第十一章 发动机起动系 教学要求：了解发动机起动原理、...

1、第十一章第十一章 发动机起动系发动机起动系 教学要求：了解发动机的起动原理、起动方式，掌握起动教学要求：了解发动机的起动原理、起动方式，掌握起动机的结构和工作原理。机的结构和工作原理。为了使静止的发动机开始进入工作状态，必须先用外力转为了使静止的发动机开始进入工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使气缸吸入可燃混合气，并将其压缩、动发动机的曲轴，使气缸吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，混合气燃烧、膨胀产生强大的动力，推动活塞向下点燃，混合气燃烧、膨胀产生强大的动力，推动活塞向下运动并带动曲轴旋转，使发动机自动进入工作循环。发动运动并带动曲轴旋转，使发动机自动进入工作循环。发动机的曲轴在外力作

2、用下开始转动，到发动机自动的怠速运机的曲轴在外力作用下开始转动，到发动机自动的怠速运转的全过程，为发动机的起动过程。转的全过程，为发动机的起动过程。电力起动机（简称起电力起动机（简称起动机）起动，几乎是现代汽车唯一的起动方式。动机）起动，几乎是现代汽车唯一的起动方式。第一节第一节 发动机的起动发动机的起动使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。完成起动所需要的装置叫起动系完成起动所需要的装置叫起动系。 起动开关起动开关起动电路铁芯铁芯短路开关短路电路短路电路驱动杠杆驱动杠杆马达马达齿轮齿轮弹簧弹簧蓄蓄电电池池马达马达飞

3、轮齿圈飞轮齿圈第一节第一节 发动机的起动发动机的起动1起动条件起动条件 起动转矩：起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，起动转起动转矩必须克服压缩阻力矩必须克服压缩阻力、发动机本身的机件及其附件内相对运动零件之间的摩、发动机本身的机件及其附件内相对运动零件之间的摩擦擦阻力阻力所产生的力矩所产生的力矩。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。 起动转速：起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在020时，汽油机的起动转速为时，汽油机的起动转

4、速为3040 r/min，柴油机的起动转柴油机的起动转速为速为150300r/min。2.起动方式起动方式 转动曲轴使发动机起动的方式很多，汽车发动机常用的有两种：转动曲轴使发动机起动的方式很多，汽车发动机常用的有两种： 人力起动：人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。 电动机起动：电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之

5、旋转。电齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。动机本身又用蓄电池作为电源。3、起动辅助装置、起动辅助装置 发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为使之便于起动，在冬季应设法将性能变坏的缘故。为使之便于起动，在冬季应设法将进进气、润滑油和冷却水气、润滑油和冷却水预热。预热。车用柴油机车用柴油机为了能在低温下为了能在低温下迅速可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和迅速

6、可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和降低起动转矩的起动辅助装置，如电热塞、进气预热器、降低起动转矩的起动辅助装置，如电热塞、进气预热器、起动液喷射装置以及减压装置等。起动液喷射装置以及减压装置等。1）、电热塞（参课本）、电热塞（参课本 图图11-1 ）电热塞决非火花塞一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机(柴油机柴油机)中装有电热塞，以便中装有电热塞，以便在起动时对燃烧室内的空气进行预在起动时对燃烧室内的空气进行预热热。 螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢制造的发热钢套底部

7、，在钢套内装有具有一高温不锈钢制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起动以前，先起动以前，先用专用的开关接通用专用的开关接通电热塞电路，电热塞电路，很快红热的发热钢套很快红热的发热钢套使汽缸内使汽缸内空气空气温度升高温度升高，从而提高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火。汽缸的柴油容易着火。 2）、进气预热器（参课本）、进气预热器（参课本 图图11-2

8、） 在中、小功率柴油机在中、小功率柴油机上常采用进气预热器作为上常采用进气预热器作为冷起动的辅助装置。冷起动的辅助装置。 空心阀体由膨胀系数较大的空心阀体由膨胀系数较大的金属材料制成。其一端与金属材料制成。其一端与进油管接头进油管接头相连，另一端相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。 柴油机起动时，柴油机起动时，接通预热器电路后，接通预热器电路后，电热丝发热电热丝发热，同时加热阀体，同时

9、加热阀体，阀体受热伸长，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃。燃油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入丝点燃生成火焰喷入进气管进气管，使进气得以预热使进气得以预热。当关闭预热开关。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止。油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止。 3）、减压装置（图）、减压装置（图11-5） 为了

10、降低起动力矩，提高发动机转速，在某些车用柴油为了降低起动力矩，提高发动机转速，在某些车用柴油机上采用减压装置。发动机起动时，首先通过机上采用减压装置。发动机起动时，首先通过手柄手柄驱使驱使调整螺钉旋转，并调整螺钉旋转，并略微顶开气门（气门一般下降略微顶开气门（气门一般下降1-1.25mm），），以降低初压缩阻力以降低初压缩阻力。这样在柴油机起动前。这样在柴油机起动前起动机转动曲轴比较容易。起动机转动曲轴比较容易。 当曲轴转动起来后当曲轴转动起来后，各零件工，各零件工作表面温度升高，润滑油粘度作表面温度升高，润滑油粘度降低，摩擦阻力减小，从而降降低，摩擦阻力减小，从而降低了起动阻力矩。这时低了起

11、动阻力矩。这时将手柄将手柄扳回原来位置扳回原来位置，柴油机即可顺，柴油机即可顺利起动。利起动。 4）、起动液喷射装置）、起动液喷射装置（图（图11-4）：低温起动使用）：低温起动使用在在柴油机进气管柴油机进气管内安装一个喷嘴，起动液压力喷射罐内内安装一个喷嘴，起动液压力喷射罐内充有压缩气体（充有压缩气体（氮气氮气）和易燃燃料和易燃燃料（乙醚、丙酮、石油乙醚、丙酮、石油醚醚等）。当低温起动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对等）。当低温起动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对准喷嘴上端的管口。轻压起动液准喷嘴上端的管口。轻压起动液喷射罐，即喷射罐，即打开喷射罐口处的单打开喷射罐口处的单向阀向阀，则，则起动液

12、通过单向阀、喷起动液通过单向阀、喷嘴喷入柴油机进气管嘴喷入柴油机进气管，并随同进，并随同进气管内的空气一起被吸入燃烧室。气管内的空气一起被吸入燃烧室。因为起动液是易燃燃料，故可在因为起动液是易燃燃料，故可在较低的温度和压力下迅速着火，从而点燃喷入燃烧室的较低的温度和压力下迅速着火，从而点燃喷入燃烧室的柴油。柴油。第二节第二节 起动机的组成起动机的组成 1 组成：组成： 直流电动机常采用串激直流电动机，其特点是低速时转矩很大，直流电动机常采用串激直流电动机，其特点是低速时转矩很大，随转速随转速n，转矩转矩T，这一特征非常适合发动机起动的要求这一特征非常适合发动机起动的要求。汽油机用起动机汽油机用

13、起动机：功率为功率为1.5kw ，电压为电压为12v 柴油机用起动机柴油机用起动机：功率为功率为5kw，电压为电压为24v 2操纵机构操纵机构直流电动机直流电动机操纵机构操纵机构离合机构离合机构直接直接操纵操纵电磁操纵（远距离操纵）电磁操纵（远距离操纵） 直接操纵：直接操纵：由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构直接操纵起动开由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构直接操纵起动开关并使传动齿轮副进入啮合。结构简单、使用可靠、但操作不便，关并使传动齿轮副进入啮合。结构简单、使用可靠、但操作不便，且当驾驶员座位距起动机较远时难以布置，目前以很少使用且当驾驶员座位距起动机较远时难以布置，目前以很少使用。 电磁操纵：电

14、磁操纵：由驾驶员通过起动开关操纵继电器（电磁开关），由驾驶员通过起动开关操纵继电器（电磁开关），而由继电器操纵起动机电磁开关和齿轮副或通过起动开关直接操而由继电器操纵起动机电磁开关和齿轮副或通过起动开关直接操纵起动机电磁开关和齿轮副。纵起动机电磁开关和齿轮副。 布置灵活、使用方便、适宜于远距布置灵活、使用方便、适宜于远距离操纵，目前，车用汽油机或柴油机均采用电磁操纵式起动机。离操纵，目前，车用汽油机或柴油机均采用电磁操纵式起动机。起动机齿较与飞轮齿圈传动比为起动机齿较与飞轮齿圈传动比为1015。3离合机构离合机构 起动机应该只在起动时才与发动机曲轴相联，而当发动机开起动机应该只在起动时才与发动

15、机曲轴相联，而当发动机开始工作之后，起动机应立即与曲轴分离。否则，随着发动机转速始工作之后，起动机应立即与曲轴分离。否则，随着发动机转速的升高，将使起动机大大超速，产生很大的离心力，而使起动机的升高，将使起动机大大超速，产生很大的离心力，而使起动机损坏（起动机电枢绕组松弛，甚至飞散损坏（起动机电枢绕组松弛，甚至飞散）。）。 因此，起动机中装有离合机构。在起动时，它保证起动机的因此，起动机中装有离合机构。在起动时，它保证起动机的动力能够通过飞轮传递给曲轴；起动完毕，发动机开始工作时，动力能够通过飞轮传递给曲轴；起动完毕，发动机开始工作时，立即切断动力传递路线，使发动机不可能反过来通过飞轮驱动起立

16、即切断动力传递路线，使发动机不可能反过来通过飞轮驱动起动机以高速旋转。动机以高速旋转。 滚柱式离合机构是常用的离合机构。滚柱式离合机构是常用的离合机构。 滚柱式离合机构由开有楔滚柱式离合机构由开有楔形缺口的外座圈、内座圈、滚形缺口的外座圈、内座圈、滚子以及连同弹簧一起装在外座子以及连同弹簧一起装在外座圈孔中的柱塞组成。圈孔中的柱塞组成。作为内座作为内座圈毂的套筒和起动机轴用花键圈毂的套筒和起动机轴用花键连接连接。固定在外座圈上的齿轮固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一起转动，驱动飞轮随电枢轴一起转动，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转齿圈而使曲轴旋转。（图图118 d） ）外座圈外座圈马达马达齿轮齿轮（与外座

17、（与外座圈固接）圈固接）内内座座圈圈滚子弹簧柱塞滚子弹簧柱塞飞轮齿圈飞轮齿圈 当电枢连同内座圈依箭头所示方向旋转时，滚子借摩擦当电枢连同内座圈依箭头所示方向旋转时，滚子借摩擦力和弹簧推力而楔紧在内外座圈之间的楔形槽的窄端。力和弹簧推力而楔紧在内外座圈之间的楔形槽的窄端。于是起动机轴上的转矩便可通过楔紧的滚子传到外座圈，于是起动机轴上的转矩便可通过楔紧的滚子传到外座圈，因此固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一同旋转，驱动飞因此固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一同旋转，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。轮齿圈而使曲轴旋转。 当发动机开始工作，曲轴转速升高以后，即有飞轮齿圈当发动机开始工作，曲轴转速升高以后，即有飞轮

18、齿圈带动起动机齿轮高速旋转的趋势。带动起动机齿轮高速旋转的趋势。此时虽然齿轮的旋转此时虽然齿轮的旋转方向不变，但已由主动轮变成了从动轮。于是，滚子在方向不变，但已由主动轮变成了从动轮。于是，滚子在摩擦力的作用下克服弹簧张力而向楔形槽较宽的一端滚摩擦力的作用下克服弹簧张力而向楔形槽较宽的一端滚动动，从而，高速旋转的小齿轮与电枢轴脱开，防止了起，从而，高速旋转的小齿轮与电枢轴脱开，防止了起动机超速的危险。动机超速的危险。 滚柱式离合机构滚柱式离合机构动画演示（动画演示（图图118 d）起动初期起动初期，滚子借摩滚子借摩擦力和弹簧推力而楔擦力和弹簧推力而楔紧紧在在楔形槽的窄端楔形槽的窄端当滚子楔紧在

19、窄端时，动力当滚子楔紧在窄端时，动力传递路线是：传递路线是：电枢及内座圈电枢及内座圈滚子滚子外座外座圈及马达齿轮圈及马达齿轮飞轮齿圈飞轮齿圈内外座圈内外座圈同步旋转同步旋转起动后，发动机转起动后，发动机转速上升，因飞轮齿速上升，因飞轮齿带动马达齿，故外带动马达齿，故外圈转速高于内圈圈转速高于内圈当内外圈分离后，马达齿将在当内外圈分离后，马达齿将在飞轮齿圈离心力作用下被甩出飞轮齿圈离心力作用下被甩出动动画画结结束束4起动过程起动过程：起动时，接通起动开关，起动机电路通电，继电器起动时，接通起动开关，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，吸引铁芯的吸引线圈和保持线圈通电，

20、产生很强的磁力，吸引铁芯右（！）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。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，电枢开始转与此同时，由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组，电枢开始转动，齿轮在旋转中移出动，齿轮在旋转中移出（离合（离合机构略）机构略），减小冲击。，减小冲击。如果齿轮与飞轮齿端相对，不能马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，齿轮与飞轮迅速啮过一个角度后，齿轮与飞轮迅速啮合。合。当铁芯移动到使短路开关闭合当铁芯移动到使短路开关闭合

21、的位置时的位置时，短路线路接通，吸引线，短路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于开关产生的磁力足以维持铁芯处于开关吸合的位置吸合的位置。说明：说明：起动过程起动过程原理参课本原理参课本P334图图1112电磁啮合式电磁啮合式起动机的电路原理。起动机的电路原理。起动过程起动过程动画演示动画演示起动开关起动开关铁芯右移铁芯右移齿轮左移齿轮左移铁芯右移导致短路铁芯右移导致短路开关接通开关接通动画结束动画结束第三节第三节 电磁啮合式起动机电磁啮合式起动机因目前各种汽油机、柴油机几乎都使用电磁啮合式起动机，故重因目前各种汽油机、柴油机几乎都使用电磁啮合式起动机，故重点讲解电磁啮合式起动机结构和工作原理（参点讲解电磁啮合式起动机结构和工作原理（参P334图图111