项目一
混合动力汽车动力系统检测维修

混合动力汽车中的动力系统是混合动力汽车的动力源，是混合动力汽车的核心系统。动力系统是指发动机或者电机等能提供动力的系统，也就是说，混合动力汽车存在两种动力源，分别是发动机和电机。在混合动力汽车的驾驶过程中，发动机和电机可以根据车辆的不同工况选择两者配合工作或独立工作。其中，发动机是混合动力系统中最重要的动力源，它能保证汽车在没有动力电池供电的情况下继续行驶，还可以对动力电池进行充电，使动力电池保持足够的电量。

任务一
发动机基本组成与原理

小吴和小周是某高职学院新能源汽车技术专业的学生，这学期开始学习“新能源汽车驱动电机动力电池技术”这门课程，两个人针对混合动力汽车的组成特点产生争议。小吴认为混合动力汽车与传统汽车一样，都需要发动机且发动机的动力占比最大；小周则认为混合动力汽车发动机结构跟传统汽车不一样，虽然是混合动力汽车，但是动力输出占比还是以电机为主。究竟哪位同学的观点是正确的？请你通过学习混合动力汽车动力系统的组成与原理的相关知识，判断他们的观点是否正确。

学习目标

1）能说出发动机的作用及要求。

2）能阐述发动机的类型及不同特点。

3）能描述出发动机的基本组成。

4）能分析出发动机的工作原理。

知识储备

混合动力汽车的动力源是它的动力系统，它可以在驾驶员的操纵下将发动机和驱动电机产生的动力传递给驱动车轮带动汽车行驶。动力系统作为混合动力汽车的核心系统，其作用是保证车辆安全有效行驶，使发动机的燃料消耗率降到最低，发动机排放的污染减至最小，并充分发挥电力驱动的效率。混合动力汽车的动力系统主要由发动机、电力驱动装置、电能装置、动力耦合装置组成。

发动机简称热机，是一种热能动力装置，它借助工作介质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

一、混合动力汽车对发动机的要求

开发混合动力汽车的目的就是解决节能和环保问题，因此混合动力汽车必须围绕着节能和环保来选择所需要的发动机。在选择上将动力性、经济性和环保性作为其基本内容，以高可靠性、高效率、持续运转性能良好、小型轻量化、低油耗、低排放、低噪声、低成本作为基本要求。

1.发动机的动力性

混合动力汽车的节能和环保效果，主要表现为如何在保证车辆动力性能的情况下，使发动机动力适中、电力驱动系统发挥最大效率。因此，可以在混合动力汽车上采用既满足车辆动力性能的要求又能够降低燃料消耗和减少排放的小排量发动机。

混合动力汽车要求发动机有一定的驱动功率、足够的动力性能、机动性能，能够满足混合动力汽车的基本动力性能要求，并且能够与驱动电机一起提供混合动力汽车所需要的最大功率，使混合动力汽车能够达到或接近传统汽车的动力性能水平。混合动力汽车应根据汽车类型的不同（轿车、客车、货车和重型自卸车等）、使用条件的不同（城市、高速公路或混合条件下使用）以及性能要求的不同（载客量或载货量、舒适性和智能化水平等）来选用不同类型的发动机。

2.发动机的经济性

一般情况下，用发动机的比油耗来表达发动机的燃料经济性，比油耗单位为g/（kW·h），如图1-1-1所示为各种汽车发动机的比油耗范围。该指标也可作为混合动力汽车按节能要求选择发动机的参考。

图1-1-1 可供混合动力汽车选用的发动机的参考比油耗

3.发动机的环保性

混合动力汽车必须是超低污染或接近零污染的车辆，特别是在城市低速行驶条件下必须实现零污染行驶，这是混合动力汽车存在和发展的基本条件。由于混合动力汽车进一步采取了电力辅助系统，通过中央控制器控制的发动机“开-关”运行模式、发动机起动加速控制、发动机稳定运转控制、制动能量回收等措施，使得混合动力汽车发动机的排放进一步降低。

二、发动机的类型

根据其将热能转化为机械能的主要构件的形式的不同，发动机分为活塞式发动机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式发动机是现代发动机的主流，这种方式下的活塞在气缸内做往复直线运动，后经连杆、曲轴等转变为旋转运动。此外，汽车发动机还可以根据其特征进行如下分类。

1.按照使用燃料分类

按照使用燃料不同，发动机可分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油和柴油为燃料的发动机分别称作汽油机和柴油机，使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的内燃机称作气体燃料发动机。

2.按照点火方式分类

按照点火方式不同，发动机分为点燃式发动机（汽油发动机、液化石油气发动机、双燃料发动机）和压燃式发动机（柴油发动机、重油发动机）。

3.按照气缸的数目分类

拥有一个气缸的发动机称为单缸发动机，有两个及以上气缸的发动机称为多缸发动机，如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等多缸发动机。混合动力汽车多使用四缸和六缸发动机。

4.按照工作循环的冲程数分类

对于往复式发动机，可以根据每一工作循环所需的活塞冲程数来分类。在发动机内每一次将热能转变为机械能活塞都必须经过进气、压缩、做功、排气这四个冲程完成一个工作循环，简称四冲程。把曲轴转两圈（720°），活塞往复四个单程完成一个工作循环的发动机称为四冲程发动机；把曲轴转一圈（360°），活塞往复两个单程完成一个工作循环的发动机称为二冲程发动机。在混合动力汽车中主要使用的是四冲程发动机。

5.按照冷却方式分类

根据冷却方式的不同，发动机可以分为水冷式和风冷式两种。水冷式发动机利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却；风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛应用于混合动力汽车中。

三、发动机的基础组成

汽油机通常包括曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统、进排气系统、起动系统。

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构的功能是实现发动机的工作循环，完成能量转换过程。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成，如图1-1-2所示。在做功行程中，活塞承受气缸内的燃气压力并做直线运动，通过连接到曲轴上的连杆将该直线运动转换成曲轴的旋转运动从曲轴对外输出动力。

在机体组中，气缸体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础。气缸盖安装在气缸体的上面，用以密封气缸上部并与活塞顶部和气缸一起构成燃烧室。此外机体组还包括曲轴箱、气缸垫等，如图1-1-3所示。

2.配气机构

配气机构的功能是根据发动机的工作顺序和工作过程定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出实现换气的过程。配气机构大多采用顶置气门式结构，一般由气门组、气门传动组、气门驱动组组成，如图1-1-4所示。

3.燃油供给系统

燃油供给系统的功能是根据发动机工况的需求定时定量地供应合适的燃油进入发动机气缸。对于汽油机而言，燃油供给系统的作用是根据发动机的要求配制出一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，使之在临近压缩行程终了时点火燃烧而膨胀做功，并将燃烧后的废气从气缸内排到大气中去，如图1-1-5所示。

图1-1-2 曲柄连杆机构

图1-1-3 机体组

图1-1-4 配气机构

图1-1-5 燃油供给系统

4.冷却系统

冷却系统的功能是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适合的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系统通常由储液罐、电子水泵、节温器、冷却管路、冷却风扇、散热器等组成，如图1-1-6所示。

图1-1-6 冷却系统

5.润滑系统

润滑系统的功能是向做相对运动的零件表面输送定量的清洁机油，以实现液体摩擦减小机件摩擦阻力，减轻机件磨损，并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系统通常由油路、喷油器、机油泵、机油滤清器、机油标尺、油底壳等组成，如图1-1-7所示。

图1-1-7 润滑系统

6.点火系统

点火系统的功能是确保汽油机在压缩接近上止点时在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气从而燃烧对外做功。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系统，电子点火系统由点火开关、点火信号发生器、点火线圈、火花塞等部件组成。

7.进排气系统

进气系统的功能是尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或纯净的空气，通常由空气滤清器、空气流量传感器、节气门体、进气总管、废气再循环组件、进气歧管等部件组成。

排气系统的功能是收集废气并将废气排到大气中去。在排放过程中，该系统要尽可能达到低的排气阻力、噪声和污染。排气系统一般由排气歧管、三元催化器、排气总管、消声器等组成，如图1-1-8所示。

图1-1-8 进排气系统

8.起动系统

起动系统的作用是将起动机的动力传递给发动机飞轮以带动发动机运转，当发动机起动后则靠单向离合器自动断开发动机对起动机的逆向驱动。起动系统主要由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关、飞轮等组成，如图1-1-9所示。

图1-1-9 起动系统

四、发动机的工作原理

四冲程发动机的运转按进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程的顺序不断循环往复。

1.进气行程

曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。气缸内压力降低到小于外界大气压，空气和汽油经混合形成可燃混合气通过进气管道、进气门被吸入气缸。

2.压缩行程

进气行程结束后进、排气门均关闭，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，活塞顶部的可燃混合气被压缩。

3.做功行程

当压缩行程接近上止点时，进、排气门仍处于关闭状态，电火花点燃可燃混合气。混合气燃烧产生的气体压力推动活塞向下止点运动，经连杆使曲轴旋转做功对外输出功率。

4.排气行程

曲轴带动活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭。在活塞和废气自身的压力作用下，废气经排气门排出气缸。

任务练习

一、选择题

1.配气机构一般由气门组、气门传动组、（　）等组成。

A.凸轮轴

B.气门罩

C.飞轮壳

D.气门驱动组

2.按照使用燃料的不同，发动机可以分为（　）、柴油机和气体燃料发动机三类。

A.点燃式发动机

B.四缸发动机

C.汽油机

D.四冲程发动机

3.水冷发动机的冷却系统通常由储液罐、电子水泵、（　）、冷却管路、冷却风扇、散热器等组成。

A.节温器

B.气缸盖

C.燃油箱

D.气缸体

4.电子点火系统由点火开关、点火信号发生器、点火线圈、（　）等部件组成。

A.空气滤清器

B.节气门体

C.传感器

D.火花塞

5.起动系统主要由蓄电池、起动机、起动继电器、（　）和点火开关组成。

A.飞轮

B.电阻

C.单向离合器

D.电容

二、判断题

1.起动系统的作用是将起动机的动力传递给发动机飞轮以带动发动机运转，当发动机起动后则靠单向离合器自动断开发动机对起动机的逆向驱动。（　）

2.水冷发动机的冷却系统通常由储液罐、电子水泵、节温器、冷却管路、冷却风扇、散热器等组成。（　）

3.二冲程与四冲程发动机的工作原理完全相同。（　）

三、简答题

请简述润滑系统的作用及其组成。

任务二
混合动力汽车起动系统检测维修

一辆行驶里程约120000km的比亚迪 · 秦混合动力汽车，用户反映将点火钥匙旋至Start档时，车辆无任何反应，听不到起动机转动的声音。接车员几次试车均如此，初步判断起动系统出现故障。请你根据所学知识对车辆起动系统进行检测维修。

学习目标

1）能正确拆卸和安装起动机，防止操作不当造成部件损伤。

2）能根据各部件异响的特征判断引起故障的可能部位。

3）能够描述起动系统的基本组成、工作原理及分类。

知识储备

为了使静止的发动机进入自行运转状态，必须先依靠外力带动发动机曲轴使活塞开始上下运动，使气缸内吸入可燃混合气并将其压缩、点燃，可燃混合气体积迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动曲轴旋转，然后发动机自动地进入工作循环。通常把发动机的曲轴在外力作用下开始转动，到发动机自动怠速运转的全过程称为发动机的起动过程。

一、起动系统的作用及组成

起动系统的作用就是在正常使用条件下，通过起动机将蓄电池储存的电能转变为机械能带动发动机以足够高的转速运转，以顺利起动发动机，如图1-2-1所示。当发动机进入自行运转状态后，起动系统应立即与曲轴飞轮齿圈分离并停止工作，以防止发动机高速运转时带动起动机产生很大离心力致使其损坏。汽车起动系统主要由点火开关、起动机、蓄电池、起动继电器等组成。

图1-2-1 汽车起动系统的作用

1.点火开关的作用及组成

点火开关是汽车电路中的重要元件，是汽车电路的控制枢纽，是多档、多接线柱开关。比亚迪·秦汽车的点火开关有起动、停止2个档位，如图1-2-2所示。点火开关用以起动车辆、关闭车辆、打开车辆电源开关、关闭车辆电源开关。

2.起动机的作用及组成

（1）起动机的作用

起动机是起动系统的核心部件。起动机的作用是将蓄电池的电能转化为机械能驱动发动机飞轮旋转，实现发动机的起动，其位置如图1-2-3所示。

（2）起动机的类型

起动机的常见类型有普通起动机和减速起动机，如图1-2-4所示。减速起动机采用高速、小型、低转矩的电机，在减速机构中有减速装置，可以增大输出转矩，其质量和体积比普通起动机减小30%～35%。

图1-2-2 汽车点火开关

图1-2-3 起动机位置

图1-2-4 起动机常见类型

（3）起动机的组成

起动机主要由直流串励式电机、传动机构和控制装置三部分组成。

1）直流串励式电机：直流串励式电机负责将蓄电池提供的直流电能转变为机械能，产生转矩起动发动机。它主要由电枢、定子、端壳、机壳、电刷及电刷架等部件组成。串励式是指电枢绕组与磁场绕组串联。

2）传动机构：传动机构由单向离合器、拨叉等组成。传动机构的主要作用是起动时将电机产生的转矩传递给发动机，起动后自动打滑，保护起动机电枢不致飞散。

3）控制装置：常用的控制装置主要有机械式和电磁式。现代汽车上，起动机一般采用电磁式控制装置。它的作用是控制电路的通断及驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离。电磁开关结构如图1-2-5所示。

图1-2-5 电磁开关结构

3.蓄电池的作用及组成

起动机需要起动时由蓄电池向起动机供电，起动机带动发动机起动，如果没有蓄电池就无法带动起动机运转。蓄电池内部一般由三个或六个单格电池串联而成，每单格的额定电压为2V。普通蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、接线柱等组成。

4.起动继电器的作用及组成

起动继电器是起动系统组成部件之一，它主要是通过小电流来控制大电流电路。它通常由触点、弹片、弹簧、线圈、输入端、输出端组成，如图1-2-6所示。当线圈通电产生磁场时，控制弹片上的触点指向指定输出端。当线圈断电磁场消失时由弹簧将触点通过弹片回位，回到默认输出端。

图1-2-6 继电器内部组成

二、起动系统的工作原理

如图1-2-7所示，当车辆起动时接通起动开关，随后起动机电路通电，继电器的吸引线圈和保持线圈通电产生很强的磁力，吸引铁心右移并带动驱动杠杆绕其销轴转动使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组使电枢开始转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。

如果齿轮与飞轮齿端相对不能马上啮合，此时弹簧压缩，当齿轮转过一个角度后齿轮与飞轮迅速啮合。当铁心移动到使短路开关闭合的位置时短路线路接通，吸引线圈被短路失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁心处于开关吸合的位置。

图1-2-7 起动系统的工作原理

1—飞轮 2—小齿轮 3—拨叉 4—同位弹簧 5—励磁线圈 6—保持线圈 7—吸引线圈 8—接触片 9—铁心 10—继电器 11—点火开关 12—熔丝 13—蓄电池

三、起动系统的常见故障及检测方法

起动机是短时间断续工作的电器设备，且工作电流很大，每次连续工作不能超过5s，重复起动时应停歇2min。冬季和低温地区冷车起动时，应先使发动机预热后再使用起动机。起动机在连续几次起动不着时，不可继续起动，这时应对起动机、蓄电池以及连接线分别进行检查，找出其故障并予以排除，然后方可继续使用起动机。

1.起动机的常见故障现象

1）接通起动开关后，起动机高速旋转而发动机曲轴无反应。这种现象表明故障发生在起动机的传动机构上，可能是由于传动齿轮或单向离合器的磨损造成的。

2）起动机无法正常工作，驱动齿轮不转。引发这种现象的原因很多，例如电源线出现问题、起动开关接触盘烧蚀以及发动机阻力过大等。

3）起动机动力输出不足，无法带动曲轴。引发原因通常是励磁线圈短路和蓄电池亏电。

4）起动机运转声音刺耳。这可能是单向离合器卡死或起动机安装不当造成的。

5）起动机开关时有“嗒嗒”的声音，但是不工作。保持线圈断线或蓄电池严重亏电会导致这种现象。

2.起动机的常见检测方法

1）目视或触摸检查触点是否有脏污、烧蚀。

2）断电情况下使用万用表检测继电器线圈电阻值是否正常。

3）带电情况下使用万用表检测触点闭合电阻，如果测得的触点闭合电阻值为∞时，表示继电器线圈有断路、触点烧蚀、氧化情况。如果通电后触点闭合，电阻值为0Ω左右，则表示触点工作正常。

4）起动机不带负荷时空转，使用万用表测得电流大于标准值，则可能是装配过紧、电枢轴弯曲、轴承与电枢不同心、轴承磨损、电枢或励磁绕组搭铁；若电流小于标准值，表示起动机内部电路接触不良。

实训演练

混合动力汽车起动系统检修

请扫描二维码，查看“混合动力汽车起动系统检修”技能视频，结合视频内容及相关资料，规范地完成混合动力汽车起动系统检测维修实训。

实训工具与准备：

1）工具：数字式万用表、钳形电流表等。

2）设备：比亚迪·秦混合动力汽车。

3）资料及耗材：476ZQA发动机维修手册、教材及学习工作页、抹布等。

一、实训前准备

1）穿戴好个人防护用品。

2）铺设车内防护三件套。

3）铺设车外防护三件套。

4）检查确认车辆状态正常。

二、起动系统电路检测

1.蓄电池电压检测

1）取出万用表，并对万用表进行校表操作，检查万用表是否能正常使用。

2）拆下低压蓄电池正极熔丝盒盖，使用万用表测量蓄电池电压，标准电压范围为12～14V之间；若电压过低则需为蓄电池充电或更换新的蓄电池，如图1-2-8、图1-2-9所示。

2.起动机熔丝检测

1）拆下低压蓄电池正极熔丝盒盖，将黑表笔连接蓄电池负极，万用表红表笔连接F6/6熔丝输入端测量，测量熔丝输入端电压值。待万用表数值稳定后读取数值，标准电压范围为12～14V之间。若测量值与标准值不符，则需对蓄电池线路进行通断测试。

图1-2-8 蓄电池电压检测点1

图1-2-9 蓄电池电压检测点2

2）以同样的方法测量熔丝输出端电压值。待万用表数值稳定后读取数值，标准值为12～14V之间。若测量值与标准值不符，则需对F6/6熔丝进行通断性测试。

3）检测完毕，装回低压蓄电池正极熔丝盒盖。

3.起动继电器熔丝检测

1）拆卸仪表下方内饰板，找到熔丝盒，取下熔丝盒保护盖，找到起动机继电器的熔丝，即F2的5号熔丝。使用万用表检测熔丝输入端电压，标准电压范围为12～14V之间，若测量值不在标准范围内，可初步判断熔丝供电线路存在故障，需对熔丝供电线路进行检修，如图1-2-10、图1-2-11所示。

图1-2-10 内饰板拆卸

图1-2-11 F2/5熔丝电压测量

2）以同样方法测量熔丝输出端电压值，标准电压范围为12～14V之间，若测量值不在标准范围内，则需对熔丝进行通断性测试。

3）断开低压蓄电池负极，取下F2的5号熔丝，目视检查熔丝外观以及针脚是否损坏，若损坏需更换新的熔丝。使用万用表检测熔丝两端的电阻，标准值应小于1Ω，若与标准值不符，则可判断熔丝本体损坏，需更换新的熔丝，如图1-2-12、图1-2-13所示。

图1-2-12 检查F2/5外观

图1-2-13 F2/5熔丝电阻检测

4）检测完成后装回熔丝，盖上熔丝盒保护盖。

4.起动继电器检测

（1）继电器供电电路检测

1）拆卸仪表板下方内饰板，找到KG-2起动继电器位置，从继电器座上拔下KG-2起动机继电器，如图1-2-14所示。

2）连接低压蓄电池负极，在208接线盒中取出合适的跨接线，连接继电器底座KG-2底座的1号脚，将万用表的红表笔接跨接线，黑表笔接车身搭铁，如图1-2-15所示。

图1-2-14 KG-2继电器位置

图1-2-15 搭铁端连接

3）检测供电电压，标准电压范围为12～14V之间。若测量值与标准值不符，则需对F2/5熔丝至起动机继电器线路做通断测试。

4）取下继电器底座KG-2底座的1号脚的跨接线，并将其连接至3号脚。按下车辆起动开关至ON状态。将万用表的红表笔接连接继电器底座KG-2的3号脚的跨接线，黑表笔接车身搭铁。

5）检测供电电压，标准电压范围为12～14V之间。若检测值不在标准范围以内，需要检测继电器座KG-2的3号脚到主继电器之间的供电电路或连接导线。

6）检测完毕后关闭车辆至OFF状态，取下跨接线。

（2）继电器元件检测

1）取出继电器，将万用表红、黑表笔分别连接继电器线圈端，检测线圈电阻，待万用表数值稳定后读取万用表数值，标准值为70～100Ω，如图1-2-16所示。若测量值与标准值不符，则说明继电器线圈损坏。

2）将万用表红、黑表笔分别连接继电器触点两端，待万用表数值稳定后读取数值，标准值为∞，如图1-2-17所示。若测量值与标准值不符，则说明继电器触点损坏。

图1-2-16 线圈电阻检测

图1-2-17 触点检测

3）打开208接线盒取出合适的引线，将引线一端连接继电器电磁线圈两端，如图1-2-18所示。将引线另一端分别连接12V低压蓄电池正负极，检查继电器是否有吸合动作，如图1-2-19所示。

图1-2-18 继电器连接

图1-2-19 蓄电池连接

4）同时用万用表检测继电器两触点端子之间的电阻值，标准值应小于1Ω。若测量值与标准值不符，则说明继电器触点损坏，需更换继电器。

5）取下继电器端和蓄电池端的连接线，装复继电器，装复仪表下方内饰板。

三、起动机电压降测试

1）将万用表调至电压档，将红黑表笔连接至蓄电池正负极端子。起动发动机，观察发动机起动瞬间万用表数值，标准值应大于9.6V。若测量值与标准值不符，则需进一步对起动机和蓄电池检修。

2）测试完成后，关闭车辆点火开关至OFF状态。

四、起动电流检测

1）取出钳形电流表并校表，确认电流表正常使用，将钳形电流表调至电流测试档。

2）将蓄电池正极电缆放入钳口进行测量，如图1-2-20所示。起动发动机，观察发动机起动瞬间钳形电流表数值，标准值应在100～500A之间，如图1-2-21所示。若测量值与标准值不符，则需更换或检修蓄电池。

图1-2-20 测量位置

图1-2-21 电流检测

3）测试完成后，关闭发动机。

五、整理清洁

按照7S管理标准，整理工具和场地。