汽车发动机构造与维修课件 项目七 起动系

汽车发动机构造与维修

2项目七：发动机起动系统3项目七学习目标知识目标：①了解起动系的作用和类型；②起动机的编号意义③起动电路识图技能目标：①能独立拆装起动机；②了解起动系常见故障现象，能够正确分析故障原因。③根据起动机电路图找出故障4项目七学习情境导入

某客户要求检查并修复一辆车龄2015年出厂已行驶16万公里的轿车，据客户反映该车起动无力，有时根本无法起动，4S店修理人员上门维修。5项目七学习任务分析

伴随着科技的发展，汽车上的电器设备越来越多，也越来越复杂，现代汽车发动机在进入正常运转之前必须借助外力来启动。所以启动系统是发动机正常工作必不可少的组成部分。启动系统的正常工作能保证发动机正常工作使其具有较长的使用寿命。启动电路是控制起动机运行不可缺少的部分。各种电路检测设备相继出现，电路故障很复杂，单单靠经验是不能完全解决问题的。要通过使用检测仪器对车辆进行电路检测，懂得电路图基本的分析，这样才能够方便、快捷地找出车辆故障，避免盲目地拆装。在检修时一定要了解车辆的构造，因为车辆的整体是相互联系的。所以，本项目的学习任务为：起动机拆装与检测、起动系电路检测。6任务7—1起动机拆装与检测7任务7—1检测发动机的汽缸压力相关知识学习4任务目标1工作任务2任务分析3技能学习5任务实施与考核68任务7—1学习目标知识目标：①了解起动系的作用和类型；②了解起动机的编号意义；③了解直流电机的工作原理。1情感目标：通过课堂的学习培养学生严谨的治学态度和良好的职业素养，打造大国工匠精神。2技能目标：①能独立拆装起动机；②可以独立检测起动机。39任务7—1任务引入：

在实际工作中有时需要对起动机进行检测，那么我们首先要对起动机的内部结构有所了解。本任务将完成一个技能点学习：检修起动机10任务7—1相关知识学习：一、起动系的作用发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后，才能进人正常工作状态，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，称为发动机的起动。起动系的作用就是供给发动机曲轴足够的起动转矩，以便使发动机曲轴达到必需的起动转速，使发动机进入自行运转状态。当发动机进入自由运转状态后，便结束任务立即停止工作。11任务7—1相关知识学习：二、起动系的组成

电力起动系简称起动系，由蓄电池、起动机和起动控制电路等组成，起动控制电路包括起动按钮或开关、起动继电器等。起动机在点火开关或起动按钮控制下，将蓄电池的电能转化为机械能，通过飞轮齿圈带动发动机曲轴转动。为增大转矩，便于起动，起动机与曲轴的传动比：汽油机一般为13～17，柴油机一般为8～10。典型的起动系组成，如图所示。起动系统结构组成1—铁芯；2—驱动杠杆；3—弹簧；4—齿轮；5—飞轮；6—起动机；7—蓄电池；8—启动开关；9—短路开关；12任务7—1相关知识学习：三、起动机的组成及其分类1．起动机的组成起动机俗称“马达”，由直流电动机、传动机构和控制装置三大部分组成。直流电动机的作用是将蓄电池输人的电能转换为机械能，产生电磁转矩。传动机构的作用是利用驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈，将直流转。矩传给曲轴，并及时切断曲轴与反拖电动电动机之间的动力传递．防止曲轴机的电磁控制机构的作用是接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路，并使驱动小齿轮进人或退出啮合。有些起动机控制机构还有副开关，能在起动时将点火线圈附加电阻短路，以增大起动时车已不再使用。起动机的组成1—电磁开关；2—拨叉；3—外壳；4—驱动齿轮；5—起动机离合器；6—电枢；7—外壳；8—电刷弹簧；9—电刷；10—励磁线圈13任务7—1相关知识学习：2.起动机的分类按结构不同分类（1）普通起动机，即无特殊结构和装置的起动机，如桑塔纳轿车配用的QD1225型起动机；（2）减速起动机，该起动机最大的特点就是在传动机构设有减速装置。由于直流电动机采用高速、小型、低转矩电动机，所以质量和体积比普通起动机可减小30%～35%，缺点是结构和工艺比普通起动机复杂；（3）永磁起动机，该电动机磁极用永磁材料（铁氧体或钕铁硼等）制成，由于取消了激磁绕组，因此结构简化、体积小、质量轻。按传动机构啮入方式不同分类（1）强制啮合式起动机，它是依靠电磁力或人力拉动杠杆机构，拨动驱动齿轮强制啮入飞轮齿环。工作可靠性高，现代汽车广泛采用；（2）惯性啮合式起动机，它最大的特点就是驱动齿轮借旋转时的惯性力啮入飞轮齿环。工作可靠性较差，目前已很少采用；（3）电枢移动式起动机，工作时依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。该起动机结构比较复杂，东欧国家采用较多，如太脱拉Tl11、T138等汽车；（4）齿轮移动式起动机，它是依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆，从而使驱动齿轮啮入飞轮环。14任务7—1相关知识学习：按控制方式不同分类（1）机械控制式起动机，其特点是由手拉杠杆或脚踏联动机构直接控制起动机的主回路开关来接通或切断主回路。由于机械控制式要求起动机、蓄电池靠近驾驶室而受到安装和布局的限制，且操作不便，因此已很少采用；（2）电磁控制式起动机，它是利用点火开关或按钮控制电磁铁，再由电磁铁控制主回路开关来接通或切断主电路。由于电磁铁可进行远距离控制，且操作方便省力，因此现代汽车普遍采用。15任务7—1相关知识学习：四、起动机的型号根据QC／T73—93（汽车电气设备产品型号编制方法）的规定，起动机的型号由以下五部分组成：（1）产品代号：QD、QDJ和QDY分别表示起动机、减速型起动机和永磁型起动机。（2）电压等级代号：l—12V；2—24V。（3）功率等级代号：含义如下表所示。16任务7—1相关知识学习：功率等级代号123456789功率（kW）﹤１1～22～33～44～55～66～77～8﹥8起动机的功率等级代号例如：QD124表示额定电压为12V，功率为l～2kw，第四次设计的起动机。17任务7—1技能学习：各种普通起动机的结构大同小异，外形如图所示。它主要由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。起动发动机时，通过操纵控制装置即开关，将直流电动机产生转矩，经传动机构传递给曲轴，带动发动机。18任务7—1技能学习：1.直流电动机如图所示，直流电动机主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成，它能将电能转换为机械能，产生转矩带动发动机曲轴，起动发动机。直流电动机结构图1—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；19任务7—1技能学习：

如图所示，直流电动机两片换向片分别与环状线圈的两端连接，电刷一端与两片换向器片相接触，另一端分别接蓄电池的正极和负极。在线圈旋转过程中，环状线圈电流方向为：蓄电池正极→正电刷→换向片→线圈→换向片→负电刷→蓄电池负极。由于电刷位置不变，换向器片随环状线圈一起运转，使环状线圈的电流方向交替变化。根据左手定则可知：环状线圈在电磁力矩作用下将一直按同一方向转动。由于一个线圈产生转矩太小，且转速不稳定，因此实际上，电动机电枢采用多匝线圈，换向片数也随线圈数量的增多而相应增加。直流电动机工作原理图20任务7—1技能学习：（1）壳体壳体由钢管制成，其作用是安装磁极和固定机件。磁极固定在壳体内壁上。壳体上有一个接线端子或一根电缆引线，对于电磁式电动机，该端子或引线与激磁绕组的一端连接。（2）磁极磁极由铁芯和激磁绕组组成，其作用是产生磁场。如图所示：激磁绕组（即激磁线圈）套装在铁芯上。为了增大起动机的电磁转矩，磁极一般有四个或六个。磁极1—磁极铁心；2—励磁线圈；3—外壳；21任务7—1技能学习：

四个激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，如图a所示，另一种是两个绕组先串联后并联，然后再与电枢绕组串联，如图b所示。目前普遍采用后一种连接方式，无论采用哪一种连接方式，其激磁绕组通电产生的磁极必须N、S极相间排列。激磁绕组连接方式1—负电刷；2—正电刷；3—历磁绕组；4—接线柱；22任务7—1技能学习：

在检修激磁绕组时，主要是检查激磁绕组有无断路、搭铁和短路故障。1）激磁绕组断路故障可用万用表或220V交流试灯进行检查（如图所示），一般都是由于激磁绕组与电刷引线连接部位焊点松脱或虚焊引起断路。修理时先用钢丝钳夹紧连接部位，然后用200W/220V电烙铁将连接点焊牢即可。注意激磁绕组断路故障检查时，连接激磁绕组引线端头和正电刷，试灯应当发亮或万用表指示的阻值应当接近于零。如试灯不亮（或阻值为无穷大），说明激磁绕组断路。检查激磁绕组断路23任务7—1技能学习：

2）激磁绕组搭铁故障也可用万用表或220V交流试灯进行检查（如图7－9所示），一般都是由于激磁绕组绝缘损坏而引起。如有搭铁故障则须更换激磁绕组或起动机。注意：激磁绕组搭铁故障检查时，连接激磁绕组引线端头和起动机壳体，万用表应不导通（即阻值应为无穷大）或试灯应不发亮。如万用表导通（即阻值约为零）或试灯发亮，说明激磁绕组有搭铁故障。检查激磁绕组搭铁24任务7—1技能学习：

3）激磁绕组短路故障检查方法如图所示，开关接通时（通电时间不超过5s），用螺丝刀检查每个磁极的电磁吸力是否相同。如某一磁极吸力过小，说明：该磁极上的激磁绕组匝间短路。由于激磁绕组的导线截面积比较大，发生短路的可能性很小。如有短路故障则需重新绕制或更换起动机。

检查激磁绕组25任务7—1技能学习：（3）电枢电枢的作用是产生电磁转矩，如图所示，主要由电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器组成。电枢铁芯由相互绝缘的硅钢片叠装而成，固装在电枢轴上。为了获得较大的电磁转矩，流经电枢绕组的电流很大（一般汽油机为200A～600A，柴油机可达1000A），因此电枢都是采用较粗的矩形裸铜导线绕制而成，一般绕线型式多采用波形绕法。电枢结构图1—换向器；2—铁芯；3—绕组；4—电枢轴；26任务7—1技能学习：电枢绕组导线很粗，一般不会发生断路故障。如有断路发生，通过外观检查即可判断，不必采用仪器检查。电枢绕组搭铁和短路故障是比较常见的。1）电枢绕组搭铁可用万用表或220V交流试灯进行检查（如图所示），如有搭铁故障则需要更换电枢总成。注意电枢绕组搭铁故障检查时，连接电枢铁芯与换向片，万用表应不导通或试灯应不发亮。如万用表导通或试灯发亮，说明电枢绕组搭铁。检查电枢绕组搭铁27任务7—1技能学习：2）电枢绕组短路故障需利用电枢检验仪进行检查(如图所示)。当由于绕组间绝缘纸损坏导致匝间短路时，则必须更换电抠总成；当是由于电刷磨损的铜粉将换向片间的凹槽连通所致短路时，则可用钢丝刷清除换向片间的铜粉即可排除。注意电枢绕组短路故障检查时，先将电枢放在检验仪的“U”形铁芯上，并在电枢上部放一块钢片（如锯条），然后接通检验仪电源，再缓慢转动电枢一周，钢片应不跳动。如钢片跳动，说明电枢绕组有短路故障。重点提示起动机一般采用直流串激式电动机，即激磁绕组和电枢绕组串联连接。当起动机输入电流方向发生变化时，电动机转动方向不变。检查电枢绕组短路28任务7—1技能学习：（4）换向器换向器的作用是向旋转的电枢绕组注入电流。如图所示，换向器由截面呈燕尾形的铜片(又称换向片)围合而成，电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器的铜片上。注意：换向片与换向片之间以及换向片与轴套、压环之间均用云母绝缘，且云母绝缘层应比换向器铜片外表面凹下0.8mm左右，以免铜片磨损时，云母片很快突出。换向器的故障多为表面烧蚀、云母层突出等。轻微烧蚀的用“00”号砂纸打磨即可。严重烧蚀或失圆（圆柱度超过0.25mm）时，应精车加工，但换向器的剩余厚度不得小于2mm，否则应更换。29任务7—1技能学习：（5）电刷组件

电刷组件主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成（如图所示），其作用是将电流引入电动机。电刷由含铜石墨制成，安装在电刷架内，在弹簧弹力的作用下，紧压在换向器上。一般有四个电刷，其中两个为绝缘电刷，两个在端盖或电刷架底板上固定的为搭铁电刷。

电刷组件结构图1—电刷弹簧；2—电刷架；3—铁芯；4—绕组；5—外壳；6—盘形弹簧；7—电刷；8—换向器；30任务7—1技能学习：起动机电刷组件的检修主要是检查正电刷架搭铁故障、电刷高度以及电刷弹簧弹力是否符合要求。1）检修电刷架时，主要是利用万用表检查正电刷架的绝缘性能（如图7－16所示），如有搭铁故障则需更换绝缘垫片进行修理。注意检修时用万用表表笔分别接正电刷架与换向器端盖或电刷架底板，万用表应不导通。如万用表导通，说明正电刷架有搭铁故障。

电刷架的绝缘性检测31任务7—1技能学习：

2）电刷高度可用钢板尺或游标卡尺测量(如图所示)，国产起动机新电刷高度为14mm，极限长度为8mm。低于极限长度时，应予更换新电刷。注意电刷高度一般不得低于标准尺寸的2/3，电刷与换向器的接触面积应在75%以上。

检查电刷的高度32任务7—1技能学习：

2．传动机构传动机构又称啮合机构，其作用是在起动发动机时，使起动机的驱动齿轮啮入发动机飞轮齿环，将起动机的转矩传递发动机的曲轴；发动机起动后又将自动切断动力传递，使驱动齿轮与飞轮齿环自动脱开。传动机构中，最关键的部件就是单向离合器。单向离合器有滚柱式，摩擦片式，弹簧式等几种类型。其中，滚柱式单向离合器具有结构简单，体积小，重量轻，工作可靠等优点，因此在汽车上得到广泛应用。33任务7—1技能学习：

滚柱式单向离合器的结构如图所示，其驱动齿轮与外壳制成一体，外壳内装有十字块和4套滚柱、压帽和弹簧。十字块与传动花键套筒固定连接，壳底与外壳相互扣合密封。在花键套筒的另一端套有缓冲弹簧和拨环，拨环由传动叉拨动。装配后，在外壳与十字块之间，形成4个楔形槽，滚柱分别安装在四个楔形槽内，且在压帽及弹簧的作用下，处在楔形槽的窄端。整个离合器总成套装在电动机轴的花键部位上，可作轴向移动和随轴转动。

滚柱式单向离合器的结构1—驱动齿轮；2—外壳；3—十字块；4—滚柱；5—压帽及弹簧；6—垫圈；7—护盖；8—花键套筒；9—弹簧座；10—啮合弹簧；11—移动衬套；12—卡簧；34任务7—1技能学习：

当起动机电枢旋转时，转矩经套筒带动十字块旋转，滚柱滚入楔形槽窄端，将十字块与外壳卡紧，使十字块与外壳之间能传递力矩，如图a所示；发动机起动以后，飞轮齿环带动驱动齿轮旋转。当转速超过电枢转速时，滚柱滚入宽端打滑（如图b）所示），发动机的转矩就不会传递至起动机，起到保护起动机的作用。

滚柱的受力及作用示意图1—外壳；2—十字块；3—滚柱；4—压帽及弹簧；35任务7—1技能学习：

传动机构在检修时，主要是检查单向离合器的功能和制动力矩。单向离合器功能的检查如图所示。一手握住离合器壳体，一手转动驱动齿轮。当顺时针方向转动驱动齿轮时，齿轮应被锁止；当逆时针方向转动齿轮时，应能灵活自如，否则应予更换单向离合器。

检查离合器单向传力功能36任务7—1技能学习：

单向离合器制动力矩的检查如图所示。检测时，将离合器夹在虎钳上，用扭力扳手沿顺时针方向转动时，应能承受制动试验时的最大转矩（单向离合器一般为25N•m）而不打滑。

检查离合器制动力矩37任务7—1技能学习：3.控制装置（即开关）控制装置即开关，主要是用来接通与切断起动机与蓄电池之间电路。在有的汽车上，还具有串入和短路点火线圈附加电阻的作用。典型电磁开关的结构如图所示，主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触片等组成。

电磁开关的结构图1—回位弹簧；2—榕触片；3—端子50；4—端子C；5—吸引线圈；6—保持线圈；7—活动铁心；38任务7—1技能学习：3.控制装置（即开关）控制装置即开关，主要是用来接通与切断起动机与蓄电池之间电路。在有的汽车上，还具有串入和短路点火线圈附加电阻的作用。典型电磁开关的结构如图所示，主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触片等组成。起动发动机，电磁开关内吸引线圈和保持线圈均有电流通过，产生较强的电磁吸力，吸引铁芯向左运动，调节螺钉带动拔叉使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。同时，接触片紧压在端子50和端子C两主接线柱上，使两主接线柱和附加电阻短路接柱连在一起。蓄电池通过主接线柱端子50、端子C和接触片向电动机大电流放电，起动发动机。起动发动机后，电磁线圈断电，活动铁芯迅速退磁，在各复位弹簧的作用下，主电路被切断，同时驱动齿轮与飞轮齿环脱离啮合。电磁开关的结构图1—回位弹簧；2—榕触片；3—端子50；4—端子C；5—吸引线圈；6—保持线圈；7—活动铁心；39任务7—1任务实施与考核：

学生自由组合每6人为一个小组，每组选出一名负责人，负责人对小组任务进行分配，并带领全组成员在充分掌握上述知识与技能的前提下，完成任务工单7—1—1。40任务7—2起动系电路检测41任务7—2汽油供给系统故障的检测与维修相关知识学习4任务目标1工作任务2任务分析3技能学习5任务实施与考核642任务7—2学习目标知识目标：①会分析起动系的电路；②根据电路图分析起动线路1情感目标：通过课堂的学习培养学生严谨的治学态度和良好的职业素养，打造大国工匠精神。2技能目标：①了解起动系常见故障现象，能够正确分析故障原因；②起动机异响判断343任务7—2任务引入：

汽车起动系故障除了起动机本身的机械故障外，还有很多是电路上的故障，本节学习汽车启动电路及其分析方法。本任务将完成一个技能点学习：检修起动系统故障44任务7—2相关知识学习：一、带起动继电器的起动机控制电路装起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。起动继电器有四个接线柱(如图所示)，即起动机、蓄电池、搭铁和点火开关。点火开关与搭铁接线柱之间是继电器的电磁线圈，起动机和电池接线柱之间是继电器的触点。发动机起动时，将点火开关起动挡接通，继电器的电磁线圈通电，使触点闭合，电源的电流便经继电器的触点通往起动机电磁开关的起动机接线柱。电磁开关通电后，便控制起动机进入工作状态。从电路中可以看出，起动期间流经点火开关起动挡和继电器线圈的电流较小，大电流经过继电器触点开关流入起动机，保护了点火开关。起动过程工作原理在此不作详述。带起动继电器的控制回路45任务7—2相关知识学习：二、起动机控制电路电路解读1.主供电路：蓄电池→B4→起动机→搭铁2.起动机继电器线圈电路：蓄电池→FIMAIN—AM2→点火开关→ST继电器→起动机B8→搭铁3.离合器踏板开关供电电路：蓄电池→FIMAIN→ALT→AM1→点火开关→离合器踏板开关A5→ST继电器→起动机B8→搭铁丰田卡罗拉起动系电路图46任务7—2技能学习：

起动系统常见故障主要有：起动机不转、起动机运转无力及其它故障几种。在诊断与排除起动系的故障时，要根据控制电路的不同情况来具体分析。现以带起动继电器的控制电路为例来说明起动系故障的诊断与排除方法。1.起动机不转该故障现象表现为：将点火开关旋至ST位置，起动机不运转。故障原因可以归纳为三类：一类是电源及线路部分的故障；一类是起动继电器的故障；一类是起动机的故障。故障排除应遵循从易到难的原则，首先应检查蓄电池电压和蓄电池接线柱是否有松动，然后再做进一步的检查。故障诊断与排除程序如下：（1）打开前照灯开关或按下喇叭按钮，若灯光较亮或喇叭声音宏亮，说明蓄电池电力充足，故障不在蓄电池；若灯光很暗或喇叭声音很小，说明蓄电池容量严重不足；若灯不亮或喇叭不响，说明蓄电池或电源线路有故障，应检查蓄电池火线及搭铁电缆的连接有无松动以及蓄电池储电是否充足；47任务7—2技能学习：

（2）若灯亮或喇叭响，说明故障发生在起动机、电磁开关或控制电路。可用螺丝刀将电磁开关的端子30与端子C接通。若起动机不转，则起动机有故障；若起动机空转正常，说明电磁开关或控制电路有故障；（3）诊断起动机故障时，可用螺丝刀短接端子30与端子C时产生火花的强弱来辨别。若短接时无火花，说明激磁绕组、电枢绕组或电刷引线等有断路故障；若短接时有强烈火花而起动机不转．说明起动机内部有短路或搭铁故障，须拆下起动机进一步检修；（4）诊断电磁开关或控制电路故障时，可用导线将蓄电池正极与电磁开关“端子50”接通（时间不超过3～5s），如接通时起动机不转，说明电磁开关有故障，应拆下检修或更换电磁开关；如接通时起动机转动，说明开关回路或控制回路有断路故障；（5）排除是开关回路还是控制回路故障时，可以根据是否有起动继电器吸合的响声来判断。若有继电器吸合的响声，说明是开关回路有断路故障；若无继电器吸合的响声，说明是控制回路有断路故障；（6）线路的断路故障，可用试灯逐段检查排除。48任务7—2技能学习：

2.起动机起动无力起动机起动无力时，将点火开关旋至起动挡