第八章_启动系统

1、第八章第八章 启动系统启动系统启动系统是内燃机的一个非常重要的辅助工作系统启动系统是内燃机的一个非常重要的辅助工作系统,内燃机能内燃机能否迅速可靠地启动取决启动系统的结构型式及其工作性能否迅速可靠地启动取决启动系统的结构型式及其工作性能.第一节第一节 内燃机的启动和启动方式内燃机的启动和启动方式第二节第二节 电启动系统电启动系统第三节第三节 启动辅助装置启动辅助装置第一节第一节 内燃机的启动和启动方式内燃机的启动和启动方式发动机的曲轴在外力的作用下开始转动，到发动发动机的曲轴在外力的作用下开始转动，到发动机开始自动地怠速运转的全过程，为发动机的机开始自动地怠速运转的全过程，为发动机的启动启动过

2、程过程。 一、内燃机的启动一、内燃机的启动启动转速：能使发动机启动所必须的曲轴转速发动机启动阻力发动机启动阻力:l气缸内被压缩气体的阻力气缸内被压缩气体的阻力l发动机本身的机件发动机本身的机件l发动机附件内相对运动零件之间的摩擦阻力。发动机附件内相对运动零件之间的摩擦阻力。启动转矩：克服发动机启动阻力所需要的转矩启动转矩：克服发动机启动阻力所需要的转矩车用汽油发动机在温度为车用汽油发动机在温度为020时，最低启动转速一般为时，最低启动转速一般为3040r/min。为了使发动机能在更低的温度下顺利可靠的启动，。为了使发动机能在更低的温度下顺利可靠的启动，要求启动转速不低于要求启动转速不低于507

3、0r/min。若启动转速过低、气体的流速。若启动转速过低、气体的流速过低、压缩行程的热量损失过大，将使汽油雾化不良，气缸内的过低、压缩行程的热量损失过大，将使汽油雾化不良，气缸内的混合气不易着火。混合气不易着火。 二、内燃机的启动方式二、内燃机的启动方式发动机常用的启动方式有：n人力启动n电力启动机启动n辅助汽油机启动n1人力启动人力启动n启动时，只需将启动手柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的启动爪内，摇动手柄即可转动曲轴，使发动机启动。这种启动方式操作不便，且加重了驾驶人员的劳动强度，故目前主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的启动。 2电力启动机启动电力启动机启动 以电动机作为动力源，当电动机轴

4、上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转而产生的动力，就通过飞轮传递给发动机的曲轴，使曲轴旋转、发动机启动。 电动机以蓄电池为电源，结构简单、操作方便、启动迅速而可靠。目前，几乎所有的汽车发动机都采用电力启动机启动 3辅助汽油机启动 其启动装置体积大、结构复杂，只用于大功率的启动。 第二节第二节 电启动系统电启动系统电力启动机启动的优点：u结构简单u操作方便u启动迅速u成本低u可靠性好所以现代汽车、拖拉机、工程机械、军用车辆、摩托车都采用这种启动方式。 电启动机主要由直流串激式电动机、传动机构和控制装置三部分组成。 电启动机的电源一般采用12V或24V的蓄电池作电源。 起动机的类

5、型电磁开关构造原理吸引保持返回超速离合器啮合/脱开机构(传动机构)一、直流串激式电动机一、直流串激式电动机直流串激式电动机的功用是在直流电作用下产生电磁转矩。而直流串激式电动机低速时扭矩大,适合于内燃机的启动要求,广泛应用于内燃机的电启动系统.直流串激式电动机的结构1-磁场绕组2-磁极铁心3-外壳4-磁极固定螺钉 5-换向器6-转子铁心1-电枢绕组 8-电枢轴1、主要结构、主要结构直流串激式电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等组成 （1）磁极磁极的作用是产生磁场，由铁心和磁场绕组组成。 磁极的数目一般为4个(两对)，功率超过7.5kW的启动机有用6个(三对)的。 4个磁场绕组的连接方法

6、有两种，一种是4个相互串联，另一种是两串两并，即先将两个串联后再并联。不论采用哪一种连接方式，4个磁场绕组产生的极性是相互交错的。4个绕组相互串联 两串两并 磁场绕组的连接方法1-绝缘接线柱期2-磁场绕组3-绝缘电刷4-搭铁电刷5-换向器（2）电枢和换向器 电枢是产生电磁转矩的核心部件，主要由电枢轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器组成。 流经电枢绕组的电流很大(一般为200A600A)，故电枢绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制，绕线方式多采用波绕法。 为了防止裸铜线绕组简短路，在铜线与铜线、铜线与铁心之间均用绝缘性能较好的绝缘纸隔开。 换向器的作用是把通入电刷的直流电流转变为电枢绕组中导体所需的交变电流

7、。 （3）电刷与电刷架 电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机。 4个电刷架均固定在前端盖上，其中两个电 刷架与端盖绝缘，称为绝缘电刷架 两个电刷架与端盖直撬铆合而搭铁，称为搭铁电刷 （4）端盖 端盖分为前、后两个端盖。 前端盖一般用钢板压制而成，其上装有4个电刷架，后端盖用铸铁浇铸而成。 （5）机壳机壳用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，平时用防尘箍盖住。 2、直流电动机的工作原理、直流电动机的工作原理 (1)直流电动机的工作原理 直流电动机是将电能转换为机械能的设备，是以通电导体在磁场中受电场力作用的原理而制成的。 a电流从a至d b电流从d至a 当电流由正电刷和换向片A流入

8、，从换向片B和负电刷流出时(见图88(a)，电枢绕组线圈中的电流方向为abcd，此时转矩方向为逆时针方向。 当线圈转过180后，电流由正电刷和换向片B流入，从换向片A和负电刷流出，线圈中的电流方向为dcba，转矩为仍为逆时针方向。电枢轴便可在一个固定转向的电磁转矩作用下而不断旋转。(2)直流电动机的转矩 电枢轴上产生的电磁转矩M的大小，与电枢电流I，及磁极磁通的大小成正比，即：amICM 式中：Cm电机常数，与电动机的磁极对数、绕组个数有关 (3)直流电动机转矩自动调节原理 当直流电动机接入直流电源时，产生电磁转矩，使电枢旋转。但当电枢旋转时，由于电枢绕组又切割磁力线，则其中又产生了一感应电动

9、势。按右手定则可知，该电动势的方向恰与电枢电流的方向相反。由于它与外加电压的方向相反，故称反电动势. 直流电动机的反电动势 反电动势大小为： nCEf1外加于电枢上的电压U1，一部分消耗在电枢电阻只。上一部分则用来平衡电动机的反电动势Ef。即： aafRIEU1上式是电动机运转时，必须满足的一个基本条件，称为电压平衡方程式。 aaaRnCUREfUI111 分析可知： 当电动机的负载增加时，电枢轴上的阻力转矩增加，电枢转速降低，而使反电动势正随之减小，电枢电流Ia增大，因此电磁转矩也将随之增大(由式(81)可知)，直至电磁转矩增加到与阻力矩相等时为止，这时电动机将在新的负载下以较低的转速平稳运

10、转。反之，当电动机的负载减小时，电枢转速升高，反电动势增大，电枢电流减小，电磁转矩则随之减小，直至电动机的电磁转矩减小到与阻力矩相等时为止，电动机将在较高的转速下平稳运转。 3.3.直流串激式电动机的特性直流串激式电动机的特性 (1)转矩特性 在直流串激式电动机中，因电枢电流Ia与激磁电流是相等的，故在磁路未饱和时，磁通与电枢电流Ia成正比。即： aIC2（） 将式(-5)代人式(-1)，则得： 2aaamCICIICM（） 式中：C=CmC2，为一常数。 式(-6)表明，直流串激式电动机的电磁转矩，在磁路未饱和时，与电枢电流的平方成正比；在磁路饱和后，磁通与电流无关，电磁转矩与电枢电流成正比

11、 .(2)转速特性 电压平衡方程为： )(faafRRIEU即电源电压U的一部分消耗在电枢绕组电阻Ra和磁场绕组电阻只Rf 上，一部分用来与电动机的反电动势Ef平衡。其转速则为: 1)(CRRIUnfaa在磁路未饱和时，由于Ia增加时，和Ia(Ra十Rf)均增大，因而电动机转速急剧下降 直流串激式电动机具有在重载时转速低而转矩大的特性，可以保持启动安全可靠。但在轻载或空载下转速很高，易造成“飞车”事故。因此，对于功率较大的直流串激式电动机，不允许在轻载或空载下运行。 (3)功率特性 启动机的输出功率由电枢轴的转矩M和电枢轴的转速”确定 9550MnP 式中：P-功率，kW； M-转矩，Nm；

12、n-转速，rmin。 当启动机完全制动时，相当于启动机刚接通的瞬间，转速和输出功率均为零。电流最大，转矩达到最大值。空载时电流最小，但转速达到最大值，输出功率亦为零。只有当电枢电流接近制动电流的一半时，启动机的输出功率最大 4.启动机的规格型号 根据QCT73-93汽车电器设备产品型号编制方法的规定，启动机的型号为： DJ表示减速启动机；QDY表示永磁启动机(包括永磁减速启动机)，J、Y分别表示“减”、“永”。 电压等级：1-12V；2-24V。功率等级：含义见表8-1 表8-1 启动机的功率等级代号 功率等级代号123456789功率（KW）1122334455667788二、电启动机的传动

13、机构二、电启动机的传动机构 传动机构又称啮合机构或啮合器，实际上是一个单向离合器。 单向离合器的作用是单方向传递转矩，即启动发动机时将启动机的转矩传给飞轮齿圈，而当发动机启动后，它又能自动打滑，不使飞轮齿圈带动启动机电枢旋转，以免损坏启动机。 1.单向滚柱式啮合器单向滚柱式啮合器 单向滚柱式啮合器l-外壳2-驱动齿轮3-十字块4-传动套筒5-外壳盖6-缓冲弹簧 7-止推盘8-止推挡圈9-锁环10-滚柱11-活动柱12-活动柱弹簧 单向滚柱式啮合器结构简单，但传递转矩的能力有限，故不能用于大功率启动机，主要用于中、小功率的启动机。 单向滚柱式离合器工作原理1-驱动齿轮 2-外壳 3-十字块 4-

14、滚柱5-飞轮齿圈2.摩擦片式啮合器摩擦片式啮合器 摩擦片式啮合器1-驱动齿轮与外接合鼓2-螺母3-弹性圈 4-压环5-调整垫圈 6-从动摩擦片7、12-卡环8-主动摩擦片9-内接合鼓 10-花键套筒 11-移动衬套13-缓冲弹簧14-挡圈 摩擦片式啮合器能传递较大转矩，故多用于大功率启动机。但摩擦片磨损后，摩擦力会大大降低，故需经常调整。 3.弹簧式啮合器弹簧式啮合器 弹簧式啮合器1-驱动齿轮2-挡圈3-月形圈 4-扭力弹簧5-护圈6-连接套筒 7-垫圈8-缓冲弹簧 9-移动衬套10-卡簧 弹簧式啮合器结构简单、工艺性好、寿命长、成本低，并能传递较大转矩，但扭力弹簧圈数多，轴向尺寸较长，不能在

15、小型启动机上装用。 三、电磁操纵强制啮合式启动机 由电磁开关控制启动机主电路的通、断及驱动齿轮的啮人与退出的启动机称为电磁啮合式启动机 特点是结构简单、操作方便，在现代汽车上应用最为广泛。 电磁控制强制啮合式启动机电路1-驱动齿轮 2-回位弹簧3-拨叉 4-活动铁心 5-保持线圈 6-吸引线圈 7-接线柱 8-启动按钮 9-电源总开关 10-熔断丝 11-电流表12-蓄电池13-电动机14-启动机接线柱 15-接触盘 16-挡铁17-黄铜套18-蓄电池接线柱 QDl24型启动机结构1-前端盖2-机壳3-电磁开关4-调节螺钉5-拨叉6-后端盖7-限位螺钉 8-单向离合器9-中盖10-电枢11-磁

16、极12-磁场绕组13-电刷 QDl24型启动机电路1-1-点火开关点火开关2-2-点火开关接线柱点火开关接线柱3-3-搭铁接线柱搭铁接线柱4-4-电池接线柱电池接线柱5-5-启动机接线柱启动机接线柱6-6-启动继电器启动继电器触点触点7-7-启动继电器启动继电器8-8-附加电阻线出境附加电阻线出境 9-9-点火线圈附加电阻短路接线柱点火线圈附加电阻短路接线柱10-10-导电片导电片11-11-接线柱接线柱12-12-启动机电磁开关接线柱启动机电磁开关接线柱13-13-吸拉线圈吸拉线圈14-14-保持线圈保持线圈15-15-活动铁心活动铁心16-16-回位弹簧回位弹簧17-17-调节螺钉调节螺钉

17、18-18-连接片连接片19-19-拨叉拨叉20-20-定位螺钉定位螺钉21-21-单向离合器单向离合器22-22-驱驱动齿轮动齿轮23-23-限位螺钉限位螺钉24-24-固定铁心固定铁心 25-25-推杆推杆26-26-接触盘接触盘2727、28-28-启动机开关接线柱启动机开关接线柱 四、其他形式的启动机 1.减速启动机减速启动机 在电枢轴与驱动齿轮之间装有减速器的启动机称为减速启动机。 减速启动机的电枢工作转速设定得较高，通过减速器使驱动齿轮的转速降低并使转矩增加。 减速启动机中的减速器有三种型式，即内啮合齿轮式、外啮合齿轮式和行星齿轮式 外啮合齿轮式的主动齿轮轴与从动齿轮轴平行，但两轴

18、中心距较大，其优点是结构简单、工作可靠、噪音小、便于维修，缺点是增加了启动机的径向尺寸。 内啮合齿轮式的特点是两轴中心距较小，工作可靠，但噪音较大。 行星齿轮式的减速器两轴中心重合，有利于启动机的安装，因扭力负载平均分布在几个行星齿轮上，故可采用塑料内齿圈和粉末冶金的行星齿轮，既减轻了重量又抑制了噪声，是应用最广泛的一种。 (a)外啮合齿轮式 (b)内啮合齿轮式 (c)行星齿轮式 2.永磁式启动机永磁式启动机 永磁式启动机利用永久磁铁制作磁极，取代了普通启动机中的磁场绕组和磁极铁心。结构简单、体积小、质量轻等优点，适合安装于空间较小的车辆上。结构简单、体积小、质量轻等优点，适合安装于空间较小的

19、车辆上。 永磁减速式启动机结构1、16-电枢2-单向离合器3、10-轴承4-行星齿轮减速器 5-拨叉6-永久磁铁，7-电磁开关活动铁心-8-接线柱 9-换向器11-电刷；12-驱动圈13-固定内齿圈 14-行星齿轮架15-电枢轴主动齿轮 3.电枢移动式启动机电枢移动式启动机 电枢移动式启动机是利用磁极磁通的吸力，使整个电枢轴向移动来实现驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合过程。 电枢移动式启动机工作示意 五、电启动机驱动保护电路 对启动机驱动保护电路的要求：一是发动机启动后，应能使启对启动机驱动保护电路的要求：一是发动机启动后，应能使启动机自动停止工作。二是发动机运转时，即使错误地接通了启动开关，动机自动停止工作。二是发动机运转时，即使错误地接通了启动开关，启动机也不会工作。启动机也不会工作。启动机驱动保护电路都是依靠硅整流发电机的中性点电压及相启动机驱动保护电路都是依靠硅整流发电机的中性点电压及相应的继电器来完成的。应的继电器来完成的。 JDl36型启动复合继电器电路1、2-接线柱3-电磁开关六、电压转换开关 JK-270型电压转换开关l-启动机按钮 2-点火开关 3-铁芯 4-绕圈 5-推杆 6-小接触盘 7-大接触盘 8-触点 9-夹布胶木圈 10-触点 11-吸拉线圈 12-保位线圈 13-保