浅谈汽车发动机起动系的故障诊断与排除

学术论文 2018-07-05 09:58:19
  0.前言 
  随着汽车保有量的快速攀升,中国现已正式跨入汽车社会。截止去年底,我国汽车保有量1.37亿辆 ,从2003年到2013年10年间,我国汽车保有量增长迅速,从2400万辆增长到1.37亿辆,近十年汽车年均增加1100多万辆,是2003年汽车数量的5.7倍,占全部机动车比率达到54.9%,比十年前提高了29.9%。我国现已成为汽车第一大产销国。诸多汽车电气在汽车上的广泛使用,给人们带来了方便、快捷和安全,但同时也带来诸多汽车电气系统故障。汽车起动系统的好坏,将直接影响发动机能否起动或正常工作。汽车起动系统常见故障有起动机不转、起动机运转无力、起动机空转、起动机驱动齿轮与飞轮齿圈异响、电磁开关异响等,现结合实际应用案例,谈谈起动机容易出现的故障以及故障诊断的思路和方法。 
  1.发动机起动系的组成和功能 
  1.1起动系的概念 
  欲使发动机从静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀做功,推动活塞向下运动促使曲轴转动,发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。曲轴在外力作用下开始转动,到发动机开始自动的运转的全过程叫发动机的起动,完成起动所需要的装置叫起动系。 
  1.2起动系的作用 
  起动系的作用就是供给发动机曲轴足够的起动转矩,以便使发动机曲轴达到必需的起动转速,使发动机进入自行运转状态。当发动机进入自行运转状态后,起动系便结束任务立即停止工作。 
  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机起动。人力起动是用手摇或绳拉,属于最简单的一种,现代汽车上仍有部分车型将人力手摇起动作为后备方式保留,有些车型则已取消。辅助汽油机起动方式只在少数重型汽车上采用。电力起动机起动是由直流电动机通过传动机构将发动机起动,它具有操作简单,起动迅速可靠,重复起动能力强等优点。现代汽车上均采用这种方式,电力起动机简称为起动机,均安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上,用螺栓紧固。 
  1.3起动系的组成 
  电力起动机起动系统简称起动系由蓄电池、起动机和点火开关和起动继电器等部件组成,起动机在点火开关控制下,将蓄电池的电能转化为机械能,通过飞轮齿圈带动发动机曲轴转动,如下图所示。 
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  2.汽车发动机起动系常见故障原因分析与诊断 
  2.1 故障现象 将点火开关KEY SWITCH旋至起动档,起动机不工作,没有声音;起动机起动齿轮有响应向外弹出,但明显运转无力,起动机不能顺利起动发动机,表现为起动机转速过低或接通起动开关后起动机只有“哒哒”声并不转动;起动后起动齿轮不回位,继续旋转等故障现象,其原因及检修方法如下。 
  2.2 故障原因 引起起动机故障的原因分为外部原因(电瓶、钥匙开关以及线束连接线等等)和起动机本身的原因。其中比较典型的原因如下: 
  2.2.1 蓄电池存电不足、有亏电现象; 
  2.2.2 线束或插接头不良产生过大的电阻,致使起动电流减小; 
  2.2.3 KEY SWITCH不良或者起动继电器不良,导致起动机长转等。 
  2.2.4起动机故障,如机壳磁场绕组或电枢绕组局部短路使起动机输出功率降低等。 
  2.3 故障诊断与排除 
  2.3.1 检查蓄电池容量,若容量不足,可对蓄电池充电维护或用容量充足的蓄电池辅助供电的方法加以排除。 
  由于起动机起动时需要的电流非常大,若蓄电池亏电或内部短路,大电流会使蓄电池电压迅速拉低,从而使电磁开关的保持线圈吸力减小,在复位弹簧作用下动铁芯复位,主触点B和M断开。在主触点断开后,起动机工作电流消失,电源电压上升,吸拉线圈和保持线圈又产生吸力,使电磁开关动铁芯移动,动触头片把主触点B和M接通,起动机工作的大电流又会使蓄电池电压迅速拉低,主触点再次断开。如此反复,电磁开关就会发出“哒哒哒”声响,但发动机始终无法起动。此时,应更换匹配的新蓄电池。 
  2.3.2 检查蓄电池桩头,若松动,加以紧固。特别需要注意的是检查发动机与车架的搭铁情况,如因锈蚀引起的接触不良而增加起动回路电阻,造成起动电流减小,起动机运转无力,这一点往往容易被忽略。 
  2.3.3 起动机本身故障包括电磁开关、电刷、换向器、励磁绕组等各部件故障等。 
  2.3.3.1电磁开关故障。 
  电磁开关的工作原理:线圈通电后产生电磁吸力,使活动铁芯移动,从而一方面拉动传动啮合机构使起动机小齿轮前移与发动机飞轮齿圈啮合,另一方面推动开关触点接通,使起动机通电运转,从而带动发动机起动。如下图所示:
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  电磁开关故障最常见的是接通电磁开关时,起动机无反应或是可听到开关动作“哒哒”声,但起动机不转动。 
  主要故障模式如下: 
  ①电磁开关线圈故障,吸拉线圈(P-COIL)断路或者保持线圈(H-COIL)断路。 
  当吸拉线圈断路时,因保持线圈产生的磁力不足以克服压缩回位弹簧以及拉动传动啮合机构的阻力使动触头片与T型螺栓接触。从而导致起动机无法通电,起动机不工作; 
  当保持线圈断路而吸拉线圈正常时,开关在吸拉线圈通电时,动铁芯在吸拉线圈磁场的作用下能吸合,但吸合后主触点接通瞬间由于吸拉线圈的末端与首端电位相同,故吸拉线圈中无电流,此时保持线圈又断路,故动铁芯在复位弹簧和铁芯弹簧的作用下复位,当主触点断开后吸拉线圈两端又会有电位差,吸拉线圈又会产生磁场,动铁芯在磁场的作用下又一次吸合,如此反复,故开关会发出“哒哒哒”声,起动机不转动。
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  ②电磁开关主触点接触不良、烧蚀。 
  当主触点处有不导电异物时,开关吸合后主触点由于异物的隔断仍然不能将电瓶和起动机联通,所以能听到开关吸合“哒”声,起动机并不转动。拆开电磁开关,观察电磁开关动、静触点是否有异物隔断、松动或者烧蚀情况。 
  2.3.3.2电刷故障。电刷接触不良,磨损,接触压力减弱,接触而积减少,换向器表面烧蚀,接触电阻增加。电刷长度不足新电刷的2/3时应更换;新电刷应在换向器上包上细砂布进行研磨,使其与换向器接触面积在75%以上;检查电刷弹簧压力,弹力不足需及时更换。 
  2.3.3.3换向器故障。打开起动机后盖,可观察到换向器是否脏污,如是,可拆开取出电枢用汽油擦洗;换向器表面烧蚀现象,严重时拆下在车床上车削光滑,并用细砂布打磨光滑。 
  2.3.3.4机壳励磁绕组或者电枢绕组短路。长时间通过电流可使线圈过热烧坏绝缘,绝缘老化失效,受潮均可造成短路。 
  2.3.3.5如故障是因为起动时起动机小齿轮刚好顶在飞轮端面不能啮入而引起的,可将发动机曲轴摇转一个角度,往往又可使小齿轮啮入飞轮齿间而恢复正常工作;若还不能使小齿轮啮入发动机大齿圈,请确认小齿轮倒角状态、起动机安装拧紧状态等。 
  2.3.4 起动机起动后起动齿轮不回位,继续旋转,原因可能为钥匙不回到 ON或KEY SWITCH本身内部短路; 或因继电器不良粘连。 
  2.4 一般汽车起动系常见故障诊断流程总结如表: 
  3.具体案例分析:两起典型的起动系故障现象分析 
  3.1 起动机开关不良引起的故障 
  一辆2010年出厂的哈弗H6,故障为起动时起动机发出间断的哒哒哒声,但发动机无法起动。据车主反映,车辆停驶前,起动性能良好。蓄电池是新更换的,其它部分都没有动过。首先对搭铁线、正极电源和极桩等进行检查,无氧化物和松动现象。将起动机拆下,用电瓶外接线连接起动机,电瓶正极引出线连接开关S/W端子,负极外接线连接起动机外壳,发现起动机通电后起动齿轮弹出后就立即回位,回位后再次弹出,但起动机不转动,如此反复,并发出间断的哒哒哒声,将起动机的电磁开关拆下,用万用表测量S/W端子和M端子之间的电阻,电阻为0.313欧姆左右,开关吸拉线圈电阻正常,测量S/W端子和开关外壳之间的电阻,发现保持线圈断路。更换起动机开关后将起动机重新安装发动机上,再次起动车辆,起动机运转正常,故障排除。 
  3.2 蓄电池主电缆电阻引起的故障 一辆2011年出厂的比亚迪F3出租车,累计行驶30万km以上,出现了起动机运转无力故障。首先检查蓄电池电压12v,表明电量充足。检查蓄电池卡子和极桩,均接触良好、无锈蚀。检查蓄电池正、负极电缆,均连接良好。用万用表测量起动时起动机正极接线柱的电压,发现在起动时电压不到9v,表明起动机到正极接线柱的电压降太大,说明这根电缆的电阻过大。经检查发现这根电缆是由两根电缆连接而成的,且在连接部位有少许烧蚀。将这根电缆换成一根电缆后,再起动车辆,很容易就起动,故障排除。
    4.结束语
    本文对汽车起动系统的组成及功能进行了简单的介绍,对起动系容易出现的故障现象及原因进行了较为详细的分析,归纳总结了汽车起动系出现故障时该如何进行故障诊断和维修,希望对汽车维修人员有一定的参考和借鉴价值。
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