机等。

1.4直流电机的组成汽车用启动电动机一般为直流电动机，主要由磁极、电枢、换向器以及机壳等部件组成。

电枢绕组与磁场绕组串联，称此种直流电动机为串励式直流电动机。

1. 磁极。

由固定在机壳上的磁极铁心和缠绕在铁芯上的磁场绕组组成，磁场绕组所产生的磁极应该是相互交错的。

一般采用四个磁极，功率大于7.35KW 的启动机个别采用6个磁极。

2. 电枢与换向器。

电枢由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯、电枢轴和电枢绕组等组成，启动机工作时，通过电枢绕组和磁场绕组的电流达几百安或更大，因此其磁场绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。

换向器由许多换向片组成，换向片的内侧制成燕尾形，嵌装在轴套上，其外圆车成圆形。

换向片与换向片之间均用云母绝缘。

3. 电刷与电刷架。

用来联接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上产生的电磁力矩保持固定方向。

1.5传动机构普通启动机传动机构又称啮合机构或啮合器，其主要组成部分是单向离合器。

其作用是：启动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机启动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转而造成飞散事故。

启动机常见的单向离合器有：滚柱式、磨擦式、扭簧式、棘轮式等几种1.6电磁开关电磁开关安装在起动机的上部，用来控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的接通和关断，电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁芯、接触盘、触点等组成。

对于汽油发动机用启动机、电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。

如图3—5所示，接通启动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在吸拉线圈和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁芯克服弹簧力右移，活动铁芯带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮，当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁芯推至与触点接触位置，使启动机通入启动电流，产生电磁转矩启动发动机。

接触盘接触后，吸拉线圈被短路，活动铁芯靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。

发动机启动后，断开启动开关，此时流经电磁线圈电流为：蓄电池正极→接线柱12→接触盘11→接线柱14→吸引线圈6→保持线圈5→搭铁→蓄电池负极。

由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状态；接触盘同时回位，切断启动机电路，启动机便停止工作。

）具有安全保护功能的启动控制电路当发动机启动后，若驾驶员未及时释放启动开关，就会造成启动机驱动齿轮与发动机飞轮齿环的撞击，从而加速齿轮的损坏。

安全保护功能则能保证启动机在发动机启动后能够自动停止工作，并且能在发动机运转工况下防止启动机误接入。

图3 带组合继电器的启动控制电路（1）启动时，将点火开关旋到启动挡位，则启动继电器的常开触点K1闭合，充电指灯亮，其电流流向为：蓄电池正极→电流表→点火开关，此后分两路分别控制：1）接线柱“SW”→线圈L1→K2磁轭→搭铁→蓄电池负极；2）充电指示灯→接线柱“L”→ K2磁轭→搭铁→蓄电池负极。

线圈L1产生电磁吸力，常开触点K1闭合，将启动机电磁开关吸引线圈和保持线圈的电路接通。

其电流流向为：蓄电池正极→电流表→接线柱“B”→ K1磁轭→接线柱“S”，此后电流分两路分别控制：1）保持线圈→搭铁→蓄电池负极；2）吸引线圈→启动机磁场绕组、电枢绕组搭铁→蓄电池负极。

在启动机吸引线圈和保持线圈电磁吸力的共同作用下，启动机主电路接通，产生电磁转矩，使启动机正常启动。

（2）发动机启动后，交流发电机的中性点电压使保护继电器线圈L2中有电流通过，产生电磁吸力，常闭触点K2打开，切断了充电指示灯的电路，充电指示灯熄灭。

同时将线圈L1的电流切断，于是K1打开，则启动机电磁开关释放，切断了蓄电池与启动机之间的电路，启动机便自动停止工作。

（3）发动机工作时，在交流发电机中性点电压的作用下，K2一直处于打开状态，L1中无电流，则K1始终处于打开状态，启动机电路不能接通。

所以既使驾驶员操作失误，即点火开关旋到启动挡时，启动机也不会工作，这就避免了启动机驱动齿轮被打坏的危险，从而起到了保护启动机的作用。

二、起动系统的检测起动机的检测分为解体检测和不解体检测两种。

解体检测随解体过程一同进行；不解体检测可以在拆卸之前或装复以后进行。

（一）起动机的不解体检测（1）吸引线圈性能测试①先把励磁线圈的引线断开。

②按照图1所示的方法连接蓄电池与电磁起动开关。

驱动齿轮应能伸出，否则表明其功能不正常。

图1电磁开关吸引线圈功能试验（2）保持线圈性能测试接线方法如图四所示。

完成电磁开关吸引线圈功能测试后，驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。

驱动齿轮仍能保留在伸出位置，则说明电磁开关保持线圈功能正常，否则表明保持线圈损坏或搭铁不正确。

（3）复位功能测试完成电磁开关保持线圈功能测试后，拆除起动机接线柱“-”上的连接线，此时，若驱动齿轮被拉回，则说明电磁开关复位功能正常。

（二）起动机的解体检测1.直流电动机的检修①磁场绕组的检测下图所示（磁场绕组及外壳检测）图2 磁场绕组及外壳检测②换向器电枢绕组的检测图3 换向器和电枢绕组的检测2.电枢轴跳动检查如图？所示。

其跳动量不应大于0.08 mm，否则应进行校正或更换电枢。

图4 电枢轴跳动检查3.电刷的检查测量电刷的长度时要结合具体的标准，不应小于最小长度标准即可,如图所示。

图5 电刷的检查4、电刷架的检查如图9所示。

检查“+”电刷架A和“-”电刷架B之间不应导通，若导通，应进行电刷架总成的更换图6 电刷架的检查5、单向离合器的安装与检查如图所示图7 单向离合器的安装与检查将单向离合器及驱动齿轮总成装到电枢轴上，握住电枢，当转动单向离合器外座圈时，驱动齿轮总成应能沿电枢轴自如滑动，如图十所示。

检查小齿轮和花键及飞轮齿圈有无磨损或损坏，在确保驱动齿轮无损坏的情况下，握住外座圈，转动驱动齿轮，应能自由转动;反转时应锁住，否则应更换单向离合器。

2.2启动系统的使用与维护（一）启动系的日常使用与维护启动系主要维护的是启动机启动机在启动发动机之后，便不再向发动机飞轮齿圈提供驱动力矩，要让启动机正常工作只需要满足两个条件：一是在启动时蓄电池能为其提供较大的瞬间脉冲电流；二是启动机的工作环境必须干燥洁净。

首先要保证蓄电池接线端的夹钳清洁并且连接牢固，这样蓄电池才能保证向启动机提供所需的大电流。

其次，蓄电池必须能够通过负载测试，并具有一定的电压缓冲能力。

此外，在保证启动机安装支承部件清洁且连接牢固的同时，还应检查发动机与蓄电池间接地线路的状况是否良好。

任何原因引起的启动机正极或者负极的电压下降，都会降低启动机的启动动力。

如果启动机被冷却液、机油或其它粘性液体浸湿，将不能按预先设计的情况正常工作。

如果启动机被长期浸泡，它可能会因长期处于非正常工作状态而彻底报废。

将启动机彻底清洁之后，需要测试启动机与蓄电池之间的线路，以确保启动机是否长期遭受因粘性液体导致的损耗。

如果在测试中发现启动机性能指标处于正常值的边缘或者已经低于正常值，就要将其更换掉。

（二）启动机的使用注意事项(1)启动机每次启动时间不超过5s，再次启动时应间歇15s，使蓄电池得以恢复。

如果连续第三次启动，应在检查与排除故障的基础上停歇2min以后进行。

(2)启动发动机时，应将变速杆置于空档位置并踩下离合器踏板，严禁挂挡启动。