启动系统的故障分析与诊断 大学毕业设计.docx

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启动系统的故障分析与诊断大学毕业设计

江苏省无锡交通高等职业技术学校

毕业论文

启动系统的故障分析与诊断

摘要………………………………………………………………………………………………01

关键词……………………………………………………………………………………………01

一、启动系统的简介…………………………………………………………………………………02

1.1起动机的启动类型………………………………………………………………………………02

1.2启动机的组成……………………………………………………………………………………02

1.3直流电机的组成…………………………………………………………………………………02

1.4传动机构…………………………………………………………………………………………03

1.5电磁快关…………………………………………………………………………………………04

二、启动系统的使用和护…………………………………………………………………………05

三、启动机的典型故障……………………………………………………………………………05

3，1起动机空转………………………………………………………………………………………05

3．2启动机不转………………………………………………………………………………………06

3．3启动机运转无力…………………………………………………………………………………07

3．4启动机有异响……………………………………………………………………………………08

四、启动系统电路的典故障分析与排除实例……………………………………………………09

4.1、启动系统典型电路工作原理………………………………………………………………09

4.2、启动系统电路的典型故障诊断分析与排除…………………………………………………10

五、动系统电路的发展未来……………………………………………………………………10

六、小结…………………………………………………………………………………………11

七、参考文献………………………………………………………………………………………12

八、致谢……………………………………………………………………………………………13

启动系统的故障分析与诊断

摘要

静止的发动机进入工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动曲轴旋转，发动机才能自动地进入工作循环。

发动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自动怠速运转的全过程，称为发动机的起动过程。

完成起动所需要的装置叫起动系。

通过发动机起动机的电路故障的检测和诊断的讲述。

让我们知道启动系统的组成和其功用。

并对启动系统的常见故障现象、故障部位、故障机理、故障的检测、诊断和排除有了一定的认识。

明确了检测和诊断的基本思路。

通过理论与实践结合，把启动系统常见的故障检测与诊断作了说明。

关键词：

启动机启动系的维护启动电路启动系统的典型故障

一、启动系统的简介：

1.1起动机的启动类型：

 1.按驱动齿轮啮合方式

（1）惯性啮合式启动时，依靠驱动齿轮自身旋转的惯性与飞轮齿环啮合。

惯性啮合方式结构简单，但工作可靠性较差，现很少采用。

（2）电枢移动式 靠磁极产生的电磁力使电枢作轴向移动，带动固定在电枢轴上的驱动齿轮与飞轮齿环啮合。

电枢移动式启动机其结构较为复杂，在欧洲国家生产的柴油车上使用较多。

 （3）磁极移动式靠磁极产生的磁力使其中的活动铁心移动，带动驱动齿轮与飞轮齿环啮合。

磁极移动式启动机其磁极的结构较为复杂，目前采用此种结构形式的启动机已不多见。

 （4）齿轮移动式靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆而使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。

齿轮移动式其结构也比较复杂，采用此种结构的一般为大功率的启动机。

 （5）强制啮合式靠电磁力通过拨叉或直接推动驱动齿轮作轴向移动与飞轮齿环啮合。

强制啮合式启动机工作可靠、结构也不复杂，因而使用最为广泛。

 2.按传动机构结构

（1）非减速启动机启动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动。

一直以来，汽车上使用的启动机其传动机构均为这种机构。

（2）减速启动机在启动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮。

减速启动机具有结构尺寸小、重量轻、启动可靠等优点，在一些轿车上应用日渐增多。

1.2启动机的组成：

  启动机一般由直流电动机、传动机构和电磁操纵机构三部分组成，其各部分功用：

直流电动机：

产生电磁转矩。

传动机构：

在发动机启动时，使启动机小齿轮与飞轮齿圈啮合，将启动机转矩传给发动机飞轮；在发动机启动后，使启动机自动脱开飞轮齿圈。

电磁操纵机构：

控制启动机的运转和传动机构的啮合与分离。

1.3直流电机的组成：

  汽车用启动电动机一般为直流电动机，主要由磁极、电枢、换向器以及机壳等部件组成。

电枢绕组与磁场绕组串联，称此种直流电动机为串励式直流电动机。

 1.磁极。

由固定在机壳上的磁极铁心和缠绕在铁芯上的磁场绕组组成，磁场绕组所产生的磁极应该是相互交错的。

一般采用四个磁极，功率大于7.35KW的启动机个别采用6个磁极。

 2.电枢与换向器。

电枢由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯、电枢轴和电枢绕组等组成，启动机工作时，通过电枢绕组和磁场绕组的电流达几百安或更大，因此其磁场绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。

  向器由许多换向片组成，换向片的内侧制成燕尾形，嵌装在轴套上，其外圆车成圆形。

换向片与换向片之间均用云母绝缘。

 3.电刷与电刷架。

用来联接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上产生的电磁力矩保持固定方向。

  刷用含铜石墨制成，装在端盖上的电刷架中，通过电刷弹簧保持与换向片之间具有适当的压力。

电动机内装有四个电刷架，其中两个电刷架与机壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁电刷架。

1.4传动机构：

  通启动机传动机构又称啮合机构或啮合器，其主要组成部分是单向离合器。

其作用是：

启动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机启动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转而造成飞散事故。

  启动机常见的单向离合器有：

滚柱式、磨擦式、扭簧式、棘轮式等几种式。

柱式单向离合器材 滚柱式单向离合器的结构，如图3—3所示，驱动齿轮1与外壳2连接成一体，外壳内装有十字块3，十字块3与花键套筒10固定连接，在外壳2与十字块形成的四个楔形槽内分别装有一套滚柱4及压帽与弹簧5，外壳2与护盖6相互密封，在花键套筒10外面套有移动衬套9及缓冲弹簧8。

整个单向离合器总成利用花键套筒10套[x1]?

在电枢轴的花键上，单向离合器总成在传动拨叉作用下，可以在电枢轴上轴向移动，也可以随电枢轴转动。

  柱式单向离合器工作原理如图3—4所示，发动机启动时，电枢轴通过花键套筒带动十字块旋转，这时滚柱8在摩擦力作用下，滚入楔形槽的窄端，将十字块1与外壳4形成一体，于是将转矩传给了驱动齿轮5，带动飞轮齿圈6转动，启动发动机。

  动机启动后，随着曲轴转速升高，飞轮齿圈将带动驱动齿轮高速旋转，当其转速大于十字块转速时，在摩擦力作用下，滚柱滚入楔形槽的宽端而打滑，这样转矩不能从驱动齿轮传给电枢轴，从而防止了电枢超速飞散。

滚柱式单向离合器结构简单，工作可靠，但传递转矩受限制。

1.5电磁开关:

   磁开关安装在启动机的上部，用来控制启动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的接通和关断，电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁芯、接触盘、触点等组成。

对于汽油发动机用启动机、电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。

图3—5所示，接通启动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在吸拉线圈和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁芯克服弹簧力右移，活动铁芯带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮，当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁芯推至与触点接触位置，使启动机通入启动电流，产生电磁转矩启动发动机。

接触盘接触后，吸拉线圈被短路，活动铁芯靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。

启动机启动后，断开启动开关，此时流经电磁线圈电流为：

蓄电池正极→接线柱12→接触盘11→接线柱14→吸引线圈6→保持线圈5→搭铁→蓄电池负极。

由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁[x2]?

通，两线圈电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状态；接触盘同时回位，切断启动机电路，启动机便停止工作。

二、启动系统的使用与维护：

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，启动机的正确使用和维护要求如下：

1.启动机是按短时间大电流工作设计的，其输出功率也是最大功率。

因此，使用启动机，每次工作时间不得超过5s，重复启动必须间隔15s以上。

2.在低温下启动发动机时，应先预热发动机后再启动。

3.启动机电路的导线连接要牢固，导线的截面积应满足要求。

4.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松开启动开关。

在发动机正常工作时，切勿随便接通启动开关。

5.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。

6.应定期对启动机进行全面的维护和检修。

三、启动系统的典型故障：

3.1起动机空转

1故障现象

接通起动开关，起动机空转，小齿轮不能齿入飞轮齿圈带动发动机转动。

2故障原因

（1）机械强制式起动机的拨叉脱落，不能推动驱动小齿轮，使之不能进入齿合状态。

（2）电磁控制式起动机的电磁开关铁芯的行程太短。

（3）电枢移动式起动机的辅助线圈短路或短路，不能将电枢带到工作位置。

（4）起动机的单向齿合器打滑。

（5）飞轮齿圈磨损严重或损坏。

3故障诊断与排除

起动机空转有两种情况：

一种是起动机的驱动小齿轮不能与飞轮齿圈相齿合而导致起动机空转，故障主要在起动机的操纵和控制部分；另一种是起动机驱动小齿轮已经和飞轮齿圈相齿合，致使单向齿合器打滑而导致起动机空转，故障主要在起动机的单向齿合器。

下面分别介绍这两种情况的排除方法。

若是驱动小齿轮不能与飞轮齿圈相齿合，则应进行如下检查、诊断。

a对于机械强制式起动机，应先检查传动叉行程是否调整适当。

若调整不当，在起动机的驱动小齿轮未与飞轮齿圈相齿合时，起动机电磁开关内的接触盘已与主触头接通而导致起动机空转；如调整适当，则可能是传动叉脱出嵌槽。

B对于电磁控制式起动机，则应检查起动机电磁开关内的接触盘行程是否过小。

如过小会使起动机主电路提前接通，造成电枢提前高速运转。

C对于电枢移动式起动机，主要是扣爪块上阻挡限制板的凸肩磨损，不能阻挡限制板的移动，致使活动触点提前闭合，并使电枢高速选装。

若活动触点与固定触点的上下两点的间隙调整不当，即下触点间隙太小时，也同样会引起电枢提前高速旋转。

若是单向齿合打滑，应分解起动机进行检修或更换起动机的单向齿合器。

3.2启动机不转

1故障现象

启动时，接通起动开关，起动机不转动，无动作迹象。

2故障原因

（！

）电源故障：

蓄电池严重亏损或极板硫化、短路等；蓄电池极桩与线夹接触不良，或起动电路导线连接处松动而接触不良等。

（2）起动机故障：

换向器与电刷接触不良，磁场绕组或电枢绕组有短路或断路，绝缘电刷打铁，电磁开关线圈断路、短路、打铁或其触点因烧蚀而接触不良等。

（3）起动机电磁开关故障：

电磁开关中吸拉线圈、保位线圈断路、短路或打铁。

（4）组合起动继电器故障：

起动继电器线圈断路、断路、搭铁或其触点接触不良。

（5）点火开关故障：

点火开关接线松动或内部接触不良。

（6）起动系控制线路故障：

线路有断路、导线有接触不良，熔丝烧断等。

（7）防盗系有故障。

3故障诊断与排除

对于有防盗系的汽车，将点火开关转到“ON“位置，观察防盗系统警告灯是否有异常，若有异常应先排除系统的故障，否则按下述故障诊断流程诊断;

1按喇叭或开大灯。

如果喇叭声音小而嘶哑或不响，大灯的灯光比平时暗淡，说明电源有问题应先检查蓄电池极桩与夹线、起动电路导线的接头处是否有松动，并可用手触摸导线连接处检查该处是否发热。

若某连接处松动或发热则说明该处接触不良，应先检查线路；若线路连接无问题，则应对蓄电池进行检查。

2如果判断电源无问题，则可用旋具将起动机电磁开关上与蓄电池连接的主触头和与电机内部连接的主触头短接。

如果起动机不转，说明起动机内部有故障，应拆检起动机；如果起动机空转正常，则进行下一不检查。

3用导线将起动机的电磁开关接线柱与起动机的电源接线柱相连接，如果电磁开关无动作，则说明起动机电磁开关有故障，应拆检电磁开关；如果起动机运转正常，则说明故障在启动继电器或有关的线路上。

4用导线将起动继电器上连接蓄电池和连接起动机的两接线柱（B和L）直接相连接，如果起动机不装，则应检查连接这两个接线柱的导线；如果起动机能正常运转，则在做下一步检查。

5将起动继电器上连接蓄电池（B）和连接点火开关（SW）的两接线柱直接相连接，如果起动机不转，则说明启动继电器工作不良，应拆修或更换起动继电器；如果启动机能正常运转，则故障在启动继电器至点火开关或点火开关上，应对其进行检修。

3.3起动机运转无力

1故障现象

起动时，驱动齿轮不能齿入飞轮齿环，旦起动机明显偏低甚至不转。

2故障原因

电源故障：

蓄电池亏电或极板硫化、短路；起动机电源连接处接触不良等。

起动机故障：

换向器与电刷接触不良；电磁开关接触和主触头接触不良；起动机磁场绕组或电枢绕组有局部短路等。

3故障诊断与排除

诊断程序基本与起动机不转时相同，因为这两种故障的产生因素基本一样，只是程度不同。

1.，接通起动开关，起动开关处只发出“咔哒”一声响。

转动无力的故障常发生在电磁控制式和电枢移动式起动机上。

2若故障起动机是电磁控制式起动机，接通电磁开关时，可听到“咔哒”省，但起动机不转，说明电磁开关线圈短路或接触不良，产生的磁力太小，不足以进一步压缩回位弹簧，使接触盘与主触头接触。

3如电磁开关线圈正常，故障可能是由于起动机时起动机小齿轮刚好顶在飞轮端面不能齿入而引起的。

这时，将发动机曲轴摇转一个角度，往往又可使小齿轮齿入飞轮齿间而恢复正常工作；若还不能使小齿轮齿入发动机飞轮齿圈，表明回位弹簧过硬。

4若起动机是电枢移动式起动机，接通电磁开关时，动触点的上触点先闭合，辅助线圈接通，电枢缓慢旋转并移动，圆盘顶起扣爪块，使动触点的下触点也闭合，将主回路接通，起动机有力的转动。

若扣爪块与圆盘接触的凸肩磨损，不能顶起扣爪块释放限止板，动触点的下触点不能闭合，主回路不通，起动机只能缓慢无力的运转。

另外，如果辅助线圈断路或短路，起动机起动时不能缓慢旋转，这时，往往会出现起动机小齿轮顶住发动机飞轮轮齿端面而不易齿入的情况。

3.4启动机有异响

1故障现象

接通起动开关，起动机运转时有撞击声，且不能带动发动机运转。

2故障原因

（1）起动开关或电磁开关的行程调整不当。

（2）电枢移动式起动机的固定触点和活动触点的间隙调整不当。

（3）起动机的驱动小齿轮或飞轮的齿轮磨损过甚或打滑。

（4）起动机的固定螺栓松动或离合器壳松动。

起动机内部故障。

3故障诊断与排除

此故障现象表明起动机的驱动小齿轮与飞轮与飞轮齿圈齿入困难。

应首先将发动机的曲轴摇转一个角度，接通起动开关进行试验。

若撞击声消失且驱动小齿轮能齿入飞轮齿圈发动机，则说明飞轮齿圈的部分轮齿的齿入端被打坏，应更换飞轮齿圈。

若将齿轮转到任何角度都不能消除撞击声，驱动小齿轮始终不能齿入飞轮齿圈，则表明起动机的拨叉行程或电磁开关行程过短，导致驱动小齿轮尚未齿入飞轮齿圈即开始高速旋转。

当接通起动开关时，起动机抖动明显，说明启动机的固定螺栓或离合器壳的固定螺钉松动，应立即将其紧固，否则可能会造成起动机的驱动端盖折断。

此外，根据撞击声响的特征也可以大致判断故障的原因。

一般因行程调整不当而导致的撞击声或带有空转的撞击声是连续的；而因起动机的固定螺栓或离合器壳松动或飞轮齿损坏引起的撞击声是断续的，且有时可以齿入起动。

表现为启动机空转且有撞击声的故障诊断方法与起动机空转故障诊断方法相同。

四，启动系统电路典型故障分析与排除故障实例

4.1启动系统典型电路工作原理：

4.1.1电源总开关电路：

将启动钥匙开关置于ACC档或ON档时，电源总开关电路为蓄电池正极—电源线-电源总开关-白、红线-易熔线-启动钥匙开关-F7保险（F4）-电源开关F11接线柱（F2接线柱）-搭铁-蓄电池负极。

电源总开关触点闭合，全车电源接通。

当关闭启动钥匙开关后，全车电源被切断，起到安全和保险作用。

4.1.2启动时的电路走向：

启动机启动时，电路分3路。

第一路为蓄电池正极-白、红线-易熔线-启动钥匙开关-起动开关START档-黑、黄线-启动继电器-线圈-搭铁-学电池负极，此时启动继电器触点闭合。

第二路为蓄电池正极-电源总开关触点-启动机电源线-起动机接线柱-启动继电器触点-黑线-起动机电磁开关-电磁开关吸拉线圈和保保持线圈-搭铁-蓄电池负极。

当接通起动机主电路时，起动机小齿轮与飞轮齿圈齿合。

第三路为蓄电池正极-电源总开关触点-起动机电源线-起动机电磁开关触点-起动机磁场线圈-电枢线圈-搭铁-蓄电池负极。

4.1.3断油电磁铁电路：

起动机启动时，断油电磁铁电路分为两路，一路为蓄电池正极-电源总开关触点-起动机电源线-起动机电磁开关触点-白色线-断油电磁铁线圈（电磁铁装在高压油泵后部排烟限制器位置）-搭铁-蓄电池负极。

另一路为蓄电池正极-白、红线-易熔线-白、红线-启动钥匙开关ON档-熔断器盒F4保险-红、蓝线-断油电磁铁线圈-搭铁-蓄电池负极。

当两路同时接通时，断油电磁铁产生磁力吸动磁铁，将调速器油量控制齿条处在供油位置。

启动过程完成及发动机正常运转后，断油电磁铁中的起动线圈电源被断路，此时F4保险所供电源的保持线圈工作，断油电磁铁保持线圈仍然通电，齿条处在供油位置。

4.2启动系统电路的典型故障诊断与排除方法：

例1

故障现象：

挂倒档时发动机即熄火；再次启动时，起动机不转动。

故障诊断与排除：

该故障主要原因是倒车灯开关及线路搭铁故障造成的。

断油电磁铁的保持线圈的电源和倒车灯电路共用F4保险。

当F4保险断路时，导致断油电磁铁电源也中断，使调速器上的油量齿条回到断油位置，致使发动机熄火灭。

当出现该故障后，应先检查F4保险，如F4保险熔断，检查倒车灯开关及线路搭铁故障并消除搭铁故障。

如在途中发生该故障，壳将倒车灯开关电源线拔下来，更换F4保险即可。

例2

故障现象：

启动钥匙开关不在START档，起动机转动。

、

故障诊断与排除：

主要原因是启动钥匙开关连电、启动继电器触点烧结、起动机电磁开关触点烧结。

当出现该故障后，应将启动钥匙开关关闭，先拆下启动继电器线圈的黑、黄线或黑线，在打开启动钥匙开关ON档，故障消失，说明启动钥匙开关失效。

故障不消失，关闭启动钥匙开关，拆下启动机上面的电磁开关线圈电源线，重新在试。

如故障消失，则故障为启动继电器触点烧结，应更换继电器。

如故障仍不消失，说明故障时起动机上面的电磁开关触点烧结，应及时拆下修理或更换启动机电磁开关。

例3

故障现象：

接通启动电路后，起动机齿合齿轮与飞轮齿圈有撞击声响，启动机不转动。

故障诊断与排除：

出现该故障多为发动机搭铁不良、蓄电池充电不足或启动机电磁开关线圈有短路现象。

检查蓄电池电能是否充足，观察电压表指针指示状况，如果电喇叭音量变小和前照灯光比较暗淡，说明蓄电池亏电。

检查变速器上盖与车架之间的搭铁线是否松动。

如果蓄电池电量充足，搭铁线完好，其故障原因可能是电磁开关线圈短路或是起动机小齿轮啃合是否到位，然后再检查启动机电磁开关是否短路。

例4

故障现象：

启动时起动机运转正常，但不着车。

诊断方法：

出现该故障后，壳将断油电磁铁拆下，如果此时着车了，说明该断油电磁铁有故障。

例5

启动时起动机不能带动曲轴旋转。

故障诊断与排除;出现该故障现象，一般原因是启动机传动齿轮和飞轮齿圈有故障。

应检查起动机总成、单向离合器及飞轮齿圈啃合齿是否损坏等，如果部件有损坏，则应进行修理或更换。

五，起动系统电路发展前景：

启动系统电路的发展会像智能化。

信息多远化。

自诊断。

电子电路的集成化等方面去发展。

小结

汽车启动系统对于汽车来说非常重要，其性能的好坏直接关系到车辆的正常行驶。

在日常当中我们一定要做好平时的维护工作。

在此我要衷心的感谢我的指导老师对我的耐心指导，没有他们的意见我可能不能顺利的完成这次论文。

参考文献

[1]李清明　等编《汽车发动机故障分析祥解》/2007.04/机械工业出版社

[2]李良洪汽车维修工》，北京：

化学工业出版社，2004

[3]吉武俊勇主编《汽车维护与保养》/2011.01/机械工业出版社

[4]华道生编著《汽车发动机维修技巧与故障排除实例》/2008.01/中国电力出版社

[5]范爱民伟华主编《汽车维护与保养》/2010.08/清华大学出版社

致谢

从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。

如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。

那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。

这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想：

　　我要感谢，非常感谢我的导师江玉婷老师。

她为人随和热情，治学严谨细心。

在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面她也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，江老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

正是江老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢江老师。