2.01 发动机起动系 （课件）-《汽车发动机构造与维修 》同步教学 （电子工业出版社·第五版）

Ch10. 发动机起动系 学习目标 掌握发动机起动系的作用、组成和工作原理； 掌握发动机起动系各组成部分的结构； 掌握工作原理及工作过程； 掌握起动电路的分析； 掌握发动机起动系各组成部分的维护修理。 11.1 概述 11.1.1 起动系的概念 使发动机由静止状态过渡到工作状态的全过程，称为发动机的起动。 完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。 11.1.2 发动机的起动条件 1、有油，且混合气浓度合适。 2、有电，能产生足够的火花，点燃可燃混合气。 3、气：气缸有足够压力。 4、点火正时：压缩冲程上止点前点火。 5、配气正时：定时将进、排气门开闭。 6．起动转矩 起动转矩必须克服压缩阻力和内摩擦阻力矩。 7．起动转速，起动机齿轮与飞轮齿圈传动比 0～20℃，汽油机30～40 r/min，柴油机为150～300r/min。 起动机与飞轮传动比：汽油机13～17，柴油机为8～10。 11.1.3 发动机的起动方式 1．人力起动 大都是将摇手插起动爪，用人力摇转曲轴；或用起动绳缠绕飞轮，拉动绳转动飞轮，实现发动机起动。 2．压缩空气起动 将3～5MPa的压缩空气经空气分配器，按发动机工作顺序送入汽缸，推动活塞运动，实现发动机起动。 3．柴油机用汽油机起动 早期大功率推土机、工程机械的柴油机，用汽油机起动。 4．电动机起动 由蓄电池、起动机和控制电路等组成，如图示。起动控制电路包括起动开关、起动继电器等，应用最为广泛。 11.1.4 汽、柴油机冷起动辅助装置 汽、柴油机冷起动辅助装置，常采用集中式或分缸式预热低温起动。 集中预热，将冷起动辅助装置安装在发动机进气管上； 分缸预热，则将冷起动辅助装置安装在各汽缸内或进气歧管上。预热装置主要有电热塞、进气加热器、电火焰预热器等。 一 、进气预热装置 进气预热塞 进气预热装置一般由电混合气预热器、进气预热温控开关、进气预热继电器等组成。 进气预热装置 中、小功率柴油机常用进气预热器进行冷起动预热。起动时，接通预热器开关，电热丝通电将阀体加热。阀体受热伸长打开阀门，燃油流入阀体受热汽化，从阀体喷出，被电热丝点燃，火焰喷入进气管道，对空气预热。 二、电热塞 涡流室式或预燃室式燃烧室柴油机，每个气缸都装有开式电热塞或密封式电热塞。 电热塞 低温起动液喷射装置 起动前先对电热塞通电，从而提高压缩终了的温度，喷入气缸的柴油容易着火。 三、起动液喷射装置 低温起动柴油机时，将喷射罐倒置，罐口对准喷嘴上端的管口，轻压起动液喷射罐，打开其端口上的单向阀，起动液即通过单向阀、喷嘴喷入发动机进气管，并随着吸入进气道的空气一起进入燃烧室迅速着火，点燃喷入燃烧室内的柴油。 四、起动减压装置 中、小型柴油机的减压机构采用同步式；大功率柴油机多为分级式，即起动前各减压气门同时打开，起动时分级关闭，使部分气缸正常工作，预热后其余各缸再转入正常工作。减压气门一般为进气门。 起动减压机构 11.2 起动机 11.2.1 起动机的组成与分类 一、起动机的组成 起动机（马达）由直流电动机、传动机构和控制装置组成。 起动机作用：电能→机械能，产生电磁转矩。 传动机构作用：利用驱动齿轮啮入飞轮齿圈，将电动机的电磁转矩传给曲轴，起动后迅速切断曲轴与电动机的动力传递，防止曲轴反拖电动机 起动机的组成 起动机总成 起动机总成分解图 控制装置作用：通、断起动机与蓄电池的主电路，并使驱动齿轮进入、退出与飞轮齿圈的啮合。 有些起动机控制机构还有副开关，能在发动机起动时，使点火线圈的附加电阻短路，以增大起动时的点火能量。 二、起动机的分类 汽车所使用的起动机，其电动机一般都是采用直流串励式电动机。 起动机是按传动机构和控制装置进行分类。 （一）按驱动齿的啮合方式分类 1、惯性啮合式起动机 起动时依靠离合器旋转惯性力的轴向分力，使驱动齿轮啮入和退出飞轮齿圈。可靠性差，少用。 2、电枢移动式起动机 3、齿轮移动式起动机 4、 强制啮合式起动机 靠磁极电磁力的轴向力使电枢轴向移动，带动驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。结构复杂，欧洲产柴油机上多用。 靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆，使小齿轮啮入飞轮齿圈。结构较复杂，多用于大功率起动机。 靠人力或电磁力经拨叉推移离合器，强制性地使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。结构简单，工作可靠，操纵方便，应用最广。 （二）按传动机构分类 1、非减速起动机 2、减速式起动机 （三）按控制装置分类 1、机械控制式起动机 2、电磁控制（电磁操纵）式起动机 起动机驱动齿轮直接通过单向离合器传动。传统起动机。 起动机与驱动齿轮间增设了一组减速齿轮。具有结构尺寸小、重量轻、起动可靠等优点，轿车上的应用日渐增多。 驾驶员利用脚踏（或手动）直接操纵起动开关，接通或切断起动电路，已淘汰。 起动时驾驶员操纵点火开关或起动按钮，通过电磁开关来接通或切断起动电路。 11.2.2 起动机的型号 QC/T 73—1993《汽车电气设备产品型号编制方法》规定，起动机型号由5部分组成。 1 2 3 4 5 -产品代号：QD-起动机；QDJ-减速起动机；QDY-永磁起动机。 1 -电压等级代号：用1位阿拉伯数字表示：1-12V； 2-24V；6-6V。 2 -功率等级代号：用1位阿拉伯数字表示，具体含义如下表所示。 3 -设计序号：按产品设计顺序，用阿拉伯数表示。 4 -变型代号。 5 起动机功率等级代号 功率等级代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电流/kW 0～1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～6 6～7 7～8 8～9 例如，QD124表示额定电压为12V，功率为1～2kW，第4次设计的起动机。 11.2.3 直流电动机 组成：包括转子、定子、换向器、电刷及端盖等。 直流电动机分解图 （一）转子 俗称“电枢” 组成：包括电枢轴、铁心、电枢绕组和换向器等。 作用：产生电磁转矩。 结构：典型起动机转子如图所示。转子铁心由硅钢片叠成后固定在转子轴上，铁心外围均匀开有线槽，用以镶嵌转子绕组，转子绕组由较大矩形截面的铜带或粗铜线绕制而成。 电枢总成 铁心线槽口两侧，用轧线将转子绕组挤紧，以防因惯性作用将绕组甩出，绕组端头焊在换向片上。为防止绕组短路，铜线与铜线、铜线与铁心用绝缘纸隔开。 换向器 （二）换向器 由铜片和云母叠压而成，压装于电枢轴前端，铜片与铜片、铜片与轴严格绝缘，换向片与线头锡焊连接。云母耐磨性好，换向片磨损后，云母片即会凸起，影响电刷与换向片的接触，故规定其换向片之间的云母片应比铜片低0.5～0.8mm。 转子轴驱动端制有螺旋花键，用以套装单向离合器。转子与定子的气隙，普通起动机0.5～0.8mm，减速型起动机为0.4～0.5mm。 （三）定子 （磁极） 作用：产生磁场。分励磁式和永磁式两类。 为增大转矩，常采用四或六个磁极。两对磁极相对交替安装，定子与转子铁心形成的磁力线回路如图1所示，低碳钢板制成的机壳是磁路的一部分。 1、励磁式定子 励磁式电动机定子的铁心用低碳钢制成，其结构如图2所示，用埋头螺钉紧固在机壳上。励磁绕组由扁铜带（矩形截面）或粗铜线绕制而成，每组匝数一般为6～10匝；线间用绝缘纸绝缘，绕组用白布包扎后浸透绝缘，然后漆烘干。 励磁绕组与转子串联，故称串励式电动机，串接方法如图3所示，先将励磁绕组两两串联后再与电枢绕组串联。 励磁绕组与电枢绕组的联接方式 图1 磁场与磁路 图2 励磁式定子绕组 图3 励磁式定子绕组串接方式 2、永磁式定子 在机壳内表面黏接或用片弹簧固装条形永久磁铁，可节省材料，电动机磁极的径向尺寸小，输出特性相同时，其质量比励磁定子式电动机轻30%。因永磁材料性能及结构尺寸限制，永磁式电动机功率≯2kW。 3、驱动端盖 驱动端盖上有拨叉座、驱动齿轮行程调整螺钉、支撑拨叉轴销孔。有些起动机装有中间支撑板。 端盖及支撑板上装青铜石墨或铁基含油轴承。有些减速型起动机采用球轴承。 4、电刷端盖 盖内装有四个电刷架及电刷，其中两只与端盖搭铁。另两只端盖绝缘，绝缘电刷引线与励磁绕组端头相连接，如图所示。电刷架的盘形弹簧用以压紧电刷。 起动机用电刷及支架 端盖与机壳用螺栓将起动机连成一整体，端盖与机壳接合面有定位安装记号。 11.2.4 直流电动机的工作原理 以单匝电枢绕组直流电动机为例，如图所示。 定子绕组通电后，磁极产生磁场，经电刷、换向片将直流电引入电枢绕组。 换向片A与正电刷接触、换向片B与负电刷接触时，电枢电流Is从a→d。按左手法则，电枢绕组匝边ab、cd受磁场力F，产生一逆时针电磁转矩M，使电枢转动。 直流电动机的工作原理 换向片A与负电刷接触、换向片B与正电刷接触时，电流改由d→a，根据左手法则，电磁转矩方向仍为逆时针，电枢按原旋转方向继续转动。 由上知，直流电动机经换向器将电源的直流电转换为电枢绕组的交流电，使电枢绕组产生恒定方向的电磁转矩。 实际中的直流电动机，其电枢由众多匝绕组串联而成。产生的电磁转矩其大小及恒定性足以满足起动发动机的需要。 直流电动机的工作原理 A ．在空载试验通过后，再通过测量起动机全制动时的电流和转矩来检验起动机性能是否良好。 B ．试验方法如上左图所示。通电后，迅速记下电流表、弹簧秤和电压表的读数，其全制动电流和制动转矩应符合规定值。 D ．如果电流和转矩都小，则说明起动机内接触电阻过大；如果试验过程中电枢轴有缓慢转动，则说明单向离合器打滑。 注意！全制动试验要动作迅速，一次试验时间不应超过5s，以免烧坏电动机及对蓄电池使用寿命造成不利影响。 $$