第3章 汽车起动机

1、第第3章章 起动机起动机 概述概述 1、汽车起动的两种方式： 人力起动（基本不用） 电力起动（常用） 2、电力起动的组成： 电动机，传动机构，控制装置 一、起动系统组成 起动系统将储存在蓄电池内的电能变成机械能，要实现这种转换，必须使用起动机。 起动机的功用功用：是由直流电动机产生动力，经传动机构带动发动机曲轴转动，从而实现发动机的起动。 起动系统组成组成：蓄电池、点火开关(起动开关)、起动机总成、起动继电器等。 二、起动机的组成与分类 1起动机的组成起动机的组成 起动机由电动机电动机、传动机构传动机构和控制装置控制装置三大部分组成。 1) 电动机的作用：将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电

2、磁转矩。 2)传动机构：又称起动机离合器、啮合器。 传动机构的作用：在发动机起动时使起动机轴上的小齿轮啮入飞轮齿环，将起动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使起动机小齿轮与飞轮齿环自动脱开。 3)控制装置：又称起动开关。 控制装置的作用：用来接通和断开电动机与蓄电池之间的电路。1-电磁开关，2-触点，3-蓄电池接线柱，4-动触点，5-前端盖，6-电刷弹簧，7-换向器，8-电刷，9-机壳，10-磁极，11-电枢，12-磁场绕组，13-导向环，14-止推环，15-单向离合器，16-电枢轴，17-驱动齿轮，18-传动机构，19-制动盘，20-啮合弹簧，21-拨叉，22-活动铁心，23-复位

3、弹簧，24-电磁开关 2起动机的分类起动机的分类 (1)按控制装置分类按控制装置分类 直接操纵式起动机 由脚踏或手拉杠杆联动机构直接控制起动机的主电路开关来接通或切断主电路，也称机械式起动机。 虽然结构简单、工作可靠，但由于要求起动机、蓄电池靠近驾驶室，而受安装布局的限制，而且操作不便，已很少采用； 电磁操纵式起动机 由按钮或点火开关控制继电器，再由继电器控制起动机的主开关来接通或切断主电路，也称电磁控制式起动机。 可实现远距离控制，工作方便，在现代汽车上广泛采用。 (2)按传动机构的啮合方式分类按传动机构的啮合方式分类 惯性啮合式起动机 起动机旋转时，其啮合小齿轮靠惯性力自动啮入飞轮齿环。起

4、动后，小齿轮又借惯性力自动与飞轮齿环脱离。 啮合机构结构简单，但不能传递较大的转矩，而且可靠性较差，已很少采用； 强制啮合式起动机 靠人力或电磁力拉动杠杆强制小齿轮啮入飞轮齿环。 啮合机构结构简单、动作可靠、操作方便，仍被现代汽车所采用； 电枢移动式起动机 靠起动机磁极磁通的吸力，使电枢沿轴向移动而使小齿轮啮入飞轮啮环的，起动后再由回位弹簧使电枢回位，让驱动齿轮退出飞轮齿环。 多用于大功率的柴油汽车上； 齿轮移动式起动机 是电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆，而使小齿轮啮入飞轮啮环的； 减速式起动机 靠电磁吸力推动单向离合器，使小齿轮啮入飞轮齿环的。 3.1 直流电动机直流电动机3.1.1

5、构造 主要由电枢、磁极和换向器组成。电枢绕组与磁场绕组串联的直流电动机称为串励式直流电动机。 组成 磁场绕组磁场绕组 电枢电枢 电枢由若干薄的、外圆带槽的硅钢片叠成的铁心和电枢绕组组成。 换向器及电刷换向器及电刷 换向器由许多换向片组成，换向片的内侧制成燕尾形，嵌装在轴套上，其外圆车成圆形。换向片与换向片之间均用云母绝缘。3.1.2 工作原理 电动机是将电能转变为机械能的设备。 电枢旋转时绕组中产生的反电动势： 外加电压U，一部分降落在电枢绕组Rs和激磁绕组RL上，另一部分用来平衡反电动势，即smICM 电动机转矩：nCEmfLSSSfRIRIEU 也就是 由此可知： 电动机阻力矩，n ，则E

6、f ，Is，M 反之，则相反。 结论：当电动机拖动的负载发生变化时，其电枢转速n、电枢电流Is 、电磁转矩M均会自动地作相应的变化，以满足不同负载的需要。LSmLSfSRRnCURREUI3.1.3 串激直流电动机的特性串激直流电动机的特性串励式直流电动机的转矩M、转速n和功率P随电流变化的规律，称为直流串励式电动机的特性。右图为直流串励直流电动机的特性曲线，其中曲线M、n和P分别代表转矩特性、转速特性和功率特性。1、转矩特性电动机电磁转矩随电枢电流变化的关系，M=f(Is)。 M随电流的平方而增加。21 SmsmICCICM2、机械（转速）特性电动机转速随转矩变化的关系，n=f(M)。由于

7、，而 故所以： Is则 ，n 而M Is2 ，所以Is，M ，n nCEmfLSSSfRIRIEUmLSSSCRIRIUn)(结论：串激直流电动机的转结论：串激直流电动机的转速随转矩的增加而下降，即速随转矩的增加而下降，即具有软的机械特性。具有软的机械特性。3、功率特性、功率特性 完全制动（n=0）和空载（M=0）时，功率P=0。 I=0.5 Ismax时，功率达到最大值。 )kW(9550nMP1、在起动机起动发动机的瞬间，因发动机的阻力矩很大，起动机处于完全制动状态。此时电枢转速为零，反电动势为零，电枢电流达到最大值，转矩也相应地达到最大值。转矩与电枢电流的平方成正比，所以制动电流所产生的

8、转矩很大，足以克服发动机的阻力矩，使发动机起动变得很容易。（原因之一）2、串励式电动机在输出转矩较大时，电枢电流较大，电动机转速随电流的增加而急剧下降；反之，在输出转矩较小时，电动机转速又随电枢电流的减小而很快上升。串励式电动机具有轻载转速高，重载转速低的特性，对保证起动安全可靠是非常有利的。（原因之二）总的结论：串激直流电动机具有软的机械特性，即负载总的结论：串激直流电动机具有软的机械特性，即负载增加，转速下降，转矩增大，适合做起动电动机。增加，转速下降，转矩增大，适合做起动电动机。3.1.4 影响起动机功率和转矩的因素影响起动机功率和转矩的因素1、接触电阻和导线电阻的影响、接触电阻和导线电

9、阻的影响 接触不良，连接不紧均会使接触电阻增加，起动机功率和转矩减小，故要保证连接处接触良好。 导线过长及截面积过小，会使导线电阻增加，起动机功率和转矩减小，故要缩短起动机与蓄电池间的距离，并选用截面积大的导线。2、蓄电池内阻的影响、蓄电池内阻的影响 蓄电池容量大、内阻小，则起动机的功率和转矩大。3、温度的影响、温度的影响 温度影响蓄电池的容量和内阻，从而影响起动机的功率 环境温度对起动系统影响极大： 一方面温度降低时，蓄电池内阻增加，实际容量下降，虽然在低温时连接导线的电阻及起动机内阻相对减小，但与蓄电池内阻的增加相比，数量极微。因此在低温时起动机的输出功率大幅度减小； 另一方面，在低温情况

10、下，发动机阻力矩增加。 因此，冬季应注意蓄电池保温，甚至采取必要的起动辅助措施。 3.2 起动机基本参数的确定起动机基本参数的确定3.2.1 功率 起动机的功率取决于发动机的最低起动转速和起动阻力矩。 汽油机可靠起动的三个条件： （1）气缸中吸入可能着火的混合气； （2）压缩行程终了时，混合气要有一定的温度和压力； （3）点火装置能发出足够能量的火花。 发动机的起动阻力矩： （1）摩擦力矩 （2）压缩损失力矩 （3）发动机附件损失的力矩)kW(9550nMPQQ3.2.2 传动比的选择 1、最佳传动比的确定 起发发起ZZnni2、传动比的实际选择传动比的选择要受飞轮齿圈齿数Z发和起动机驱动齿轮

11、齿数Z起的限制。ZD/m，齿轮模数m由齿的强度决定，不能任意减小飞轮齿圈的节圆直径由发动机总布置决定，Z不能任意增大。而起动机齿轮齿数Z起又受齿轮根切的限制，齿数的减少是有限的，故传动比的最大值往往不能满足最佳传动比的要求。一般选择的传动比往往比最佳传动比稍小，这时，虽然起动机功率有所减小起动电流增加但起动机的转矩却增大较多，对起动有利。3.2.3 蓄电池容量的确定根据起动机功率、蓄电池特性并考虑环境条件，可按经验公式确定蓄电池的容量NsteUPQ)800600(3.3.1 构造和工作过程3.3 直接操纵强制啮合式起动机直接操纵强制啮合式起动机1飞轮齿圈 2小齿轮 3单向离合器 4移动套 5拨

12、叉 6推杆7开关 8接线柱 起动机开关1、2起动机开关主接柱 3、5接触盘 4、10辅助接柱 6外壳 7推杆 8传动叉 9顶压螺钉3.3.2 调整1、驱动齿轮与止推垫圈之间间隙的调整 2、开关接通时刻的调整3.4 电磁操纵强制啮合式起动机电磁操纵强制啮合式起动机接通电源总开关9，按下启动按钮8，则吸引线圈和保持线圈的电路接通(并联通电)。在两线圈电磁吸力的共同作用下，活动铁心4克服回位弹簧2的弹力而被吸入。拨叉3便将驱动齿轮1推出，使其与飞轮齿圈啮合。3.4 电磁操纵强制啮合式起动机电磁操纵强制啮合式起动机在驱动齿轮左移的过程中，由于通过吸引线圈的较小电流也通过电动机的磁场绕组和电枢绕组，所以

13、电动机将会缓慢转动，使驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合更为平顺。在驱动齿轮与飞轮齿圈完全啮合时，接触盘13也将触头14和15接通，蓄电池的大电流便流经起动机的磁场绕组和电枢绕组使起动机发出转矩驱动曲轴旋转。3.4 电磁操纵强制啮合式起动机电磁操纵强制啮合式起动机与此同时，吸引线圈由于两端均为正电位而被短路，活动铁心靠保持线圈的磁力保持在吸合位置。发动机启动后，松开启动按钮，电流经接触盘、吸引线圈和保持线圈构成回路，两线圈串联通电，产生的磁通的方向相反而互相抵消，活动铁心在回位弹簧的作用下回至原位，使驱动齿轮退出，接触盘回位，切断起动机的主电路，起动机便停止转动。DQ124型起动机的电路1起动继电器触点

14、 2起动继电器线图 3点火开关 4、5起动机开关接线柱6点火线圈附加电阻短路接线柱 7导电片 8接线柱 9起动机开关接线柱10接触盘 11推杆 12固定铁心 13吸拉线圈 14保位线圈15活动铁心 16复位弹簧 17调节螺钉 18连接片 19拨叉20滚柱式单向离合器 21驱动齿轮 22限位螺母 23附加电阻线(白线1.7 ) 启动时，将点火开关转到启动位置，启动继电器线圈电路接通，产生吸力，使触点闭合，便接通了电磁开关电路。发动机启动后，断开点火开关启动挡，启动继电器线圈的电路被初断，继电器触点便立即打开。电磁操纵起动机电磁操纵起动机视频演示视频演示带安全继电器的起动机电路图3-15 尼桑汽车

15、起动机的控制电路K1蓄电池开关 K2起动机钥匙开关 K3安全继电器触点 K4起动开关 K5起动机电磁开关触点 R1，R2电阻 1、2安全继电器线圈 3起动开关线圈 4吸拉线圈 5保位线圈 6电枢 7激磁绕组 8活动铁心 9传动叉 10磁场继电器线圈作用：1、发动机起动后，即使起动钥匙停留在起动的位置，起动机也会停止工作；2、发动机运转时，即使错误地闭合起动钥匙，起动机也不会起作用，从而保护起动机。3.5 移动电枢啮合式起动机工作原理：(1)进入啮合当接通起动开关时，电磁铁4产生吸力，吸引接触桥6，但由于扣爪8顶住了挡片7，接触桥只能上端闭合，接通了串、并联辅助磁场绕组电路，其电流回路为：蓄电池

16、正极接触桥的上端并联辅助磁场绕组3搭铁蓄电池负极。蓄电池正极接触桥上端串联辅助磁场绕组2电枢搭铁蓄电池负极。2和3产生的电磁力克服复位弹簧9的反力，吸引电枢向左移动，起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环。 3.5 移动电枢啮合式起动机此时由于串联辅助磁场绕组2的电阻大，流过电枢绕组的电流很小，起动机仅以较小的速度旋转，这样电枢低速旋转并向左移动，因此齿轮啮入柔和，这是接入起动机的第一阶段。 (2)完全啮合电枢移动使小齿轮完全啮入飞轮齿环后，固定在换向器端面的圆盘10顶起扣爪8，使挡片7脱扣，于是接触桥的下端闭合，接通了起动机的主磁场绕组1，起动机便以正常的工作转矩和转速驱动曲轴旋转，这是接入起动机的第二阶段。3.5 移动电枢啮合式起动机在起动过程中，摩擦片离合器13接合并传递扭矩。发动机起动后，离合器松开，曲轴转矩便不能传到起动机轴上。这时起动机处于空载状态，转速增高，电枢中反电势增大，因而串联辅助磁场绕组2中的电流减小。当电流小到磁极磁力不能克服复位弹簧9的反力时，电枢11在复位弹簧9