第三章起动机

《汽车电器与电子控制技术》

第三章起动机天津科技大学机械工程学院汽车系谈炳发2/3/20231天津科技大学谈炳发第三章起动机概述第三节典型起动机的结构及工作原理第一节起动机的结构及工作原理第二节起动机基本参数的选择第四节起动机常见故障和诊断以及试验与调整2/3/20232天津科技大学谈炳发概述1.发动机起动系统的组成：一般由蓄电池、电流表、起动机、点火开关、继电器等组成。2.起动机的作用：将蓄电池的电能转变为机械能，驱动发动机使其起动。3.目前汽车上普遍使用的是电力起动机,它是采用装有电磁开关的电动机作为起动动力的。2/3/20233天津科技大学谈炳发概述起动机一般由三部分组成：一、直流串励式电动机：产生转矩二、传动机构：起动时将起动机的驱动齿轮啮入飞轮齿环，将转矩传给发动机曲轴；起动后使驱动齿轮自动打滑。三、电磁式控制装置：

接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，控制驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。2/3/20234天津科技大学谈炳发第一节起动机的结构及工作原理三、电磁式控制装置二、传动机构四、起动机特性一、直流电动机2/3/20235天津科技大学谈炳发一、直流电动机直流电动机由机壳、磁极、电枢、换向器、电刷等组成。（3）电枢：用来产生电磁转矩，它由铁心、电枢绕组、电枢轴组成。（2）磁极：由铁心和励磁绕组构成，其作用是在电动机中产生磁场。（5）电刷：将电流引入电动机。（6）端盖（4）换向器：连接磁场绕组、电枢绕组和电源，保证电枢产生的电磁力矩方向不变。1.直流电动机的构造（1）机壳2/3/20236天津科技大学谈炳发一、直流电动机2.直流电动机的工作原理和转矩

（1）工作原理直流电动机将电能转变为机械能，它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用的这一原理为基础而制成的。由于一个线圈所产生的转矩太小，且转速不稳定，因此实际上，电动机的电枢上绕有很多线圈，换向片数也随线圈的增多而相应增加。从而保证产生足够大的转矩和稳定的转速。2/3/20237天津科技大学谈炳发一、直流电动机2.直流电动机的工作原理和转矩直流电动机转矩的大小，与电枢电流及磁极磁通的乘积成正比：（3）转矩自动调节原理M=CmIsø直流电动机通电工作时，电枢旋转将产生反电动势，电源电压用于平衡反电动势和电枢绕组电阻上的电压降。电动机负载增加时，电枢转速下降而使反电动势减小，电枢电流则增大，电动机转矩增大与阻力矩相等，电动机以新的较低的转速平稳运转。（2）转矩2/3/20238天津科技大学谈炳发二、传动机构起动机的传动机构包括单向离合器和拔叉。单向离合器的作用是单方向传递转矩将发动机起动，而当发动机起动后，它又能自动打滑，防止发动机飞轮齿环带动起动机电枢飞转，以免损坏起动机。拔叉的作用是使单向离合器作轴向移动，将驱动齿轮与飞轮啮合。汽车用单向离合器有滚柱式、摩擦片式、弹簧式三种。其中，摩擦片式的单向离合器多用于大功率起动机。2/3/20239天津科技大学谈炳发1.滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器是目前国内外汽车起动机中使用最多的一种。传递大扭矩时容易卡住，一般用于中小功率起动机。（1）结构组成驱动齿轮、外壳、十字滑块、滚柱等2/3/202310天津科技大学谈炳发1.滚柱式单向离合器（2）工作原理起动时：拔叉将单向离合器推出，齿轮啮合。电枢带着十字块一起旋转，滚柱滚入楔形槽窄的一侧而卡住，驱动齿轮转动，驱动曲轴旋转。起动后，曲轴转速增高，飞轮齿环反带驱动齿轮，速度高于十字块时，滚柱滚入楔形槽的宽处而打滑。2/3/202311天津科技大学谈炳发2.摩擦片式单向离合器一般用于大功率起动机2/3/202312天津科技大学谈炳发3.弹簧式单向离合器由于弹簧圈数多，轴向尺寸较长，只适用于大功率柴油机的起动。2/3/202313天津科技大学谈炳发三、电磁式控制装置

起动机电磁控制装置又称电磁开关，它与电磁式拨叉合装在一起，控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。用按钮或钥匙控制电磁铁，再由电磁铁控制主电路开关，以接通或切断主电路。目前，汽车上大都采用这种方式。电磁开关主要由活动铁心、保持线圈、吸引线圈、接触盘、拨叉等组成。1.结构组成2/3/202314天津科技大学谈炳发三、电磁式控制装置

起动发动机时，接通起动开关，其电路如下：2.工作原理当驱动齿轮完全啮合时蓄电池的大电流流入电动机，产生正常转矩，同时，吸引线圈被短路，齿轮的啮合位置由保持线圈的吸力来保持。

起动后，断开起动开关瞬间，保持线圈与吸引线圈的电流方向相反，磁力相互抵消，铁心在回位弹簧作用下回位，驱动齿轮退出啮合，接触盘退出接触，电路切断，起动机停止动转。2/3/202315天津科技大学谈炳发四、起动机特性

1.直流串励式电动机特性在直流电动机中，按磁场绕组与电抠绕组的连接方式的不同，可分为串励式、并励式和复励式三种。汽车用的起动机大多为串励式直流电动机，其特点如下：

（1）起动转矩大

（2）机械特性软(即轻载转速高、重载转速低)

2/3/202316天津科技大学谈炳发四、起动机特性

2.起动机特性曲线

1)发动机即将起动时,n=0,电流最大(制动电流),转矩也最大(制动转矩)。

2)起动机空转时,电流最小(空转电流),转速最大(空转转速)。3)在起动电流接近制动电流的一半时,起动机的功率最大。2/3/202317天津科技大学谈炳发第二节起动机基本参数的选择3.蓄电池容量的确定2.传动比的选择1.起动机功率的选择2/3/202318天津科技大学谈炳发1.起动机功率的选择

起动发动机必须的功率，决定于发动机的最低起动转速和发动机的起动阻力矩：

P=MQnQ/9550（KW）

MQ——发动机的起动阻力矩（N·m)

nQ——最低起动转速（r/min)（汽油机为50～70r/min，柴油机为100～200r/min）经验值:汽油机P=(0.18—0.22)V

柴油机P=(0.74—1.1)VV—发动机工作容积2/3/202319天津科技大学谈炳发2.传动比的选择

最佳传动比是与起动机的最大功率对应的。实际中,传动比选得比最佳值稍小,此时,工作电流增大一点,功率减小一些,但起动转矩增大较多,对起动有利.(汽油机:13-17,柴油机:8-10)2/3/202320天津科技大学谈炳发3.蓄电池容量的确定根据起动机的额定功率P，按如下经验公式确定蓄电池容量C：

C=(600—800）P/U（A·h）

P--起动机额定功率（kW）

U—起动机额定电压（V）2/3/202321天津科技大学谈炳发第三节典型起动机的结构

及工作原理三、新型起动机二、电磁控制强制啮合式起动机一、起动机的分类2/3/202322天津科技大学谈炳发一般说来，电动机和电磁开关基本相同，只有传动机构的啮入方式有很大差异，因此按传动机构的啮入方式不同可分为三类：

(1)电磁控制强制啮合式；

(2)电枢移动式；

(3)齿轮移动式；电枢移动式和齿轮移动式，性能较好，但结构复杂。目前应用较多的是电磁控制强制啮合式起动机。一、起动机的分类2/3/202323天津科技大学谈炳发二、电磁控制强制啮合式起动机1.丰田汽车常规起动机2/3/202324天津科技大学谈炳发二、电磁控制强制啮合式起动机2.国产QD124型起动机2/3/202325天津科技大学谈炳发三、新型起动机1.电枢移动式起动机2/3/202326天津科技大学谈炳发三、新型起动机2.减速式起动机（1）QD254内啮合减