汽车电气设备构造与检修课件：起动系统构造与维护

汽车电气设备构造与检修

起动系统构造与维护

起动系统构造与维护学习目标☞知识目标

1．了解起动机功用及要求；

2．掌握起动机的工作原理；

3．掌握起动机的正确使用和维护方法。☞技能目标

1．能判断起动机的技术状况；

2．能使用专用工具进行起动机更换作业。建议课时4课时。

起动系统构造与维护

一、理论知识准备

1．起动系统的功用及要求

汽车发动机借助外力由静止状态转为自行运转状态的过程，称为发动机的起动。电子起动系统操作简便、起动迅速可靠、重复起动能力强，在现代汽车上广泛应用。起动机又称马达，它由直流电动机产生动力，经起动机上的驱动齿轮传递动力给飞轮齿圈，带动飞轮和曲轴旋转，从而使发动机自行运转。

起动机在点火开关和起动继电器的控制下，将蓄电池的电能转化为机械能，带动发动机飞轮齿圈，使曲轴转动，完成发动机的起动。

汽车对起动系统的要求如下：

（1）起动平稳，小齿轮与飞轮齿圈接合柔和，无冲击。

（2）发动机起动后，小齿轮与飞轮齿圈能自动脱离或打滑。

（3）发动机在工作中，小齿轮不能再进入啮合，以防冲击。

（4）起动机结构简单、工作平稳。

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2．起动系统的组成

起动系统由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成，如图3-1所示。图3-1起动系统的组成

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汽车用起动机种类繁多，形式各异，分类方法各不相同。电磁控制式起动机可按起动机的总体结构、传动机构的啮入方式进行分类。按起动机总体结构分为：电磁式起动机、减速式起动机和永磁式起动机；按传动机构啮入方式分为：强制啮合式起动机、电枢移动式起动机和同轴移动式起动机。

常规起动机一般由串励式直流电动机、传动机构和控制装置（又称电磁开关）三部分组成，起动机整体结构见图3-2。图3-2起动机的整体结构

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1）串励式直流电动机

（1）直流电动机的作用。

直流电动机的作用是产生电磁转矩。一般均采用直流串励式电动机。串励是指电枢绕组与励磁绕组串联。

（2）直流电动机的结构。

直流电动机由磁极、电枢、换向器、电刷和外壳等组成，其主要部件如图3-3所示。图3-3直流电动机的结构

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磁极的作用是产生电枢转动时所需要的磁场，它由固定在外壳上的磁极铁芯和励磁绕组（也称磁场绕组）组成，如图3-4所示。图3-4磁极

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如图3-5所示为励磁绕组的内部电路连接方法，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。图3-5励磁绕组与电枢绕组的连接方式

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如图3-6所示为电枢总成，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯和电枢绕组组成，励磁绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。图3-6电枢总成

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换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。电刷和换向器配合使用。它主要用来连接励磁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，如图3-7所示。以四磁极电动机为例，其中两个电刷与外壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组，另外两个为搭铁电刷，通过电枢绕组的电流通过这两个电刷搭铁。图3-7电刷及电刷架

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外壳是电动机的磁极和电枢的安装机体，其中一端有4个检查窗口，便于进行电刷和换向器的维护，同时起动机的电磁开关也安装在外壳上，其上有一绝缘接线端，连接电动机电流的引入线。

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2）传动机构

（1）传动机构的作用。

传动机构在起动发动机时使起动机驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将起动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使起动机驱动齿轮自动空转或与飞轮齿圈脱离啮合。

（2）对传动机构的要求。

起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈啮合时要平稳，不能发生冲击现象。

由于起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈速比很大（一般大于15），因此发动机起动后，驱动齿轮应能自动打滑或脱离啮合，以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成电枢绕组“飞散”的事故。

因为起动机是由点火开关控制的，所以当发动机工作时，要防止点火开关误操作，使起动机的驱动齿轮再次与发动机的飞轮齿圈啮合，导致起动机与发动机的飞轮齿圈损坏。

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（3）传动机构的工作过程。

如图3-8所示为传动机构的工作示意图。图3-8传动机构的工作示意图

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如图3-8a）所示为起动机不工作时所处的位置，如图3-8b）所示为在电磁开关的作用下，驱动齿轮与飞轮齿圈正在啮合，此时起动机的主电路还没有接通。如图3-8c）所示为驱动齿轮与发动机飞轮齿圈完全啮合，主电路接通，电枢轴开始带动发动机曲轴旋转。

发动机起动后，驱动齿轮与飞轮齿圈仍处于啮合状态，单向离合器打滑，驱动齿轮在飞轮的带动下空转。起动结束后，驱动齿轮在电磁开关的作用下，与发动机飞轮齿圈脱离啮合。

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（4）单向离合器。

起动机传动机构中的关键部件是单向离合器。其作用是在起动时将电枢产生的电磁转矩传递给发动机飞轮；而当发动机起动后，单向离合器立刻打滑，防止发动机飞轮带动电枢高速旋转。单向离合器主要有滚柱式、摩擦片式和弹簧式三种类型。

滚柱式单向离合器的结构与工作过程。滚柱式单向离合器的工作原理是通过改变滚柱在楔形槽中的位置来实现分离和接合，其结构如图3-9所示。图3-9滚柱式单向离合器结构1-驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-弹簧与压帽；6-垫圈；7-护盖；8-传动套筒；9-弹簧座；10-弹簧；11-移动衬套；12-卡簧

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单向离合器的外壳与驱动齿轮合为一体，外壳与十字块之间形成个楔形槽，每个槽中有一个滚柱，十字块与传动套筒合为一体，传动套筒内侧带键槽，套在电枢轴的花键部位上。

滚柱式单向离合器的受力分析如图3-10所示，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传递力矩，见图3-10a），发动机起动后，飞轮齿圈会带动驱动齿轮旋转，当转速超过电枢转速时，滚柱滚入宽端打滑，这样发动机的力矩就不能通过驱动齿轮传递给电枢，从而起到保护起动机的作用。图3-10滚柱的受力及作用示意图

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3）电磁开关

（1）电磁开关的作用。

电磁开关用来接通和切断串励式直流电动机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮齿圈的啮合与分离。电磁开关的实物如图3-11所示。图3-11电磁开关的实物

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（2）电磁开关的结构。

图3-12所示为电磁开关的结构。电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触盘等组成。其中，端子C接起动机励磁绕组，端子30直接接电源（蓄电池）。图3-12电磁开关的结构

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图3-13所示为电磁开关的电路连接关系图。吸引线圈与电动机串联，保持线圈与电动机并联，直接搭铁。活动铁芯一端通过接触盘控制主电路的导通。图3-13电磁开关的电路连接图

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3．起动机的工作原理

1）直流电动机的工作原理

直流电动机的基本工作原理是通电的导体在磁场中会受电磁力作用，电磁力的方向遵循左手定则。

如图3-14所示，两片换向片分别与环状线圈的两端连接，电刷一端与两换向器片相接触，另一端分别接蓄电池的正极和负极。在环状线圈中电流的方向交替变化，用左手定则判断可知，环状线圈在电磁力矩作用下按顺时针方向连续转动。这样在电源连续对电动机供电时，其线圈就不停地按同一方向转动。

为了增大输出力矩并使运转均匀，实际的电动机中电枢采用多匝线圈，随线圈匝数的增多，换向片的数量也要增多。

起动系统构造与维护图3-14直流电动机的工作原理图

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2）起动机中电动机的工作情况

在汽车起动机中采用的是串励式电动机，即电动机的励磁绕组与电枢绕组是串联的。之所以采用这种类型的电动机，是因为串励式电动机具有重载时转矩最大，空载转速高的特性，特别适合用于发动机的起动过程。

电动机与蓄电池之间线路的连接：蓄电池→起动机接线柱→起动机控制装置开关→励磁绕组→正电刷→换向片→电枢绕组→负电刷→搭铁。由于励磁绕组和电枢绕组都是由铜条制成的，电阻很小，所以整个电路的电阻值很小，在起动瞬间能产生很大的电流，从而产生大的转矩，使发动机顺利起动。

工作过程：当点火开关置于起动位置时，起动机的控制装置接通电动机与蓄电池的电路，大电流通过励磁绕组，产生电磁场。同时，电流经电刷和换向器流经电枢绕组，产生电磁力矩，带动电动机运转。如果整个电路的电阻值变大，则会造成电动机的转矩下降，使发动机不能顺利起动。

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4．起动机的正确使用及维护

1）起动机的正确使用

起动机工作时电流大、转速高，使用时应注意下列事项：

（1）起动前应将变速器挂上空挡，自动变速器的汽车应将变速杆置于P位或N位，起动同时踩下离合器踏板或制动踏板。

（2）每次接通起动机的时间不得超过5s，两次之间应间歇15s以上。

（3）当发动机起动后应立刻松开点火开关，切断ST挡，使起动机停止工作。

（4）经过三次起动，发动机仍没有起动着火，则停止起动，进行简单的检查，如蓄电池的容量、极柱的连接、油电路等，否则蓄电池的容量将严重下降，起动发动机变得更加困难。

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2）起动机的维护

（1）起动机外部应经常保持清洁，各连接导线，特别是与蓄电池相连接的导线，都应保证连接牢固可靠。

（2）在车上进行起动检测之前，一定要将变速器挂上空挡，并实施驻车制动。

（3）在拆卸起动机之前，应先拆下蓄电池的搭铁电缆线。

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二、任务实施———起动机的更换

1．准备工作

（1）将实训车辆停放在检测区域。

（2）准备专用工具扭力扳手VAG1331、VAG1332。

（3）准备教学车辆、车辆挡块、翼子板布、三件套等。

2．技术要求与注意事项

（1）拆卸起动机时，应断开蓄电池负极。

（2）迈腾B8车型起动机固定螺栓拧紧力矩为40N·m，锁紧螺母拧紧力矩为20N·m。

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3．操作步骤

以迈腾B8车型为例，介绍起动机更换的步骤：

（1）关闭车辆点火开关，断开蓄电池负极线缆。

（2）如图3-15所示，拆下起动机上部搭铁线的螺母，取下搭铁线缆。图3-15拆卸起动机搭铁线缆1-起动机上部搭铁线的螺母；2-搭铁线缆

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（3）从变速器上脱开变速器机械电子单元排气管，用塞子将排气孔密封，如图3-16所示。

（4）如图3-17所示，断开起动机电气连接插头，按下起动机盖板，拧下起动机正极接线端30/B+接线固定螺母，拆下30/B+接线。图3-16变速器机械电子单元排气管位置

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（5）如图3-17所示，拆下起动机固定螺栓，向上将起动机取下。图3-17起动机连接示意图1、2-起动机固定螺栓；3-起动机；4-起动机电气插头；5-起动机盖板；6-起动机30/B+接线端固定螺母

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（6）更换新的起动机。

（7）安装起动机固定螺栓，并按要求进行紧固，拧紧力矩为40N·m。

（8）起动机正极接线端30/B+接线，并按要求紧固固定螺母，拧紧力矩为20N·m。

（9）安装起动机盖板。

（10）安装变速器机械电子单元排气管。

（11）安装起动机上部搭铁线，并按要求紧固固定螺母，拧紧力矩为20N·m。

（12）安装蓄电池负极线缆。

（13）起动车辆，