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1、【学习目标】(1)能认识启动系统各元件及其在汽车上的安装位置。(2)掌握启动机的结构、工作原理和特性。(3)掌握启动机的控制过程及控制电路。(4)能进行启动机的拆装、检测与分析。(5)掌握启动系统的线路连接，能够排除启动系统的故障。第1页/共127页【任务描述与解析】一辆桑塔纳轿车，接通点火开关后，启动机快速转动但发动机却无法启动，也听不到齿轮的摩擦声和“嗒、嗒”的声音。判断是启动系统故障后，就需要对启动系统进行检修。如果诊断为启动机存在故障，则要求对启动机进行检测，查出故障原因并进行修复。任务1 启动机的检修第2页/共127页首先要认识启动机的作用与结构，熟悉启动机的工作原理、拆装步骤和检修
2、方法；理解启动机的工作过程；启动机失效的原因很多，主要分为电路故障和机械故障；启动机的检测可分为整机检测和解体检测；启动机的检测方法很多，可根据需要及具体条件进行选择；要能通过对启动机的检测，查出故障原因。第3页/共127页【相关知识】一、启动系统概述发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后，才能进入正常工作状态。通常把汽车发动机曲轴在外力作用下，从开始转动到怠速运转的全过程，称为发动机的启动。电力启动在现代汽车上得到了广泛应用，启动系统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。第4页/共127页1启动系统的组成目前汽车上的启动系统一般由蓄电池
3、、启动机和启动控制电路组成，如图4.1所示。启动控制电路包括启动按钮或开关、启动继电器、电磁开关等。启动机是启动系统的核心部件。启动开关的作用是接通启动机电磁开关电路，使电磁开关通电工作。汽油发动机的启动开关与点火开关组合在一起，即点火开关设有启动挡。一些汽车的启动机控制电路中装有启动继电器，由启动继电器触点的开闭控制启动机电磁开关电路的通断，启动开关只是控制启动继电器线圈电路的通断，减小了通过启动开关的电流。第5页/共127页图4.1 启动系统的组成第6页/共127页2启动机的分类1)按电动机磁场产生的方式分类(1)励磁式启动机：通过向励磁绕组通电产生磁场。汽车上的启动机普遍都采用直流串励式
4、电动机。(2)永磁式启动机：以永久磁铁作为磁极产生磁场。由于磁极采用永磁材料支撑，不需要磁场绕组，所以电动机结构简化，体积小、质量轻。第7页/共127页2)按启动时启动机的操纵方式分类(1)直接操纵式启动机：由驾驶者通过脚踏启动踏板或手拉启动拉杆直接操纵拨叉，使启动机驱动齿轮轴向移动而啮入飞轮齿圈，并通过固定在操纵杆上顶压螺钉推动推杆，使启动机上的接触盘式开关接通电动机电路。这种方式现在已很少采用。(2)电磁操纵式启动机：由电磁开关通电后产生的电磁力控制驱动齿轮啮入飞轮齿圈和接通电动机电路。这种方式可实现远距离控制，操作方便，在现代汽车上普遍采用。第8页/共127页3)按传动机构啮合方式分类(
5、1)强制啮合式启动机：利用电磁力拉动杠杆机构，使驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈。这种启动机工作可靠性高，结构也不复杂，因此在现代汽车上广泛采用。(2)电枢移动式启动机：利用磁极产生的电磁力使电枢产生轴向移动，带动固定在电枢轴上的驱动齿轮啮入飞轮齿圈。它的特点是结构比较复杂，主要用于采用大功率发动机的汽车，如太脱拉T138、斯柯达706R等。(3)齿轮移动式启动机：利用电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈。其结构也比较复杂，采用这种结构的一般是大功率的启动机。第9页/共127页(4)减速式启动机：也是利用电磁吸力推动单向离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的。它的结构特点是在电枢和驱
6、动齿轮之间装有一组减速齿轮，提高了启动机的启动转矩。它具有结构尺寸小、质量轻、启动可靠等优点，在一些轿车上应用日渐增多。第10页/共127页二、启动机的构造和型号1启动机的构造启动机由直流电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。启动机总成如图4.2所示。第11页/共127页图4.2 启动机总成第12页/共127页(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。汽车启动机一般均采用直流串励式电动机。“串励”是指电枢绕组与磁场绕组串联。(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
7、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。第13页/共127页不同类型的汽车上使用的启动机尽管形式不同，但其直流电动机部分基本相似，主要的区别在于传动机构和控制装置。第14页/共127页2启动机的型号根据中华人民共和国行业标准QC/T 731993汽车电气设备产品型号编制方法规定，国产启动机的型号表示如下：(1)产品代号：启动机的产品代号QD、QDJ、QDY分别表示启动机、减速启动机及永磁启动机。(2)电压等级代号：用一位阿拉伯数字表示，1表示12 V；2表示24 V；6表示6 V。(3
8、)功率等级代号：用一位阿拉伯数字表示，其含义见表4.1。第15页/共127页(4)设计序号：按产品设计先后顺序，以1位或2位阿拉伯数字表示。(5)变型代号：在主要电器参数和基本结构不变的情况下，一般电器参数的变化和某些结构改变称为变型，以大写字母A、B、C等表示。第16页/共127页表4.1 启动机功率等级代号例如，QD124型表示额定电压为12 V，功率为1 kW2 kW，第四次设计的启动机。第17页/共127页三、直流电动机1串励式直流电动机的结构汽车启动机一般均采用串励式直流电动机。串励式直流电动机是启动机最主要的组成部件，它的工作原理和特性决定了启动机的工作原理和特性。直流电动机主要由
9、电枢、磁极、电刷及机壳等部件组成，如图4.3所示。其中，电枢绕组与磁场绕组串联的直流电动机称为串励式直流电动机。第18页/共127页图4.3 直流电动机的构造第19页/共127页1)电枢电枢是直流电动机的旋转部分，由电枢轴、换向器、电枢铁芯、电枢绕组等组成，电枢的结构如图4.4所示。它的作用是通入电流后，在磁极磁场的作用下产生电磁转矩。电枢铁芯用多片互相绝缘的硅钢片叠成，通过内圆花键固定在电枢轴上，外圆槽内绕有电枢绕组。为了得到较大的转矩，流经电枢绕组的电流很大，一般为200 A600 A，因此电枢绕组采用横截面积较大的矩形裸铜线绕制。第20页/共127页电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器的换
10、向片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流引进来，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，压装于电枢轴的一端。云母片使换向片间、换向片与轴之间均绝缘，如图4.5所示。第21页/共127页 图4.4 电枢的结构 第22页/共127页 图4.5 换向器的结构第23页/共127页2)磁极磁极的作用是产生电枢转动时所需要的磁场，它由铁芯和磁场绕组构成，并通过螺钉固定在机壳内部，形成的磁路如图4.6所示。一般采用四个磁极，大功率启动机有时采用六个磁极。磁场绕组也是用粗扁铜线绕制而成的，与电枢绕组串联。四个励磁绕组的连接方式有两种：一种是四个绕组串联后再与电枢绕组串联；另一种是两
11、个绕组分别串联后并联，然后再与电枢绕组串联，如图4.7所示。励磁绕组一端接在外壳的绝缘接线柱上，另一端与两个非搭铁电刷相连。第24页/共127页 图4.6 电动机的磁路 第25页/共127页 图4.7 磁场绕组的连接方式 第26页/共127页3)电刷组件电刷组件的功用是将电源电压引入电枢绕组，主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，如图4.8所示。电刷和换向器配合使用以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。电刷用铜粉与石墨粉压制而成，电刷架固定在电刷端盖上，电刷安放在电刷架内。以四磁极电动机为例，其中两个电刷与机壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组；另外两个为搭铁电刷，
12、通过电枢绕组的电流通过这两个电刷搭铁。第27页/共127页图4.8 电刷组件第28页/共127页4)机壳启动机的机壳是电动机的磁极和电枢的安装机体，大多数一端有四个检查窗口，便于进行电刷和换向器的维护。机壳中部有一个电流输入接线柱，并在内部与励磁绕组的一端相连。启动机一般采用青铜石墨轴承或铁基含油滑动轴承。减速启动机由于电枢的转速较高，采用滚柱轴承或滚珠轴承。电刷装在前端盖内，后端盖上有拨叉座，盖口有凸缘和安装螺孔，还有拧紧中间轴承板的螺钉孔。第29页/共127页2串励式直流电动机的工作原理1)电磁转矩的产生直流电动机是根据通电导体在磁场中受电磁力作用而发生运动的原理制成的，其工作原理如图4.
13、9所示。第30页/共127页图4.9 直流电动机的工作原理第31页/共127页电动机工作时，电流通过电刷和换向片流入电枢绕组。如图4.9(a)所示，换向片A与正电刷接触，换向片B与负电刷接触，绕组中的电流从ad，根据左手定则判定绕组匝边ab、cd均受电磁力F的作用，由此产生逆时针方向的电磁转矩M，使电枢转动；当电枢转过180后，换向片A与负电刷接触，换向片B与正电刷接触，电流改由da，如图4.9(b)所示，但电磁转矩M的方向不变，电枢仍按逆时针方向继续转动。第32页/共127页由此可见，直流电动机的换向器可将电源提供的直流电转换成电枢绕组所需的交流电，以保证电枢产生的电磁转矩的方向保持不变，从
14、而使其旋转方向不变。实际的直流电动机为了产生足够大且转速稳定的电磁力矩，其电枢上绕有很多组线圈，换向器的换向片也随之相应增加。根据安培定律，可以推导出直流电动机通电后所产生的电磁转矩M与磁极的磁通量及电枢电流Is之间的关系为M=Cms第33页/共127页式中，Cm为电动机的转矩常数，取决于电动机的结构。Cm与电动机磁极对数P、电枢绕组导线总根数Z及电枢绕组电路的支路对数a有关，即Cm=PZ/(2 a)。第34页/共127页2)直流电动机转矩自动调节过程根据上述原理分析可知，电枢在电磁转矩M作用下产生转动。由于绕组在转动时切割磁力线而产生感应电动势，根据右手规则判定其方向与电枢电流Is的方向相反
15、，所以称为反电动势Ef。反电动势Ef与磁极的磁通量和电枢的转速n成正比，即Ef=Ce n第35页/共127页式中，Ce为电动机的电动势常数。因为反电动势方向与电源电压方向相反，所以在电动机工作时，电枢回路的电压平衡方程式为U=Ef+IsRs第36页/共127页式中，Rs为电枢回路电阻，其中包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。在直流电动机刚接通电源的瞬间，电枢转速n为0，电枢反电动势Ef也为0。此时，电枢绕组中的电流达到最大值，即Ism=U/Rs，将相应产生最大电磁转矩Mmax。若此时的电磁转矩大于电动机的阻力矩Mz，电枢就开始加速转动起来。随着电枢转速的上升，反电动势Ef增大，Is下降
16、，电磁转矩M也随之下降。当M下降至与Mz相平衡(M=Mz)时，电枢就以此转速稳定运转。如果直流电动机在工作过程中负载发生变化，就会出现如下变化：第37页/共127页工作负载增大时，M MznEfIsMM=Mz，达到新的稳定，以新的较高的转速平稳运转。当电动机拖动的负载发生变化时，电动机能通过电枢转速、电枢电流和电磁转矩的自动变化来满足不同负载的需要，使之能在新的转速下稳定工作。因此，直流电动机具有自动调节转矩的功能。第38页/共127页3启动用直流电动机的特性直流电动机的转矩、转速和功率随电枢电流变化的规律，称为直流电动机的工作特性。图4.10所示为串励式直流电动机的工作特性曲线，其中，曲线M
17、、n和P分别代表转矩特性、机械特性和功率特性。启动机的特性取决于直流电动机的特性，而串励式直流电动机特性的特点是启动转矩大，机械特性软。第39页/共127页图4.10 串励式直流电动机的工作特性曲线第40页/共127页1)转矩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。电动机产生的电磁转矩与电枢电流和磁极磁通量成正比(M=Cms)。对于串励式直流电动机，磁场绕组的励磁电流Ij=Is，而磁极磁通量在磁极未饱和时与励磁电流Ij成正比(=CIj)，于是就有：M=Cm sCIf=CIs2第41页/共127页图4.11 串励式直流电动机的转矩特性第42页/共127页串励式直流电动机的
18、转矩特性曲线如图4.11所示。在磁路未饱和时，电磁转矩M与电枢电流Is的平方成正比；在磁路饱和时，电磁转矩M与电枢电流Is成正比。与并励式直流电动机相比，在相同电枢电流Is的情况下，串励式直流电动机可以产生较大的电磁转矩，特别是在发动机启动瞬间，由于阻力矩很大，启动机处于完全制动状态，电枢转速为零，因此电枢电流达到最大值。此时电枢电流所产生的转矩很大，足以克服发动机的阻力矩，使发动机启动。这就是汽车启动机采用串励式直流电动机的主要原因之一。第43页/共127页2)机械特性电动机的转速n随电磁转矩M而变化的关系称为机械特性。根据电枢绕组反电动势的关系式Ef=Ce n和电动机电路电压平衡关系式U=
19、Ef+IsRs+IsRj(其中，Rj为磁场绕组电阻)可得到串励式直流电动机的转速n与电枢电流Is的关系为第44页/共127页图4.12 串励式直流电动机的机械特性第45页/共127页串励式电动机在磁极未饱和时，将随Is的增大而增大，同时IsRs+IsRj也增大，因此电枢转速n随Is(M)的增大下降较快，具有软的机械特性。串励式直流电动机的机械特性曲线如图4.12所示。从机械特性可以看出，串励式直流电动机具有轻载转速高、重载转速低的特性。重载转速低可以保证电动机在启动时(重载)不会超出允许的功率而烧毁，使启动安全可靠。但功率较大的串励式电动机不可在轻载或空载情况下长时间使用。第46页/共127页
20、3)功率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，即第47页/共127页由此可知，在全制动(n=0)和空载(M=0)时，电动机的输出功率均为0，而在电枢电流接近全制动电流一半时，其输出功率最大，其功率特性曲线如图4.10所示。启动机工作时间短，允许以最大功率状态工作，因此启动机的额定功率一般也就是电动机的最大功率或接近于最大功率。第48页/共127页四、启动机的传动机构和控制装置1启动机的传动机构启动机的传动机构是启动机的主要组成部件，它包括单向离合器和拨叉两个部分。拨叉的作用是使离合器做轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离飞轮齿
21、圈。电磁式拨叉的结构如图4.13所示。线圈通电时，产生的电磁力将铁芯吸入，于是带动拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈；线圈断电时，电磁力消失，在回位弹簧的作用下，铁芯退出，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿圈。第49页/共127页图4.13 电磁式拨叉的结构第50页/共127页单向离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机的飞轮齿圈，并使发动机迅速启动，同时又能在发动机启动后自动打滑，防止启动机被飞轮反拖，保护启动机电枢。常用的单向离合器主要有滚柱式、弹簧式和摩擦片式等几种形式。第51页/共127页1)滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器的结构如图4.
22、14所示。单向离合器外壳2与驱动齿轮1连成一体，离合器外壳和十字块3装配后形成四个楔形槽，槽中有四个滚柱4，滚柱的直径大于槽窄端又小于槽宽端，弹簧及压帽5将滚柱推向槽窄端，使得滚柱与十字块及外壳表面有较小的摩擦力。十字块3与传动套筒10刚性连接，传动套筒安装在电枢轴花键部位，使单向离合器总成可做轴向移动和随轴转动。第52页/共127页图4.14 滚柱式单向离合器的组成第53页/共127页发动机启动时，拨叉通过移动衬套推动单向离合器总成做轴向移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的同时，电枢轴通过花键带动传动套筒而使十字块转动。十字块相对于外壳的转动使滚柱在小摩擦力的作用下滚向槽窄端而被卡紧，使得外壳随十
23、字块一起转动，于是电枢的电磁转矩就可由十字块经滚柱、外壳传给驱动齿轮，从而达到驱动发动机飞轮齿圈旋转、启动发动机运转的目的，如图4.15(a)所示。当发动机启动并以自身动力运转后，发动机飞轮齿圈带动驱动齿轮旋转，使离合器的外壳的转速高于十字块。此时在摩擦力的作用下，滚柱滚到楔形槽的宽端打滑，从而防止了发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转而造成飞散事故，如图4.15(b)所示。第54页/共127页图4.15 滚柱式单向离合器的工作原理第55页/共127页滚柱式单向离合器结构简单紧凑，在中小功率的启动机上被广泛应用，如奥迪、捷达、丰田、桑塔纳等轿车上采用的都是这种离合器。但在传递较大转矩时，滚柱容易变
24、形而卡死。因此，滚柱式单向离合器不适用于较大功率的启动机。第56页/共127页2)摩擦片式单向离合器图4.16所示为摩擦片式单向离合器的结构。传动套筒13的内圆与电枢轴以右螺旋花键连接，传动套筒的外圆与内接合鼓11以三线螺旋花键连接；内接合鼓外圆上有凹槽，与主动摩擦片10的内凸齿相配合；从动摩擦片8有外凸齿，插入外接合鼓16的槽中，外接合鼓与驱动齿轮3为一体；传动套筒上自左向右还装有弹性垫圈5、压环6和调整垫圈7，端部用限位螺母4轴向固定。第57页/共127页图4.16 摩擦片式单向离合器的结构第58页/共127页发动机启动时，启动机电枢带动传动套筒转动，由于惯性的作用，内接合鼓与传动套筒之间
25、有相对的转动，使内接合鼓轴向左移，从而使主、从动摩擦片被压紧，通过其摩擦力将电枢的电磁转矩传递给驱动齿轮。发动机启动后，在飞轮的带动下，内接合鼓的转速将高于传动套筒的转速，其相对转动使内接合鼓轴向右移，使主、从动摩擦片压力消失而打滑，避免发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转。摩擦片式单向离合器可以传递较大转矩，并能在超载时自动打滑，但由于摩擦片易磨损，所以需经常检查调整，其结构也较复杂。第59页/共127页3)弹簧式单向离合器图4.17所示为弹簧式单向离合器的结构。传动套筒8与启动机电枢以螺旋花键连接，驱动齿轮柄松套在传动套筒上，月形圈4限制了驱动齿轮和传动套筒之间的轴向相对移动，但不妨碍其相对转
26、动。在驱动齿轮柄和传动套筒的外圆表面装有扭力弹簧5，弹簧的两端分别有1/4圈，其内径较小，分别箍紧在驱动齿轮柄和传动套筒上。第60页/共127页图4.17 弹簧式单向离合器的结构第61页/共127页启动发动机时，电枢轴带动传动套筒稍有转动，扭力弹簧顺着其螺旋方向将齿轮柄与传动套筒包紧，启动机转矩经扭力弹簧传给驱动齿轮，启动发动机。发动机启动后，由于驱动齿轮转速高于传动套筒的转速，因此扭力弹簧放松，驱动齿轮便在传动套筒上滑转，发动机的转矩便不能传给启动机电枢。弹簧式单向离合器具有结构简单、制造工艺简单、寿命长、成本低等优点。但由于扭力弹簧所需圈数较多，其轴向尺寸较大，所以主要用在一些大功率启动机
27、上。第62页/共127页2启动机的控制装置启动机的控制装置也称为电磁开关，其作用是控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离以及电动机电路的通断。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。1)直接控制式电磁开关在丰田AE系列轿车和普通桑塔纳等轿车中，由点火开关直接控制启动机的吸引线圈和保持线圈电流。下面以ST614型启动机电路为例来说明电磁开关的工作原理，如图4.18所示。第63页/共127页图4.18 ST614型启动机电路第64页/共127页接通启动开关，电磁开关通电，此时吸引线圈6和保持线圈5产生的电磁力方向相同，在两线圈电磁力的共同作用下，使活动铁芯4克服弹簧力右移，带动
28、拨叉3将驱动齿轮推向飞轮；与此同时，活动铁芯将接触盘11顶向触点。当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘11将触点12和14接通，使启动机通入启动电流，产生正常电磁转矩，启动发动机。接触盘接通触点时，吸引线圈被短路，活动铁芯靠保持线圈的电磁力保持在吸合的位置。第65页/共127页发动机启动后，在断开启动开关的瞬间，接触盘仍在接触位置，此时电磁开关线圈电流流向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搭铁电源开关16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，因此两线圈电磁力互相抵消，活动铁芯在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出；与此同时，接触盘也回位，切断启动机电路，启
29、动机便停止工作。第66页/共127页2)启动继电器控制式电磁开关安装启动继电器的目的是减小通过点火开关的电流，防止点火开关烧损。东风EQ1090型汽车启动系统电路采用启动继电器控制式电磁开关，其启动系统电路图如图4.19所示。第67页/共127页图4.19 东风EQ1090型汽车启动系统电路图第68页/共127页启动继电器有四个接线柱，接线时，“点火开关”接线柱接点火开关的启动挡，“蓄电池”接线柱接电源，“搭铁”接线柱接搭铁，“启动机”接线柱接启动机电磁开关上的启动机接线柱。发动机启动时，将点火开关启动挡接通，继电器的电磁线圈通电，使触点闭合，电源的电流经继电器的触点通往启动机电磁开关的启动机
30、接线柱，电磁开关通电后，便控制启动机进入工作状态。从电路中可以看出，启动期间流经点火开关启动挡和继电器线圈的电流较小，大电流经过继电器开关流入启动机，保护了点火开关。第69页/共127页启动机的拆装与检修1启动机的拆装【任务实施】第70页/共127页图4.20 拆卸电刷第71页/共127页从汽车上拆下启动机后，解体前应清洁外部的油污和灰尘，然后按下列步骤进行解体：(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；拆下电枢轴上止推圈处的卡簧，如图4.20所示。(2)用扳手旋出两紧固穿心螺栓，取下前端盖，抽出电枢，如图4.21所示。(3)拆下电磁开关主接线柱与电动机接线柱间的导电片；旋出
31、后端盖上的电磁开关紧固螺钉，使电磁开关后端盖与中间壳体分离，如图4.22所示。第72页/共127页 图4.21 拆卸前端盖和电枢 第73页/共127页 图4.22 拆卸电磁开关第74页/共127页(4)从后端盖上旋下中间支撑板紧固螺钉，取下中间支撑板，旋出拨叉轴销螺钉，抽出拨叉，取出离合器，如图4.23所示。第75页/共127页图4.23 拆下离合器第76页/共127页(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拭干净。有必要时，可分解电磁开关，其步骤如下：拆下电磁开关前端固定螺钉，取下前端盖；取下独盘锁片、触盘、弹簧，抽出引铁；取下固定铁芯卡簧及固定铁芯，抽出铜套及吸
32、引线圈和保持线圈。第77页/共127页2启动机的检修1)电磁开关试验在进行启动机的解体之前，最好进行不解体检测，通过不解体的性能检测可以大致找出故障。(1)吸引线圈性能测试。如图4.24(a)所示，拆下启动机主接线柱2上的励磁绕组电缆引线端子，将蓄电池负极接在壳体和启动机主接线柱2上，正极接在电磁开关接线柱3上，此时驱动齿轮应强有力地被推出。如果驱动齿轮不被推出，说明电磁开关吸引线圈断路，应予以修理或更换。第78页/共127页(2)保持线圈性能测试。如图4.24(b)所示，在上述驱动齿轮推出的情况下，拆下启动机主接线柱2上的电缆夹，此时驱动齿轮应保持在伸出位置不动。如果驱动齿轮回位，说明保持线
33、圈断路，应予以修理。(3)驱动齿轮回位测试。在保持动作的基础上，再拆下启动机壳体上的电缆夹，如图4.24(c)所示。此时驱动齿轮应迅速回位，如果驱动齿轮不能回位，说明回位弹簧失效，应更换弹簧或电磁开关总成。第79页/共127页图4.24 启动机电磁开关试验第80页/共127页图4.25 电枢绕组短路检查第81页/共127页2)电枢总成的检修(1)电枢绕组短路的检修。电枢绕组是否短路可利用电枢感应仪进行检查，如图4.25所示。把电枢放在电枢感应仪上，当感应仪通电后将钢片置于电枢上方的线槽上，钢片在空间的位置不动，慢慢转动电枢。当钢片在某些槽上产生振动时，说明该槽内的电枢绕组有短路故障。(2)电枢
34、绕组搭铁的检修。用万用表R 1k或R 10k挡测量电枢铁芯(或电枢轴)和换向器之间的电阻，应为无穷大，否则说明电枢绕组与电枢轴之间绝缘不良，有搭铁之处。第82页/共127页(3)电枢绕组断路的检修。电枢绕组断路故障多发生在线圈端部与换向器的连接处。选择电阻R 1挡，将两个表笔分别接触换向器相邻的两换向片，测量每相邻两换向片间是否相通。如果万用表指针指示“0”，则说明电枢绕组无断路故障；如果万用表指针在某处不摆动，即电阻值为无穷大，则说明此处有断路故障。电枢绕组若有严重短路、搭铁或断路，则应更换电枢总成。第83页/共127页图4.26 电枢轴弯曲检查第84页/共127页(4)电枢轴的检修。电枢轴
35、的常见故障是弯曲变形。可用百分表测量电枢轴的径向跳动来检查电枢轴是否弯曲，如图4.26所示。径向跳动应不大于规定值，否则应进行校正或更换。(5)换向器的检修。换向器故障多为表面烧蚀、云母片凸出等。轻微烧蚀用00号砂纸打磨即可，严重烧蚀或失圆(径向圆跳动 0.05 mm)时应精车加工，但加工后换向器铜片厚度不得少于2 mm，否则应更换电枢。第85页/共127页3)磁场绕组的检修(1)磁场绕组断路的检修。用万用表电阻R 1挡测量启动机外壳引线(即电流输入接线柱)与磁场绕组绝缘电刷之间的电阻，阻值应很小，若为无穷大，则说明磁场绕组断路，应予以检修或更换。(2)磁场绕组搭铁的检修。用万用表R 1k或R
36、 10k挡测量启动机外壳引线(即电流输入接线柱)与外壳之间的电阻，阻值应为无穷大，否则表示磁场绕组与壳体搭铁，应予以检修或更换。第86页/共127页(3)磁场绕组短路的检查。将蓄电池正极接启动机外壳引线(即电流输入接线柱)，负极接绝缘电刷，然后将螺丝刀放在每个磁极上，检查磁极对螺丝刀的吸力，应相同。若某磁极吸力弱，则表示该处磁场绕组匝间短路。第87页/共127页4)电刷组件的检修电刷在电刷架内应活动自如，无卡滞现象。电刷磨损后的高度不应小于电刷原高度的2/3，否则应予以更换。用万用表R 1k或R 10k挡测量绝缘电刷架和后端盖之间的电阻，应为无穷大；用万用表R 1挡测量搭铁电刷架和后端盖之间的
37、电阻，应为0。第88页/共127页5)单向离合器的检修单向离合器常见的故障是打滑。可以用扭力扳手检测单向离合器的转矩，应能承受全制动实验时的最大转矩而不打滑，否则就应该进行修理或更换。6)电磁开关的检修电磁开关的常见故障有吸引线圈和保持线圈断路、短路和搭铁，接触盘及触点表面烧蚀等。线圈是否有断路、短路、搭铁，可用万用表欧姆挡测量电阻来检查。接触盘及触点表面烧蚀轻微的可以用锉刀或砂布修整。回位弹簧弹力过弱应予以更换。第89页/共127页表表4.2 启动机的检查结果启动机的检查结果第90页/共127页3启动机的装复与性能检验1)启动机的装复启动机的形式不同，具体装复的步骤也不相同，但基本原则是按分
38、解时的相反步骤进行。装复的一般步骤是：先将离合器和移动叉装入后端盖内，再装中间轴承支撑板，将电枢轴装入后端盖内，装上电动机外壳和前端盖，并用长螺栓结合紧；然后装电刷和防尘罩，装启动机开关。第91页/共127页2)启动机性能试验启动机修复后，必须进行空载试验和全制动试验，将测量数据与表4.3进行对照，判断其性能状态。如果不符合要求，应重新检查和修理。第92页/共127页表表4.3 常用车型启动机的主要技术参数常用车型启动机的主要技术参数第93页/共127页(1)空载试验。将启动机夹紧，接通启动机电路(每次试验不要超过1 min，以免启动机过热)，如图4.27所示。启动机应运转均匀，电刷无火花。记
39、下电流表、电压表的读数，并用转速表测量启动机转速，其值应符合规定值。试验数据记录于表4.4中。若电流大于标准值，而转速低于标准值，则表明启动机装配过紧或电枢绕组和励磁绕组内有短路或搭铁故障；若电流和转速都小于标准值，则表示启动机内部电路有接触不良的地方。第94页/共127页表表4.4 启动机空载试验数据启动机空载试验数据第95页/共127页(2)全制动试验。全制动试验是在空载试验通过后，再通过测量启动机全制动时的电流和转矩来检验启动机的性能良好与否，试验方法如图4.28所示。电流表、电压表及弹簧秤的读数以及全制动电流和制动转矩应符合规定值。试验数据记录于表4.5中。如果电流大而转矩小，则表明磁
40、场绕组或电枢绕组有短路或搭铁故障；如果转矩和电流都小，则表明启动机内接触电阻过大；如果试验过程中电枢轴有缓慢转动，则说明单向离合器有打滑现象。注意：全制动试验要动作迅速，每次试验通电时间不要超过5 s，以免损坏启动机及蓄电池。第96页/共127页 图4.27 启动机的空载试验 第97页/共127页 图4.28 启动机的全制动试验第98页/共127页表表4.5 启动机全制动试验数据启动机全制动试验数据第99页/共127页【任务描述与解析】一辆伊兰特轿车启动系统不工作，要求对该车的启动系统进行检测，查出故障原因并进行修复。本任务的目的是使学习者能通过对启动控制电路的分析，熟悉启动系统的工作原理，根
41、据故障现象分析可能的故障原因，并确定诊断流程。要求逐项检测，查出故障原因，并总结出启动系统常见故障的诊断与排除程序。任务2 启动系统的故障诊断第100页/共127页一、典型启动系统电路分析1桑塔纳轿车启动系统电路桑塔纳轿车启动系统电路由点火开关直接控制启动机的电磁开关，其启动系统接线如图4.29所示。启动机电源端子30用黑色电缆7与蓄电池正极相连，启动机端子50用红黑色导线6与中央电路板C插座的18接点C18连接。【相关知识】第101页/共127页图4.29 桑塔纳轿车启动系统接线图第102页/共127页1)发动机启动时将点火开关转到启动挡，电磁开关中吸引线圈和保持线圈电路即被接通，此时吸引线
42、圈和保持线圈产生的磁通方向相同，在其电磁力的共同作用下，活动铁芯向右移动，并带动拨叉14绕支点转动，拨叉下端便拨动滚柱式单向离合器13向左移动，驱动齿轮12便与飞轮齿圈进入啮合。当吸引线圈电流流过励磁绕组和电枢绕组时，电枢轴便以较慢速度转动，以便驱动齿轮与飞轮齿圈啮合柔和。当驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时，活动铁芯带动推杆右移时，接触盘将启动机主电路接通，第103页/共127页此时吸引线圈被短路，保持线圈的电磁力使接触盘与触点保持可靠接触。启动机主电路接通后，电枢绕组和磁场绕组内通过的电流很大，产生电磁转矩，驱动飞轮旋转，当转速大到一定值时，发动机便被启动。第104页/共127页2)发动机启
43、动后当发动机启动后，单向离合器开始打滑，松开点火钥匙，点火开关将自动转回一个角度，启动挡断开，吸引线圈和保持线圈串联。此时吸引线圈和保持线圈产生相反方向的磁通，电磁力相互削弱，在回位弹簧15的张力作用下，活动铁芯立即左移回位，并带动推杆和接触盘向左移动，使启动机主电路切断而启动机停转。与此同时，拨叉14带动单向离合器13向右移动，使驱动齿轮与飞轮齿圈分离，启动工作结束。第105页/共127页2别克君威启动机控制电路别克君威2.5GL、3.0GS启动机控制电路如图4.30所示。第106页/共127页图4.30 别克君威2.5GL、3.0GS启动机控制电路第107页/共127页当点火开关转到“启动
44、”位置时，其电路为：点火开关的“启动”挡驾驶室内熔丝盒的A3A4熔丝机罩下附件导线接线盒的D9端子动力系统控制模块(PCM)插头C2-23端子，作为启动信号。PCM收到此信号后，其C2-76端子接地，位于机罩下附件接线盒内的启动继电器闭合工作。点火开关控制继电器线圈、继电器工作时，电源经继电器触点自动变速器开关“P”或“N”位置启动机电磁吸力开关启动机工作。第108页/共127页以下情况中，PCM收到启动信号后并不接通启动机：(1)启动机启动5 s后。(2)启动机连续工作15 s。(3)防盗口令不正确。第109页/共127页二、启动系统的故障诊断与排除启动系统常见故障主要有启动机不转、启动机运
45、转无力及其他几种故障。在诊断与排除启动系统的故障时，要根据控制电路的不同情况来具体分析。现以带启动继电器的控制电路(东风EQ1090启动系统QD124F型启动机)为例来说明启动系统故障的诊断与排除方法。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挡，启动机不运转。(2)故障所在部位及原因：见表4.6。(3)启动机不转故障的诊断程序：启动机不转故障可按图4.31所示的步骤进行诊断与排除。第110页/共127页表4.6 带启动继电器的启动系统的启动机不转故障部位及原因第111页/共127页图4.31 QD124F型启动机不转的故障诊断与排除程序图第112页/共127页2启动机运转
46、无力的故障诊断与排除(1)故障现象：将点火开关旋到启动挡，启动机能运转，但功率明显不足，转速较低，甚至稍转即停。(2)故障所在部位及原因：见表4.7。(3)启动机运转无力故障的诊断程序：启动机运转无力故障可按图4.32所示的步骤进行诊断与排除。第113页/共127页表4.7 带启动继电器的启动系统的启动机运转无力故障部位及原因第114页/共127页图4.32 QD124F型启动机运转无力的故障诊断与排除程序图第115页/共127页对于自动变速器车辆，首先要确认自动变速器是否处在“N”或“P”挡，启动机不转故障的诊断程序也可以参照上述进行；另外还要考虑自动变速器多功能开关和控制单元是否有故障，可
47、以借助专用仪器(如大众车系使用或进行诊断。第116页/共127页【任务实施】针对任务实施的具体汽车，以伊兰特汽车为例。伊兰特汽车启动系统电路图如图4.33所示。对其启动系统电路图进行分析，并完成表4.8。第117页/共127页图4.33 伊兰特汽车启动系统电路图第118页/共127页表表4.8 启动系统的故障诊断记录启动系统的故障诊断记录第119页/共127页续表续表 第120页/共127页减 速 启 动 机减速启动机与常规启动机的主要区别是在传动机构和电枢轴之间安装了一套齿轮减速装置。通过减速装置把力矩传递给单向离合器，可以降低电动机的速度，增大输出力矩，减小启动机的体积和重量。减速启动机的
48、减速机构有外啮合式、内啮合式和行星齿轮啮合式三种，如图4.34所示。拓 展 知 识第121页/共127页图4.34 减速启动机的类型第122页/共127页目前，采用减速启动机的汽车越来越多，如北京现代索纳塔、北京切诺基吉普车、奥迪、本田和丰田轿车等都采用了减速启动机。第123页/共127页(1)启动机由直流电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。启动机由直流电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。(2)直流串励式电动机的特性包括转矩特性、机械特性和功率特性。直流串励式电动机的特性包括转矩特性、机械特性和功率特性。(3)启动机控制电路有无继电器控制电路、有继电器控制电路和组合启动机控制电路有无继
49、电器控制电路、有继电器控制电路和组合继电器控制电路三种形式。继电器控制电路三种形式。(4)在进行启动系统故障诊断时，可以分别检查电动机故障、电磁开在进行启动系统故障诊断时，可以分别检查电动机故障、电磁开关故障和控制电路故障。关故障和控制电路故障。项 目 小 结第124页/共127页(5)电枢电流接近制动电流一半时，电动机输出功率最大。最大功率电枢电流接近制动电流一半时，电动机输出功率最大。最大功率作为额定功率。作为额定功率。(6)影响启动机功率的因素主要有接触电阻、导线电阻、蓄电池容量影响启动机功率的因素主要有接触电阻、导线电阻、蓄电池容量及温度。及温度。(7)启动机的性能测试包括空转试验和全
50、制动试验。启动机的性能测试包括空转试验和全制动试验。(8)串励直流电动机由电枢、磁极、换向器等主要部件构成。串励直流电动机由电枢、磁极、换向器等主要部件构成。(9)启动机用直流电动机多为串励直流电动机，因为串励直流电动机启动机用直流电动机多为串励直流电动机，因为串励直流电动机的特性可满足需要。启动机的特性取决于直流电动机的特性，而串励直流的特性可满足需要。启动机的特性取决于直流电动机的特性，而串励直流电动机特性的特点是启动转矩大，机械特性软。电动机特性的特点是启动转矩大，机械特性软。第125页/共127页(10)启动机性能可通过空载试验和全制动试验来检验。启动机性能可通过空载试验和全制动试验来