起动系统的原理与检修.docx

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起动系统的原理与检修

一体化课程授课教案

（2012-2013学年第二学期）

课程：

汽车电气授课教师：

杨维俊

学习任务：

起动系统的原理与检修

教学时间：

总计32

授课时间

授课班级

工作情境描述

起动系统的检修是整车维护作业中的一个重要项目。

汽车机电维修工根据模拟维修前台接待提供的维修工单，在汽车机电维修工位，在规定工时内以经济的方式，按照专业要求规范操作，完成待修汽车起动系统的检修工作，并为客户提出正确的使用建议。

学习任务描述

在教师指导下完成汽车起动系统的检修作业。

在工作过程中学习汽车起动系统的基本组成及结构、起动机的类型及结构，拆装方法及工作原理，起动系统电路分析及及起动系统故障的检修等知识。

与其他学习情境的关系

本工作任务是汽车电气维修中常见的任务之一，也是汽车电气课程的重要内容，是将来从事汽车维修工作的常见问题。

学习目标

1.能够叙述汽车起动系统的基本组成；

2.能够认知起动机的结构；

3.能够描述起动机的工作原理；

4.能够独立完成起动机的拆装

5.能够在老师指导下，根据要求规范完成汽车起动系统的拆装及检修作业。

学习内容

1.汽车起动系统的组成；

2.汽车起动机的功用、类型及结构；

3.起动机的工作原理；

4.起动机的电路分析；

5.汽车起动机常见故障的检修。

教学条件

1.教学设备：

①汽车起动机3个；②整车1台。

2.学习资料：

①学习材料；②车辆使用说明书、维修手册；③网络资源

3.教学场地：

①多媒体教学教室；②整车实训场；

教学方法组织形式

1.全班学生分为3个学习小组，每组9-10人

2.以小组学习为主，以正面课堂教学和独立学习为辅，三种方式交替进行，工学一体教学法贯穿教学全过程。

学习评价

1.准确找出汽车起动系统的组成。

（小组评价）

2.指认汽车起动系统各组成零件名称及位置、功用。

（教师评价）

3.能根据工作计划，独立完成汽车起动系统使用性能的检查，动作准确、规范。

（小组评价和教师评价相结合）

4.能根据电路图在教师指导下，小组完成汽车起动系统的检修作业，动作准确、规范。

（教师评价）

5.阐述汽车起动系统的工作原理。

（小组评价、教师评价）

6.在完成本任务的过程中的团队合作能力、执行5S管理情况和学习态度。

（自评和组评相结合）

教学流程

1.教师设置学习任务，讲述汽车起动系统检修作业的任务和完成本任务所需准备的知识。

（1课时）

2.学生小组合作，在学习材料的引导下，从整车和汽车台架上找出汽车起动系统的各组成部分。

（1课时）

3.教师引导学生观察汽车发电机的工作情况，学生小组合作，归纳发电机的结构与工作原理，教师予以总结和点评。

（6课时）

4.教师指导学生完成起动机的拆装任务。

（4课时）

5.在学习材料的引导下，学生独立完成汽车起动机的检修。

（4课时）

6.学生小组合作，在教师的指导下学生小组讨论起动系统，并对起动系统电路进行分析，教师予以评价和总结。

（8课时）

7.学生小组合作，在学习材料的引导下，讨论完成起动系统故障的排除方法。

（8课时）

审批意见

审批人/日期：

教学后记

活动一、起动系统的结构原理

（一）

问题1：

你见过起动机吗？

起动机有在汽车上有什么作用？

大家有没有看到因为起动机的故障而引起的的汽车故障？

把你看到的写下来？

问题2:

以下为起动系统的控制电路，看图说明其起动系统由哪些件组成的？

问题3：

你见过继电器吗？

请检索相关的资料来叙述继电器的作用？

问题4：

你能看懂继电器上的符号的意思吗？

请回答以下的几个问题？

继电器端子有个，分别是。

继电器端子脚有一对是相互垂直的，是用来做什么的？

问题5：

观察下图，请思考，当D、E通电后，衔铁如何运动？

当D、E断电后，衔铁又如何的运动？

问题6：

查找资填空

问题7：

观察起动机的教学资源，完成以下的连接：

活动二、起动系统的工作原理

（二）

图1

一、起动发动机

当点火开关旋到“开始”位置，电流流进牵引线圈和保持线圈，小齿轮滑动并和齿圈啮合。

同时，流过励磁线圈的电流使电动机旋转，这种旋转运动传递给小齿轮、齿圈和曲轴，以使发动机曲柄转动。

提示：

当发动机起动时，齿圈驱动电枢旋转。

预防起动机被发动机带动而旋转，附带了离合器的功能。

电枢可防止因高速转动受到损坏。

问题l：

请根据上述工作过程，在下图中绘出电流的流向

图2

。

二、发动机起动后

当点火开关从“开始”位置释放时，流进牵引线圈的电流方向改变并且小齿轮返回到原

始位置。

当电流停止流入励磁线圈时，则起动机停止旋转。

问题2：

请根据上述工作过程，在下图中绘出电流的流向

图3

问题3：

根据电路图，说明其工作原理，并完成以下的练习（电流回路与动作作对应的连线）

活动三、起动机的拆装与检测

问题1：

叙述从车上拆装起动机的工作流程。

问题2：

回答以下问题

（1）断开蓄电池的极

（2）拆下起动机的和导线。

（3）拧松起动机安装，取下起动机。

（4）安装时，按顺序进行，先固定，再按要求接好导线。

问题3：

起动机的分解，查找资料看一下，如何对起动机进行分解。

问题4：

起动机零件的检测

（1）检查电磁开关，按进柱塞，并检查其是否能快速回到原位。

必要时更换。

看一看你测量的电磁开关有无问题

图4

（2）检查牵引线圈，用欧姆表测量50和端子C之间的电阻。

如左图的测量方式，其测量值小于1欧姆。

测一测你们组的电磁开关是否符合要求。

图5

（3）检查保持线圈电阻

用欧姆表测量端子50与开关体之间的电阻值。

正常值低于2欧姆，测测你组的电磁开关，是否符合要求？

图6

（4）对小齿轮进行检查。

看一看轮齿磨损或损坏情况。

测一测你组的轮齿有无损坏

图7

活动四、典型电路的分析

问题1：

以下电路图为不带起动继电器的起动控制电路，说明其控制原理。

图8

问题2：

以下电路图为不带起动继电器的起动控制电路，说明其控制原理。

图9

问题3：

以下电路图为桑塔纳的的控制电路，说明其控制过程。

图10

活动五、起动系统的故障排除

起动系统常见的故障有，起动机不转，起动机运转无力或其他的故障。

一、起动机不转的故障诊断与排除

1.故障现象

2.故障原因

3.故障诊断与排除方法

二、起动机起动无力的故障诊断与排除

1.故障现象

2.故障原因

3.故障诊断与排除方法

参考资料

一、起动系的作用

汽车发动机一般为内燃机。

起动系的作用是供给内燃机曲轴起动转矩，使内燃机曲轴达到必需的起动转速，使内燃机进入自行运转状态。

、

汽车发动机常用起动方式有人力起动和电力起动两种。

人力手摇起动方式最简单，但不方便，目前仅在部分汽车上作为后备起动方式而保留着。

电力起动方式采用点火开关控制起动机，由于操作轻便、起动迅速可靠、重复起动能力强，为现代汽车广泛采用。

二、电力起动系结构

电力起动系由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等部件组成，如图1所示。

图1电力起动系组成

起动机在点火开关及起动继电器控制下，将蓄电池的电能转化为机械能，带动发动机飞轮齿圈使曲轴转动。

为增大转矩，便于起动，起动机与曲轴的传动比：

汽油机一般为13～17，柴油机一般为8～10。

起动机驱动齿轮的齿数一般为5～13齿。

三、起动机的组成

起动机（俗称“马达”）一般由直流电动机、单向传动机构、操纵机构三大部分组成。

直流电动机是将电能转换为机械能的装置，其作用是产生发动机起动时所需要的电磁转矩。

单向传动机构的作用是在发动机起动时，使驱动小齿轮与飞轮齿圈啮合，将起动机电磁转矩传递给曲轴；在发动机发动后，驱动小齿轮和直流电动机之间通过单向离合器作用切断动力传递路径；起动完毕时，驱动小齿轮与飞轮齿圈自动脱离啮合，起动机保持静止状态。

减速型起动机单向传力机构还带有齿轮式减速机构，起减速增矩的作用。

操纵机构的作用是接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路，并产生驱动拨叉的电磁力。

有些起动机控制机构还有副开关，能在起动时将点火线圈附加电阻短路，以增大起动时的点火能量。

四、起动机用直流电动机

1.直流电动机的作用与原理

直流电动机是将电能转换为机械能的装置，其作用是产生发动机起动时所需的电磁转矩。

直流电动机是根据载流导体在磁场中受力运动的原理设计而成的。

当电路接通时，蓄电池的电流便经励磁线圈和转子线圈形成回路。

励磁绕组通电后形成了电磁场，转子绕组通电后受到电磁作用力产生旋转运动。

换向片和电刷在旋转时确保线圈某有效边导体从一个磁极范围转到另一个异性磁极范时，导体中的电流方向同时改变（即：

确保一定磁极下导体的电流方向保持不变，即一定磁极下导体受力方向不变）。

2.直流电动机组成

汽车用起动机的直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷及端盖组成，如图3-7所示。

图2.起动机用直流电动机结构

（1）定子

起动机定子部分的作用是产生磁场，分励磁式和永磁式两类。

为增大转矩，汽车起动机通常采用四个磁极，两对磁极相对交错安装，低碳钢板制成的机壳是磁路的一部分。

图3.励磁式电动机定子

一般励磁式起动机励磁绕组与转子呈串联，故称串励式电动机，先将励磁绕组两两串联后并联再与电枢（转子）绕组串联。

（2）转子

起动机的转子通常称为电枢，它由电枢轴、铁心、电枢绕组和换向器等组成。

转子的功用是产生电磁转矩。

典型起动机转子结构如图4所示。

转子铁心由硅钢片叠成后固定在转子轴上。

铁心外围均匀开有绕线线槽，用以绕嵌转子绕组；转子绕组由较大矩形截面的铜带或粗铜线绕制而成，截面积选大的目的是为了使汽车起动时能通过较大的起动电流，从而获得较大的起动转矩。

在铁心线槽口两侧，用轧纹将转子绕组挤紧以免转子作高速旋转时由于惯性作用将绕组甩出，转子绕组的端头均匀地焊在换向片上。

为防止铜制绕组短路，在铜线与铜线之间及铜线与铁心之间用性能良好的绝缘纸隔开。

减速型起动机转子速度较普通型转子转速提高了50％～70％，绝缘性能及动平衡要求较高，因此，采用环氧树脂涂封或耐热尼龙纸作为转子槽绝缘纸。

图4起动机转子

普通起动机转子换向器由铜片和云母叠压而成，压装于电枢轴前端，铜片间绝缘，铜片与轴之间也绝缘，换向片与线头采用锡焊连接。

减速型起动机转子上的换向器用塑料取代了云母，换向片与线头采用了银铜硬钎焊，耐高速又耐高温。

考虑到云母的耐磨性较好，当换向片磨损以后，云母片就会凸起，影响电刷与换向片的接触，因此，有些微型汽车使用的起动机换向片之间的云母片规定割低0．5mm～0．8mm，但对大多数起动机，其云母片不应割低。

转子轴驱动端制有特殊的螺旋形花键，用以套装传动机构中单向离合器。

转子与定子铁心气隙，普通起动机为0．5mm～0．8mm，减速型起动机为0．4mm～0．5mm。

（3）电刷端盖与驱动端盖

电刷端盖一般用浇铸或冲压法制成，盖内装有四个电刷架及电刷，其中两只搭铁电刷利用与端盖相通的电刷架搭铁。

另外两只电刷的电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷引线与励磁绕组的一个端头相连接。

起动机电刷通常用铜粉（80％～90％）和石墨粉压制而成，以减少电阻并提高耐磨性。

电刷架上有盘形弹簧，用以压紧电刷。

驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉，还有支撑拨叉的轴销孔。

为了避免电枢轴弯曲变形，一些起动机装有中间支撑板。

端盖及中间支撑板上的轴承多用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。

轴承采用滑动式（俗称“铜套”），以承受起动机工作时的冲击性载荷。

有些减速型起动机采用球轴承。

两端盖与机壳靠两个较长的穿心连接螺栓将起动机组装成一个整体。

端盖与机壳间接合面上一般制有对位用安装记号。

五、起动机的传动机构

1.齿轮啮合装置

常见起动机驱动小齿轮与飞轮的啮合靠拨叉强制拨动完成，如图5所示。

起动机不工作时，驱动齿轮处于图5a所示位置。

当需要起动时，拨叉在人力或电磁开关的作用下，将驱动小齿轮推出与飞轮齿圈啮合，如图5b所示。

待驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时，起动机主开关接通，起动机带动发动机曲轴运转，如图5c所示。

发动机发动后，驱动小齿轮仍处于啮合状态时，单向离合器打滑，小齿轮在飞轮带动下空转，电动机处于空载下旋转。

起动完毕后，起动机拨叉在复位弹簧作用下回位，带动驱动小齿轮与飞轮齿圈脱开啮合。

图5齿轮啮合装置

2.单向离合器

单向离合器在起动初期将电动机电磁转矩传递给曲轴；发动机发动后，小齿轮仍处于啮合状态时，单向离合器打滑，避免发动机飞轮带动电枢高速旋转将电枢绕组甩散。

常见起动机单向离合器结构有滚柱式、弹簧式和摩擦片式3种。

六、起动机的操纵机构

起动机操纵机构也叫“控制机构”，其作用是接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路，驱动拨叉使小齿轮与飞轮齿圈啮合。

有些起动机控制机构还能在起动同时将点火线圈附加电阻短路，以增大起动时的点火能量。

1.电磁操纵机构工作原理

常见起动机属电磁操纵强制啮合式起动机。

电磁操纵是指起动机主电路的控制靠电磁开关实现，强制啮合是指驱动小齿轮靠拨叉强制推入啮合。

电磁操纵式起动机由吸拉线圈、保持线圈、活动铁心、固定铁心、主开关接触盘、拨叉连杆、铁心及复位弹簧组成。

其中吸拉线圈与电动机串联，保持线圈与电动机并联。

活动铁心可驱动拨叉运动，又可推接触盘推杆。

电磁开关作用过程如下：

起动机不工作时，驱动齿轮处于与飞轮齿轮脱开啮合位置，电磁开关中的接触盘与各接触点分开。

将点火开关的钥匙朝顺时针方向拧到起动（ST）档，电池经点火开关起动档触点向起动机电磁开关通电，其流径为：

此时，吸拉线圈和保持线圈磁场方向相同。

活动铁心在电磁力作用下克服复位弹簧的作用向内移动，压动推杆使起动机主开关接触盘与接触点靠近，与此同时带动拨叉将驱动小齿轮边缓慢旋转边推向啮合；当驱动小齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时，接触盘已将接触点接通，起动机主电路接通，直流电动机产生强大转矩通过接合状态的单向离合器传给发动机飞轮齿圈。

主开关接通后，吸拉线圈被主开关短路，电流消失，活动铁心在保持线圈电磁力作用下保持在吸合位置。

此时主开关副触片接通，将点火线圈附加电阻短路。

发动机发动后，飞轮转动线速度超越了起动机驱动小齿轮的线速度，单向离合器打滑，飞轮仅带驱动小齿轮空转，电枢在电磁力作用下作转动，避免了电枢绕组高速甩散的危险。

松开点火开关钥匙时，钥匙自动从起动（ST）档退回到运行（ON）档，点火开关起动档断开，电磁开关内吸拉线圈和保持线圈通过仍然闭合的主开关得到电流，流径为：

此时因吸拉线圈和保持线圈磁场方向相反，相互抵消，活动铁心在复弹簧作用下迅速回位，使驱动小齿轮脱开啮合，主开关断开，起动机停止工作。

常见起动机电磁开关按开关与铁心的结构形式分整体式和分离式两种。

开关接触盘组件与活动铁心固定连接一起的称整体式电磁开关；接触盘组件与移动铁心不固定一起的称分离式开关。

2.电磁操纵机构的断电行程

为了改善啮合特性，电磁操纵起动机均采用螺旋花键轴与单向离合器配合。

螺旋花键的螺旋方向与电枢传递转矩方向相同，这样，当要把驱动齿轮拉回原位时，所需外力要比直花键大得多。

因此当发动机发动不了时，即使电磁开关50线柱完全断电，拨叉扭簧的弹力也不能克服齿间摩擦力将驱动齿轮与飞轮齿圈脱开齿合。

这种情况下，是驱动齿轮摩擦力使铁心压主开关接触盘与两触点保持接通状态。

这种起动机企图带动发动机，但因带不动造成脱不开啮合、断不了电的现象称“发咬”。

为了避免“发咬”现象产生，电磁操纵式起动机均设计有铁芯断电行程机构。

该机构一般设在拨叉与铁心连接处，有的设在拨叉与单向离合器连接处。

有了断电行程机构，在断开点火开关起动（ST）档后，若驱动小齿轮与飞轮齿圈的齿间压力不能消除，铁心也可在弹簧作用下自动后退一距离（这一距离叫“断电行程”），使主开关立即断开。

主开关一断开，齿间正压力随即消失，齿轮便在复位弹簧作用下迅速脱开啮合，退回原位。

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