起动机及控制电路讲课教案_第1页
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文档简介

起动机及控制电路魏帮顶第一页,共63页。第一节、概述(ɡàishù)及结构一、起动系的组成:蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关二、起动机的组成:直流串励式电动机控制装置(电磁开关)传动(chuándòng)机构第二页,共63页。第三页,共63页。三、起动机的分类(fēnlèi)1、按操纵机构分类1)直接(zhíjiē)操纵式起动机2)电磁操纵式起动机2、按传动机构的啮合方式分类1)惯性啮合式起动机2)强制啮合式起动机3)电枢移动式起动机4)减速式起动机第四页,共63页。四、起动机的型号(xínghào)1)产品代号:QD——表示起动机QDJ——表示减速起动机QDY——表示永磁起动机2)电压等级(děngjí):1—12V;2—24V3)功率等级(děngjí):1—0-1KW;2—1-2KW;9—8-KW4)设计序号5)变型代号:拼音大写字母表示,多表示电气参数的变化例如:QD1225——12V,1-2KW,第25次设计,普通式起动机第五页,共63页。五、直流串励式电动机在现代汽车中,普遍采用电力起动,它以蓄电池为电源,以直流电动机为动力(dònglì),通过传动装置和控制机构进行工作。它在工作时有两个显著特点:一、是扭矩大;二、是工作时间短。第六页,共63页。(一)、工作(gōngzuò)原理第七页,共63页。电动机工作时,电流通过(tōngguò)电刷和换向器流入电枢绕组。如图4-8a)所示,换向片A与正电刷接触,换向片B与负电刷接触,绕组中的电流方向为a→b→c→d,根据通电导体在磁场中受电磁力的原理(左手定则),绕组ab边、cd边均受到电磁力F的作用,由此产生逆时针方向的电磁转矩M使电枢转动;当电枢转动至换向片A与负电刷接触,换向片B与正电刷接触时,电流改由d→c→b→a(换向器适时地改变了电枢绕组中的电流方向),如图4-8b)所示,但电磁转矩的方向仍保持不变,使电枢按逆时针方向继续转动。第八页,共63页。(二)、直流串励式电动机构造(gòuzào)1、作用:产生转矩。2、要求(yāoqiú):零件的机械强度高,电路电阻小。3、组成:电枢:产生电磁转矩磁极:产生磁场换向器:改变引入电流方向电刷组件:引入电流壳体:安装磁极,固定机件第九页,共63页。电枢产生(chǎnshēng)电磁转矩第十页,共63页。第十一页,共63页。电枢线圈是用扁铜线绕成,较粗且匝数少;电枢轴中部位置制有螺旋齿槽,用以装置啮合器,有些(yǒuxiē)起动机除两端装有衬套外,中间还装有支承衬套。为了防止轴向窜动,轴的前端制有槽,用于装置锁板机构,轴的后端制有槽,用于装置止动挡圈及弹性档圈。第十二页,共63页。磁极第十三页,共63页。由外壳、磁极(cíjí)、磁场线圈等部分组成。外壳内壁装有四个磁极(cíjí)(有些是二个磁极(cíjí)),在其上面装有磁场线圈,相对的是同极,相邻的是异极。磁场线圈用扁而粗的铜线(或小铜线并联的方法)绕成。磁场线圈采用串联或并联,一端与外壳上的绝缘接柱(即磁场接柱)相连,另一端与正电刷相连,线路连接如图所示。第十四页,共63页。由磁极、磁场绕组(ràozǔ)和机壳组成。磁场与磁路见图。第十五页,共63页。换向器和电刷用铜粉和碳粉(或石墨)压制而成。一般(yībān)有四个,相对的电刷为同极。两个负电刷搭铁,两个正电刷接磁场线圈,它们在压簧的作用下紧密地与换向器接触。第十六页,共63页。第二节、传动(chuándòng)机构及电磁开关一、汽车发动机对起动机的传动机构有以下要求小齿轮与发动机的飞轮啮合时要平稳,不能发生冲击现象(转子轴上带螺旋齿)。发动机起动后,小齿轮应能自动打滑或脱离啮合,以免发动机带动起动机电枢高速旋转,造成电枢绕组“飞散”(速比(sùbǐ)一般大于15)。要防止点火开关误操作,使起动机的小齿轮再次与发动机的飞轮啮合。导致起动机与发动机飞轮的损坏(P\N档开关复合继电器)。第十七页,共63页。第十八页,共63页。二、常见(chánɡjiàn)起动机的单向离合器第十九页,共63页。

1、滚柱式单向(dānxiànɡ)离合器

1-驱动(qūdònɡ)齿轮;2-外壳;3-十字块;4-滚柱;5-压帽弹簧;6-垫圈;7-护盖;8-花键套筒;9-弹簧座;10-啮合弹簧;11-拨环;12-卡簧第二十页,共63页。单向(dānxiànɡ)离合器的工作1、飞轮(fēilún)2、起动齿轮3、外座圈4、起动尾部5、滚柱6、压帽7、弹簧第二十一页,共63页。离合器的作用是:①在起动发动机时,将起动机产生的动力传给飞轮,以带动发动机起动;②当发动机起动后,迅速将发动机与起动机间的动力切断,避免起动机超速旋转而损坏(sǔnhuài)。离合器的工作情况如下:A、起动时:电枢旋转,转矩经套筒带动十字块旋转,滚柱逆时针自转,滚入楔形槽窄端,将十字块与外壳卡紧,使十字块与外壳之间传递动力。B、起动后:飞轮齿圈带着驱动齿轮旋转,当齿轮转速超过电枢转速时滚柱顺时针自传,十字块与外壳打滑防止电枢绕组飞散。第二十二页,共63页。滚柱式单向(dānxiànɡ)离合器优缺点:结构简单(jiǎndān)、加工方便,成本低;轴向尺寸长,适用于中小功率起动机。第二十三页,共63页。第三节、电磁开关及起动机工作(gōngzuò)特性一、电磁(diàncí)开关的结构第二十四页,共63页。

1、组成:吸拉线圈、保持线圈、活动心、接触盘。2、结构:(1)吸拉线圈与电动机串联且在起动机壳体搭铁。(2)保持线圈与电动机并联(bìnglián),直接电磁开关壳体搭铁搭铁。电磁开关(kāiguān)的结构

第二十五页,共63页。二、发动机的起动性能(xìngnéng)和工作特性(一)发动机的起动性能评价指标(zhǐbiāo)有:1)起动转矩2)最低起动转速3)起动功率4)起动极限温度第二十六页,共63页。起动转矩(qǐdònɡzhuǎnjǔ)起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种(ɡèzhǒnɡ)阻力。起动阻力包括:1)摩擦阻力矩2)压缩阻力矩3)惯性阻力矩第二十七页,共63页。最低起动(qǐdònɡ)转速(1)在一定(yīdìng)温度下,发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机一般约为50-70r/min,最好70-100r/min以上。(2)起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速:若低于这个转速,汽油泵供油不足,气流速度过低,可燃混合气形成不充分,还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加,导致发动机不能起动。第二十八页,共63页。起动(qǐdònɡ)功率起动机所具有(jùyǒu)的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配。而蓄电池的容量与起动机的容量应成正比

第二十九页,共63页。起动极限(jíxiàn)温度当环境温度低于起动极限温度时,应采取起动辅助(fǔzhù)措施:1)加大蓄电池容量2)进气加热3)电喷车低温补偿第三十页,共63页。(二)起动机的工作(gōngzuò)特性1、转矩特性对于直流串励电动机,其磁场电流Ij与电枢电流Is相等,并且磁路未饱和时,磁通Φ与电枢电流成正比,即Φ=C1Is。所以,串励直流电动机的转矩可表示为M=CmIsΦ=CmC1Is2可见,在磁路未饱和的情况下,直流串励电动机的电磁转矩M与电枢电流Is的平方(píngfāng)成正比,如图所示。在起动发动机的瞬间,由于发动机的阻力矩很大,发动机处于完全制动状态下,转速为零,反电动势也为零。此时电枢电流将达到最大值,电动机产生最大转矩,从而使起动机易于起动发动机。这也是汽车上多采用直流串励电动机的主要原因。第三十一页,共63页。2、转速(zhuànsù)特性直流串励电动机转速n与电枢(diànshū)电流Is的关系式为

n=式中U—加在起动机上的电压(V)Is—电枢(diànshū)电流ΣR—包括电枢(diànshū)、励磁绕组电阻ΔUds—电刷接触电压降相对而言,串励电动机在磁路未饱和时,由于Φ不为常数,当Is增加,即电磁转矩增大时,由于Φ与IsΣR同时随之增加。因此,电枢(diànshū)转速n随Is的增大而下降较快,因此说直流串励电动机具有较软的机械特性,如图所示。故对于功率较大的串励直流电动机,不允许在轻载或空载下长时间运行。第三十二页,共63页。3、功率(gōnglǜ)特性起动机的输出功率由电动机电枢转矩M和电枢的转速n来确定,即P=由此可以得出起动机的功率特性曲线,如图4-11所示。从特性曲线可以看出,在完全制动状态(n=0)和空载(M=0)时,起动机的功率等于零;电枢电流接近制动电流的一半时,电动机输出功率最大。由于(yóuyú)起动机起动时间很短,起动机可以最大功率运转,因此将其最大功率作为额定功率。第三十三页,共63页。第四节、起动机的典型(diǎnxíng)结构一、普通(pǔtōng)起动机第三十四页,共63页。二、减速(jiǎnsù)起动机1、外啮合(nièhé)减速起动机第三十五页,共63页。2、内啮合(nièhé)减速起动机第三十六页,共63页。

3、行星(xíngxīng)齿轮式减速起动机第三十七页,共63页。第三十八页,共63页。行星(xíngxīng)架第三十九页,共63页。太阳(tàiyáng)轮第四十页,共63页。三、永磁式起动机第四十一页,共63页。第五节、起动机的控制电路一带起动(qǐdònɡ)继电器的起动(qǐdònɡ)控制电路第四十二页,共63页。2.装有组合(zǔhé)继电器的起动控制电路第四十三页,共63页。丰田轿车起动(qǐdònɡ)电路图中,起动继电器的线圈绕组受点火开关ST2的控制,如果配置的自动变速器,起动继电器的线圈绕组还受停车/空档继电器的控制,也就是说,只有自动变速器的档位处于停车/空档时,才有可能起动发动机。此外,当点火开关旋到起动位置时,从点火开关的ST2端子还给发动机ECU及组合仪表提供一个信号,用作与起动有关的其它控制或指示。该图主要体现了起动系的外部电路,便于查找(cházhǎo)起动系电路故障。第四十四页,共63页。第六节、起动机的故障诊断起动系统常见故障主要有:起动机不转、起动机运转(yùnzhuǎn)无力及其它故障几种。在诊断与排除起动系的故障时,要根据控制电路的不同情况来具体分析。现以带起动继电器的控制电路为例来说明起动系故障的诊断与排除方法。第四十五页,共63页。一、起动机不转的故障诊断与排除(páichú)1、现象:将点火开关旋到起动位置,起动机不运转。2、故障原因:该故障可以归纳为三类,即电源及线路部分、起动继电器、起动机三类故障。1)电源及线路部分的故障有:①蓄电池严重亏电;②蓄电池正、负极柱上的电缆接头(jiētóu)松动或接触不良;③控制线路断路。2)起动继电器的故障有:①继电器线圈绕组烧毁可断路;②继电器触点严重烧蚀或触点不能闭合。第四十六页,共63页。3)起动机的故障有:①起动机电磁开关触点严重烧蚀或两触点高度调整不当而导致触点表面不在同一平面(píngmiàn)内,使触盘不能将两个触点接通;②换向器严重烧蚀而导致电刷与换向器接触不良;③电刷弹簧压力过小或电刷卡死在电刷架中;④电刷与励磁绕组断路或正电刷搭铁;⑤磁场绕组或电枢绕组有断路、短路或搭铁故障;⑥电枢轴的铜衬套磨损过多,使电枢轴偏心或电枢轴弯曲,导致电枢铁心“扫膛”(即电枢铁心与磁极发生摩擦或碰撞)。第四十七页,共63页。3、故障诊断与排除方法根据故障排除从易到难的一般原则,首先应检查蓄电池储电情况和蓄电池搭铁线、火线(huǒxiàn)的连接是否有松动,然后再做进一步的检查。故障诊断与排除程序如下:1)打开前照灯开关或按下喇叭按钮,若灯光较亮或喇叭声音宏亮,说明蓄电池存电较足,故障不在蓄电池;若灯光很暗或喇叭声音很小,说明蓄电池容量严重不足;若灯不亮或喇叭不响,说明蓄电池或电源线路有故障,应检查蓄电池火线(huǒxiàn)及搭铁电缆的连接有无松动以及蓄电池储电是否充足。第四十八页,共63页。2)若灯亮或喇叭响,说明故障发生在起动机、电磁开关或控制电路。可用螺丝刀将电磁开关的30#接柱与C接柱接通。若起动机不转,则起动机有故障;若起动机空转正常,说明电磁开关或控制电路有故障。3)诊断起动机故障时,可用螺丝刀短接30#接柱与C接柱时产生火花的强弱来辨别。若短接时无火花,说明磁场绕组、电枢绕组或电刷引线(yǐnxiàn)等有断路故障;若短接时有强烈火花而起动机不转,说明起动机内部有短路或搭铁故障,须拆下起动机进一步检修。4)诊断电磁开关或控制电路故障时,可用导线将蓄电池正极与电磁开关50#接柱接通(时间不超过3-5s),如接通时起动机不转,说明电磁开关故障,应拆下检修或更换电磁开关;如接通时起动机转动,说明开关回路或控制回路有断路故障。5)排除是开关回路还是控制回路故障时,可以根据是否有起动继电器吸合的响声来判断。若有继电器吸合的响声,说明是开关回路有断路故障;若无继电器吸合的响声,说明是控制回路有断路故障。6)排除线路的断路故障,可用万用表或试灯逐段检查排除。第四十九页,共63页。二、起动机起动无力(wúlì)的故障诊断与排除1、现象:将点火开关旋至起动档时,起动机能运转,但功率明显不足,时转时停。2、故障原因:1)蓄电池储电不足或有短路故障致使供电能力降低;2)起动机主回路接触电阻增大使起动机工作电流减小,接触电阻增大的原因包括:蓄电池正、负极柱上的电缆(diànlǎn)紧固不良;超动机电磁开关触点与导电盘烧蚀;电刷与换向器接触不良或换向器烧蚀等;3)起动机磁场绕组或电枢绕组匝间短路使起动机输出功率降低;4)起动机装配过紧或有“扫膛”现象;5)发动机转动阻力矩过大。第五十页,共63页。3、故障诊断与排除方法:1)检查蓄电池容量(用高率放电计检查),若容量不足(bùzú),可用容量充足的蓄电池辅助供电的方法加以排除;2)检查蓄电池桩头接柱及起动电磁开关主触头接柱的松动情况,若松动,加以紧固。3)若怀疑是起动机内部故障,可用同型号无故障的起动机替换加以排除。确认是起动机内部故障时,应进一步拆检起动机。第五十一页,共63页。三、起动机其他(qítā)故障诊断与排除起动机其他故障包含起动机空转、驱动齿轮与飞轮齿圈啮合异响、电磁开关异响等故障。1、起动机空转的故障诊断与排除1)现象:起动发动机时,起动机运转且转速很高,响声较大而发动机不运转。2)故障原因:单向离合器打滑,不能传递驱动转矩。3)排除方法:更换单向离合器故障即可排除。2、驱动齿轮与飞轮齿圈啮合异响的故障诊断与排除1)现象:起动发动机时,驱动齿轮不能顺利啮入飞轮齿圈,有齿轮撞击声。2)故障原因①驱动齿轮轮齿或飞轮齿圈轮齿磨损过甚或个别齿损坏;②起动机调整(tiáozhěng)不当,驱动齿轮端面与端盖凸缘间的距离过小。当驱动齿轮与飞轮齿圈尚未啮合或刚刚啮合时,起动机主电路就已接通,于是驱动齿轮高速旋转着与静止的飞轮齿圈啮合而发生的撞击声。第五十二页,共63页。3)排除方法若是齿轮磨损或个别齿损坏,则更换驱动齿轮、飞轮齿圈。若是起动机调整不当,则按要求调整好起动机。3、起动机电磁开关异响的故障诊断与排除1)现象:启动发动机时,电磁开关发出“打机枪”似的“哒、哒、哒”声。2)故障原因①电磁开关保位线圈(xiàn

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