学习领域2 现代汽车启动系统故障诊断
【学习情景描述】
一辆LF520轿车，车主启动车辆行驶大约3km，发动机舱出现烧焦味和少量烟雾。车主立即停车，再次启动，启动电机无反应，打开发动机舱，发现与启动电机相连的电源线已经烧焦。经救援技术人员检查，基本确定点火开关不回位，导致大电流长时间作用，烧毁启动电机和电源线。
【学习目标描述】
1.掌握现代汽车启动系统各零部件的检测方法。
2.掌握启动系统常见故障的诊断程序。
3.掌握汽车启动系统的检测任务，并正确分析检测结果。
【学习内容描述】
1.现代汽车启动系统的使用与维护。
2.汽车启动系统的检修项目及其实施方案。
3.汽车启动系统常见故障分析及诊断流程。
【学习条件】
1.各型实训教学车辆及维修手册6套。
2.现代汽车各类启动系统挂图6套。
3.现代汽车启动系统检测工具、拆装工具6套。
4.其余需要的启动系统维修工具和资料6套。
任务2.1 现代汽车启动系统检修项目实施
2.1.1 汽车启动系统使用与维护
由于启动电机工作电流大，转速高，为保证启动电机正常工作，汽车启动系统正确使用应注意以下10个方面：
①启动车辆时，应踩下离合器踏板，将变速器挂入空挡或停车挡。
②每次接通启动机时间不得超过5s，连续两次接通启动机应间隔10～15s以上时间，当连续3次接通启动机开关仍不能启动时，应查明原因并排除故障后停歇10～15min以后再使用启动机。
③使用不具备自动保护功能的启动机时，应在发动机启动后迅速松开启动按钮。在发动机正常工作时，切勿随便接通启动按钮；而且发现启动系统工作异常时，应及时诊断并排除故障后再启动。
④在低温下启动发动机时，应先预热发动机后再启动。
⑤启动机电路的导线连接要牢固，导线的截面积不应太小。
⑥应尽可能使蓄电池处于充足电的状态，保证启动机在正常工作时的电压和容量，减少启动机重复工作的时间。
⑦接通启动机时，如检测蓄电池电压低于9.6V，说明蓄电池存电量不足或有硫化、短路等故障，应及时补充充电或更换蓄电池。
⑧汽车每行驶6000～7500km，检查启动机工作是否正常，有无异常噪声。
⑨汽车每行驶12000～15000km，检查启动机外观、导线连接与紧固情况；用发动机检测仪或专用仪器检测启动电流和启动电压。
⑩应定期对启动机进行全面的保养和检修。
注意：启动系统的所有检测项目，必须在确保电源系统正常的前提下进行。
2.1.2 启动系统零部件检修
（1）启动电机的检修
当启动系统发生故障时，启动电机往往是最容易发生故障的零部件。在启动系统中，由于系统零部件的复杂性，加之控制系统的可靠性，对电机性能的要求是十分重要的。因此，启动系统中启动电机起着非常重要的作用。在分析启动系统的故障时，对启动电机的分析必须足够的重视。启动电机的主要检测项目应集中于以下方面：
1）随车检查电磁开关的工作情况
如图2.1所示为电磁开关结构简图。
图2.1 电磁开关结构及吸引线圈电阻的检查
1—30端子（接蓄电池正极）；2—C端子（接启动电机接线柱）；3—50端子（接点火开关启动挡）
①检查电磁开关吸引线圈电阻
将万用表选择在欧姆挡，两只表笔分别接电磁开关2端子和3端子，阻值一般为0.5～ 1.0Ω。如阻值为无穷大，说明吸引线圈断路，当点火开关旋转至启动挡位，电磁开关无任何动作；如阻值过小，说明吸引线圈匝间短路，当点火开关旋转至启动挡位，电磁开关有较弱的动作，发出微弱的“哒、哒、哒”声响，驱动齿轮无任何动作。
②检查电磁开关保持线圈电阻
将万用表选择在欧姆挡，两只表笔分别接电磁开关的3端子和电磁开关外壳，阻值一般为1.0～1.5Ω。如阻值为无穷大，说明保持线圈断路；如阻值过小，说明保持线圈匝间短路。无论是保持线圈断路还是匝间短路，电磁开关会发出反复的“哒、哒、哒”声响，驱动齿轮无动作。唯一区别是匝间短路发出的声响频率较断路后的频率低一些。
2）离车检查电磁开关的工作情况
①吸引线圈工作情况检查
从启动机电磁开关接电动机接线柱上，拆下接电动机的导线，并将接线柱2和启动机外壳接蓄电池负极；电磁开关接启动开关接线柱3，再接蓄电池正极。电路接通时，驱动齿轮被迅速推到工作位置，表明吸引线圈正常，否则为吸引线圈故障。
②保持线圈工作情况检测
拆下接线柱2上的蓄电池负极接线，驱动齿轮保持推出后的位置，表明保持线圈正常，否则保持线圈有故障，应更换或重绕。
3）检查驱动组件的工作情况
①驱动齿轮检查
检查方法如图2.2所示，用游标卡尺测量驱动齿轮，相邻两齿的总厚度不小于11.5mm，齿长应不小于16mm，如有缺损、裂痕应更换。
②单向离合器功能检查
检查方法如图2.3所示，一手握住离合器壳体，一手转动驱动齿轮。当顺时针方向转动驱动齿轮时，齿轮应被锁紧；当逆时针方向转动齿轮时，应能灵活自如，否则应予更换新品。
图2.2 驱动齿轮厚度检查
图2.3 离合器单向传力功能检查
（2）点火开关的检查
汽车启动系统故障，有时是由于点火锁本身引起的。基于本书的适用对象，本书以奇瑞A3的点火锁进行分析。如图2.4（a）所示为点火锁的机械结构图，如图2.4（b）所示为点火锁的内部结构图。
现代的汽车锁系统分为两个部分：机械锁总成与门把手、全车锁芯、钥匙系统。而对启动系统来说，引起启动系统的故障有时又发生在点火锁上。汽车常用点火锁芯一般采用弹子和片簧式。由锁芯、偏心传动轴、锁舌、锁舌滑座、压簧、锁舌挂钩等零件构成。如图2.5所示为启动系统工作电路图（包含点火锁部分）。
图2.4 汽车点火锁
蓄电池电源经过保险，从点火开关的AM1（1），AM2（6）进入点火开关，经点火开关分配后分别从ACC（3），IG1（2），IG2（5），ST2（4）供给用电设备。
点火开关引起启动系统常见故障是点火开关不回位。点火开关置于ST挡位时，启动机电磁开关工作，车辆进入启动状态。启动过程完成，松开点火钥匙，点火开关自动回位到IG2挡位，为全车用电设备供电。
图2.5 启动系统工作电路图
点火开关的检测如下：
断开蓄电池负极，将点火钥匙执于至ST挡位，用万用表检测ST挡位的输出端与点火开关其他挡位输出端的电阻。来回转动点火钥匙，ST与其余挡位之间不应该有电阻。阻值情况如表2.1所示。
连接蓄电池负极，将点火钥匙执于ST挡位，用万用表检测ST档位输出端与点火开关其他挡位的输出端的电压降。正常的点火开关，ST挡位与其余各挡位之间的电阻和电压降数据见表2.1。
表2.1 点火开关挡位情况一览表
（3）启动继电器检测
继电器的实物图如图2.6（a）所示，其工作电路如图2.6（b）所示。
图2.6 继电器实物和工作电路图
启动继电器的检测内容有线圈端的电阻R85—86为60～90Ω，开关端电阻R30—87为∞。
启动继电器动作测试如下：
在85端施加12V电压，86端接地的情况下，30—87端的触点应能正常闭合而无断开状态，且在30端也施加12V电压时，87端应该有持续的12V电压。
在断开85端的12V电源或86端接地时，继电器30—87端的触点应有清晰可见的断开声音，同时，87端的电压也应该消失。
线圈端85—86端的电压降应在继电器规定的范围而不应超差，触点30—87端在闭合时，电压降不应超过继电器规定的范围。
任务2.2 汽车启动系统常见故障诊断与案例分析
启动系统常见故障有接通启动开关启动机不转、启动机空转、启动机运转无力、驱动齿轮和飞轮齿圈啮合不到位而发出撞击声及启动机“嗒、嗒”声、单向离合器不回位和热车时启动机不转。
2.2.1 控制机构引起的启动系统故障
现代汽车启动系统中，点火开关、启动继电器和电磁开关均属于控制机构。在使用过程中，容易引发故障。因此，在检查启动机工作异常故障时，必须先排除控制机构故障。
点火开关引起启动系统常见故障是点火开关不回位。点火开关置于ST挡位时，启动机电磁开关工作，车辆进入启动状态。启动过程完成，松开点火钥匙，点火开关自动回位到IG2挡位，为全车用电设备供电。
启动继电器常见故障有继电器触点烧蚀、继电器衔铁失效导致继电器不能正常断开或闭合。在工作过程中存在粘连或反复接通和断开等情况，部分继电器因为触点烧蚀导致经继电器后电压降较多等。因此，在排除启动系统故障时，必须先排除继电器故障，保证继电器正常工作。
电磁开关在使用过程中，通常出现的故障是接触盘触点烧蚀、保持线圈烧蚀或吸引线圈烧蚀等故障，使得电磁开关30端和C端之间连接不可靠。
启动机失去自动保护功能、热车时启动机不转是常见的控制机构引起的启动系统故障。
（1）启动机失去自动保护动能
1）故障现象
用启动复合继电器控制的启动系统，发动机启动后，驾驶员不松开点火开关钥匙，启动机不能自动停止运转。发动机运转过程中，将启动开关旋转到启动挡位，则发出齿轮撞击声。
2）故障原因
①充电系统发生故障，发电机中性点无电压。
②发电机接线柱N至复合继电器接线柱N的导线断路或接触不良。
③复合继电器中保护继电器的触点烧蚀或磁化线圈断路、短路、搭铁。
3）故障诊断与排除
先用万用笔检查发电机接线柱N有无中性点电压，若无中性点电压则故障在发电机内部；若有中性点电压，则应检查导线的连接情况。若导线连接正常，可用短接法检查复合继电器有无故障。
（2）热车时启动机不转
1）故障现象
热车熄火后，随即启动发动机时，电磁开关无反应，但车辆在冷态时启动正常。
2）故障原因
电磁开关吸引线圈、保持待线圈温度升高后，因绝缘性能下降而产生短路或搭铁。
3）故障诊断与排除
发动机热状态时启动机不转，待发动机降温后，重新启动，若启动机运转正常，说明电磁开关有故障，应更换开关。
案例1 一辆某品牌轿车，装备减速式启动电机，行驶里程在1000km左右。某日，车主启动车辆行驶大约3km，发动机舱出现烧焦味和少量烟雾。车主立即停车，再次启动，启动电机无反应，打开发动机舱，发现与启动电机相连的电源线已经烧焦。经救援技术人员检查，基本确定点火开关不回位，导致大电流长时间作用，烧毁启动电机和电源线。
故障诊断与排除：
①该车在4S店更换启动电机和电源线束后，多次启动车辆，发现车辆有时已经启动，但启动电机还继续工作。
②用万用表检查蓄电池正负极之间的电压，电压大于12V，将车辆举升后，直接对启动电机电磁开关上的启动电源端子“30”和C端子短路，发现启动电机能够正常启动。
③将启动电机从车上卸下，对启动电机电磁开关的“50”端子直接加12V电源，发现电磁开关正常工作且无异常。
④按照如图2.7所示对启动系统电路接触电压降进行检测，发现各点电压降正常（蓄电池用与车上同一电池）。
⑤将启动电机装配到故障车辆上，在启动电机电磁开关的“50”端子与蓄电池正极之间并联一电压表，断开启动电源的“30”端子，将点火开关再旋转到启动ST挡位时，在多次试验中，发现点火开关回位后，电压表仍有10V左右的电压，初步确定是点火开关导致启动电机电磁开关的“50”端子之间的电路发生故障。
图2.7 启动系统电路接触电压降检测图
⑥用欧姆表对该段电路进行检查，没有发现异常且电阻值小于1Ω。
⑦拆下点火开关检查，发现点火开关ST挡触点出现半边烧蚀黏结，更换点火开关后多次启动车辆，无异常现象。
专家点评：
因点火开关在制作过程中，触点镀银不均匀，毛刺较多，在多次启动过程中出现触点烧蚀卡滞，导致在点火开关回位后，电磁开关“50”端子上还有电压，也就是电磁开关一直处于工作状态，大电流导致启动电机和电源线束烧毁。
案例2 一辆桑塔纳2000型轿车，在点火开关旋转到启动挡时，启动机运转无力，在飞轮齿圈上发出“咋、咋”的声响，却带不转飞轮，车辆不能着车。
故障诊断与排除：
经检查单向离合器打滑，更换单向离合器总成，故障排除。
2.2.2 传动机构引起的启动系统故障
传动机构引起的启动系统故障主要有启动机空转、启动机撞击异响。
（1）启动机空转
1）故障现象
接通启动开关，启动机只是空转，不能啮入飞轮齿圈带动发动机运转。
2）故障原因
①飞轮齿圈磨损过量或损坏。
②单向离合器失效打滑。
③电磁开关铁芯行程太短，驱动齿轮与飞轮齿圈不能啮合，拨叉连接处脱开。
3）故障诊断与排除
启动机空转有两种情况：一种是启动机驱动齿轮不与飞轮齿圈啮合的空转，这是由于启动机的操纵机构或控制机构有故障造成的；另一种是启动机的驱动齿轮已与飞轮齿圈啮合，但由于单向离合器打滑而空转。
诊断排除方法如下：
①检查电磁控制式启动机的接触盘的行程。若行程过小，则会使启动机提前转动，不能与飞轮齿圈啮合，而出现打齿现象。
②检查单向离合器是否打滑。
（2）启动机撞击异响
1）故障现象
启动发动机时，启动机驱动齿轮与发动机飞轮齿圈发生打齿，听到“嘎、嘎”的齿轮撞击声。
2）故障原因
①驱动齿轮轮齿或飞轮齿圈轮齿磨损过量或损坏。
②电磁开关行程调整不当导致驱动齿轮端面与端盖凸缘间的距离过小。当驱动齿轮与飞轮齿圈尚未啮合或刚啮合时，电动机主电路就已接通。由于驱动齿轮在高速旋转过程中与静止的飞轮齿圈撞击，因此会发出强烈地打齿声。
③启动机上的固定螺钉松动或离合器壳松动。
④电磁开关内部线路接触不良。
3）故障诊断与排除
①检查启动机上的固定螺钉有无松动或离合器外壳有无松动。
②检查啮合的齿轮副是否磨损过量。
③检查启动机控制开关主电路是否接通过早。
④检查电磁开关保持线圈是否短路、断路或接触不良。
（3）启动机单向离合器不回位
1）故障现象
启动发动机时，发动机不能启动且启动电机不停转动或启动后驱动齿轮仍然与飞轮齿圈啮合高速运转。
2）故障原因
①点火开关启动挡不回位。
②启动机驱动齿轮齿形与飞轮齿圈齿形不相符。
③蓄电池亏电或内部有故障。
④电磁开关触点烧蚀严重。
⑤电磁开关回位弹簧折断，活动铁芯卡住。
⑥单向离合器在转子轴上卡住。
3）故障诊断与排除
遇此故障时，应迅速切断电源，防止长时间通电烧坏启动机。切断电源后，若单向离合器能自动回位，应检查点火开关启动挡回位是否良好，不符合要求时，应予以更换；若单向离合器不能回位，再通过转动曲轴来检查单向离合器是否回位，若回位，则应检查蓄电池的放电程度及电磁开关触点是否严重烧蚀，并视情况予以充电或更换；若不回位则应拆检启动机，检查电磁开关回位弹簧是否折断、活动铁芯是否卡滞、单向离合器在电枢轴上移动是否灵活，并视情况予以修复或更换。
2.2.3 启动系统综合性故障
（1）接通启动开关启动机不转
1）故障现象
启动时，当点火开关旋转到启动挡时，启动机不转，无动作迹象。
2）故障原因（以有启动继电器的启动系统为例）
①电源故障。蓄电池严重亏电或极板硫化、短路等，蓄电池极柱与线夹接触不良，启动电路导线连接处松动而接触不良等。
②启动机故障。电枢轴弯曲或轴承过紧；换向器脏污或烧坏；电刷磨损过短、弹簧过软、电刷在架内卡住与换向器不能接触；电枢绕组或励磁绕组短路、断路或搭铁。
③启动电机控制装置故障。电磁开关触点烧蚀引起接触不良；电磁开关线圈断路或搭铁短路。
④启动继电器故障。启动继电器线圈断路、短路、搭铁或其触点接触不良。
⑤点火开关故障。点火开关接线松动或内部接触不良。
⑥启动系统线路故障。启动线路中有断路、导线接触不良或松脱、熔断丝烧断等。
3）故障诊断与排除
①检查蓄电池存电量是否充足和电源线路有无故障。先检查蓄电池极柱与线夹及启动电路导线接头处是否有松动，触摸导线连接处是否发热，若某连接处松动或发热则说明该处接触不良；如果线路连接无问题，则应对蓄电池进行检查，用高率放电计等检查蓄电池状况；或按喇叭或开大灯，如果喇叭声音小或嘶哑，灯光比平时暗淡，说明电源有问题，应对蓄电池进行补充充电或更换。
②判断故障在启动机还是在控制线路。如果判断电源无问题，用起子将启动机电磁开关上连接蓄电池和电动机导电片的接线柱短接，如图2.8（a）所示。如果启动机不转，则说是电动机内部有故障，应拆检启动机；如果启动机空转正常，则进行以下步骤检查。
③检查电磁开关有无故障。用起子将电磁开关上连接启动继电器的接线柱与连接蓄电池的接线柱短接，如图2.8（b）所示。若启动机不转，则说明启动机电磁开关有故障，应检查电磁开关；如果启动机运转正常，则说明故障在启动继电器或有关的线路上。
图2.8 启动机不转的故障诊断
④检查启动继电器有无故障。用起子将启动继电器上的“50端子”和“30端子”两接线柱短接，若启动机转动，则说明启动继电器内部有故障。否则，应再作下一步检查。
⑤检查点火开关及线路有无故障。将启动继电器的“50端子”与点火开关用导线直接相连，若启动机能正常运转，则说明故障在启动继电器至点火开关的线路中，可对其进行检修。
（2）启动机转动无力
1）故障现象
接通启动开关，启动机转动缓慢或不能连续运转。
2）故障原因
①电源故障。蓄电池存电量不足；启动机电路接头松动、脏污，接触不良。
②启动机故障。电枢绕组或励磁绕组局部短路，使启动机功率下降；电枢轴弯曲、轴承间隙过大导致转子与定子摩擦；电刷磨损过多，弹簧过软，使电刷与换向器接触不良；换向器表面烧蚀、脏污；电磁开关主触点、接触盘烧蚀；电磁开关线圈局部短路；启动机轴承过紧，转动阻力过大。
3）故障诊断与排除
①检查蓄电池和连接线路是否正常，要特别注意检查蓄电池极柱、启动和搭铁电缆接头等处是否良好接触。
②若蓄电池和线路良好，则表明启动机有故障，应拆检启动机。首先检查电磁开关接触盘、换向器与电刷的接触情况，其次检查励磁绕组和电枢绕组。
（3）启动机“嗒、嗒”异响
1）故障现象
启动时，当点火开关旋转到启动挡时启动机发出“嗒、嗒……”声响。
2）故障原因
①蓄电池严重亏电或内部短路。
②电磁开关保持线圈断路或搭铁不良。
③启动继电器触点断开或电压过高。
3）故障诊断与排除
先用万用表检测蓄电池电压，接通启动机时，其电压不得低于9.6V。如电压过低，说明严重亏电或内部短路，应予更换。
若蓄电池状况良好，接通启动开关时仍有“嗒、嗒……”声响，则说明电磁开关保持线圈断路或搭铁不良，检修或更换电磁开关即可排除。
任务2.3 汽车启动系统的检测项目与分析
启动机运转时，电流高达200～600A，而启动电路中各接点的接触电阻导致总的电压降一般不允许超过0.1～0.2V。电路中，电压降的测试方法是将万用表接入有高电阻的电缆线端头，然后运行启动机进行测量。
启动电路电压降测试步骤如下：
①将万用表的正极接线柱与电缆最接近蓄电池的正极端连接。
②将万用表的负极接线柱与所测电缆的另一端连接。如果没有电流流过，则读数为0，因为在没有电流的情况下，两端的电位相同。
③运转启动机，万用表的读数应低于0.2V。
④评估测试结果。如果电压表的读数为0，表示电缆电阻几乎为0，电缆处于良好状态。如果读数超过0.2V，就意味着电缆途中电阻过大，应逐段检查是否有接触不良，或者更换电缆。启动机电路接触不良电压降发生处如图2.9所示。将启动机安装在汽车上，在接通启动电路（约300A）时，测试线路压降，应符合电压值要求。
图2.9 启动机电路接触电压降检测电路
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