1、汽车电气系统结构与维修图解教程谭本忠2016第二章 启动系统第一节 启动机的构造启动机的组成启动机的组成启动机一般由3个部分组成：串励直流电动机、传动机构和控制装置，如下图所示。磁极的作用是产生磁场，由铁心和励磁绕组组成。励磁绕组的连接方法，如下图所示。4个相互串联，如图a所示；两串两并，如图b所示。励磁绕组的连接方式励磁绕组的连接方式电枢是产生电磁转矩的核心部件，主要由电枢轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器组成，如下图所示。电枢总成电枢总成电刷与电刷架电刷与电刷架电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机，如下图所示。端盖与机壳实物如下图所示。端盖分为前、后两个。机壳用钢管制成，一端开有窗口，作为观察
2、电刷和换向器之用，平时用防尘箍盖住。端盖与机壳端盖与机壳启动机电磁开关启动机电磁开关启动系统的控制装置主要包括点火开关、启动继电器、电磁开关，有的还包括离合器开关（MT）或空挡启动开关（AT）。启动机的电磁开关如下图所示。传动机构的作用：传动机构的作用：当启动发动机时，将电动机的驱动转矩传给发动机曲轴；当发动机启动后，切断电动机与发动机之间的动力联系。单向离合器内部结构图单向离合器内部结构图单向离合器的作用：单向离合器的作用：在启动时将电枢产生的电磁转矩传递给发动机飞轮；而当发动机启动后，单向离合器立刻打滑，防止发动机飞轮带动电枢高速旋转，造成电枢绕组“飞散”的事故。传动机构的工作示意图如下。
3、图a）所示为启动机不工作时所处的位置。图b）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，此时启动机的主电路还没有接通。图c）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。启动机传动机构工作示意图启动机传动机构工作示意图第二节 启动机的结构类型右图所示为红旗轿车采用的启动机，电动机为串励真流电动机，采用滚柱式单向离合器。该车启动系统电路如下图所示，电磁开关上有两个接线柱：30为主接线柱，50为启动接线柱。红旗轿车采用的启动机结构红旗轿车采用的启动机结构红旗轿车启动系统电路红旗轿车启动系统电路永磁式启动机以永磁材料为磁极，具有重量轻、结构简单等优点。由
4、于永磁式电动机的机械特性较差，所以永磁式电动机必须配有减速机构，即永磁式启动机一般都是永磁式减速启动机。永磁式减速启动机永磁式减速启动机该种启动机一般有23对磁极，在其他方面与有励磁绕组的启动机一样。应用车型为美国通用汽车公司生产的部分轿车、国产北京切诺基等。右图为奥迪五缸车用永磁式减速启动机分解图。该启动机的传动中心距离为30mm左右，启动机的减速传动效率高，成本适中，广泛应用于小功率的启动机。丰田汽车采用的外啮合式减速启动机分解图丰田汽车采用的外啮合式减速启动机分解图该种启动机的传动中心距离为20mm左右，减速传动效率高，但成本也高，其结构图如下图所示。内啮合式减速启动机结构图内啮合式减速
5、启动机结构图该种启动机的传动中心距离为零，输出轴与电枢轴同轴，可使整机尺寸减小。同时该种启动机传动比最大，可达4.5:1，大大减小了启动机的启动电流。行星轮总成由太阳轮、3个行星轮、齿圈组成，如右图所示。动力传递路线：动力传递路线：电枢轴（太阳轮）行星轮及行星架（与输出轴一体）滚柱式单向离合器驱动齿轮飞轮。行星轮式总成结构图行星轮式总成结构图第三节 启动机的工作原理与工作过程直流电动机利用磁场的相互作用将电能转化成机械能，在磁场内通电导线受到磁场力的作用而产生移动的倾向。直流电动机的原理，如右图所示。电流方向：蓄电池正极电流方向：蓄电池正极励磁绕组励磁绕组正电正电刷刷换向片换向片电枢绕组电枢绕
6、组负电刷负电刷蓄电池蓄电池负极。负极。电动机的电磁转矩M取决于磁通和电枢电流Ia的乘积，可表示为 .式中Cm电动机结构常数。直流电动机原理图直流电动机原理图amICM 启动机的工作过程，如下图所示。1.启动时，将点火开关S打到ST挡，电磁开关通电。2.发动机启动后，单向离合器打滑。3.松开点火开关S，点火开关S从ST挡回到ON挡。带启动继电器的启动控制电路带启动继电器的启动控制电路带启动继电器的启动控制电路，如下图所示。当点火开关打到ST挡时，蓄电池经点火开关给启动继电器中的磁化线圈供电（电流很小），使继电器中的常开触点闭合，这样蓄电池电流经主接线柱、继电器的触点到启动机电磁开关上的启动接线柱
7、，启动机开始正常工作。下图所示为解放CA1091汽车启动机控制电路。启动继电器的触点K1常开，充电指示灯继电器的触点K2常闭。解放解放CA1091汽车启动机控制电路汽车启动机控制电路启动时，点火开关打到挡，复合继电器中的启动继电器磁化线圈L1通电，其电路如下：蓄电池正极启动机主接线柱熔断器电流表点火开关复合继电器S接线柱磁化线圈L1触点K2搭铁，如左图中箭头所示。由于磁化线圈L1通电，则K1闭合，接通启动机电磁开关电路，启动机正常工作。工作原理工作原理发动机启动后，发电机开始发电，发电机中性点接线柱N使线圈L2有电流通过，K2断开，磁化线圈L1断电，触点K1断开，使启动机电磁开关断电，启动机自
8、动停止工作，同时充电指示灯熄灭。发动机工作时，由于发电机中性点电压的作用而使触点K2常开。这时，即使将点火开关误打到ST挡，启动机也不会工作，防止误操作。工作原理工作原理工作原理工作原理解放CA1091汽车启动机由JD171型组合继电器控制，而组合继电器是由启动继电器和充电指示灯继电器组成的，其结构如下图所示。解放解放CA1091汽车启动机结构图汽车启动机结构图对于装有自动变速器的汽车，要求只有变速器在P位（驻车挡）或N位（空挡）时，启动机才能工作，否则启动发动机时汽车不是向前跑就是向后跑而发生事故。为此，装备自动变速器的汽车，在启动系统中都设有空挡启动开关，当自动变速器在P位或N位之外任何挡
9、时，此开关都是断开的，即将启动机控制电路断开，使启动机无法工作。第四节 启动机的使用与检修为了延长启动机的使用寿命，并保证能迅速、可靠、安全地工作，使用启动机必须注意以下几点：启动机是按短时间大电流工作设计的，因此，使用启动机时，每次工作时间不得超过5s，重复启动时必须间隔15s以上。在低温下启动发动机时，应先预热发动机后再启动。启动机电路的导线连接要牢固，导线的截面积不应太小。使用不具备自动保护功能的启动机时，应在发动机启动后迅速断开启动开关，在发动机正常运转时，切勿随便接通启动开关。应尽可能使蓄电池处于充足电的状态，保证启动机正常工作时的电压和容量，减少启动机重复工作的时间。应定期对启动机
10、进行全面地保养和检修。（1）启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，启动同时踩下离合器踏板。（2）每次接通启动机的时间不得超过5s，两次之间应间歇15s以上。（3）当发动机启动后应立刻松开点火开关，切断ST挡，使启动机停止工作。（4）经过三次启动，发动机仍没有启动着火，则停止启动，进行简单的检查，检查蓄电池的容量，极柱的连接，油、电路等，否则蓄电池的容量将严重下降，启动发动机变得更困难。（1）在车上进行启动检测之前，一定要将变速器挂上空挡，并实施驻车制动。（2）在拆卸启动机之前，应先拆下蓄电池的搭铁电缆线。（3）有些启动机在启动机与法兰盘之间使用了多块薄垫片，在装配
11、时应按原样装回。启动机常见故障部位如图所示。启动机常见故障部位启动机常见故障部位启动系统的常见故障诊断如下表所示。故障现象诊断步骤与方法接通启动开关，启动机不转1.检查蓄电池的状况和电源导线连接情况（1）按喇叭或开前照灯，若喇叭响声变小或前照灯灯光暗淡，说明蓄电池容量过低或电源导线接触不良（2）蓄电池良好，应对蓄电池的正极线、搭铁线及各接线柱和总电源开关进行检查，若有脏污或松脱，应清洁或紧固2.用金属条短接启动机电磁开关上的两个主接线柱，若启动机不转且无火花，说明电动机有故障，应解体检修；若启动机运转，说明电动机正常3.用导线连接电磁开关上的蓄电池主接线柱和启动机接线柱（即吸引线圈及保持线圈流
12、入端），若启动机不工作，说明电磁开关有故障，应进一步检查电磁开关；若启动机工作，说明启动机电磁开关良好通过上述检查，可以认定启动机无故障，故障应出在控制电路中4.用导线短接启动继电器的点火开关与电池接线柱，若启动机工作，说明点火开关及其连线有故障；若启动机不工作，说明继电器及其连线有故障，电路的故障可用试电笔或试灯沿启动控制电路逐点查找，直至找到故障部位1.启动机转动缓慢无力，带动发动机困难2.接通启动开关后，启动机只有“咔嗒”一声并不转动1.检查蓄电池容量和电源导线的连接情况2.在确认蓄电池容量足够、电路连接良好的情况下，用金属条短接启动机电磁开关的两个主接线柱，如果短接后启动有力了，说明启
13、动机电磁开关内主触点和接触盘接触不良；如果短接后启动仍然无力，则可认为电动机有故障，或其搭铁不良，需进一步拆检3.在接通启动开关后，启动机有连续的“咔嗒”声如果短接启动机电磁开关的两个主接线柱，启动机转动正常，说明电磁开关保持线圈断路或短路启 动 机 不 转启动机转动无力故障现象诊断步骤与方法接通启动开关，启动机只是空转，不能带动发动机运转1.启动机空转时，有较轻的摩擦声音，启动机驱动齿轮不能与飞轮轮齿啮合而产生空转，即驱动齿轮还没有啮合到飞轮轮齿中，电磁开关就提前接通，说明主回路的接触盘行程过短，应拆下启动机，进行启动机接通时刻的调整，或为飞轮上的齿圈在飞轮上滑转2.启动机空转时，有严重的碰
14、擦轮齿的声音，说明飞轮轮齿或启动机驱动齿轮严重磨损，应拆下启动机进一步检查，根据实际情况更换驱动齿轮或飞轮轮齿3.启动机空转时，速度较快但无碰齿声音，说明启动机单向离合器打滑，即驱动齿轮已经啮入飞轮轮齿中，但不能带动飞轮旋转，只是启动机电枢轴在空转，应更换单向离合器总成主要原因可能是单向离合器打滑，或者是飞轮齿圈有部分齿损坏一般可根据声音判断，声音“轻、尖且连续”的是单向离合器打滑，应更换单向离合器；声音“沉重、间断”的是飞轮齿圈损坏，也可重新转动曲轴或将车挂上档，前后移动一下汽车，使启动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈重新啮合。如果能启动发动机，说明飞轮齿圈的齿轮啮合面部分损伤，飞轮齿圈损伤轻
15、微的可将飞轮齿圈翻转过来，重新使用，飞轮齿圈损伤严重的应更换飞轮齿圈启动机空转启动机有异响（续表）（1 1）检查直流电动机）检查直流电动机励磁绕组的检修u 励磁绕组断路的检修用万用表测量励磁绕组两端的导通情况，若不通，则说明励磁绕组有断路现象。u 励磁绕组短路的检修在励磁绕组的两端加2V的直流电，用螺钉旋具在四个磁极片上分别感受磁吸引力的大小，若某一磁极吸力太小，则表明该磁极上的励磁绕组短路。u 励磁绕组搭铁的检查用万用表检查电刷与启动机外壳之间的导通情况，若导通，说明励磁绕组有搭铁故障。检查转子（电枢部分）l 使用万用表对电枢绕组搭铁的检查。用电阻R10k挡检测，如下图所示。l 使用万用表对
16、电枢绕组断路的检查。用电阻R1挡，将两个表笔分别接触与换向器相邻的铜片，如下图所示，测量每相邻两换向片间是否相通。检查电枢绕组是否断路检查电枢绕组是否断路换向器与转子轴间的检查换向器与转子轴间的检查挡l 使用短路测试仪对电枢绕组短路的检查。转动电枢，当铁片在某一部位产生振动时，表明该处电枢绕组短路，如下图所示。电枢绕组短路的检查电枢绕组短路的检查l 用偏摆仪对电枢绕组跳动的检查。其径向圆跳动量不应大于0.08mm，否则应进行校正或更换电枢，如下图所示。电枢轴跳动的检查电枢轴跳动的检查检查电刷、电刷架检查电刷、电刷架如下图所示。电刷长度的检查电刷长度的检查电刷弹簧的绝缘检查电刷弹簧的绝缘检查挡（
17、2 2）检查传动机构（单向离合器）检查传动机构（单向离合器）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自由滑动。（3 3）检查电磁开关）检查电磁开关接触盘表面和触点表面的检修轻微烧蚀可用砂布打光，严重烧蚀应予更换（针对某些启动机而言）。吸引线圈和保持线圈的检修用万用表R1挡检查吸引线圈和保持线圈的电阻值，若线圈已断路或有严重短路，应更换。（4 4）启动机常见故障的处理方法）启动机常见故障的处理方法启动机最常出现的故障是启动机运转无力或不转，两者检修方法相同。如接通启动开关，启动机运转无力或不转，应立即切断启动开关，开亮前照灯或按喇叭，看灯
18、光或声音是否正常。J 检查启动继电器时，主要应检查启动继电器的线圈电阻，正常阻值应为1015。J 检查启动继电器触点间的电阻。J 检查及调整启动继电器触点的闭合电压和张开电压。启动继电器触点间电阻的检查启动继电器触点间电阻的检查启动继电器触点闭合电压启动继电器触点闭合电压和张开电压的检查与调整和张开电压的检查与调整启动继电器线圈电阻的检查启动继电器线圈电阻的检查（1）驱动齿轮前端面与端盖凸缘间距离的调整驱动齿轮，前端面与端盖凸缘间距离A的调整如下图所示。有关间隙的调整有关间隙的调整（2）驱动齿轮与止推垫圈间的间隙调整检查驱动齿轮与止推垫圈之间的间隙，一般为1.52.5mm。检查接线方法如下图所
19、示。检查驱动齿轮与止推检查驱动齿轮与止推垫圈间间隙的接线图垫圈间间隙的接线图（1）空载试验空载试验的目的是通过测量空载转速和空载电流来判断启动机有无故障。如下图所示。空载试验空载试验（2）全制动试验全制动试验的目的是通过测量全制动时的电流和转矩来判断启动机有无故障。如下图所示。全制动试验全制动试验检查减速装置功能：检查减速装置功能：减速装置一端与电枢轴连接，一手握住减速装置壳体，一手转动电枢。当沿顺时针方向或沿逆时针方向转动电枢时，减速装置输出轴应能灵活转动，否则应予以润滑、修理或更换新品。行星轮应转动自如，齿圈无变形、开裂、烧毁等现象，有些型号的齿圈采用塑料制造，使用中常出现载荷过大而烧焦卡
20、死现象。电磁开关、电枢、电刷及电刷架、操纵机构和单向离合器的检查同常见启动机的检查一样。第五节 启动系统的故障维修案例S 故障现象故障现象车型：（ESPERO）JF19Y000发动机G15MF 1.5L，VIN码KLAJF19YPB911434。发动机大修以后出现热车启动困难。S 故障诊断与排除故障诊断与排除试车，发现冷车能启动着火，等冷却液温度上升到正常温度后，启动机出现类似启动机转子扫膛后的现象，等再试几下后，启动机每次启动只发出“哼”的一声就再也带不动发动机工作了。因为此车大修前启动机不论是热车还是冷车均能启动发动机，只是大修了发动机后才出现故障，所以本着先简后繁的原则先用扳手盘转发动机
21、，能盘动发动机，排除了发动机装配过紧的可能，又把中央高压线拔下，再启动发动机，故障依旧，这样又把点火时刻过早的原因排除了。从发动机上拆下启动机检修，打开启动机检查。大宇的启动机比寻常的非减速启动机有一点改进：转子前后轴的定位支撑由传统的压制含油青铜套改进成滚子轴承，检查结果为转子正常，前后滚子轴承间隙在允许的范围内，没有扫膛现象。处理完换向器，保养了启动机后，在车下无负荷试验运转正常。安装上车后试验启动发动机，冷车勉强能带动发动机，热车根本不能带动，拆卸启动机后仔细分析故障的表现。根据冷车和热车的变化，以及拆检的结果和启动机的构造，疑点落在了用磁石励磁的定子上。励磁用的是普通磁石，怀疑用作励磁
22、的磁石受热磁性减弱，产生励磁不足，启动力矩减弱，不能带转发动机。用螺钉旋具试磁石，凭经验感觉磁力不强，因定子不是常用维修备件，无法购到，更换一新的启动机后试着启动发动机，不论冷车与热车均能正常启动，修理完毕。总结：总结：此故障因为受大修前启动机冷车没有故障现象的蒙蔽，使修理思路没有放开，又因为是磁石励磁，忽略了磁石磁性的减弱，造成力矩减小，形成了大修前因为发动机压缩比的降低能正常启动发动机，而大修后发动机压缩比恢复正常，需用比大修前更大的力矩来启动发动机，这时因磁石的原因引起力矩减小的问题便暴露出来，产生此故障。S 故障现象故障现象一辆日产V6公爵王轿车在途中熄火后，启动无反应，用车拖回汽修厂
23、。S 故障诊断与排除故障诊断与排除1.故障检测过程用电压表测量蓄电池电压，12V，正常。测量启动机主电源与机体电压为12V。把点火开关旋至启动挡，启动继电器有动作，测试启动开关线，也有12V电压。初步判断启动开关有问题。2.故障排除拆除电源负极线，把启动机从发动机上拆下，在电气试验台上测试，空转正常，短接开关与连线端，无反应，把开关拆下，用万用表R1挡测量其电阻。电磁开关S与M之间阻值为3.2（吸引线圈），电磁开关S与壳体之间阻值为12.6（保持线圈），在标准范围内。检查开关，晃动铁心及传动机构，也很正常。放在电气试验台上，不带负荷测试启动开关，正常工作。给启动机进行例行保养，加油后把电磁开关装回，在装连接线螺母时，却发现磁场连接线与铜夹头上有一层锈迹，同样，固定螺母垫片上也有锈迹，用砂布擦干净，拧紧螺母，在电气试验台测试，一切正常，装回车上，车辆顺利启动。THANK YOU
