汽车电器设备与维修单元4课件

1、课题1起动系统概述4.1.1起动系统的作用发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转状态的过程,称为发动机的起动。发动机的起动通常有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动3种。人力起动,即用手摇、绳拉或人推,人力起动最为简单,但不方便。目前,人力起动只作为汽车的后备起动手段。辅助汽油机起动,很麻烦,又很笨重,仅在少数重型汽车上采用。4.1.2起动系统的组成图4-1起动系统的组成4.1.3起动机的组成和分类1.起动机的组成图4-2起动机的组成2.起动机的分类(1)按啮合方式进行分类(2)按起动机结构进行分类4.1.4起动机型号根据QC/T 731993汽车电气设备产品型号编制方法的规定,起动机的

2、型号由5部分组成。(2)电压等级代 号(3)功率等级 代号表4-1起动机的功率等级代号(4)设计序号(5)变型代号例如,“QD124”表示额定电压为12V,功率为12kW,第四次设计的起动机。(1)产品代号(1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤(4)注意事项(5)讨论能力训练2起动机组成(1)目的及能力要求能力训练1(2)准备(3)步骤 (4)注意事项(5)讨论课题2起动机用直流串励式电动机 4.2.1直流串励式电动机工作原理直流电动机是将电能转变为机械能的装置。它是根据载流导体在磁场中受到电磁力作用而发生运动的原理工作的。如图4-3所示,在直流电动机的电刷A、B上外加直流电压,这时电路中将

3、有电流流过,其流向由电刷A经a-b-c-d到电刷B,于是载流导体在磁场中受到电磁力作用,形成力矩(称电磁转矩)使线圈转动。图4-3直流电动机工作原理4.2.2直流串励式电动机组成起动机的直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷及端盖等组成,如图4-4所示。图4-4起动机的结构1后端盖2单向离合器3拨叉销轴4拨叉5、14紧固螺钉6活动铁心7调整垫片8回位弹簧9电磁开关10导电片11电刷12电刷架13垫片15防尘器16通心螺栓17前端盖18止推垫片19外壳20定子21换向器22电枢23中间支撑板24驱动齿轮25电枢轴1.定子定子俗称磁极,其作用是产生磁场,分励磁式和永磁式两类。图4-5电动机磁路(

4、1)励磁式定子励磁绕组与转子串联,故称为串励式电动机。图4-6励磁式定子图4-7串励式电动机内电路a)结构b)符号(2)永磁式定子2.转子图4-8转子总成1换向器2铁心3绕组4电枢轴(2)绕组转子绕组各线圈的端头都焊在换向器铜片的凸缘上,通过电刷将蓄电池的电流引入。图4-9换向器1铜片2轴套3压环4凸缘(1)铁心(3)换向器(4)电枢轴转子与定子铁心气隙,普通起动机一般为0.50.8mm,减速型起动机一般为0.40.5mm。3.电刷与电刷架电刷与换向器配合,将电流引入转子绕组。4.驱动端盖如图4-11所示,驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉,还有支撑拨叉的轴销孔。图4-10电刷及电刷架的

5、组合1扭转弹簧2电刷3电刷架4起动机转子集电环图4-11驱动端盖4.2.3直流串励式电动机的工作特性直流串励式电动机的工作特性主要是指电动机的转矩、转速、功率与电流之间的关系。它包括转矩特性、转速特性和功率特性,如图4-12所示。1.转矩特性所谓转矩特性是指直流串励式电动机的电磁转矩M随电枢电流IS的变化关系,即图4-12直流串励式电动机的特性曲线图4-13直流串励式电动机工作电路图4-14直流串励式电动机转矩特性直流串励式电动机的转速随电枢电流的变化关系称为转速特性,即图4-15直流串励式电动机机械特性2.转速特性3.功率特性 (1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤 (4)注意事项(5)讨

6、论能力训练2起动机实验(1)目的及能力要求能力训练1(2)准备(3)步骤 (4)注意事项(5)讨论课题3起动机的传动机构 一般起动机的传动机构包括驱动齿轮的单向离合器,减速起动机的传动机构还包括减速装置。驱动齿轮与飞轮的啮合一般是靠拨叉强制拨动而完成的,如图4-16所示。起动机不工作时,驱动齿轮处于图4-16a所示位置;当需起动时,拨叉在人力或电磁力的作用下,将驱动齿轮推出,与飞轮齿圈接近完全啮合,如图4-16b所示;待驱动齿轮与飞轮接近完全啮合时,起动机主开关接通,起动机带动曲轴运转,如图4-16c所示。发动机起动后,如果驱动齿轮仍处于啮合状态,则单向离合器打滑,阿小齿轮在飞轮带动下空转,电

7、动机处于空载下旋转,避免了被飞轮反拖高速旋转的危险。起动完毕后,起动机拨叉在回位弹簧的作用下回位,带动驱动小齿轮退出了飞轮齿圈的啮合。图4-16起动机驱动齿轮啮合过程常见起动机单向离合器的结构主要有滚柱式、摩擦片式、弹簧式和棘轮式4种。4.3.1滚柱式单向离合器1.构造滚柱式单向离合器的构造如图4-17所示。图4-17滚柱式单向离合器1驱动齿轮2外壳3十字块4滚柱5压帽及弹簧6垫圈7护盖8花键套筒9弹簧座10啮合弹簧11拨环12卡簧2.工作原理(1)结构特点图4-18滚动的受力分析a)起动时b)起动后1外壳2十字块3滚柱4压帽及弹簧(2)工作过程起动后,飞轮齿环带动驱动齿轮与外壳高速旋转,当转

8、速超过十字块时,就迫使滚柱滚入宽端打滑(见图4-18b),各自自由转动,起“飞散”保护作用。4.3.2摩擦片式单向离合器中等功率和大功率的起动机多采用摩擦片式单向离合器。它是通过摩擦片的压紧(传递转矩)和放松(防止“飞散”)来实现离合的,其结构和工作原理如图4-19所示。图4-19摩擦片式单向离合器a)结构b)压紧c)松开1驱动齿轮2齿轮柄3减振弹簧4小弹簧5主动摩擦片6压环7弹性圈8外接合毂9被动摩擦片10内接合毂11飞轮(1)构造(2)工作原理4.3.3弹簧式单向离合器(1)构造(2)工作原理图4-20弹簧式单向离合器1驱动齿轮2挡圈3月形键4扭力弹簧5护圈6连接套筒7垫圈8弹簧9移动衬套

9、10卡簧4.3.4棘轮式单向离合器(1)构造图4-21棘轮式单向离合器1弹簧圈2有键槽的轴套3外壳4橡胶垫5垫圈6花键套筒7弹簧8主动棘轮9挡圈10钢球(6)11弹簧圈12被动棘轮(2)工作原理起动后,当驱动齿轮转速超过电动机电枢转速时,被动棘轮变为主动,迫使主动棘轮8压缩弹簧7,摆脱同主动棘轮的啮合而打滑,起“飞散”保护作用。4.3.5拨叉拨叉的作用是使离合器作轴向移动,将驱动齿轮啮入和脱离飞轮齿环。现代汽车上一般采用电磁式拨叉。图4-22电磁式拨叉1叉轴2拨叉3、4弹簧5线圈6外壳7电磁铁心8、9接线柱10拨环11啮合弹簧12驱动齿轮(1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤(4)注意事项(

10、5)讨论课题4起动机控制机构起动机控制机构也称为“操纵机构”。其作用是控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离;控制电动机电路的接通与切断。常用控制机构有机械式和电磁式两种。在现代汽车上,起动机均采用电磁式控制电路。4.4.1电磁控制机构的结构电磁控制机构在起动机上称为电磁开关。图4-23所示为QD124型起动机的电磁开关结构图。 图4-23电磁开关结构1、13主电路接线柱2附加电阻短路接线柱3导电片4接触盘5固定铁心6吸引线圈和保持线圈7推杆8活动铁心9回位弹簧10调节螺钉11拨叉12起动机接线柱(吸引及保持线圈流入端)图4-24QD124型起动机的电路图4.4.2电磁控制机构基本工作过程当起动电

11、路接通后,吸引、保持线圈同时通电,保持线圈的电流经起动机接线柱12进入,经线圈后直接搭铁,吸引线圈的电流也经起动机接线柱12进入,但通过线圈后未直接搭铁,而是进入电动机,经电动机后再搭铁。课题5起动系统控制电路常见的起动系控制电路分为开关直接控制、起动继电器控制和起动复合继电器控制3种。4.5.1开关直接控制起动系开关直接控制是指起动机由点火开关或起动按钮直接控制,如图4-25所示。起动功率较小的汽车(如长安奥拓微型轿车、天津夏利轿车)多采用这种控制形式。4.5.2起动继电器控制起动系 起动继电器控制指用起动继电器触点控制起动机电磁开关的大电流,而用点火开关或起动按钮控制继电器线圈的小电流,如

12、图4-26所示。起动继电器的作用就是以小电流控制大电流,保护点火开关,减少起动机电磁开关线路压降。图4-25开关直接控制起动系电路a)接线图b)电原理图图4-26起动继电器控制起动系电路a)接线图b)电原理图4.5.3起动复合继电器控制起动系图4-27起动复合继电器控制起动系电路课题6典型起动机实例4.6.1电磁控制强制啮合式起动机早期的东风EQ1090型汽车起动系统,由QD124型电磁开关强制啮合式起动机、起动继电器、点火开关(起动挡)等组成,其控制电路如图4-28所示。图4-28QD124型起动机电路1起动继电器触点2起动继电器线圈3点火开关4、5主接线柱6点火线圈附加电阻短路接线柱7导电

13、片8接线柱9电磁开关接线柱10接触盘11推杆12固定铁心13吸引线圈14保持线圈15活动铁心16回位弹簧17调节螺钉18连接片19拨叉20定位螺钉21滚柱式单向离合器22驱动齿轮23限位螺母24附加电阻线(白线1.7)4.6.2QD04型起动机某些柴油汽车,电源系统电压为12V,而起动机额定电压却为24V。为了满足正常运行和起动两种电压的要求,在起动机控制电路中,装设了电压转换开关。QD04型起动机就是这种控制电路4.6.3电枢移动式起动机电枢移动式起动机是借助磁极的电磁力,移动整个电枢,将起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环的。捷克的太脱拉、斯可达汽车等均采用这种起动机,其构造如图4-30所示。图4-

14、30电枢移动式起动机1油塞2摩擦片式单向离合器3磁极4电枢5接线柱6端盖7控制继电器8扣爪9换向器10凸缘盘11电刷弹簧12电刷13电刷架14回位弹簧15励磁绕组16油封17驱动齿轮1.结构特点电枢在回位弹簧14的弹力作用下与磁极错开一定位置,而且换向器也较长。2.工作过程工作原理如图4-31所示。图4-31电枢移动式起动机工作原理a)原始位置b)第一阶段c)第二阶段1电磁铁2静触点3接触桥4并联励磁绕组5辅助励磁绕组6主励磁绕组7挡片8扣爪9回位弹簧10凸缘盘11电枢12磁极13摩擦片离合器4.6.4减速起动机为了提高起动性能并减小起动机的质量,近年来许多小型汽车采用了内装减速装置的起动机,

15、称为减速起动机。图4-32减速起动机1起动开关2起动继电器线圈3起动继承电器触点4主触点5接触盘6吸引线圈7保持线圈8活动铁心9拨叉10单向离合器11螺旋花键轴12内啮合减速齿轮13主动齿轮14电枢15磁场绕组图4-33减速装置类型a)外啮合式b)内啮合式c)行星齿轮式4.6.5永磁减速式起动机部分桑塔纳、奥迪、北京切诺基等汽车采用了永磁减速超导起动机,既提高了起动机的性能,又简化了起动机的结构。图4-34所示为北京切诺基BJ2021型吉普车12VDW1.4型永磁减速式起动机的原理简图。图4-3412VDW1.4型永磁减速式起动机原理(1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤(4)注意事项(5)

16、讨论课题7起动机的使用维护与检修4.7.1起动机使用的注意事项4.7.2起动机的维护要点4.7.3起动机的检修1.电枢的检修(1)电枢绕组断路的检修图4-35交流试灯检查电枢绕组断路(2)电枢绕组短路的检修电枢绕组出现短路故障后,应重绕或更换电枢;若换向片间严重短路,应更换换向器。图4-39电枢绕组搭铁的检修(3)电枢绕组搭铁的检修2.换向器的检修3.电刷、电刷架及轴套的检修(1)外观检查(2)电刷的更换图4-46电刷外观检查图4-47电刷高度的测量图4-48电刷的更换研磨后的电刷与换向器的接触面积应大于75%。(4)电刷弹簧压力的检查电刷弹簧压力应为11.714.7N,若压力过低,应予更换。

17、(5)绝缘电刷架的绝缘情况检查(6)轴套的检修轴套磨损超差后应更换。(3)电刷的研磨(1)驱动齿轮的检修(2)花键套筒与电枢轴配合情况的检查(3)单向离合器力矩传递情况的检查 图4-51花键套筒与电枢轴配合情况的检查4.单向离合器的检修图4-52单向离合器力矩传递情况的检查(1)定子绕组断路的检修断路故障很少出现,如果产生断路应用锡焊重新焊牢。(2)定子绕组短路的检修图4-53定子绕组断路的检修5.定子绕组的检修图4-54定子绕组短路的检修(3)定子绕组搭铁的检修6.电磁开关的检修(1)机械部分的检修(2)线圈的检修图4-58吸引线圈的测量位置图4-59保持线圈的测量位置图4-60吸引线圈和保

18、持线圈的连接电路课题8起动机故障诊断4.8.1起动机不转故障诊断1.故障现象接通点火开关起动挡,起动机没有转动迹象。2.故障原因3.故障诊断程序以单继电器型线路为例,起动机不转故障诊断程序如图4-61所示。图4-61起动不转故障诊断程序4.8.2起动机转动无力故障诊断1.故障现象接通点火开关起动挡,起动机转速很低,甚至有时有短暂停转现象。2.故障原因3.故障诊断程序起动无力故障诊断程序如图4-62所示。图4-62起动无力故障诊断程序1.现象接通起动机,发动机曲轴不转,起动机高速空转或以很低转速转动。2.诊断4.8.4单向离合器不回位1.现象起动机被使用后,虽然松开点火开关,但驱动齿轮仍与飞轮齿

19、环啮合而不回位。4.8.3起动机空转2.诊断 (1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤(4)注意事项(5)讨论能力训练2起动机运转无力故障诊断能力训练1(1)目的及能力要求(2)准备(3)步骤(4)实训注意事项(5)讨论单 元 小 结1.起动系由起动机和控制电路两个部分组成。2.起动机包括直流串励式电动机和控制装置等。3.起动机的电磁开关中有吸引线圈和保持线圈。4.起动机传动机构中单向离合器的形式有滚柱式、摩擦片式、棘轮式和弹簧式。5.直流串励式起动机的特性包括力矩特性、转速特性和功率特性。6.起动机控制电路分为无继电器控制电路、有继电器控制电路和组合继电器控制电路等几种形式。7.起动机的性能

20、测试包括空转实验和全制动实验。8.起动机的检测方法有测量和实验模拟法。复习思考题一、简答题1.蓄电池是直流电源,为什么直流电动机上还要有换向器?2.起动机为什么要采用直流串励式起动机?3.改变蓄电池的搭铁极性,对起动机的工作有无影响?为什么?4.试述单向滚柱式离合器的工作过程。5.直流串励式起动机有几个部分组成?各部分的功用是什么?6.为什么限制起动机工作时间?7.起动机不转,可能是哪些故障引起的?怎样检查?二、判断题1.起动机主要由直流串励式电动机、传动机构和控制装置组成。() 2.直流电动机是利用磁场的相互作用将机械能转换成电能的。() 3.电枢是电动机中能转的部件,它由叠片构造的铁心和绕

21、在铁心上的漆包线等构成。() 4.起动机的电磁开关中的两个线圈分别是保护线圈和吸引线圈。() 5.起动机中换向器的作用是将交流电变成直流电。() 6. CA1091型汽车起动控制电路利用组合继电器控制的包括起动继电器和保护继电器。保护继电器是利用发动机中性点电压控制的。() 7.起动机一定有励磁绕组且与电枢绕组呈完全串联。() 8.电磁操纵起动机单向离合器与电枢轴普遍用螺旋花键联接。() 9.电磁操纵起动机均设计有铁心断电行程。() 10.北京切诺基吉普车近期采用了行星齿轮减速型起动机。() 11.起动机有“哒哒”声响,但不能发动的原因一定是电磁开关中吸引线圈已烧断。() 12.将有匝间短路故障的起动机磁场绕组放在通电的电枢感应仪上5min后,会出现发热现象