项目3 启动与点火系统的构造与维修

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学习工具1汽车电气系统基础2电源系统的构造与维修3启动与点火系统的构造与维修4照明与信号系统的构造与维修5仪表与报警系统的构造与维修6辅助电气系统的构造与维修全课导航启动与点火系统的构造与维修03WENJINGKETANG项目导读启动与点火系统是汽车电气系统的重要组成部分。其中，启动系统负责将蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机运转；点火系统负责精准掌控点火正时，在火花塞电极间激发高能电火花，可靠点燃气缸内的可燃混合气。在汽车的运行过程中，启动系统和点火系统的故障发生率较高，已成为车主和维修人员经常要面对的问题。本项目将主要介绍启动系统和点火系统的结构、分类及维修方法。知识目标了解启动系统的分类与结构。掌握启动机的结构与分类。掌握启动机的工作原理。掌握启动机的维修方法。了解点火系统的作用与分类。掌握点火系统主要部件的维修方法。能力目标能维修启动机。能维修点火系统的主要部件。素质目标弘扬脚踏实地、实事求是的工匠精神。培养敢为人先、与时俱进的创新意识。一二维修启动系统维修点火系统维修蓄电池一任务引入某日，小王准备开车去上班时，突然发现汽车无法启动，于是他便呼叫拖车将汽车拖到维修厂进行维修。任务引入维修人员对汽车进行了以下检测：当闭合点火开关时，启动机不转动；当按压喇叭按钮时，喇叭正常鸣响；当闭合前照灯开关时，前照灯正常点亮；经排查，启动开关与线路接线良好。最后，维修人员确认该汽车的启动机发生了故障，便将启动机拆下并对其进行了维修。本任务主要介绍启动系统的分类与结构、启动机的结构与分类、启动机的工作原理及启动机的维修方法，知识与技能要求如下表所示。任务引入

任务内容

维修启动系统学习程度识记理解应用学习任务启动系统的分类与结构●

启动机的结构与分类●

启动机的工作原理●启动机的维修●

实训任务拆卸、分解与检测启动机

●自我勉励1．学生分组以3～5人为一组进行分组；各小组选出组长并进行任务分工，然后将小组成员及分工情况填入下表中。任务工单班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号任务分工组长

组员

任务工单2．获取信息在进行具体工作前，需要掌握启动系统的相关知识。请各小组组长组织组员收集相关资料，回答下列问题。引导问题1：启动系统主要由哪些部分组成？引导问题2：启动机主要由哪些部分组成？引导问题3：启动机的工作原理是什么？任务工单3．任务准备在明确任务内容后，根据实际情况准备任务实施所需的工具、设备和资料，并将相关信息填入下表中。

车辆信息车型车辆识别代号行驶里程

所需的工具、设备和资料

任务工单3．任务准备在进入任务实施前做好现场防护，并把现场防护措施填入下表中。个人防护设备安全防护

场地安全防护

任务工单4．任务实施1）拆卸、分解启动机从实训车辆上拆卸、分解启动机，完成下表。序号任务点工作内容1断开蓄电池的负极电缆2举升实训车辆3拆卸启动机4分解启动机任务工单4．任务实施2）检测启动机检测启动机的主要部件，完成表。序号任务点工作内容1检测电枢绕组2检测励磁绕组3检测电磁开关任务工单5．考核评价各小组组长展示任务完成情况，并配合指导教师完成下表。

项目名称评价内容

分值/

分评分/

分自评互评师评

职业素养考核项目（40%）穿戴规范、整洁6

安全意识、责任意识、服从意识强6

积极参加教学活动，按时完成任务工单10

团队合作，与人沟通能力强6

劳动纪律良好6

维修场地、设备等整洁6

专业能力考核项目（60%）专业知识查找及时、准确12

操作符合规范18

操作熟练，工作效率高12

任务完成度高18

合计100

总评自评（20%）+

互评（20%）+师评（60%）=综合等级指导教师（签名）：任务工单6．课堂小结3.1.1启动系统概述发动机的启动条件发动机只有依靠外力驱动曲轴旋转，才能进入自行运转状态。启动系统的作用供给发动机曲轴足够大的启动转矩，使发动机进入自行运转状态。3.1.1启动系统概述1．启动系统的分类3.1.1启动系统概述1．启动系统的分类人力启动式辅助汽油机启动式电力启动式定义：人力启动式启动系统是用手摇柄直接摇动发动机曲轴上的启动爪或用绳拉动驱动带轮，在外力的作用下驱动发动机的曲轴旋转，从而启动发动机的启动系统。特点：这种启动系统的结构最简单应用：现代汽车仍有少数车型保留了人力启动式启动系统，作为备用启动系统，但多数车型已不采用这种启动系统。3.1.1启动系统概述1．启动系统的分类人力启动式辅助汽油机启动式电力启动式定义：辅助汽油机启动式启动系统是先启动汽油机，再利用汽油机的输出动力驱动汽车上的发动机转动，从而启动发动机的启动系统。应用：只有少数重型汽车采用这种启动系统。3.1.1启动系统概述1．启动系统的分类人力启动式辅助汽油机启动式电力启动式定义：电力启动式启动系统是通过直流电动机输出动力，并借助传动机构驱动发动机转动，从而启动发动机的启动系统。特点：具有操作简单、启动迅速可靠、重复启动能力强、可实现远距离控制等。应用：现代汽车中应用较广。3.1.1启动系统概述2．启动系统的结构启动系统蓄电池启动机控制电路组点火开关启动继电器启动系统的结构蓄电池启动继电器点火开关启动机原理：当点火开关处于启动位置时，启动继电器接通启动机主电路，此时启动机工作，将蓄电池的电能转化为机械能并带动发动机曲轴旋转。发动机启动完成后，启动机便立即停止工作。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构电动机控制装置传动机构启动机的结构3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机启动机通常采用直流串励式电动机，如下图所示。直流串励式电动机作用直流串励式电动机的作用是产生启动力矩。组成主要由电枢、磁极、端盖、机壳、电刷和电刷架组成。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机电枢磁极端盖机壳电刷和电刷架作用：产生电磁转矩。组成：电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器。安装在转轴上，它由许多换向片组成。是由许多相互绝缘的硅钢片叠装而成的，其表面上有槽，用于嵌放电枢绕组。由矩形截面的裸铜条绕制而成的。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机电枢磁极端盖机壳电刷和电刷架作用：产生电枢转动所需要的磁场。组成：由固定在机壳上的磁极铁芯和励磁绕组组成。励磁绕组的接法常见电动机的磁极一般为四个，它们两两相对安装在电动机内壳上。四个励磁绕组既可互相串联后再与电枢绕组串联，又可两两串联后并联，再与电枢绕组串联，如右图所示。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机电枢磁极端盖机壳电刷和电刷架端盖分为前端盖和后端盖：前端盖通常由钢板压制而成，其上装有电刷架。后端盖通常由灰铸铁浇铸而成。前、后端盖分别安装在机壳的两端，靠两根长螺栓与机壳紧固连接。前、后端盖内均安装有轴套，用于支撑转轴。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机电枢磁极端盖机壳电刷和电刷架定义：机壳（见下图）由钢管制成，它是磁极和电枢的安装机件。机壳的一端有窗口，便于维修人员观察和维护电刷和换向器。启动机的电磁开关也安装在机壳上。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构1）电动机电枢磁极端盖机壳电刷和电刷架作用：电刷和电刷架（见图）主要用于将电流引入电动机。电动机通常有四个电刷和四个电刷架。其中，电刷安装在电刷架中，并借助弹簧的弹力紧压在换向器上。电刷弹簧电刷架3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构2）传动机构作用将电动机产生的转矩传递给发动机的飞轮，以带动发动机转动。组成由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。作用：传递电动机转矩，启动发动机，并在发动机启动后自动打滑，防止启动机电枢飞散。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构3）控制装置作用：控制驱动齿轮和飞轮齿环的啮合与分离，并控制电动机主电路的接通与分断。分类：分为机械式控制装置和电磁式控制装置，目前现代汽车上多使用电磁式控制装置。3.1.2启动机的结构与分类1．启动机的结构3）控制装置名称与组成：启动机电磁式控制装置为电磁开关，由吸引线圈、保持线圈、回位弹簧、活动铁芯、接触片构成。​端子及连接：壳体的前部，装有C端子、30号端子和50号端子（在C端子的后部，图中无法显示）。30号端子：经发电机、熔断器与蓄电池相连。50号端子：经启动继电器与点火开关相连。C端子：与启动机内部的励磁绕组相连。3.1.2启动机的结构与分类2．启动机的分类根据不同的分类标准按控制方法的不同按传动机构啮入方式的不同机械控制启动机电磁控制启动机惯性式启动机强制啮合式启动机电枢移动式启动机减速式启动机3.1.2启动机的结构与分类2．启动机的分类1）按控制方法的不同分类原理：通过脚踏式或手拉式杠杆联动机构直接控制启动机的主电路开关来接通或断开主电路。特点：结构简单、工作可靠，但需要使其操纵机构靠近驾驶室。应用：受安装布局的限制较大，且操作不便，目前应用较少。原理：先通过按钮或钥匙控制电磁铁，再通过电磁铁控制主电路开关来接通或断开主电路。应用：电磁控制启动机内部装有电磁铁，可进行远距离控制，操作省力，因此目前应用较广。机械控制启动机电磁控制启动机3.1.2启动机的结构与分类2．启动机的分类2）按传动机构啮入方式的不同分类启动机类型啮入方式特点应用情况惯性式启动机启动机旋转时，驱动齿轮借助惯性力自动啮入飞轮齿环。合结构简单，但不能传递较大转矩，可靠性差。此类启动机应用较少。强制啮合式启动机靠人力或电磁力拉动杠杆，强制拨动驱动齿轮啮入飞轮齿环。啮合结构简单、动作可靠、操作方便。此类启动机广泛应用于中小型汽车。电枢移动式启动机靠磁极磁通的电磁力沿轴向移动电枢，将驱动齿轮啮入飞轮齿环。—机广泛应用于大功率柴油发动机。减速式启动机机采用高速、小型、低力矩电动机，在传动机构中设有减速装置。质量和体积比普通启动机的小，但结构和工艺比普通启动机的复杂。此类启动机应用较少。3.1.2启动机的结构与分类2．启动机的分类2）按传动机构啮入方式的不同分类驱动齿轮属于启动机的部件，飞轮齿环属于发动机的部件。汽车小贴士3.1.3启动机的工作原理3.1.3启动机的工作原理启动机的工作原理3.1.3启动机的工作原理当闭合点火开关时，50号端子接通，蓄电池电流流至保持线圈和吸引线圈。此时，保持线圈和吸引线圈的磁场方向相同，共同克服回位弹簧的弹力并将活动铁芯吸合，从而推动拨叉，使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。同时，流经吸引线圈的电流通过C端子流至电动机的励磁绕组和电枢绕组，电枢转动，驱动发动机飞轮完成启动动作。驱动齿轮与飞轮齿环啮合后，固定在活动铁芯一端的接触片将30号端子和C端子短接，吸引线圈被短路，此时只有保持线圈保持活动铁芯的吸合动作。3.1.3启动机的工作原理汽车加油站启动机在启动时需要较大的力才能将驱动齿轮与飞轮齿环啮合在一起。此时，需要吸引线圈和保持线圈同时通电，以产生较大的电能，从而获得较大的力。在驱动齿轮与飞轮齿轮啮合后，驱动齿轮与飞轮齿环进入保持状态，此时只需要用很小的电流产生一个较小的力使它们保持啮合的状态即可。3.1.4启动机的维修02举升汽车。拔下连接启动机的插接器。0304拆下启动机的固定螺栓。01断开蓄电池的负极电缆。05旋松并取下启动机。1．启动机的拆装3.1.4启动机的维修2．启动机的分解与组装拆卸电磁开关。（1）拆卸启动机的通杆螺栓。（2）拆卸启动机的后端盖和前端盖。（3）取下电刷。（4）取下电刷架。（5）取下电枢。（6）3.1.4启动机的维修3．启动机的检测电枢绕组的检测励磁绕组的检测电磁开关的检测步骤1电枢绕组异常搭铁的检测：测量换向器与转轴之间的电阻，电阻应为无穷大，否则说明电枢绕组发生异常搭铁，应维修或更换电枢绕组。步骤2电枢绕组断路的检测：测量相邻换向器片之间的电阻，电阻应一致且不为无穷大，否则说明电枢绕组断路，应维修或更换电枢绕组。3.1.4启动机的维修3．启动机的检测电枢绕组的检测励磁绕组的检测电磁开关的检测步骤1励磁绕组异常搭铁的检测：测量励磁绕组外壳与励磁绕组接线柱之间的电阻，电阻应为无穷大，否则说明励磁绕组发生异常搭铁，应维修或更换励磁绕组。步骤2励磁绕组断路的检测：测量励磁绕组接线柱与各电刷之间的电阻，电阻应一致且不为无穷大，否则说明励磁绕组断路，应维修或更换励磁绕组。3.1.4启动机的维修3．启动机的检测电枢绕组的检测励磁绕组的检测电磁开关的检测步骤1吸引线圈的检测：测量50号端子与C端子之间的吸引线圈电阻，电阻应不大于1Ω，否则应维修或更换电磁开关。步骤2保持线圈的检测：测量50号端子与壳体之间的保持线圈电阻，电阻应大于1Ω，否则应维修或更换电磁开关。实践操作——维修启动机下面以雪佛兰科鲁兹车型为例，维修启动机，具体步骤如下。1．拆卸启动机2．分解启动机3．检测启动机1）检测电枢绕组2）检测励磁绕组3）检测电磁开关分解启动机检测启动机课堂小结维修启动系统启动系统概述启动系统的分类启动系统的结构启动机的结构与分类启动机的结构启动机的分类启动机的工作原理启动机的维修启动机的拆装启动机的分解与组装启动机的检测维修点火系统二任务引入某日，在一家汽车维修厂，一位车主向维修人员反映，在自己的汽车启动后，发动机怠速运转的转速异常偏高，汽车抖动明显并伴随加速乏力的现象，但组合仪表上并没有指示灯亮起。任务引入经检查，维修人员确认该汽车的点火线圈存在故障，于是便对该汽车的点火线圈进行了维修。本任务主要介绍点火系统的作用、点火系统的分类及点火系统主要部件的维修方法，知识与技能要求如下表所示。任务引入

任务内容

维修点火系统学习程度识记理解应用学习任务点火系统的作用●

点火系统的分类

●

点火系统主要部件的维修

●

实训任务维修点火系统的主要部件

●自我勉励1．学生分组以3～5人为一组进行分组；各小组选出组长并进行任务分工，然后将小组成员及分工情况填入下表中。任务工单班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号任务分工组长

组员

任务工单2．获取信息在进行具体工作前，需要掌握点火系统的相关知识。请各小组组长组织组员收集相关资料，回答下列问题。引导问题1：点火系统的作用是什么？引导问题2：电子点火系统主要由哪些部分组成？引导问题3：计算机控制点火系统主要由哪些部分组成？任务工单3．任务准备在明确任务内容后，根据实际情况准备任务实施所需的工具、设备和资料，并将相关信息填入下表中。

车辆信息车型车辆识别代号行驶里程

所需的工具、设备和资料

任务工单3．任务准备在进入任务实施前做好现场防护，并把现场防护措施填入下表中。个人防护设备安全防护

场地安全防护

任务工单4．任务实施维修实训车辆上的点火线圈和火花塞，完成下表。序号任务点工作内容1

维修点火线圈2维修火花塞任务工单5．考核评价各小组组长展示任务完成情况，并配合指导教师完成下表。

项目名称评价内容

分值/

分评分/

分自评互评师评

职业素养考核项目（40%）穿戴规范、整洁6

安全意识、责任意识、服从意识强6

积极参加教学活动，按时完成任务工单10

团队合作，与人沟通能力强6

劳动纪律良好6

维修场地、设备等整洁6

专业能力考核项目（60%）专业知识查找及时、准确12

操作符合规范18

操作熟练，工作效率高12

任务完成度高18

合计100

总评自评（20%）+

互评（20%）+师评（60%）=综合等级指导教师（签名）：任务工单6．课堂小结3.2.1点火系统的作用点火系统的作用是在汽油机压缩冲程终了时，及时产生电火花，以点燃气缸内的可燃混合气，从而满足可燃混合气充分燃烧及发动机工作稳定的性能要求，使汽油机顺利地将热能转化为机械能。3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）传统点火系统的结构传统点火系统主要包括：蓄电池点火开关点火线圈分电器（包括断电器、配电器、电容器、真空提前装置、离心提前装置）高压线火花塞附加电阻传统点火系统的结构3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）传统点火系统的结构（1）蓄电池主要用于向点火系统供电。（2）点火开关主要用于控制仪表电路、初级电路及启动继电器电路的断开与闭合。（3）点火线圈主要由初级绕组、次级绕组、铁芯组成。点火线圈相当于自耦变压器，主要用于将蓄电池供给的低压电转变为高压电。初级绕组所在的电路称为初级电路。次级绕组所在的电路称为次级电路。汽车小贴士3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）传统点火系统的结构（4）分电器主要用于控制初级电路的通断，使次级电路产生高压电，并将高压电分配到相应气缸的火花塞上。（5）高压线主要用于将高压电引入火花塞。（6）火花塞主要由接线螺杆、绝缘体、壳体及电极组成，如右图所示。其中，电极主要由中心电极和侧电极组成。火花塞利用高压电在电极间产生的电火花点燃气缸内的可燃混合气。（7）附加电阻串联在初级电路中，主要用于改善点火特性。接线螺杆绝缘体壳体侧电极中心电极火花间隙火花塞的结构3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火2）传统点火系统的工作原理当发动机工作时，断电器轴和凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转。当凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和断开。当断电器触点闭合时，初级电路接通；当断电器触点断开时，初级电路断开，次级电路产生高压电。配电器将高压电送至各气缸中的火花塞上，在火花塞两个电极之间产生瞬时高压，使火花间隙被击穿，从而产生高温电火花，点燃可燃混合气。3.2.2点火系统的分类修德励行传统点火系统存在故障率高、使用寿命短、点火能量低、火花塞易积碳和对点火正时的调节性差等缺陷，无法满足现代汽车的发展需要，因此已被电子点火系统和计算机控制点火系统所取代。然而，传统点火系统不仅奠定了点火原理的基础框架，还以其局限性为后续技术的发展提供了清晰的问题导向。这启示我们：扎实的专业基础是创新的根基，敏锐的创新意识是发展的引擎，我们只有在传承中夯实功底，在局限中寻求突破，才能驱动技术更新迭代，助力汽车行业蓬勃发展。3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）电子点火系统的结构电子点火系统主要由蓄电池、点火线圈、点火器、分电器、火花塞组成，如下图所示。其中，分电器中还装有点火信号发生器和配电器。电子点火系统的结构3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火2）电子点火系统的工作原理在电子点火系统中，点火信号发生器通过产生点火信号来控制晶体管的导通与截止，从而控制初级电路的通断。当初级电路断开时，次级电路产生高压电，并通过配电器将高压电送至各气缸的火花塞上，在火花塞两个电机之间产生高温电火花，点燃可燃混合气。play3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火3）电子点火系统的分类磁电机电子点火系统电容放电式点火系统光电点火系统霍尔式电子点火系统振荡式电子点火系统3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）计算机控制点火系统的结构组成：主要由传感器、电子控制单（electroniccontrolunit,ECU）、点火器、点火线圈、火花塞组成。计算机控制点火系统的结构3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）计算机控制点火系统的结构包括：凸轮轴位置传感器、车速传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器。作用：主要用于检测发动机的各种运行参数，为ECU的点火控制提供依据。传感器3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）计算机控制点火系统的结构作用：接收各传感器输送的检测信号，并对这些信号进行存储、运算、分析和处理，然后向点火器发出指令，以完成对点火提前角、通电时间和爆震的控制。ECU3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）计算机控制点火系统的结构作用：可将ECU输送来的点火控制信号进行功率放大，控制初级电路的通断，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。点火器3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火1）计算机控制点火系统的结构作用：可利用高压电产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。火花塞作用：可将低压电转变为高压电。点火线圈3.2.2点火系统的分类传统点火电子点火计算机控制点火2）计算机控制点火系统的工作原理步骤描述信号采集当发动机运行时，ECU不断地采集发动机的转速、负荷、冷却液温度、进气温度等信号。确定点火提前角只读存储器（read-onlymemory,ROM）中存储的有关程序和数据，确定该工况的最佳点火提前角。控制初级电路点火器根据ECU的指令，控制初级电路的通断。当初级电路导通时，电流从初级绕组中通过，并以磁能的形式储存起来。当初级电路断开时，次级绕组产生15～30kV的高压电。点燃混合气通过配电器将高压电送至各气缸的火花塞上，产生电火花，点燃可燃混合气。3.2.2点火系统的分类汽车加油站在发动机的压缩冲程终了时，点火系统会产生电火花，并点燃气缸内被压缩的可燃混合气，这个时间就是点火正时，点火正时又称点火提前角。目前，基础的点火动作仍由ECU执行，但AI已在自适应点火正时优化中得到了应用。基