启动机的拆解与检测

任务一　启动机的拆解与检测

任务目标

1．能够正确地分解、清洁及装配启动机;

2．能够正确地进行启动机主要部件的检测;

3．能够正确地进行启动机的检修;

4．能够正确地进行传动机构的检修;

5．能够正确地进行电磁开关线圈的检查。

必备知识

1．启动系的作用

发动机以自身动力运转之前，必须借助外力旋转。启动系是协同启动发动机的机、电部分的结合。启动机实物如图9－1所示。

图9－1　启动机实物

图9－2　启动机接线电路

使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫做发动机的启动。完成启动所需要的装置叫启动系。

启动机的作用是从蓄电池中获取电能，然后把所获能量转化为机械能，并通过驱动机构传递给发动机，让发动机旋转，如图9－2所示。

2．启动系的组成

启动系主要由蓄电池、电缆和导线、点火开关、启动机电磁开关或继电器、启动机、启动机的启动机构和飞轮齿圈组成。如图9－3所示，为启动系的组成。

1—蓄电池;2—搭铁电缆;3—启动机电缆;4—启动机;5—飞轮;6—点火开关;7—启动继电器

图9－3　启动系的组成

3．启动机的型号

根据中华人民共和国行业标准QC/T73－1993汽车电气设备产品型号编制方法规定，启动机的型号由五部分组成:

1　　　2　　　3　　　4　　　5

1—为启动机的产品代号:

2—为电压等级代号:

电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，例:1表示12V系统，2表示24V系统，6表示6V系统。

3—为功率等级代号:

4—为设计序号:

设计序号用阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。

5—为变型代号:变型代号以汉语拼音大写字母表示，如“A”表示第一次变型。

举例说明:QD124A型启动机

QD——启动机;

1—额定电压为12V;

2—额定功率为0．735—1．47kW;

4—第四次设计;

A——第一次变型．

4．启动机组成

汽车用启动机由三部分组成:直流电动机、启动机构、控制装置，其构造如图9－4所示。

1—前端盖2—机壳3—电磁开关4—拨叉5—后端盖6—限位螺母7—单向离合器8—中间支撑板9—电枢10—磁极11—磁场绕组12—电刷

图9－4　QD124型启动机

1)直流电动机的组成

直流电动机的组成如上图:由电枢、磁极、磁场绕组、电刷、机壳等组成。

(1)产生磁场部分的零部件:

由磁极、磁场绕组和机壳组成。其结构如图9－5所示。

1—接线柱2—励磁绕组3—电刷4—铁心

图9－5　磁极

(2)电枢

由铁心、绕组、电枢轴和换向器组成。铁心由若干薄硅钢冲片叠成，其结构如图9－6所示。

1—换向器2－电枢铁心总成3－绕组线头4－电枢轴

图9－6　电动机电枢的叠片结构

2)启动机构(传动机构)

(1)作用

①发动机启动时，使启动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮;

②发动机启动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动，超速旋转而损坏。

因为启动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大，一般在15～20之间，正常启动时发动机所需转速为200r/min，如果传动比为18，启动机将以3600r/min旋转，如果发动机已启动并加速至2000r/min，若这时未能脱离啮合，启动机转速会升至36000r/min，如此高的转速，会使启动机损坏。因此在传动机构中设置了单向离合器，启动时传递断联系。其工作示意图如图9－7所示。

1—飞轮;2—驱动齿轮;3—单向离合器4—拨叉;5—活动铁心;6—电磁开关;7—电枢

图9－7　传动机构工作示意图

(2)超越离合器启动机机构

它是最常用的启动机构，常用的超越离合器为滚柱式单向离合器。

①滚柱式单向离合器的结构如图9－8(a)所示。

启动机电枢轴通过花键与离合器外环9的花键连接而能旋转，小齿轮轴5相对开离合器外环9能自由转动，当电枢转矩传递到离合器外环9时，滚柱弹簧3压迫滚柱6滚向逐渐收缩的豁口(如图9－8(b)所示)，滚柱锲紧小齿轮轴。这样，小齿轮轴5和离合器外环9锁定在一起，启动机转矩传递到发动机飞轮齿圈而到达发动机。

当发动机启动并以自身动力运转时，发动机飞轮齿圈企图拖动小齿轮比启动机快得多的速度旋转，此时的滚柱被滚到宽敞的空隙部分，从而释放小齿轮，使小齿轮轴可以相对于电枢轴自由打转。

图9－8　滚柱式单向离合器的结构

3)控制装置

(1)作用

①控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离;

②控制电动机电路的接通与切断。

(2)分类

常用的控制装置有:

①机械式控制装置:应用少。

②电磁式控制装置(电磁开关):汽车上广泛使用。

(3)电磁式控制装置(电磁开关)

启动机内需要大电流(300～400A)才能发出拖动发动机的转矩，但大电流需要粗电缆，而粗电缆不可能放在点火开关线束内，因此必须用小电流控制大电流，为此所有启动系统都有某种电磁开关，常用的有两种:

①电磁开关

电磁开关一般直接装在启动机顶上，如图9－9所示。

它有两项任务:a)接通蓄电池与启动机之间的电路。

b)拨动启动机小齿轮啮入齿圈。

后者是由电磁开关活动铁心和启动机上的拔叉之间的系杆来实现的，激励电磁开关的最常用方式是直接从蓄电池经点火开关送电。如图9－10所示。

当接通了电路而电流流到电磁开关时，蓄电池电流便直接到达两组分开的线圈，如图9－11所示，因为拉动活动铁心需要的磁力比活动铁心到位后保持住所需的磁力大得多，因此，由两组线圈同时被激励建立拉动活动铁心的联合磁场，待活动铁心移动后，保持活动铁心所需电流就大大减少，这样，使激励吸拉线圈的电流用于启动机。

1—电磁开关绕组2—复位弹簧3—活动铁心4—拨叉5—轴销6—启动机构端盖7—启动小齿轮8—超越离合器9—启动机外壳10—极靴11—电枢12—磁场绕组13—搭铁的炭刷14—炭刷弹簧15—炭刷16—炭刷端板17—旁路点火接线柱18—电机供电接线柱19—活动铁心触盘

图9－9　电磁开关启动的启动机，电磁开关直接装在启动机顶上

1—主接线柱2—附加电阻短路接线柱3—主接线柱4—点火开关5—启动接线柱6—接触盘7—吸拉线圈8—保持线圈9—活动铁心10—调节螺钉11—拨叉12—单向离合器13—驱动齿轮14—飞轮

图9－10　电磁开关的结构与工作原理图

1—吸拉线圈出线2—点火开关馈电线3—吸拉线圈4—触头5—磁场绕组接线柱6—启动机7—接蓄电池正极8—超越离合器9—复位弹簧10—拨叉11—活动铁心12—保持线圈13—电磁开磁

图9－11　电磁开关有两组成圈，两者都激励时拉动活动铁心，铁心到位后只保留激励保持线圈使活动铁心停着不动

如图9－12(a)所示为电磁开关开动的启动机电路，当点火开关位于S位置时，电流流至电磁开关的“S”接线柱，保持线圈的一端在电磁开关的外壳上搭铁，吸拉线圈的搭铁通过启动机。电流从“S”接线柱流至两组线圈，两线圈便建立强大的磁场移动活动铁心。

当活动铁心触盘移动到与蓄电池接线柱(“B+”接线柱)和启动机接线柱(“M”接线柱)接触时，吸拉线圈便被解除激励，因为吸拉线圈两端都加了蓄电池电压(如图9－12(b))所示。这种做法，使原先直接通到吸拉线圈的电流送到启动机。

电磁开关两组线圈称为吸拉线圈和保持线圈，它们的命名说出了它们的功用。需要指出，只有当活动铁心推动拔叉且小齿轮完全啮入飞轮齿圈时，触盘才接通蓄电池到启动机的电路，启动机便开始旋转。

发动机启动后，点火钥匙自动回到RUN档，控制电路便断开，由于流过保持线圈的电流不大，复位弹簧足以将活动铁心推回到原来位置。

图9－12　电磁开关开动的启动机电路

②启动机继电器

许多汽车上用启动机继电器代替电磁开关，其基本电路如图9－13所示。

1—蓄电池2—启动机3—主接线柱4—启动接线柱5—启动继电器6—点火开关

图9－13　启动系基本电路

1—蓄电池接线柱2—启动机开关接线柱3—点火开关接线柱4—继电器线圈5—启动机接线柱6—活动铁心触盘

图9－14　典型的启动机继电器

启动机继电器结构如图9－14所示。

启动机继电器一般装在靠近蓄电池的防护板上或散热器支架上(如图9－15所示)，不像电磁开关，继电器不能移动小齿轮啮入飞轮齿圈。

1，3—正极电缆2—启动机继电器4－启动机

图9－15　启动机继电器的安装位置

当点火开关拧到开始(Start)档时，从点火开源来的电流流过继电器线圈，线圈建立磁场，拉下活动铁心，接触盘便与蓄电池和启动机接线柱的内触头接触(如图9－16所示)，全部蓄电池电流随着触头闭合而供给启动机。

图9－16　当启动机继电器被激励时的电流流向

③点火开关

大多数点火开关有5挡(位置):

a)Accessory(附件):给汽车的电器附件供电。

b)Lock(锁止):用机械方法锁住方向盘和变速杆。

c)Off(关断):切断所有受点火开关控制的电路。

d)On或Run(运行):给点火、发动机控制电路供电。

e)Start(启动):给启动机控制电路、点火系统和发动机控制电路供电。

f)点火开关在Start挡加了弹压力，当驾驶员松开钥匙时，短暂接触的触头自动回到Run挡的触头，余下的挡是卡销定位的。

④启动安全开关

启动安全开关又叫做空挡安全开关，是一个用来防止当变速箱挂工作档时启动系统工作的常开开关，用以消除汽车突然向前或向后窜动的可能。它一般用在自动变速器汽车上。

知识链接

启动系辅助装置

发动机在严寒冬季启动困难，是由于机油黏度增高，启动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为使之便于启动，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水预热。车用柴油机为了能在低温下迅速可靠的启动，常采用一些用以改善燃料着火条件和降低启动转矩的启动辅助装置，如电热塞、进气预热器、启动液喷射装置以及减压装置等。

1．电热塞

一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机中装有电热塞，以便在启动时对燃烧室内的空气进行预热。如图9－17所示，螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机启动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火。

图9－17　电热塞

图9－18　进气预热器

2．进气预热器

在中、小功率柴油机上常采用进气预热器作为冷启动的辅助装置。如图9－18所示，空心阀体由膨胀系数较大的金属材料制成。其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。柴油机启动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，使进气得以预热。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止。

3．减压装置

为了降低启动力矩，提高发动机转速，在某些车用柴油机上采用减压装置。发动机启动时，首先通过手柄驱使调整螺钉旋转，并略微顶开气门(气门一般下降1～1．25mm)，以降低初压缩阻力。这样在柴油机启动前启动机转动曲轴比较容易，如图9－19所示。

当曲轴转动起来后，各零件工作表面温度升高，润滑油黏度降低，摩擦阻力减小，从而降低了启动阻力矩。这时将手柄扳回原来位置，柴油机即可顺利启动。

图9－19　启动机减压装置

4．启动液喷射装置

在低温启动时，可根据需要装用启动液喷射装置。如图9－20所示，在柴油机进气管内安装一个喷嘴，启动液压力喷射罐内充有压缩气体(氮气)和易燃燃料(乙醚、丙酮、石油醚等)。当低温启动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对准喷嘴上端的管口。轻压启动液喷射罐，即打开喷射罐口处的单向阀，则启动液通过单向阀、喷嘴喷入柴油机进气管，并随同进气管内的空气一起被吸入燃烧室。因为启动液是易燃燃料，故可在较低的温度和压力下迅速着火，从而点燃喷入燃烧室的柴油。

图9－20　启动液喷装置

任务实施

1．考核标准

2．相关设备

(1)汽车专用万用表。

(2)维修工具、蓄电池、一字起子、十字起子、尖嘴钳、扭力扳手，开口扳手，台钳;万用表、游标卡尺、百分表及V形铁、弹簧秤、厚薄规各一。

(3)00号砂纸、锯片若干。

(4)启动机若干。

3．注意事项

(1)参考维修手册中有关分离开蓄电池的正确操作规程，某些带有车上计算机的汽车必须配备辅助电源;

(2)在断开启动电路的任何导线时或拆卸启动机之前，应拆下蓄电池搭铁电缆;

(3)一定要将汽车正确地放置在汽车举升器或安全支座上;

(4)在进行任何启动检测前，确认汽车是在驻车档或空档并且施加了驻车制动;

(5)按照制造厂的说明书使点火系统不起作用;

(6)确认检测导线与任何旋转的发动机部件不发生干涉;

(7)切勿用溶剂或汽油清洁任何电器部件，应使用压缩空气，变性酒精进行清洗，或只用擦布擦净。

4．实施步骤

1)启动机拆解和清洗

启动机的拆解步骤如下(如图9－21所示):

(1)首先将待修启动机外部的尘污、油污清除;

(2)拆下启动机接线端子C上的励磁绕组引线端子紧固螺母，取下励磁绕组的引线端子(如图9－21(a)所示);

(3)拆下电磁开关的2个固定螺钉(如图9－21(b)所示)，然后取下电磁开关线圈部分(如图9－21(c)所示)，最后使电磁开关的拉钩与拨叉分解开(如图9－21(d)所示);

图9－21　拆卸电磁开关的过程

(4)拆下换向器端盖上的轴承盖，并取下锁止片和垫片(如图9－22所示);

图9－22　拆卸电磁开关的过程

(5)拆下启动机的两个穿心螺栓，取下换向器端盖，拆下启动机贯穿螺栓，使后端盖、启动机外壳、电枢分离(如图9－23所示);

图9－23　分解启动机外壳

(6)拆下防尘箍，用钢丝钩子或尖嘴钳提起电刷弹簧取出电刷(共4只)，从电刷架上取出电刷，然后从电枢轴上取下电刷架(如图9－24所示);

图9－24　分解启动机外壳

(7)取下拨叉支承销，取下驱动端盖、拨叉与转子总成(如图9－25所示);

图9－25　分解驱动端盖、拨叉与转子总成

(8)从电枢轴上取下离合器。其方法是先撬开止推垫圈，再撬出卡环，然后从电枢轴取下止推垫圈、离合器，如图9－26所示。如果卡簧取下后，离合器推不出来，可用油石轻微打磨电枢轴，如图9－27所示。

图9－26　拆下单向离合器

图9－27　用油石打磨电枢轴

(9)对分解的零部件进行清洗。

清洗时，对所有的绝缘部件，只能用干净布蘸少量汽油擦拭，其他机械零件均可放入汽油、煤油或柴油中洗刷干净并凉干。

2)启动机主要部件的检测

(1)直流电动机的检修

①磁场绕组(定子)的检查

a)磁场绕组断路的检查

首先通过外部检视，看其是否有烧焦或断路处。

若外部检视未发现问题，可用万用表电阻R×1Ω档检测，两表笔分别接触启动机外壳引线(即电流输入接线柱)与磁场绕组绝缘电刷接头是否导通，如果测得的电阻阻值无穷大，说明磁场绕组断路，应予以检修或更换。

b)磁场绕组搭铁的检查(如图9－28所示)

用万用表电阻R×10kΩ档(或数字万用表高阻档)检测磁场绕组电刷接头与启动机外壳是否相通，如果相通，说明磁场绕组绝缘不良而搭铁;

如果阻值较小，说明有绝缘不良处，应检修或更换磁场绕组。

c)磁场绕组短路的检查

可用2V直流电进行接线，如图9－29所示。电路接通后，将改锥放在每个磁极上，检查磁极对改锥的吸引力是否相同。若某一磁极吸力太小，就表明该磁场绕组有匝间短路故障存在。

图9－28　磁场绕组断路及搭铁的检查

图9－29　磁场绕组短路的检查

②电枢绕组(转子)的检查

a)使用万用表对电枢绕组搭铁的检查

用电阻R×10KΩ挡检测，如图9－30所示，用一根表笔接触电枢，另一根表笔依次接触换向器铜片，万用表指针不应摆动即电阻阻值为无穷大;否则说明电枢绕组与电枢轴之间绝缘不良有搭铁之处。

图9－30　检测电枢与电枢绕组之间的绝缘电阻

b)使用万用表对电枢绕组的短路检查

用电阻R×1Ω挡检查换向器和电枢铁芯之间是否导通，如图9－31所示。如有导通现象，说明电枢绕组搭铁，应更换电枢。

c)使用万用表对电枢绕组断路的检查

用电阻R×1Ω挡，将两个表笔分别接触换向器相邻的铜片，如图9－32所示，测量每相邻两换向片间是否相通，如万用表指针指示“0”，说明电枢绕组无断路故障，若万用表指针在某处不摆动，即电阻值为无穷大，说明此处有断路故障，应更换电枢。

图9－31　电枢绕组搭铁的检查

图9－32　电枢绕组断路的检查

对于磁场绕组的断路、短路、搭铁故障都应对其检修或更换。

d)使用线圈短路检测仪，检查启动机电枢是否短路，如图9－33所示线圈短路检测仪是一种能在电枢周围产生磁场的检测工具。将钢锯片放在电枢的上面。当钢锯片振动时，表明电枢中有短路。

图9－33　使用线圈短路检测仪，检查启动机电枢是否短路

③电枢轴的检查

图9－34　电枢轴弯曲度的检验

用千分表检查电枢轴是否弯曲，如图9－34所示。若铁芯表面摆差超过0．15mm或中间轴颈摆差大于0．05mm时，均应进行校正或更换。另外，还应检查电枢轴上的花键齿槽，如严重磨损或损坏，则应修复或更换。

④电刷组件的检修

a)电刷外观检查

电刷在架内活动自如，无卡滞，不歪斜。

b)电刷磨损检查

检查电刷的高度电刷高度应不低于新电刷高度的2/3(国产启动机新电刷高度一般为14mm)，即7～10mm，否则应换新。如图9－35所示。

图9－35　使用游标卡尺测量电刷高度

检查电刷架的接触面积电刷与整流子表面之间的接触面积应达到75%以上，否则应研磨电刷。

c)电刷架的检查

如下图9－36，用万用表测量绝缘电刷架和后盖间的电阻，应为无穷大;用万用表测量搭铁电刷架和后盖间的电阻，阻值应为零。

图9－36　电刷架结缘的检查

图9－37　使用弹簧秤检查弹簧的弹力

d)电刷弹簧检查

用弹簧秤检查弹簧的弹力，应与规定相符。视故障情况予以修理或更换，如图9－37所示。

⑤换向器的检查

a)检查换向器表面有无烧蚀，轻微烧蚀用00号砂纸打磨，严重时应车削

b)用百分表检测换向器失圆度和外径，应与标准相符，否则在车床上修整

c)检测换向器是否搭铁

将欧姆表设置到2kΩ量程挡，把一支检测表笔接到电枢轴上，另一支表笔接到换向器的换向片上检查每个换向片，都不应与搭铁通，如果有连通的，则要更换电枢，如图9－38所示。

图9－38　检测换向器是否搭铁，欧姆表应指示无穷大读数

d)检测换向器是否开路

将欧姆表设置到最低量程挡，把检测表笔接到任意两个换向器的换向片上，电阻值为零则正常，若有电阻，则要更换电枢，如图9－39所示。

图9－39　检测换向器有无开路，在换向器的换向片之间的电阻应为零

(2)传动机构的检修

①检查拨叉

拨叉应无变形、断裂、松旷等现象，回位弹簧应无锈蚀、弹力正常，否则应更换。

②驱动齿轮的检查

驱动齿轮的齿长不得小于全齿长的1/3(如解放牌与跃进牌汽车的齿长不应短于16mm)，且不得有缺损、裂痕，否则应予更换;齿轮磨损严重或扭曲变形时，也应以更换。

③单向离合器的安装与检查

如图9－40所示，将单向离合器及驱动齿轮总成装到电枢轴上，握住电枢1，当转动单向离合器外座圈2时，驱动齿轮总成应能沿电枢轴自如滑动。

图9－40　单向离合器总成的安装与检查

图9－41　单向离合器的进一步检查

如图9－41所示，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;反转时不应转动，否则就有故障，应更换单向离合器。

(3)电磁开关线圈的检查

①检查吸拉线圈和保持线圈

拆下启动机开关接柱的磁场引线头，将蓄电池负极接启动机壳及开关接柱，正极接吸拉线圈和保持线圈的中性接头，接通电源后，观察吸拉线圈应能迅速使启动齿轮推至工作位置，断开启动机开关接柱的导线，启动齿轮能保持在此位置而不缩回，说明保持线圈良好。断开启动机壳体导线和中性接头，启动齿轮迅速回位，说明电磁开关复位弹簧良好。

②检查触点、接触盘

目测触点、接触盘，若有轻微烧损可用细砂纸打磨，启动时此处电压降不得超过0．2V。

③电磁开关线圈的检查，用万用表R×1Ω挡分别测量吸引线圈和保持线圈的电阻，吸引线圈的电阻值一般在0．6Ω以下，而保持线圈的阻值一般在1Ω左右。如万用表指针不摆动即电阻无穷大，说明线圈断路;若电阻值小于规定值，说明线圈有匝间短路。

线圈断路或短路均需更换。

3)启动机的清洗、装配

(1)对分解的零部件进行清洗，清洗时，对所有的绝缘部件，只能用干净布蘸少量汽油擦拭，其他机械零件均可放入汽油、煤油或柴油中洗刷干净并凉干。

整流片及电刷表面在装配时，不应沾有油污。

(2)按解体的相反顺序进行安装，在将电枢轴装入电刷架时，应防止将电刷撞断，必要时使用专用工具进行安装。

(3)装配完毕后，转子应转动灵活，无碰擦或卡滞现象。

(4)用改锥沿轴向拨动驱动齿轮，应能伸出并能自动回位。

任务报告

理论习题

1．简述启动机的组成及各部分的作用。

2．简述启动机的拆卸过程。

实训报告

请将对启动机的检测结果填入下表，并与标准要求比较，得出结论。

任务评价

教师签名：__________学生签名：___________

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