汽车起动系统及其故障诊断技术分析Word文档下载推荐.docx

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使用的电气系统越多，故障率越高。

起动系统的工作状况质量将直接影响发动机是否可以正常起动。

因此，必须了解起动系统的组成和工作原理，才能理解和掌握起动系统的故障诊断方法和思路。

起动系统是汽车的核心系统之一，主要有蓄电池、起动机、起动继电器、传动系统等零部件组成，将蓄电池的电能转换成机械能带动发动机曲轴，使发动机从静止状态进入到怠速状态。

起动系统在工作过程中，由于电路连接已经零部件较多，加上使用频率较多，随着时间的增加就容易导致起动系统出现故障。

汽车行业的竞争越来越激烈，人们对汽车起动系统的故障检测也提出了越来越高的要求。

汽车起动系统的检测需要涉及很多组成部件，如何根据故障现象迅速确定故障原因，并提出维修方法在如今就显得尤为重要并具有很高的实用价值。

现阶段我国的汽车起动系统的维修技术对于其他故障相较成熟，但还缺少系统的归纳和梳理，更达不到西方发达国家的智能化的检测，主要是依靠高级维修工人的经验进行起动系统的故障定位和维修。

这种维护模式有很多缺点。

首先，检测故障需要很长时间，浪费了人力和物力；

其次，无法预测故障，也无法实现对故障的实时分析判断。

因此，要改变仅仅依靠常规经验维修的这一方法，提高起动系统故障的精确定位以及维修速度，减少不必要的人力物力损耗，就成了本文需要研究的意义与目的。

1.2国内外研究现状

如今汽车行业发展迅猛，尤其在中国汽车的销售量保有量发展速度都处于国际领先地位。

早在20世纪末期中国汽车行业日渐成熟的时候，有许多学者在整理研究汽车起动系统的故障诊断技术了。

在汽车发展刚开始时，技术还不太完善，只能基于维修经验上进行故障诊断。

随着科学发展与工业技术的快速进步，也随着诊断技术的不断创新，故障诊断方法也越来越多样。

21世纪初期许多国外学者对汽车起动系统故障实例进行研究，积累了许多故障诊断成功的范例，对其进行故障诊断技术的发展做出了很大贡献。

他们对起动系统出现故障的不同现象进行详细地分析，并对起动机和传动系统等故障的特征信息的提取方法进行了研究和总结，促进了故障诊断技术的发展。

如今由于各种学科的交叉和融合，起动系统故障诊断的各项新技术也是不断涌现。

目前，学术上针对起动系统故障诊断技术的研究，主要是基于起动系统中各零部件机理结构进行研究、故障信息的采集和特征提取、故障诊断方法的多样性方面的研究，降低了起动系统故障诊断技术的门槛，使更多的人可以进行故障诊断方面的一些研究并应用到实际的汽车维修中。

2汽车起动系统的组成与工作原理

在汽车启动之前，发动机处于静止状态。

如果要使发动机由此状态进入到正常工作状态，则需要首先施加一个外部的力来带动发动机曲轴转动，然后带动发动机中的活塞开始运动。

同时，点燃气缸中的可燃气体混合物，使其燃烧并膨胀作功，向下推动活塞以旋转曲轴。

在这时，发动机就可以完成进气，压缩，做功、排气四冲程的一个完整循环。

因此，曲轴在外力作用下开始转动，直到发动机开始自动怠速运转的全过程，称为发动机的起动[1]。

帮助汽车完成以上过程所用到的系统设备，我们统称为起动系统。

2.1汽车起动系统的组成

汽车发动机起动系统一般由起动开关、起动继电器、蓄电池、起动机电缆、搭铁电缆、起动机和传动齿轮等组成。

2.2汽车起动系统的工作原理

起动机将存储在蓄电池中的电能转换为机械能，以驱动发动机开始运行。

起动原理是，在起动开关接通后，起动继电器通电，触点闭合，吸引线圈和保护线圈的电路连接。

吸引线圈和保护线圈产生的磁场方向相同。

可移动的铁芯向左移动。

驱动齿轮通过拨叉向右移动。

主动齿轮与飞轮啮合。

电路连接，起动机运行，发动机启动[2]。

当起动开关断开时，起动继电器线圈断电，触点断开。

吸引线圈和保护线圈的电路由电机开关接通，产生磁场方向相反相互消弱，活动铁芯回归原位，活动铁芯向左移动，通过拨叉将驱动齿轮驱动至右侧，驱动齿轮与飞轮分离，并且起动机电路被切断。

起动系统工作正常时特征如下图2-1所示：

（1）将钥匙插入起动开关并转到接通挡，汽车进入通电状态，指示灯全亮后熄灭，随即汽车进入准备起动的状态。

（2）开启点火开关的SRART挡，接通蓄电池和起动系统的电路。

（3）此时起动机继电器已通电，通电后的起动机继电器的作用，第一个是使连接蓄电池与起动机的电路通电，第二个就是控制拨叉，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮啮合。

（4）起动机通电后，主轴在电磁作用下开始转动。

（5）起动机主轴上的驱动齿轮转动，带动发动机飞轮和曲轴旋转。

这里为了增大转矩，起动机齿轮与发动机飞轮的传动比一般为13：

17（柴油机一般为8：

10），这使得发动机起动更容易。

（6）完成以上工作后，随着正常的起动声响，发动机就开始进入自动运转的工作状态。

（7）当发动机进入自动运转状态后，就会起动，同时在单向离合器的作用下，起动机的驱动齿轮会自动脱离与发动机的啮合。

（8）到此为止，一次正常的起动就完成了。

图2-1起动系统电路工作原理图

3汽车起动系统及其常见故障诊断分析

起动系统的故障包括体现在电气线路问题和机械故障问题两个方面[3]。

我们日常生活中比较多见的一些故障现象大概有以下几类：

起动机不转动、起动机转动无力和起动机空转三种，而且也有起动机转动异响与起动发动机后起动机依旧运转等问题。

起动机不转动的问题是指起动开关旋转到起动档时，起动机无转动反应[4]；

起动机运转无力是指起动时，起动机转速明显偏低无法带动发动机曲轴；

起动机空转是指起动开关旋转至起动档后，起动机自己旋转而发动机则无任何被起动现象。

而起动机构成如图3-1所示。

图3-1起动机结构图

1.离合机构2.电枢3.激磁线圈4.蓄电池5.接触板6.吸引线圈7.点火开关8.保持线圈9.柱塞10.传动叉11.启动齿轮12、13.起动开关接线柱

3.1汽车起动机不转动

当起动开关转到起动档，起动机不转。

这是一种很简单的故障现象，是比较容易判断问题所在的。

故障的根本原因是起动机没有转动。

产生故障的原因可重点放在提供电能的蓄电池以及连接线路上，其中有可能有蓄电池严重亏电，或导线连接不良，接线柱脏污，导致起动机电路电流不通，没有转矩。

控制电路不通，电磁开关线圈连接断路或接触盘的导电性差，电流过大烧坏和接触不良也是起动机不转动的主要诱因。

另外，起动机内部的故障问题也可能造成起动机不转动，比如起动机磁场绕阻和电枢绕组中出现短路的问题，换向器接触有问题，电刷弹簧弹力不足，起动机电刷接触不良[5]。

还有可能是汽车处于起动防盗系统工作中，起动防盗系统故障等。

3.1.1故障现象

点火开关转到起动档时或按下一键启动按钮，起动机不转动，无工作现象。

3.1.2故障原因分析

（1）蓄电池存电严重不足；

（2）起动电路中连接导线脱落、接线柱导电不良；

（3）电枢线圈和激磁线圈其中出现短路或者断路问题；

（4）电磁操纵起动机中附加继电器触点不能闭合；

（5）电刷磨损太严重，弹簧失去弹性，电刷在电刷架中被卡住；

（6）起动开关的接触柱与接触板烧蚀严重或接触不良;

3.1.3故障诊断与排除

（1）若汽车有起动防盗系统，先将点火开关转到起动档，观察汽车仪表盘防盗系统指示灯是否有异常，如果指示灯有异常应先处理防盗系统故障问题。

如果指示灯正常，那么问题就在电气控制部分。

（2）开大灯、按喇叭检查蓄电池电源是否有电，如果大灯灯光不亮，喇叭无声音，则可能是蓄电池亏电，或者连接线路接触不良或者有松脱迹象。

如蓄电池电源良好，则故障点可能在附加继电器或者起动机上。

（3）若蓄电池和连接线都正常的话，下一步可以用起子将上图3-1中的起动开关接柱12，13进行短接，如果发现起动机正常工作，可知道或许问题发生在起动机的磁力开关和附加继电器上面。

如果短接起动开关接线柱后起动机依旧无法正常工作，而且起子和接柱接触的地方出现火花，可知道包括起动开关接柱13在内到起动机电刷搭铁的这段电路中有搭铁短路故障。

（4）进一步检查接柱13是否搭铁[6]。

拆掉开关接柱和起动机中间线接头，接下来拆掉接柱12上的进火线，然后轻触另一接柱13，如果火花闪现，可确定因接柱13绝缘损坏而造成搭铁。

（5）如果让火线头轻触起动开关接线柱13，没有闪现火花，那么下一步继续用火线头轻触连接接柱13的起动机接柱，如果这一步有火花闪现，表明起动机内部激磁线圈或电枢线圈有搭铁。

（6）如果用起子将起动开关接柱12、13短接，起动机不转动，且起子和接柱连接处没有火花闪现，说明从蓄电池到起动开关接柱这段电路有断路故障。

可进一步用起子紧靠进火开关接柱12，使起子端部去轻触开关外壳:

如果无火花闪现，说明是蓄电池搭铁螺钉至起动机进火开关接柱12这一段电路有断路问题；

如果有强火花，表明起动机内部有断路问题。

3.2汽车起动机转动无力

点火起动，起动机有一定反应，能够转动，但明显运转无力，实际并不能带动发动机运转。

或者起动机转动疲软迟缓，无法使发动机顺利起动，或接通起动开关后，起动机只发出“咔咔咔咔”声的声音，而发动机曲轴没有转动。

起动机运转无力的根本原因是起动机输出转矩不足。

可能的原因是蓄电池电量不足或连接导线松动，起动机内部故障，即电刷接触不良，磨损，接触压力降低，接触面积减小，换向器表面烧蚀，接触电阻增大。

可能是起动开关触点烧蚀或电磁开关线圈短路，即电磁开关的吸引线圈、保持线圈通电后，电流不足以连通主电路，并且起动机无法获得足够的电流，例如电磁开关烧蚀和线圈短路。

该故障的诊断过程与起动机不转的诊断过程大致相同，因为这两个故障的原因相同，但程度不同。

打开起动开关，开关会发出“咔嗒咔嗒”声，并且不会旋转，这表明电磁开关没有故障，并且起动机内部发生了故障。

3.2.1故障现象

起动时，起动器可以旋转，但运转无力，起动速度低且不稳定，发动机无法起动。

3.2.2故障原因分析

（1）蓄电池故障，不足以起动起动机、蓄电池起动电缆接触不良等。

（2）起动机故障，定子与转子之间摩擦力大、起动机内部短路、起动机内部搭铁。

（3）线路问题，比如蓄电池起动电缆有漏电情况、起动继电器到起动机线路有老化漏电情况发生等。

3.2.3故障诊断与排除

（1）检查车辆电池导线的连接。

如果发现电池端子和起动电线用手触碰很热，请拆下车辆电池起动电线，并用砂纸清洁电池极桩和起动电线。

清理完毕重新用标准力矩紧固起动电缆。

（2）检查汽车的起动电压是否在标准范围内。

通常，汽车的起动电压大于9.6V。

方法是选择汽车万用表的20V直流电压档位，将万用表的红色仪表笔连接到电池正极，将黑色笔连接到电池负极。

观察汽车起动时万用表显示的起动电压数值。

如果汽车的起动电压在8V至9.6V之间，则起动机将不会启动。

如果汽车的起动电压大于9.6V，则起动电压将没有问题，可以正常起动。

（3）检查汽车的起动线路是否老化或漏电。

该方法是使用万用表直流电压档位按顺序检测每个接触点的电压，然后确定线路是否老化或有搭铁问题，从而导致起动机运行无力。

（4）前面的3个诊断步骤没有任何问题，就需要维修起动机，排除故障，让起动机恢复性能，不能维修时则需要更换起动机。

3.3汽车起动机空转

起动机空转是起动机正常运转，而发动机无法启动，基本属于机械性故障，常见的原因就起动机与发动机之间的传动系统出现问题。

3.3.1故障现象

点火开关转到起动位置或按下起动按钮，起动机高速空转，但发动机曲轴并不转动。

3.3.2故障原因分析

（1）单向离合器打滑或损坏。

（2）拔叉变形或拔叉连动机构松脱。

（3）起动机驱动齿轮与轮齿圈之间的行程调整不当，或驱动齿轮不能自由活动。

（4）电磁开关铁芯行程太短。

（5）发动机的齿圈或者起动机的驱动齿轮磨损严重、打坏。

3.3.3故障诊断与排除

（1）起动机空转时，转速非常高。

尽管驱动齿轮已与齿圈啮合，但无法驱动飞轮旋转，会听到嗡嗡的高速旋转声。

没有听到齿轮碰齿的噪音通常是单向离合器打滑或损坏。

这时我们将驱动齿轮前后转动一下，如果转动无异常，说明是滚柱式单向离合器出现问题，出现故障的原因是滚柱和模型槽之间磨损过于严重而导致的。

此时应该更换单向离合器总成[7]。

（2）如果起动机空转，并且有严重的摩擦声，则说明飞轮齿轮或起动机驱动齿轮发生了严重的磨损。

这时我们将起动机拆下来，做深一步的检测，并应根据磨损程度，将驱动齿轮或飞轮齿圈进行更换。

（3）起动机空转的时候，若听到轻微的摩擦声，可判断驱动齿轮还未与飞轮齿圈啮合，而电磁开关早已经提前接通，这种现象表明铁芯的行程过短，应将起动机拆卸下来，对接通时刻进行正确的调整。

3.4汽车起动机失控

当我们把钥匙从ON档转动到ST档，顺利发动发动机运转后，而起动机仍在运转，没有停止工作。

3.4.1故障现象

转动车钥匙至起动挡位置，当发动机起动后，起动机仍然不能停止旋转。

3.4.2故障原因分析

（1）单向离合器卡死。

（2）起动机中，驱动齿轮的缓冲弹簧太软没有弹性。

（3）继电器触点烧坏。

（4）电磁开关铁芯行程小或触点补焊过厚。

3.4.3故障诊断与排除

单向离合器和电磁开关出现问题、或者是继电器故障，这两者是出现起动机不停转故障的主要诱因。

检修时应围绕离合器不能脱开，电源不能断两开方面进行。

发生起动机不停转故障时，应立即拆除蓄电池搭铁线或蓄电池与起动机间的连接线，否则起动机在短时间内就会烧坏；

然后使用工具将飞轮与起动机小齿轮分离，或将变速器置于高挡，切断动力，摇动车辆，看看起动机小齿轮与飞轮齿环是否可以分离，若依旧无法分离，可稍松下起动机的固定螺栓，然后摇动车辆，直到两者分离。

3.5汽车起动机转动异响

当我们把钥匙从ON档转动到ST档，汽车起动系统通电运转启动车辆，然后我们能听到起动机有持续不断的异常响声。

3.5.1故障现象

当起动开关打开时，起动机运转过程中可听到“嘭嘭”的声音，并且无法驱动发动机运行。

3.5.2故障原因分析

（1）为起动开关或电磁开关行程调整太短，起动机驱动小齿轮或飞轮齿圈磨损，侧隙过大造成。

（2）起动器的固定螺栓松动或离合器壳松动。

由于启动时的大扭矩，会发生振动，发出异常响声。

起动器内部故障的话，例如两端轴承过紧和缺少润滑脂。

3.5.3故障诊断与排除

首先，可以使用听声辩位的方法来查看故障是电动机本身的问题还是难以驱动小齿轮啮合。

将曲轴旋转到一定角度，然后打开启动开关。

如果撞击声消失并且发动机可以接合，则飞轮齿圈损坏。

若曲轴无论怎样转动，对角度进行多种调整，还是有异响发出，此时则说明是电磁开关行程或者起动叉行程不够长。

在启动开关打开时，启动器的外壳明显晃动，表明固定螺栓已松动，应紧固。

4一汽丰田卡罗拉起动系统故障诊断排除实例

在近些年，我国经济水平飞速提升，国民生活质量也随之逐步提高。

汽车也慢慢走入越来越多人的家中，而丰田卡罗拉这款车型，更是常年稳居全国甚至世界汽车销售榜的前列。

省油耐用，燃油经济性好，后期维修保养便宜，二手市场保值率高等一系列标签成为卡罗拉集于一身的赞词。

而汽车起动系统作为汽车上的一个重大组成部分，性能的好坏对于驾驶员和乘客安全性有着很大的影响，而我在暑期在汽修厂实习期间正好接触到了丰田卡罗拉有关于起动系统故障的维修实例，为了解决丰田卡罗拉故障诊断与维修问题，借此撰写论文之际，根据自己对汽车起动机的了解，就丰田卡罗拉这款车型起动系统的故障谈谈自己的看法和建议。

丰田卡罗拉汽车起动系统的故障一般可以分为两类：

一是电气系统的故障，二是起动机系统的故障。

当发现起动系统有故障后，首先应先检查电气系统的故障，先要确保让发动机、起动机先运转起来，如果运转不起来就是电气系统的故障，要先进行排除。

当起动机通电运行后，这时起动机转动输出无力或者根本无法转动，这时故障就是起动机自身的故障，就要根据具体现象进行诊断，综合各方面的原因进行排除。

以下是维修实例，通过故障现象及故障点做出方案设计的排故过程。

4.1故障现象

一辆一汽丰田卡罗拉，到修理厂检修，这款车发动机为CVTGL型，发动机排量大小是1.6L。

通过客户描述，我们了解到，此辆车问题出现在他将起动开关转动到起动档时，出现起动机运转无力的现象，客户说从没遇到过这冲情况，今天一早用车的时候，才发现了这个问题，就赶紧打电话叫了拖车托运到修理厂，来进行维修。

可能导致汽车起动机运转无力故障原因有：

（1）第一步我们要了解是不是蓄电池出现了故障，因为发动机蓄电池储电量太低或无法储电会导致起动机不工作或者运转无力。

（2）检查线路是否有破损现象，继电器是否损坏。

这也可能会导致起动机无法转动，或者转动无力，是故障原因之一。

4.2故障原因确认

通过客户对故障现象的描述我们进行操作确认，通过结合发动机的组成可以初步的认定故障大致在起动系统，可能导致起动系统产生故障的原因有起动机不转动、起动机转动无力、起动机空转以及起动机转动异响，这些现象都会导致汽车无法启动。

（1）起动机不运转：

将点火开关置于起动档，起动机不运转。

（2）起动机运转无力:

将点火开关旋至起动档，驱动齿轮发出“哒哒”声向外移除，但是起动机不转或运转缓慢无力。

（3）起动机空转：

转动到起动开关至START档位上后，起动机自己正常转动，却无法给发动机传送动力。

（4）起动机异响：

同样转动到起动开关至START档位上后，起动机内部的铁芯一直不断的来回运动而发出“达达”的声音。

因此，当维修人员得到售后顾问的维修工单时，对工单上面所记录的故障现象进行确认此故障是否真实存在：

将起动开关转到起动档时，发动机不能正常工作，但起动机出现断断续续的转动，说明起动系统中的电路或起动机本身可能出现故障，同时也确定了这台丰田卡罗拉车的故障原因是起动机运转无力。

4.3查阅相关资料

图4-1一汽丰田卡罗拉起动系统电路图

（1）主供电路：

蓄电池→B4→起动机→搭铁。

（2）起动机继电器线圈电路：

蓄电池→FIMAIN-AM2→点火开关→ST继电器→起动机B8→搭铁。

（3）离合器踏板开关供电电路：

蓄电池→FIMAIN→ALT→AM1→点火开关→离合器踏板开关A5→ST继电器→起动机B8→搭铁[8]。

（4）直流串励式电动机的组成：

磁极、轴承、电枢、电刷、换向器与电刷架。

它的作用是将电池的电能转换为机械能并产生扭矩，从而使发动机进入正常运行状态。

（5）传动机构的组成：

拨叉、单向离合器、驱动齿轮、复位弹簧、行星齿轮机构[9]。

其作用是在发动机起动时，使其起动机驱动轮齿入飞轮齿环，驱动曲轴转动[10]；

使驱动上齿轮与飞轮齿环脱离（打滑或退出）防止“飞散”，起保护作用。

（6）控制装置组成：

保持线圈、吸引线圈、铁芯等。

它的作用是使起动机和蓄电池间的电路通电和断电。

4.4故障原因分析

（1）可能导致起动机运转无力的故障点：

①电源故障：

起动电路线的连接点松动且接触不良，电池电量耗尽且无法正常存储电，或电极板短路，硫化等。

②起动机故障：

激磁绕组或电枢绕组有断路或短路，换向器与电刷接触不良，绝缘电刷搭铁，电磁开关线圈搭铁或其触点烧蚀，线路断路或短路等。

③起动继电器故障：

起动继电器线圈搭铁或其触点接触不良，短路或者断路[11]。

④起动开关故障：

起动开关接线处松动或内部接触不良。

⑤起动系线路故障：

起动连接线中存在断线问题或电线接触不良。

（2）根据起动机的工作原理和查阅资料所知道的电路图，进行初步分析：

因为启动发动机时，起动机间歇性运转无力，说明主供电电路工作正常;

起动机继电器线圈电路工作正常。

所以故障点可能在如下几个部位：

①蓄电池无法正常储电或极板短路、硫化等，也可能是蓄电池接线柱与线夹之间接触不良。

②起动系统控制电路故障。

③起动机本身的故障。

4.5故障诊断与分析

4.5.1检查蓄电池

（1）对蓄电池线束极桩的连接问题进行检查，并没有发现松旷现象。

（2）检查蓄电池的外观：

检查蓄电池的外壳，未有外壳破损或电解液外渗泄露问题；

正负两级桩上也无附着物附着和极桩氧化腐蚀现象；

电池线束极桩线连接没有松旷现象。

（3）查看蓄电池观察孔颜色为绿色，说明蓄电池电量充电。

（4）打开车辆大灯检测蓄电池的电压情况无亏电现象。

结论：

蓄电池正常。

4.5.2检查起动机主供电线路

（1）对起动机的主要供电线路进行检查，连接情况完好，没有看到松落问题。

（2）把万用表调到20V直流档位上，然后测得端子处的电压是12V，可知道电路正常，没有连接线老化问题。

起动机主供电路正常

4.5.3检查起动继电器线圈电路和起动继电器本身

（1）检查ST继电器线圈电路：

把起动继电器座3与5号脚进行短接，发现起动机不工作，表明电路正常没有故障。

（2）检查起动继电器：

万用表调到200Ω档，对1、2端子进行电阻检测