3.5　起动机

发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程，称为发动机的启动。发动机启动方式主要有人力启动、辅助汽油机启动与电力启动三种方式，现在的车辆都采用电力启动方式。

3.5.1　起动机的外形与电路图形符号

使用在车辆上的起动机主要有传统式起动机与减速式起动机两大类。后者是在前者的基础上增加了减速装置后得到的。

（1）起动机的外形　图3-20（a）所示为传统式起动机外形，图3-20（b）所示为减速式起动机外形。

（2）起动机的电路图形符号　图3-21所示为起动机在电路中的图形符号，起动机通常有三个接线端，一个端子直接与蓄电池正极相连，另有一个端子与蓄电池负极相连（也就是接搭铁），还有一个端子与启动继电器的常开触点的一端相连，启动继电器常开触点的另一端与蓄电池正极（有些车辆则与点火开关输出的蓄电池正极电压相连）相连。

图3-21（a）中的箭头表示电流流向。起动机电路图形符号圆圈中的继电器线圈符号，有的电路中将其两条短线省略，如图3-21（b）所示。

3.5.2　起动机的基本构成

熟记了起动机的电路图形符号以后，为了能够熟练地对起动机进行分解与检修，还必须掌握起动机的基本结构。图3-22（a）所示为传统起动机结构，其主要由直流串励式电动机、驱动齿轮传动机构与电磁开关三个部分组成。图3-22（b）所示为起动机剖面。

3.5.3　起动机好坏的检测

对汽车启动系统故障进行检修时，往往会遇到对起动机性能进行判断的问题，以便确定是否需要解体对其进行修理。

（1）检测前的准备与注意事项　对起动机好坏的检测是在断开起动机接线柱上连接线的情况下进行的，并重新进行接线进行检测，但检测时所采用的连接线应尽可能粗一些，最好与原连接线粗细一样。检测时，被检测起动机与蓄电池的通电时间不能持续10s以上，以防损坏起动机。

（2）检测方法与步骤　对起动机好坏的检测，通常分为4个步骤进行，具体检测情况见表3-5，注意每一步检测时，应按相应示意图中接线方式进行接线，不要接错。

3.5.4　起动机的拆卸

图3-23（a）所示为起动机的分解图。

在拆卸前应对其外部的灰尘和油污进行彻底清理，然后按以下步骤进行分解：从电磁开关［图3-23（b）］接线柱上拆开直流电动机与电磁开关的连接线→松开电磁开关总成的两个固定螺母，取下电磁开关总成→拆下两个紧固穿心螺栓，取下后端盖→拆下电刷架与定子总成→从起动机机壳上把起动机电枢总成与移动拨叉一起拉出来→从电枢轴上拆下电枢止推挡圈右半环、卡环、电枢止推挡圈左半环，拆下单向离合器总成。

3.5.5　直流串励式电动机

起动机直流串励式电动机的作用是把电能转换为机械能而产生电磁转矩。图3-24（a）所示为该电动机分解图，其主要由电刷和电刷架、换向器与电枢、磁极、机壳等组成。

（1）电刷和电刷架　电刷和电刷架是直流串励式电动机中故障率较高的部件，图3-24（b）所示为电刷和电刷架结构，电刷被弹簧压在换向器上。如果电刷磨损程度超过规定限度，弹簧的夹持力就会降低，与换向器的接触将变弱。由此会导致电流流动不畅，起动机就可能无法启动。

通常应检查电刷在电刷架内活动是否自如，应没有卡滞、歪斜现象；清洁电刷后测量电刷长度，磨损后的长度不应小于电刷原高度的1/2，通常不小于10mm，接触面积不得低于80%。

（2）换向器与电枢　图3-25（a）所示为直流串励式电动机中换向器与电枢外形。换向器与电枢组合在一根轴上。电枢又称转子，如图3-25（b）所示。

1）电枢　由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯和绕在铁芯上的电枢绕组组成电枢，用来在起动机通电时与磁极磁场相互作用，产生电磁力矩。

2）电枢绕组　电枢电流极大，一般12V汽油车启动电流为200～600A，24V柴油车启动电流为800～1000A，故电枢绕组是由较粗的、矩形截面的裸铜线绕制而成的。它一般采用波形绕组。为了防止裸铜线绕组之间短路，在铜线与铁芯之间、铜线与铜线之间用绝缘纸隔开，并在槽口将铁芯轧纹挤紧。电枢绕组端头均焊在换向片上。

为了使起动机工作时能产生强大的电磁力矩，电枢绕组与磁场绕组一般采用串联方式连接，称为串励式直流电动机；或将磁场绕组并联后再与电枢绕组串联；或将主磁场绕组与电枢绕组串联，辅助磁场绕组与电枢绕组并联。

电枢绕组常见故障是匝间短路、开路或搭铁以及绕组接头与换向器铜片脱焊等。对于电枢绕组是否搭铁的检测，如图3-26（a）所示，采用万用表电阻挡检测换向器与电枢轴之间的电阻，正常情况下应不通。若导通，应更换新的电枢。对于电枢绕组开路故障，如图3-26（b）所示，采用万用表电阻挡检测换向片之间的电阻，正常情况下应导通。若换向片之间不导通，应更换新的电枢。

3）换向器　图3-27（a）所示为各种换向器的外形。换向器由电刷和装在电枢轴上的整流子组成，用来连接磁场绕组与电枢绕组的电路，并使处于同一磁极下导体中的电流保持固定方向。

换向器的结构与直流发电机的换向器基本相同，但作用正好相反。其区别在于起动机的铜片截面积增大了，每片之间的云母隔层不凹下，与电枢绕组线头的连接采用夹固加焊方式。

起动机换向器常见故障主要为表面烧伤、拉毛、偏心、失圆，各换向片之间绝缘不良，云母（绝缘）片凸起等。换向器表面如有轻度烧伤、拉毛现象，可用双零号砂纸或金相砂纸打磨光亮即可。如果换向器表面严重烧蚀或失圆（即误差大于0.25mm）时，可用车床将其表面车圆并磨光。换向器对轴颈的同轴度误差应不大于0.1mm，即电枢铁芯外圆表面的跳动量不应大于0.15mm，换向器表面的跳动量不应大于0.05mm。检查方法如图3-27（b）所示。应注意，经车削或修整后的换向片径向厚度不得小于2mm，否则需要更换整个换向器。

另外，检查换向器片间的切槽（凹槽）深度一般为0.4～0.8mm（最小深度为0.2mm）。如深度不够，则可用钢锯片将其切深。

4）电枢轴　电枢轴上压装有换向器和电枢铁芯，电枢绕组则嵌装在电枢铁芯内。电枢轴还伸出一定长度的花键部分，以便套装离合器总成。

（3）磁极　磁极即为电动机的磁场部分，常称为定子，主要由装在机壳上的磁极铁芯和固定在铁芯上的磁场绕组组成，用来在起动机工作时建立磁场。磁极一般为4个，大功率的多为6个。每个磁极上套装的磁场绕组为矩形截面积的铜条，外包绝缘层，按一定的绕向连接并利用外壳形成磁路。

① 磁场绕组常见故障：主要为接头脱焊及绕组短路、开路或搭铁等。接头脱焊故障在解体后就可直观看到。

② 磁场绕组开路的检测：如图3-28（a）所示，采用万用表电阻挡检测磁场绕组两端引线之间的电阻，正常情况下应导通。若不导通，应更换新的配件。

③ 磁场线圈搭铁的检测：如图3-28（b）所示，采用万用表电阻挡检测磁场绕组末端与磁极框架（外壳）之间的电阻，正常情况下应不通。若导通，应修理或更换新的配件。

3.5.6　驱动齿轮传动机构

驱动齿轮传动机构主要由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成，安装在起动机电枢轴的花键部分，如图3-22（b）所示。启动时，传动机构使驱动齿轮与飞轮齿环啮合带动发动机起动；启动后，传动机构自动脱开。用游标卡尺或齿轮量具检测驱动齿轮的齿厚和齿长应符合规定值，如果不符合规定值或有缺损、裂痕等，应更换新件。拨叉以及啮合弹簧出现问题时，直观就可以看到。下面重点介绍单向离合器的工作情况及其故障检测与维修。

（1）单向离合器的工作情况　起动机单向离合器的工作原理是单向接合，反向脱开，具体工作情况如下。

① 发动机启动时：如图3-29（a）所示，拨叉动作把离合器推出，使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，电动机通电后，通过单向离合器带动曲轴旋转，由于此时启动电动机的转速高于发动机（发动机相对静止或在启动前转速很低）转速，从而达到了启动发动机的目的。

② 发动机启动后：如图3-29（b）所示，当发动机启动运转之后，单向离合器的驱动齿轮在飞轮齿环的带动下被动旋转，由于发动机的转速大于启动电动机的转速，则飞轮齿环带动驱动齿轮高速旋转，驱动齿轮通过单向离合器相对于飞轮齿环就是反向转动，故将启动电动机与发动机的转动脱开，各自自由转动，起飞速保护作用，以免损坏启动电动机。

（2）单向离合器的检测与维修　图3-30所示为单向离合器的分解图，其主要由驱动齿轮、十字块、花键套筒、啮合弹簧、护套等组成。

① 单向离合器是否有问题的判断：如图3-31（a）所示，一只手握住单向离合器花键套筒，另一只手转动驱动齿轮，齿轮应在一个方向自由转动，另一个方向不能转动，如果两个方向均能转动，则说明已损坏，应更换。

② 测力矩检测单向离合器：主要是检查离合器是否打滑或卡滞，可按图3-31（b）所示，把离合器驱动齿轮夹在台虎钳上，在花键套筒中套入花键轴，将力矩扳手接在花键轴上，测得力矩应大于规定值（通常在24～26N之间，不同车型有差别），否则说明离合器打滑。反向转动离合器应不卡滞，否则应进行修理或更换离合器总成。

（3）单向离合器常见故障

① 单向离合器有时无法和发动机飞轮啮合，有时又能够啮合，且只要能够啮合，就可以使发动机着火启动，故障出现无规律。这种故障的原因主要为单向离合器和电枢轴之间的滑道过脏、干涩缺油，应对单向离合器进行一次彻底清洗，并加适量机油或润滑脂，在寒冷的地区（如东北）冬季最好涂上适量的防冻机油或防冻润滑脂。

② 电磁开关可以动作，但单向离合器不能和发动机飞轮齿圈啮合。这种故障的原因主要为单向离合器和电枢轴间因滑道过脏、干涩缺油而出现抱死，应进行局部清洗并涂适量的润滑油，以保证单向离合器能够在电枢轴间活动自如。

③ 能够启动发动机，但单向离合器与发动机飞轮齿环会出现打齿的声音。这种故障如为单向离合器驱动齿轮的端部出现磨损或有毛刺，则最好更换新的配件。如一时无新件更换，则可用角磨机或油石对毛刺进行打磨，缺齿严重的可电焊后打磨。如故障为单向离合器的衬套间隙过大，则应更换新的衬套。如是单向离合器驱动齿轮与止推垫圈或限位螺母的间隙不对，则要按厂家的要求对各部分的间隙进行相应调整，使其满足要求。

（4）需要说明的问题　单向离合器驱动齿轮端面轻微缺损、齿面出现毛刺故障，通常可以进行修理；离合器衬套磨损超限，可以单独更换新件；对于离合器内部故障，通常不进行拆解，因拆解后很难修复，只能更换新件。

3.5.7　电磁开关

图3-32（a）所示为电磁开关外形，图3-32（b）所示为电磁开关结构，其主要由固定铁芯、活动铁芯、吸引线圈与保持线圈等组成。

（1）电磁开关的铁芯　电磁开关的固定铁芯固定不动，活动铁芯可在铜套里轴向移动。活动铁芯前端固定有推杆，推杆前端安装有开关接触盘，活动铁芯后段用调节螺钉和连接销与拨叉连接。铜套外面安装有复位弹簧，复位弹簧的作用是使活动铁芯等可移动部分复位。

（2）电磁开关的线圈　电磁开关的线圈有吸引线圈与保持线圈，吸引线圈用于把动铁芯吸向磁极，保持线圈在接触盘的主触点闭合后、无电流流经吸引线圈时，来维持动铁芯的固定位置。

（3）电磁开关接线柱字母的代号　电磁开关也称电磁式控制装置或磁力开关，有12V与24V两种电压规格，其接线柱有3引脚式与4引脚式两种，现在的车辆上大都使用3引脚式，如图3-22（a）所示。各接线柱字母代号识别与连接位置见表3-6。

（4）主接线柱与接触盘的检查与修理　电磁开关的主接线柱与接触盘的接触面应清洁，无烧损。若接触面脏污或轻微烧损，则采用双零号砂纸或金相砂纸进行打磨，损坏严重的接触盘可换个面继续使用。主接线柱可打磨，但修理后的接线柱端部厚度应相等，以保证接触盘与主接线柱有足够大的接触面积。

（5）电磁开关线圈与回位弹簧的检测　从电磁开关接线柱M上拆除起动机磁场绕组导线，在电磁线圈接线柱S和M之间接上12V（或24V）蓄电池，同时在蓄电池负极再另接一导线至起动机外壳，如图3-33（a）所示。

① 判断吸引线圈的好坏：接通电源后，能使起动机的驱动齿轮迅速推出至工作位置，说明电磁开关的吸引线圈工作良好。

② 判断保持线圈的好坏：在上述检测的基础上，迅速断开蓄电池负极接电磁开关接线柱M上的导线，若起动机的驱动齿轮保持在推出位置，说明保持线圈良好（注意，上述两项试验必须在短时间内完成，以防线圈烧坏）。

③ 判断回位弹簧的好坏：断开蓄电池正极接线柱S上的导线或蓄电池接起动机外壳的导线，驱动齿轮能迅速复位，说明电磁开关回位弹簧良好。

（6）电磁开关的拆卸方法　从后端抽出活动铁芯和弹簧，用烙铁烫开电磁开关盒子上连接片处的焊锡，使电磁开关线圈接头脱开，然后拧下开关盒的固定螺栓，将开关盒与线圈壳体分开，并将开关轴装配部件从壳体的挡铁上拔出来。

（7）电磁开关机械部分的检查　检查活动铁芯与开关轴及线圈壳体的配合应保证运动自如。开关内的触点表面和轴上的接触表面可用金相砂纸磨光，如已严重烧蚀和粘结应予修复或更换。对于单向离合器驱动齿轮无法及时退回而被飞轮齿环带动反拖故障，则应重点对电磁开关回位弹簧进行检测。如图3-33（b）所示，这种情况多是由于回位弹簧经长时间使用后弹力减弱所致。

检查接触盘应平整，边沿翻卷应调平，轴端弹簧应完好，开关盒内两触点高度必须一致。