起动系统

nullnull4.1.1  起动机的结构 车用起动机一般由串励直流电动机、传动机构和操纵机构三个部分组成，如图4-1所示。 第4章 起动系统 4.1 起动机的结构及类型 null1、串励直流电动机 电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。 串励直流电动机由电枢、磁极、电刷、壳体等主要部件构成。 1）电枢 电枢是直流电动机的旋转部分，包括电枢轴、换向器、电枢铁心、电枢绕组等部分。为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流一般很大(汽油机为200～600 A，柴油机可达1000A)，因此电枢一般采用较粗的矩形裸铜线绕制而成。如图4-2所示。 换向器由铜质换向片和云母片叠压而成，且云母片的高度略低于铜质换向片的高度，为了避免电刷磨损的粉末落入换向片之间造成短路，起动机换向片间的云母的高度一般不能过低，如图4-3所示。电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流传递给电枢绕组，并适时地改变电枢绕组中电流的流向。 第4章 起动系统 4.1 起动机的结构及类型 null2）磁极 磁极一般是4个低碳钢板制成，其内端部扩大为极掌形。每个磁极上绕有励磁绕组，两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上。定于与转子铁心形成的磁回路如图4-4所示。4个励磁线圈可互相串联后再与电枢绕组串联，也可两两串联后并联再与电枢绕组串联，如图4-5所示。 3）电刷架与机壳 电刷架一般为框式结构，其中正极刷架与端盖绝缘，负极刷架通过机壳直接搭铁。电刷置于电刷架中，正电刷与励磁绕组的末端相连，负电刷负极刷架搭铁。电刷由铜粉与石墨粉压制而成，呈棕红色。刷架上装有弹性较好的盘形弹簧。 起动机机壳的一端有4个检查窗口，中部有一个与壳体绝缘的电流输入接线柱，并在内部与励磁绕组的一端相连。端盖分前、后两个，前端盖由钢板压制而成，后端盖由灰口铸铁浇制而成。前后端盖均压装有青铜石墨轴承套或铁基含油轴承套，外围有2个或4个组装螺孔。电刷装在后端盖内，前端盖上有拨叉座，盖口有凸缘和安装螺孔，还有拧紧中间轴承板的螺钉孔。 第4章 起动系统 4.1 起动机的结构及类型 null2、传动机构 传动机构的作用是在发动机起动时，将直流电动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后而与飞轮啮合的小齿轮没有及时回位的情况下，保护起动机不被飞轮反拖。传动机构主要由单向离合器、减速机构(有些起动机不具有减速机构)等组成。 3、操纵机构 纵机构的作用是通过控制起动电磁开关及杠杆机构(或其它某种装置)，来实现起动机传动机构与飞轮齿圈的啮合与分离，并接通和断开电动机与蓄电池之间的电路，同时还能接入和切断点火线圈的附加电阻(传统点火装置)。 第4章 起动系统 4.1 起动机的结构及类型 null 起动机的传动机构是起动机的主要组成部件，由单向离合器和减速机构组成(有的起动机不具有减速机构)。 单向离合器是起动机传动机构的重要组成部分，其作用是将电动机的转矩传递给发动机的飞轮齿圈，并使发动机迅速起动，同时又能在发动机起动后自动打滑，防止起动机不被飞轮反拖，保护起动机不致飞散损坏。 传动机构中的单向离合器分：滚柱式单向离合器、摩擦片式单向离合器、弹簧式单向离合器等几种。 第4章 起动系统 4.2  传动机构工作原理 null 滚柱式单向离合器 滚柱式离合器是目前国内外汽车起动机中使用最多的一种。其结构如图4-6所示。其中，驱动齿轮采用40号中碳钢经加工淬火而成，与外壳连成一体。外壳内装有十字块，十字块与外壳形成了4个楔形槽，槽内装有4套滚柱及弹簧。十字块与花键套固定连接，壳底与外壳相互折合密封。花键套筒的外面装有缓冲弹簧、拨环及卡环。单向离合器总成利用花键套与起动机轴的花键形成动配合，可以作轴向移动和随轴移动。第4章 起动系统 4.2  传动机构工作原理 null 起动机的操纵机构(或称为控制机构)主要由起动电磁开关、拨叉、拨环等组成。起动机的工作主要受电磁开关的控制，而电磁开关又受别的装置控制。如果电磁开关直接受点火开关的控制，则称为直接控制式电磁开关；如果在电磁开关的控制回路中加入继电器控制回路，则称为带起动继电器式电磁开关。 4.3.1 直接控制式电磁开关 直接控制式电磁开关的控制电路如图4-7所示。通过电磁开关推动起动机驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈。直接控制式电磁开关的控制电路共有3条工作回路， 第4章 起动系统 4.3 操纵机构工作原理 null4.3.2 起动继电器控制的电磁开关 图4-8是带有起动继电器控制电磁开关的起动系控制电路。与图4-4-1的控制电路相比，没有很大的区别，只是多了一条点火开关控制起动继电器磁场线圈的控制回路。 第4章 起动系统 4.3 操纵机构工作原理 null 起动机使用与维护 使用起动机时，应注意如下事项： ①起动机每次起动时间不超过5 s，再次起动时应停止2 min，使蓄电池得以恢复。如果有连续第三次起动，应在检查与排除故障的基础上停歇 15 min以后进行。 ②在冬季或低温情况下起动时，应采相应的，例如对蓄电池保温确保蓄电池有充足的起动容量、手摇发动机进行预润滑等。 ③发动机起动后，必须立即切断起动机控制电路，使起动机停止工作。 此外，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，应保证连接牢固可靠；汽车每行驶3000km时，应检查与清洁换向器，清除换向器面的碳粉和脏污；汽车每行驶5000－6000km时，检查测试电刷的磨损程度以及电刷弹簧的压力，均应在范围之内；每年对起动机进行一次解体保养。 第4章 起动系统 4.4  起动机的正确使用与维护 null4.5.1 起动系电路的构成 目前，起动系电路有2 种形式。一种是不带起动附加继电器的，如图4-9所示；另一种是带起动附加继电器的，如图4-10所示。 第4章 起动系统 4.5 典型起动机电路 图4-9 不带起动继电器的起动电路 图4-10 带起动继电器的起动电路 null 不论带或不带起动继电器，我们都可将起动电路分为2个部分。一部分是主电路，另一部分为控制电路。 主电路是在起动机工作时为起动机励磁线圈和电枢绕组提供电能（流）的电路。其电路连接路线是：蓄电池正极→主触头1→起动机电磁开关内部的接触盘→主触头2→起动机励磁绕组→电枢绕组→起动机外壳→搭铁→蓄电池负极。 控制电路的作用是控制起动机电磁开关动作，一方面使起动主电路按通，另一方面使起动机小齿轮与飞轮接合达到使起动机带动发动机飞轮齿圈转动的目的。不带起动继电器的起动控制电路是通过点火开关直接控制起动机电磁开关工作，由于起动机电磁开关在工作时电流较大，容易使点火开关损坏，所以现在的汽车已很少采用。带起动继电器的起动控制电路通过控制起动继电器内的电磁线圈，使继电器内部的常开触点闭合而接通起动电磁开关电路，使起动电磁开关工作。 第4章 起动系统 4.5 典型起动机电路 null 上述二种电路在发动机起动后，如果不小心将点火开关再转动到起动位置，起动电路会被接通而造成打齿现象（这是因为发动机工作时，起动机小齿轮试图与飞轮齿圈啮合，由于转速不同而造成的）。因此，有些车辆采用了组合继电器，如图4-11所示。 第4章 起动系统 4.5  典型起动机电路 图4-11 采用组合起动继电器的起动电路 null4.5.2  EQ1091型汽车起动电路 东风EQ1091型汽车起动系电路如图4-12所示。 该起动电路最大的特点就是带有组合试起动继电器，具有起动保护作用。即发动机在运行状态下，如果因误操作而将点火开关转到起动档，起动机不会工作，这样避免了飞轮在调整运转时，起动机驱动齿轮的啮入(因线速度不一致，很难啮入)而造成打齿的现象。 该电路与图4-17相比，起动继电器采用了组合继电器，起动继电器的线圈绕组L1受另外一个继电器的常闭触点K2的控制，发动机运转时，发电机中性点的电压加在继电器的线圈绕组L2上，吸下常闭触点K2，使起动继电器的线圈绕组L1处于断路状态，即使此时将点火开关转到起动档，因L1中没有电流，不会将触点K1吸合，起动机无法工作，起到了保护作用。 第4章 起动系统 4.5  典型起动机电路 null4.5.3 丰田轿车起动电路 图4-13中，起动继电器的线圈绕组受点火开关ST2的控制，如果配置的自动变速器，起动继电器的线圈绕组还受停车/空档继电器的控制，也就是说，只有自动变速器的档位处于停车/空档时，才有可能起动发动机。此外，当点火开关旋到起动位置时，从点火开关的ST2端子还给发动机ECU及组合仪表提供一个信号，用作与起动有关的其它控制或指示。 该图主要体现了起动系的外部电路，便于查找起动系电路故障。 第4章 起动系统 4.5 典型起动机电路 null 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。 4.6.1  起动机不转的故障诊断与排除 1、现象：将点火开关旋到起动位置，起动机不运转。 2、故障原因： 该故障可以归纳为三类，即电源及线路部分、起动继电器、起动机三类故障。 1）电源及线路部分的故障有： ① 蓄电池严重亏电； ② 蓄电池正、负极柱上的电缆接头松动或接触不良； ③ 控制线路断路。 2）起动继电器的故障有： ① 继电器线圈绕组烧毁可断路； ② 继电器触点严重烧蚀或触点不能闭合。第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除 null3）起动机的故障有： ① 起动机电磁开关触点严重烧蚀或两触点高度调整不当而导致触点表面不在同一平面内，使触盘不能将两个触点接通； ② 换向器严重烧蚀而导致电刷与换向器接触不良； ③ 电刷弹簧压力过小或电刷卡死在电刷架中； ④ 电刷与励磁绕组断路或正电刷搭铁； ⑤ 磁场绕组或电枢绕组有断路、短路或搭铁故障； ⑥ 电枢轴的铜衬套磨损过多，使电枢轴偏心或电枢轴弯曲，导致电枢铁心“扫膛”(即电枢铁心与磁极发生摩擦或碰撞)。 3、故障诊断与排除方法 根据故障排除从易到难的一般原则，首先应检查蓄电池储电情况和蓄电池搭铁线、火线的连接是否有松动，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，说明蓄电池存电较足，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。第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除 null 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30#接柱与C接柱接通。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30#接柱与C接柱时产生火花的强弱来辨别。若短接时无火花，说明磁场绕组、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50#接柱接通(时间不超过3～5s)，如接通时起动机不转，说明电磁开关故障，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）排除线路的断路故障，可用万用表或试灯逐段检查排除。 第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除 null4.6.2  起动机起动无力的故障诊断与排除 1、现象：将点火开关旋至起动档时，起动机能运转，但功率明显不足，时转时停。 2、故障原因： 1）蓄电池储电不足或有短路故障致使供电能力降低； 2）起动机主回路接触电阻增大使起动机工作电流减小，接触电阻增大的原因包括：蓄电池正、负极柱上的电缆紧固不良；超动机电磁开关触点与导电盘烧蚀；电刷与换向器接触不良或换向器烧蚀等； 3）起动机磁场绕组或电枢绕组匝间短路使起动机输出功率降低； 4）起动机装配过紧或有“扫膛”现象； 5）发动机转动阻力矩过大。 3、故障诊断与排除方法： 1）检查蓄电池容量(用高率放电计检查)，若容量不足，可用容量充足的蓄电池辅助供电的方法加以排除； 2）检查蓄电池桩头接柱及起动电磁开关主触头接柱的松动情况，若松动，加以紧固。 3）若怀疑是起动机内部故障，可用同型号无故障的起动机替换加以排除。确认是起动机内部故障时，应进一步拆检起动机。第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除 null4.6.3  起动机其他故障诊断与排除 起动机其他故障包含起动机空转、驱动齿轮与飞轮齿圈啮合异响、电磁开关异响等故障。 1、起动机空转的故障诊断与排除 1）现象：起动发动机时，起动机运转且转速很高，响声较大而发动机不运转。 2）故障原因：单向离合器打滑，不能传递驱动转矩。 3）排除方法：更换单向离合器故障即可排除。 2、驱动齿轮与飞轮齿圈啮合异响的故障诊断与排除 1）现象：起动发动机时，驱动齿轮不能顺利啮入飞轮齿圈，有齿轮撞击声。 2）故障原因 ① 驱动齿轮轮齿或飞轮齿圈轮齿磨损过甚或个别齿损坏； ② 起动机调整不当，驱动齿轮端面与端盖凸缘间的距离过小。当驱动齿轮与飞轮齿圈尚未啮合或刚刚啮合时，起动机主电路就已接通，于是驱动齿轮高速旋转着与静止的飞轮齿圈啮合而发生的撞击声。第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除 null 3）排除方法 若是齿轮磨损或个别齿损坏，则更换驱动齿轮、飞轮齿圈。若是起动机调整不当，则按调整好起动机。 3、起动机电磁开关异响的故障诊断与排除 1）现象：启动发动机时，电磁开关发出“打机枪”似的“哒、哒、哒”声。 2）故障原因 ① 电磁开关保位线圈断路或搭铁不良； ② 蓄电池严重亏电或内部短路； ③ 起动继电器触点断开电压过高。 3）排除方法 启动发动机时，用万用表检测蓄电池电压不得低于9.6V。如电压过低，说明严重亏电或内部短路，应予更换。若蓄电池没有问，启动时电磁开关时仍有“打机枪”似的“哒、哒、哒”声，应拆检电磁开关的保位线圈是否断路或搭铁不良；对于个别车型，还有可能是起动继电器断开电压过高，故应检查其断开电压。 第4章 起动系统 4.6  起动系故障诊断与排除