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1、第三模块 起动系知识目标1、了解起动系的作用和类型；2、掌握起动系的组成，并能归纳出常见典型起动系回路特点；3、了解起动系常见故障现象，能够正确分析故障原因。能力目标1、能进行起动系的线路分析；2、能独立拆装起动机，并能对起动机常见故障进行检修；3、在教师指导下，会正确诊断、排除起 动系的故障。发动机的起动是指发动机借助外力作用，由静止状态过渡到自行运转的过程。发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动三种形式。人力起动在一些汽车上作为一种后备方式保留着；辅助汽油机起动主要用于大功率的柴油发动机上；电力起动操作简便，起动迅速可靠，具有重复起动的能力，被现代汽车广泛采用。图 3-1
2、典型起动系组成图典型的起动系组成如图 3-1 所示，起动机在发动机上安装布置如图 3-2 所示。起动系主要由起动机和起动机控制电路组成，起动时借助点火开关和起动继电器，控制起动机接通或切断主电路，来起动发动机。图 3-2起动机在发动机上安装布置图 起动机类型车用起动机种类繁多，型式各异，主要有以下三种分类方法。按总体结构不同分类普通起动机，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；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，如
3、切诺基吉普车配用的 DW1.4 型减速起动机；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，如奥迪 100 型轿车配用的减速起动机。按传动机构啮入方式不同分类强制啮合式起动机，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；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；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
4、汽车。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，如奔驰 2026 型越野汽车用博世 KB 型起动机。按控制方式不同分类机械控制式起动机，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；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。3.1 普通起动机各种普通起动机的结构大同小异，外形如图 3-3 所示。它主要由直流电动
5、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。图 3-3 普通起动机实物图3.1.1 直流电动机如图 34 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。图 3-4 直流电动机结构图相关知识直流电动机为什么能朝同一方向连续转动呢？如图 35 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
6、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。图 3-5 直流电动机工作原理图（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）磁极图 36 磁极磁极由铁芯和激磁绕组组成，其作用是产生磁场。如图 36 所示，激磁绕组（即激磁线圈）套装在铁芯上。为了增大起动
7、机的电磁转矩，磁极一般有四个或六个。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 37 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 37 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。图 3-7 激磁绕组连接方式 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。图 3-8 检查激磁绕组断路 图 3-9 检查激磁绕组搭铁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 38 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
8、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。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 39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。 3）激磁绕组短路故障检查方法如图
9、 310 所示，开关接通时（通电时间不超过图 3-10 检查激磁绕组短路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。 （3）电枢 电枢的作用是产生电磁转矩，如图 311(a)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 200A600A，柴油机可达 1000 A） ，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
10、波形绕法。 图 3-11 电枢结构图电枢绕组导线很粗，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 312 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。图 3-12 检查电枢绕组搭铁2）电枢绕组短路故障需利用电枢检验仪进行检查(如图 313 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
11、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。 图 3-13 检查电枢绕组短路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。（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 3-14 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。图 3-14 换向
12、器结构图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。（5）电刷组件 图 3-15 电刷组件结构图电刷组件主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成（如图 315 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
13、架底板上固定的为搭铁电刷。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316 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。 2）电刷高度可用钢板尺或游标卡尺测量(如图 317 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。3）电刷弹簧压
14、力可用弹簧秤检测（如图 318 所示） ，弹簧压力一般为12N15N，如压力不足，可逆着弹簧的螺旋方向扳动弹簧来增加弹力，如仍无效，则应更换新品。图 3-16 电刷架的绝缘性检测图 3-17 检查电刷的高度 图 3-18 检查电刷弹簧的压力 图 3-19 直流电动机的特性相关知识直流串激式电动机有何优点？从图 3-19 所示直流电动机特性曲线可知直流串激式电动机具有以下优点：1）在起动机起动的瞬间，电枢转速为零， 电枢电流达到最大值，力矩也相 应达到最大值，使发动机的起 动变得很容易。2）直流串激式电动机具有轻载转速高，重载转速低的特性，对保证起动安全可靠也是非常有利的。3）当电动机完全制动（
15、n=0）或空载（M=0 ）两种情况下，输出功率均为零。当电枢电流接近制动电流一半时，电动机输出功率最大，因此直流串激式电动机具有短时间输出最大功率的能力，保证很快起动发动机。3.1.2 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。 图 3-20 滚柱式单向离合器的结构滚柱式单向离合器的结构如图 3-20 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。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 321 a）所示；发动机起动以后，飞轮齿环
