启动系统的故障分析[1]

一、引言发动机的启动是由启动系统来实现的。

发动机在进入正常运转之前必须借助外力来启动的。

所以启动系统是发动机正常工作必不可少的组成部分。

而启动机电路是启动系统的重要组成部分，启动系统的正常工作能保证发动机正常工作，使其具有较长的使用寿命。

通过对发动机启动系统的故障的检测和诊断,了解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。

二、启动系统的组成和工作过程（一）启动系统的功用和组成发动机是借助外力启动的。

常用启动方式有人力启动、辅助汽油机启动、电力启动三种。

电力启动系启动方式操作方便、启动迅速、可靠，具有重复启动的能力并且可以远距离控制，因此在汽车上广泛应用。

启动系统的功用:提供外力克服发动机的启动转矩、满足发动机必须的启动转速等要求，使发动机由静止状态过渡到工作循环状态。

启动系统的基本组成: 点火开关、蓄电池、起动机、启动继电器等。

点火开关：点火开关一般设有启动挡。

启动发动机时，通过扳动点火开关，接通启动档，控制启动系统的启动电路和相关部件工作，使起动机带动曲轴旋转；一旦松手，点火开关就弹回原位，启动过程结束。

蓄电池：在启动发动机时，蓄电池在短时间(5 ~10)内向起动机连续提供强大的启动电流：汽油机一般在200 ~600Α，柴油机一般在800 ~1000Α。

起动机：起动机是启动系的核心部件。

起动机由直流电动机、传动机构和控制机构装置三大部分组成。

起动机的作用在于将蓄电池的电能转换为机械能，产生电磁转矩。

启动继电器:启动系的启动开关一般都设在点火开关上，而在启动发动机时，流过起动机上的电磁开关的电流较大，在启动时，如果直接启动开关控制流经该开关的电流，启动开关会因通过的电流过大而被烧蚀。

因此一些汽车的起动机控制电路中装有启动继电器，由启动继电器的开闭控制起动机电磁开关的通断，启动开关只控制启动继电器线圈的通断，因此减小了通过启动开关的电流，起到了保护点火开关的作用。

（二）启动系的工作过程常见的汽车启动系的控制电路一般分无启动继电器控制式、单继电器控制式和组合继电器控制式三种。

无启动继电器控制式是指启动机直接由点火开关或启动按钮直接控制，通常用于较小功率启动机的微型车、轿车。

（1）无启动继电器控制式启动电路图1 无启动继电器控制式启动电路启动时，吸引线圈和保持线圈的电路接通，启动机产生正常的转矩，带动发动机旋转，启动发动机。

当发动机启动后，松开启动按钮的瞬间，保持线圈中的电流只能经吸引线圈构成回路。

由于此时两线圈所产生的磁通方向相反，磁力相互抵消启动机停止运转。

（2）单继电器控制式启动电路图2 单继电器控制式启动电路当汽车采用较大功率的启动机时，为了减小通过点火开关的电流强度，避免点火开关烧蚀，常用启动继电器触点来控制启动机电磁开关的大电流，而用点火开关启动挡控制继电器线圈的小电流。

启动继电器的作用是以小电流控制大电流，保护点火开关，减少启动机电磁开关的线路电压降。

（3）具有安全保护功能的启动控制电路当发动机启动后，若驾驶员未及时释放启动开关，就会造成启动机驱动齿轮与发动机飞轮齿环的撞击，从而加速齿轮的损坏。

安全保护功能则能保证启动机在发动机启动后能够自动停止工作，并且能在发动机运转工况下防止启动机误接入。

图3 带组合继电器的启动控制电路（1）启动时，将点火开关旋到启动挡位，则启动继电器的常开触点K1闭合，充电指灯亮，其电流流向为：蓄电池正极→电流表→点火开关，此后分两路分别控制：1）接线柱“SW”→线圈L1→K2磁轭→搭铁→蓄电池负极；2）充电指示灯→接线柱“L”→ K2磁轭→搭铁→蓄电池负极。

线圈L1产生电磁吸力，常开触点K1闭合，将启动机电磁开关吸引线圈和保持线圈的电路接通。

其电流流向为：蓄电池正极→电流表→接线柱“B”→ K1磁轭→接线柱“S”，此后电流分两路分别控制：1）保持线圈→搭铁→蓄电池负极；2）吸引线圈→启动机磁场绕组、电枢绕组搭铁→蓄电池负极。

在启动机吸引线圈和保持线圈电磁吸力的共同作用下，启动机主电路接通，产生电磁转矩，使启动机正常启动。

（2）发动机启动后，交流发电机的中性点电压使保护继电器线圈L2中有电流通过，产生电磁吸力，常闭触点K2打开，切断了充电指示灯的电路，充电指示灯熄灭。

同时将线圈L1的电流切断，于是K1打开，则启动机电磁开关释放，切断了蓄电池与启动机之间的电路，启动机便自动停止工作。

（3）发动机工作时，在交流发电机中性点电压的作用下，K2一直处于打开状态，L1中无电流，则K1始终处于打开状态，启动机电路不能接通。

所以既使驾驶员操作失误，即点火开关旋到启动挡时，启动机也不会工作，这就避免了启动机驱动齿轮被打坏的危险，从而起到了保护启动机的作用。

三、启动系的正确使用与维护（一）启动系的日常使用与维护启动系主要维护的是启动机启动机在启动发动机之后，便不再向发动机飞轮齿圈提供驱动力矩，要让启动机正常工作只需要满足两个条件：一是在启动时蓄电池能为其提供较大的瞬间脉冲电流；二是启动机的工作环境必须干燥洁净。

首先要保证蓄电池接线端的夹钳清洁并且连接牢固，这样蓄电池才能保证向启动机提供所需的大电流。

其次，蓄电池必须能够通过负载测试，并具有一定的电压缓冲能力。

此外，在保证启动机安装支承部件清洁且连接牢固的同时，还应检查发动机与蓄电池间接地线路的状况是否良好。

任何原因引起的启动机正极或者负极的电压下降，都会降低启动机的启动动力。

如果启动机被冷却液、机油或其它粘性液体浸湿，将不能按预先设计的情况正常工作。

如果启动机被长期浸泡，它可能会因长期处于非正常工作状态而彻底报废。

将启动机彻底清洁之后，需要测试启动机与蓄电池之间的线路，以确保启动机是否长期遭受因粘性液体导致的损耗。

如果在测试中发现启动机性能指标处于正常值的边缘或者已经低于正常值，就要将其更换掉。

（二）启动机的使用与维护(1) 启动机每次启动时间不超过5s，再次启动时应间歇15s，使蓄电池得以恢复。

如果连续第三次启动，应在检查与排除故障的基础上停歇2min以后进行。

(2)启动发动机时，应将变速杆置于空档位置并踩下离合器踏板，严禁挂挡启动。

(3) 发动机启动后，必须立即切断启动机控制电路，使启动机停止工作。

(4)启动机外部应经常保持清洁，各连接导线，特别是与蓄电池连接的导线，都应保证牢固可靠。

(5)发动机启动后，如启动机不能停转，应立即关闭电源总开关或拆下蓄电池搭铁线并查找故障。

四、起动系统各部件的检测起动机的检测分为解体检测和不解体检测两种。

解体检测随解体过程一同进行;不解体检测可以在拆卸之前或装复以后进行。

（一）起动机的不解体检测（1）吸引线圈性能测试:①先把励磁线圈的引线断开。

②按照图4所示的方法连接蓄电池与电磁起动开关。

驱动齿轮应能伸出，否则表明其功能不正常。

图4 电磁开关吸引线圈功能试验（2）保持线圈性能测试接线方法如图四所示。

完成电磁开关吸引线圈功能测试后，驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。

驱动齿轮仍能保留在伸出位置，则说明电磁开关保持线圈功能正常，否则表明保持线圈损坏或搭铁不正确。

（3）复位功能测试完成电磁开关保持线圈功能测试后，拆除起动机接线柱“-”上的连接线，此时，若驱动齿轮被拉回，则说明电磁开关复位功能正常。

（二）起动机的解体检测1、直流电动机的检修①磁场绕组的检测如图5所示图5 磁场绕组及外壳检测②换向器电枢绕组的检测如图6所示。

图六换向器和电枢绕组的检测图6 换向器和电枢绕组的检测2、电枢轴跳动检查如图7所示。

其跳动量不应大于0.08 mm，否则应进行校正或更换电枢。

图7 电枢轴跳动检查3、电刷的检查测量电刷的长度时要结合具体的标准，不应小于最小长度标准即可,如图8所示。

图八电刷的检查4、电刷架的检查如图9所示。

检查“+”电刷架A和“-”电刷架B之间不应导通，若导通，应进行电刷架总成的更换图9 电刷架的检查5、单向离合器的安装与检查如图10所示图10 单向离合器的安装与检查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轴自如滑动，如图十所示。

检查小齿轮和花键及飞轮齿圈有无磨损或损坏，在确保驱动齿轮无损坏的情况下，握住外座圈，转动驱动齿轮，应能自由转动;反转时应锁住，否则应更换单向离合器。

五、启动系统故障分析与诊断以丰田轿车起动系统为例，分析起动系统的故障（其电路见图11）。

其他汽车起动系统的诊断思路和方法大致相同。

图11 丰田轿车起动系统控制电路图（一）起动机不转（1）故障现象:将点火开关旋至起动挡，起动机起动齿轮不向外伸出，起动机不转。

（2）诊断思路与方法:此种故障可能由蓄电池及电路连接造成，也有可能由起动机本身造成，首先应进行区分，方法如下:用螺丝刀或导线短接起动机电磁开关上的端子30和端子C两个接线柱。

若起动机不转，说明电动机有故障，应解体检修;若起动机运转，说明电动机正常，故障在起动机本身以外的电路。

①在车上检查蓄电池的状况和电源导线连接情况。

可以按喇叭或开前照灯，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;也可以在点火开关位于起动挡时，测量蓄电池两端的电压。

其电压不应低于9.6 V。

若蓄电池良好，应检查端子50的电压。

若电压过低（小于8 V），应对蓄电池的正极线、搭铁线、各接线柱及点火开关进行检查。

若接线柱有脏污或松脱，应清洁或紧固;若点火开关损坏，应进行修理和更换。

②若故障仍然存在，说明故障在起动机本身。

此时，应进行起动机的性能测试（吸引和保持线圈测试等）或解体测试进行故障诊断和排除。

（二）起动机转动无力（1）故障现象:将点火开关旋至起动挡，驱动齿轮发出“咔哒”声向外移出，但是起动机不转动或转动缓慢无力。

（2）诊断思路与方法①首先应检查蓄电池容量和电源导线的连接情况，确认蓄电池容量是否足够，线路连接是否良好;②若故障依然存在，要区分故障在起动机或发动机本身还是在端子30之前的电路，其方法是:用螺丝刀短接起动机电磁开关的端子30和端子C两个接线柱。

若短接后起动有力且运转正常，说明起动机电磁开关内主触点和接触盘接触不良;若短接后起动仍然无力，则可认为电动机有故障，需进一步拆检。

故障可能是由主开关接触不良、电刷和换向器之间电阻过大或接触不良，单向离合器打滑等引起的;③如果在接通起动开关后，起动机有连续的“咔哒”声。

若短接起动机电磁开关的两个主接线柱，起动机转动正常，说明电磁开关保持线圈断路或短路。

（三）起动机空转（1）故障现象:接通点火开关起动开关，起动机只是空转，不能带动发动机运转。

（2）诊断思路与方法:①起动机空转时，有较轻的摩擦声音，起动机驱动齿轮不能与飞轮轮齿啮合，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，应拆下起动机，进行起动机接通时刻的调整;②起动机空转时，有严重的碰擦轮齿的声音，说明飞轮轮齿或起动机驱动齿轮严重磨损，应拆下起动机进一步检查，根据实际情况更换驱动齿轮或飞轮轮齿;③起动机空转时，速度较快但无碰齿声音，说明起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，只是起动机电枢轴在空转，应更换单向离合器总成。