《汽车拖拉机学 第2版》 课件 第9、10章 发动机润滑系统、发动机起动系统

汽车拖拉机学2024/7/2《汽车拖拉机学》课件第九章发动机润滑系统第九章发动机润滑系统第一节机油与润滑方式第二节润滑系统的组成与油路第三节润滑系统的主要零部件《汽车拖拉机学》课件2024/7/21第九章的教学内容润滑系统的组成润滑原理第九章的重点、难点掌握机油的选用掌握发动机润滑原理第九章的教学要求1.机油的选用与实践2.发动机润滑原理与实践第九章的课程思政融入点实战能力科技发展环保意识科学精神可持续发展第九章的课程思政的育人目标第九章的“耕读教育”思政点映射表课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效机油的选用与实践1.汽油机油与柴油机油为何不能混用？2.合成机油为何得到广泛应用？3.发动机为何会烧机油？有何解决方法？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT实战能力科技发展环保意识发动机润滑原理与实践1.润滑系统的核心技术是什么？2.活塞润滑的关键技术是什么？是如何实现良好润滑的？3.凸轮轴、曲轴是如何实现润滑的？4.为何要定期更换机油和机油滤清器？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT科学精神科技发展创新思维可持续发展7

2024/7/2第一节机油与润滑方式8一、润滑系统的功用

1.作用

发动机工作时，相对运动表面之间必然有摩擦。摩擦产生的阻力和阻力矩消耗发动机的功率，使相对运动表面发热和磨损。摩擦表面的发热超过允许极限时将破坏零件的机械性能，使磨损加剧，摩擦阻力进一步增大，如此恶性循环，发动机很快就损坏，因此为保证发动机长期正常工作，必须设法减小摩擦阻力。

发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务是将定量、洁净、有适当温度的机油（润滑油）输送至各相对运动零件的摩擦表面，使零件摩擦表面产生油膜，从而减少摩擦损失和减轻磨损。2024/7/2第一节机油与润滑方式9

1.作用

润滑系的主要作用有：①润滑。活塞和气缸之间，主轴和轴瓦之间，均存在着快速的相对滑动，要防止零件过快的磨损，则需要在两个滑动表面间建立油膜，有足够厚度的油膜将相对滑动的零件表面隔开，从而达到减少磨损的目的。②冷却降温。机油能够将热量带回机油箱再散发至空气中，帮助冷却发动机。③清洗清洁。好的机油能够将发动机零件上的碳化物、油泥、磨损金属颗粒通过循环带回机油箱，通过机油的流动，冲洗掉零件工作面上产生的脏物。2024/7/210

④密封防漏。机油可以在活塞环与活塞之间形成一个密封圈，减少气体的泄漏和防止外界的污染物进入。⑤防锈防蚀。机油能吸附在零件表面，防止水、空气、酸性物质及有害气体与零件接触。⑥抗磨。摩擦面加入润滑剂，能使摩擦系数降低，从而减小摩擦阻力，减少能源消耗和磨损；润滑剂在摩擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、黏着磨损等所造成的摩擦磨损。另外，在某些柴油机上，润滑系统还向自动调节喷油提前角机构、液压调速器、可变压缩比活塞装置等处供油。目前，发动机正向高强化发展，对润滑系统及机油的要求也随之不断提高。2024/7/211二、机油

机油习惯上称为润滑油。1.机油的类型

根据GB/T28772—2012（内燃机油分类），我国汽车机油分为：汽油机油、柴油机油、农用柴油机油3类。①汽油机油。有SE、SF、SG、SH（GF-1）、SJ（GF-2）、SI（CF-3）、SM（CF-4）、SN（GF-5）八个级别。“S”表示汽油机机油，“GF”表示以汽油为燃料、具有燃料经济性要求的乘用车发动机油；级号越后，使用性能越好，而且可以替代级号低的机油。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液12

②柴油机油。有CC、CD、CF、CF-2、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4、CJ-4共九个级别。“C”表示柴油机油，第二字母表示质量等级，数字2或4分别表示二冲程或四冲程此油机。级号越后，使用性能越好，可以替代级号低的机油。2024/7/213

③农用柴油机油。适用于农用柴油机及其农用汽车。每一种级别又有若干种单一黏度等级。根据国标GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》,采用含“W”和不含“W”两组黏度等级系列,共14个等级。与低温起动有关,以低温启动黏度、低温泵送黏底和100℃时运动黏度划分为0W、5W、10W、15W、20W、25W等6个等级,以100℃时的运动黏度以及150℃时高温高剪切黏度划分为8、12、16、20、30、40、50、60等8个等级。2024/7/214

2.机油的选用

①汽油机选择汽油机机油，柴油机选择柴油机机油，通用油适用于汽油机与柴油机。

②根据气温选用适当黏度等级的机油，可参见图选择。具体机型应按使用说明书进行机油的选用与保养。2024/7/215

3.合成机油

合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点是良好的黏温特性，能满足较大温差的使用要求；优良的热氧化安定性，可长期使用不需更换。使用合成机油，发动机的燃油经济性会进一步改善，同时降低发动机的冷启动转速。目前，合成机油的价格比石油提炼出来的机油价格高。随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成机油的成本将会越来越低，合成机油的应用将日益广泛。2024/7/216三、润滑方式

对于各运动零件表面的润滑，按润滑油供给的方法不同。润滑方式有压力润滑、飞溅油雾润滑和润滑脂润滑。1.压力润滑

在机油泵的作用下，机油以一定的压力输送至摩擦表面。这种方式工作可靠，能保证润滑部位有充足的油量，有一定的清洗、冷却作用，同时也便于对机油进行滤清和冷却。一般来说，承受负荷大、相对运动速度较高的零件摩擦表面，如主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承、摇臂轴轴承等采用该润滑方式。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液17

2.飞溅油雾润滑

这种润滑方式是利用发动机工作时运动零件对轴承间隙处流出的机油进行击溅，形成油滴或雾落入零件摩擦表面进行润滑。这种方式常用于负荷较轻、工作表面外露、相对运动速度较低或不易实现压力润滑的零件表面，如气缸壁、配气凸轮、活塞销座、连杆小头衬套等。3.润滑脂润滑

对于发动机辅助系统的某些零件，如水泵及发电机的轴承，可采用定期加注润滑油脂的方法进行润滑。

汽车发动机采用压力润滑与飞溅润滑组合的复合式润滑系统，根据不同零件的需要采用不同的润滑方式。2024/7/218

2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路19一、润滑系统的组成

一般综合式润滑系按照各部分的功能分解，主要由贮油装置、泵油装置、滤清装置、检示装置、安全装置和散热装置等组成。图所示为4125A型柴油机采用的综合式润滑系统简图。汽油发动机的润滑系统如图所示。2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路20

2024/7/221

1.贮油装置

即油底壳，其容量除了要满足润滑系统工作时最大循环油量的要求，还应考虑机油自然散热的要求。容量大则机油在油底壳内停留时间长，自然散热多，但受到结构尺寸限制，不可能做得太大。2.泵油装置

主要有机油泵、油管和集滤器等。机油泵通过油管将油底壳中的机油吸入、加压并送入滤清装置，使机油在发动机内循环流动。机油泵一般布置在油底壳内，以降低吸油高度，使发动机启动时能很快泵油。机油泵的吸油管和集滤器应保持浸沉在油面以下，以防止吸入空气，影响润滑系的正常工作。2024/7/222

3.滤清装置

包括集滤器和机油滤清器（常分为粗滤器和细滤器两种）。用来滤除机油中的各种杂质，保证机油的清洁。4.检示装置

包括机油压力表和机油温度表、机油标尺等，用来指示润滑系的工作状况。5.安全装置

包括限压阀、回油阀（亦称调压阀）和旁通阀（亦称安全阀）。限压阀安装在机油泵的出油道上，用来限制系统的最高压力，保证机油泵压力既要克服滤清器及管路、油道的阻力，满足机体主油道内机油压力的要求，又防止系统压力过高而使油管破裂、密封件损坏，以及机油泵过载。当机油泵出口压力过高时，限压阀开启，使部分机油流回油底壳。2024/7/223

回油阀安装在主油道中，防止主油道压力过高。当主油道压力超过规定值时，回油阀开启，使多余的机油流回油底壳。

旁通阀安装在机油滤清器上并与滤芯并联。当机油滤清器被杂质堵塞、油路不畅通时，在滤清器的前后油路间产生压力差。当此压力差达到一定数值时，旁通阀开启，使机油不经过滤清器而直接流入主油道，以保证对发动机各部分的正常润滑。6.散热装置

包括机油散热器及油管、转换开关等。用于对机油进行强制冷却，以保持机油在适宜的温度范围内工作。有些发动机由于功率较小或负荷不大而没有机油散热装置。2024/7/224二、润滑系统的油器

1.4125A系列柴油机润滑系统

发动机工作时，机油泵通过集滤器，油管将机油从油底壳吸入，增压后沿油道送入滤清器，并在这里分成两路，约1/3的机油流向离心式细滤器，经滤清后直接流回有底壳。约2/3的机油流入粗滤器，过滤后至转换开关，当机油温度高（夏季）需要散热时，转换开关处于图示位置，机油经散热器散热后进入主油道。当机油温度低（冬季）不需要散热时，改变转换开关的位置，机油便不经过散热器而直接流入主油道。

主油道的机油经分油道进入曲轴各主轴承和配气凸轮轴轴承。主轴承的机油经曲轴中的斜孔进入连杆轴承，一部分再经连杆杆身中的油道流至连杆小头，以润滑活塞销与衬套。从各主轴承、连杆轴承、连杆小头衬套流出的机油飞溅到气缸壁、配气凸轮及挺柱，以润滑这些机件。2024/7/225

进入凸轮轴前轴承的部分机油经机体和气缸盖中的垂直油道，再通过前摇臂轴座被送至配气机构的摇臂轴中心孔内，再沿径向孔进入各摇臂衬套，在实现摇臂润滑后又流出滴落在配气机构其他一些零件工作表面上。主油道中还有一部分机油流到正时齿轮室，润滑各齿轮。

为了限制和调节机油压力，保持系统的正常工作，在油路中分别装有限压阀、旁通阀和回油阀。限压阀的开启压力为640～680kPa；旁通阀调整到粗滤器中油压为340～440kPa时开启；回油阀调整到柴油机处于标定转速时（1500r/min），主油道的压力为190～240kPa。

4125A柴油机润滑系还设有机油温度表和机油压力表，分别指示机油温度和主油道机油压力。2024/7/226

2.X4115型柴油机润滑系统

图为X4115型柴油机的润滑系统，它与4115A型柴油机润滑系统基本相同，主要区别是它只有一个全流式滤清器，工作时，曲轴齿轮驱动油泵的齿轮，机油自油底壳通过集滤器吸入，经增压后沿油道进入全流式离心滤清器，机油全部滤清后分两路流出，其中1/3油量流回油底壳，2/3油量进入主油道。是否需通过机油散热器，可由滤清器上的冬、夏转换开关控制，一般冬季不通过散热器而直接进入主油道。2024/7/227

2.X4115型柴油机润滑系统

进入主油道的机油经五条分油道分别进入各主轴承和凸轮轴轴承.进入主轴承后部分机油经曲轴上的斜油道进入四个连杆轴承。凸轮轴二、四轴承与气缸体、缸盖垂直油道相通，进入轴承的部分机油沿垂直油道及油管进入摇臂轴空腔内，润滑摇臂衬套等。

由于轴系高速旋转，各轴承处泄出的机油被溅洒成细小油滴，使气缸壁、连杆小头衬套、活塞销座和凸轮表面等得到飞溅润滑。最后各路机油均回油底壳，构成机油的流动循环。

另外，还有部分机油沿主油道至齿轮室油道，润滑正时齿轮轴系。2024/7/228

2.X4115型柴油机润滑系统

该润滑系设有限压阀、安全阀和调压阀。限压阀位于机油泵壳体上，其开启压力为0.7～0.75MPa，可在试验台上检查调整。安全阀和调压阀均位于滤清器壳体内，是不可调的。

冬夏转换开关位于滤清器底壳右侧，其调节盘（图中未画）通过两个螺钉固定于壳体上，调节盘上有“D”（冬）和“X”（夏）二字，调节盘左侧有一横箭头，当“D”字与箭头相对时，滤清后的机油不通过散热器而直接进入主油道。在环境温度大于278K时，松开螺钉转动调节盘，使“X”字对准箭头，以使机油经散热器冷却。2024/7/229

3.轿车汽油发动机的润滑油路

下图所示为某轿车1.8L汽油发动机的润滑系统油路，它采用复合式润滑系统。发动机工作时，机油由集滤器初步过滤后进入机油泵，经机油泵提高压力后泵入机油滤清器，从滤清器出来后进入主油道。进入主油道的机油经曲轴箱上的五条并联横向斜油道引导流至曲轴主轴承、润滑主轴颈，再经曲轴内的油道流入四个连杆轴承，润滑连杆轴颈。机油再经过连杆杆身的油道润滑活塞销，并对活塞进行喷油冷却。中间轴的机油由发动机前边第一条横向斜油道供给。与主油道垂直的油道将机油送到气缸盖纵向油道，再通过五道并联的横向斜油道将机油送到凸轮轴，润滑凸轮轴轴颈。在气缸盖和气缸体右侧（由前向后看）布置有回油孔，使气缸盖上的机油流回曲轴箱。2024/7/230

3.轿车汽油发动机的润滑油路2024/7/231

润滑系统的报警系统装有两个油压开关，低压油压开关为褐色绝缘体，高压油压开关为白色绝缘体，均位于机油滤清器支架上。当打开点火开关时，位于仪表板中的机油压力警告灯开始闪烁，启动发动机。当机油压力大于0.03MPa时，低压油压开关断开，警告灯自动熄灭。当发动机低速运转时，如果机油压力低于0.03MPa，则低压油压开关触点闭合，机油压力警告灯闪烁。当发动机转速超过2150r/min时，如果机油压力达不到0.18MPa，高压油压开关的触点断开，机油压力警告灯闪烁，警报蜂鸣器也同时报警。

由于轿车发动机转速高、功率大、凸轮轴多为顶置，机油泵一般由中间轴驱动；配气机构多多采用液力挺柱；在主油道与机油泵之间多用单级全流式滤清器，以简化滤清系统。集滤器为固定淹没式，以保证润滑系统工作可靠。2024/7/232

2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件33一、机油泵

润滑系统的主要零部件有：机油泵、机油滤清器、机油冷却装置等。

机油泵的功用是提高机油压力和保证一定的流量，向各摩擦表面强制供油，使发动机润滑部位得到可靠的润滑。机油泵一般有齿轮式和转子式两种。1.齿轮式机油泵

分为外啮合式和内啮合式两种（1）外接齿轮式机油泵

其工作原理如图所示。在泵体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮，泵体上有进出油腔。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件34

工作时，主动齿轮、从动齿轮按图示箭头方向旋转，进油腔处的容积因齿轮脱开啮合而增大，腔内产生一定真空度，机油被吸入并充满进油腔，随着齿轮旋转，充满齿间的机油被带到出油腔，而出油腔容积因齿轮进入啮合而减小，油压上升，使机油从出油腔压送出去。

当齿轮进入啮合时，啮合齿间封闭的机油，由于容积变小在齿轮间产生很大的推力，导致轴承磨损，并消耗功率。为此在泵盖上铣出一条卸压槽，使齿根间受挤压的机油通过卸压槽进入出油腔。

外啮合齿轮式机油泵具有结构简单、加工方便、工作可靠、能产生较高压力等优点，因而广泛用于各种柴油润滑系。2024/7/235

（2）内啮合齿轮式机油泵。

外齿轮为主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键套直接由曲轴驱动。内齿轮为从动齿轮，安装在机油泵体内，泵体固定在发动机机体前端。当主动齿轮旋转时，带动从动齿轮旋转，进油容积由小变大，不断进油；出油容积不断由大变小，油压升高。这种齿轮泵直接由曲轴驱动，无需中间传动机构，所以零件数少，体积小，成本低，但泵油效率较低。2024/7/236

2.转子式的机油泵

如图所示，转子式机油泵主要由外转子、内转子、壳体、泵轴等组成。壳体内有装有不同心的外转子和内转子，即有一偏心距e。外转子松套在壳体内，它的内圈有五个齿。内转子固定在泵轴上，它的外缘有四个齿。工作时，内转子带动外转子转动，它们的转动方向相同但转速不同，因此内、外转子之间有相对运动，且无论转到任何位置，内转子的四个齿都与外转子齿廓接触，而形成四个容积不断变化的工作腔。进油孔一侧的工作腔容积由小变大，机油被吸入，出油孔一侧的工作容积由大变小，将机油压送出去。

转子式机油泵结构紧凑，供油均匀，噪声小，吸油真空度高，适于安装在曲轴箱外且位置较高的发动机上。2024/7/237

2024/7/238二、机油滤清器

1.功用

机油滤清器用来滤除机油中的金属屑、机械杂质和机油的氧化物。2.类型

滤清器的分类方法较多。①按过滤细度分。可分为粗滤器和细滤器，粗滤器一般能过滤0.05～0.1mm及以上粒度的杂质。②按滤清器在机油路中的位置分。可分为全流式和分流式滤清器。全流式滤清器与主油道串联，全部循环机油都要流过它；分流式滤清器与主油道并联，一般只有总循环量的10％～30％流过它。③按滤清方式分。可分为过滤式和离心式两类。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件39

过滤式滤清器是使机油通过具有一定缝隙或孔隙的滤芯，把大于间隙的杂质阻在滤芯之外，达到滤清目的，目前广泛使用的是纸质滤清器，其滤芯结构形式与燃油纸质滤芯相同，这里不再介绍。

离心式滤清器是利用旋转离心力的原理，将机油中混入的密度大的杂质分离出来。它可分为全流式与分流式离心滤清器。2024/7/240三、机油冷却装置

1.功用

机油冷却装置的作用是降低机油温度，保持机油一定的黏度。2.冷却方式

机油的冷却方式分自然冷却、强制冷却和复合冷却。常用的冷却介质有空气和水。

自然冷却是利用油底壳外露表面，通过空气散热。为了增加散热面积，常在油底壳上增加散热片（或筋）。这种方式结构简单，但工作不可靠，散热少，用于小型发动机。

为了可靠地冷却机油，发动机常采用强制冷却方式，即配置以空气为冷却介质的机油散热器和以水为冷却介质的机油冷却器。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件41

考虑到油底壳在有了强制冷却装置后依然起到自然冷却的作用，两种方式组合为复合冷却方式，这是发动机上广泛采用的机油冷却形式。3.机油散热器

以空气为介质的机油散热器，其结构形式、工作原理与冷却系冷却液散热器相同，详见冷却系统。以水为冷却介质的机油冷却器，目前常用的结构形式有管式和板翅式。

管式机油冷却器如图所示，它由壳体、芯子和前后盖等组成。冷却器芯子一般用圆形或椭圆形截面的铜管与前后管板采用浸锡焊焊成，冷却液在管内流动，机油在管外流动。为了增强冷却效果，芯子外面隔一定距离装有半圆形隔板，机油自进口流入后，受隔板限制需经曲折路线流出出油口。另外，芯子外装有很多散热片以增加冷却面积。2024/7/242

2024/7/243

板翅式机油冷却器如图所示，常安装在水冷却系散热器与水泵之间的通道口，或安装在气缸体水套中。板翅式与管式机油冷却器结构紧凑，启动后机油温度上升快，工作温度较稳定，不随外界气温而变化，安装位置较自由，目前使用较多，但对水与油的密封要求高。2024/7/244思考题

1.发动机润滑系统有何功用？举例说明润滑方式的种类？2.简述润滑系统的基本构成。3.机油泵有何功用？试述齿轮式机油泵结构及工作过程。4.论述离心式机油滤清器的构造与工作原理。5.机油压力过高或过低对发动机工作有哪些危害？6.试分析发动机机油压力降低的原因。7.试分析发动机机油温度对润滑的影响。8.对一种典型发动机机油路进行分析。9.机油如何进行分类？各用于何种发动机？10.简述机油散热器的工作原理。2024/7/2

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2024/7/2第一节发动机起动特点与方式53一、发动机起动特点

发动机在曲轴外力作用下从静止状态转变为怠速运转状态的过程，称为发动机的起动。完成发动机起动功能的装置称为起动系统。1.起动转矩

发动机起动时，曲轴必须克服的阻力：气缸内被压缩气体（可燃混合气或空气）的阻力；曲轴与主轴承之间，连杆与活塞销，连杆轴承之间，气缸与活塞、活塞环之间的摩擦阻力；配气机构与辅助系统（如水泵、风扇、油泵等）运动件之间的摩擦力，运动件加速惯性力等。同时，发动机在低温状态下，机油黏度高，摩擦阻力显著增大。

发动机起动时必须克服各种阻力所需要的转矩，称为起动转矩。2024/7/2第一节发动机起动特点与方式54

不同类型的发动机起动转矩不同，起动转矩的大小主要取决于发动机的压缩比、发动机气缸数量、气缸排量、发动机温度、气缸间隙以及密封程度等。由于柴油机压缩比大，辅助系统中包括高压柴油供给系统，起动转矩明显高于汽油机。2.起动转速

在一定环境条件下，发动机起动所必需的最低曲轴转速，称为发动机起动转速。起动转速大小主要取决于发动机型式、混合气质量、燃油性能、压缩行程终了时气缸内的温度与压力等多种因素。2024/7/255

车用汽油机在温度为0～20℃时起动，起动转速一般为30～40r/min。为了使发动机能在更低的温度下顺利可靠的起动，设计时要求起动转速不低于50r/min。若起动转速过低、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，气缸内的混合气不易点燃。

车用柴油机的起动转速较高，一般为150～300r/min，否则柴油喷油压力不足，雾化不良，混合气质量不好，柴油机起动困难。3.起动时间

发动机从起动开始到完成起动所需的时间称为起动时间。发动机起动时间除与起动转速、起动转矩有着密切的关系外，还取决于电源系统的电压水平、发动机温度等。特别是柴油机冬季冷车起动时，每次起动时间明显延长，电能消耗量大。所以，柴油机冬季冷车连续起动必须保证一定的间隔时间。2024/7/256二、发动机起动方式

发动机常用的起动方式有：人力起动、电力起动机起动和辅助汽油机起动等多种形式。1.人力起动

即手摇起动或绳拉起动，其结构十分简单。起动时，只需将起动手柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，摇动手柄即可转动曲轴，使发动机起动。这种起动方式操作不便，且加重了驾驶人的劳动强度。故目前仅在一些装有中、小功率汽油机的汽车上，还备有起动摇柄和起动爪，作为后备起动装置，或用于检修、调整发动机或起动电路故障时转动曲轴。许多高级轿车使用条件较好，电力起动系统工作可靠，不备用起动摇柄和起动爪作为后备起动装置。对于柴油机，由于起动转矩和起动转速要求很高，不可能使用手摇起动，因此其曲轴上无起动爪。2024/7/2第一节发动机起动特点与方式57

2.电力起动机起动

以电动机作为动力源，当电动机轴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曲轴，使曲轴旋转带动发动机起动。电动机以蓄电池为电源，结构简单，操作方便，起动迅速而可靠。目前，几乎所有的汽车、拖拉机发动机都采用电力起动机起动。3.辅助汽油机起动

由于汽油机起动性能好，能在较低温度下使柴油机可靠起动，且可以长时间带动柴油机运转（可连续带动长达15min），还可以利用汽油机加热的冷却液和排出的废气来预热主机，减少起动阻力。但其起动装置体积大，结构复杂，造价高，起动操作复杂，只用于重型拖拉机的柴油机起动，但目前应用较少。2024/7/258

2024/7/2第二节电起动系统59一、电起动系统的组成

电动机起动系统的组成如图所示，主要由蓄电池、起动机、起动机继电器、点火开关、起动齿圈等组成。2024/7/2第二节电起动系统60二、起动机

起动机一般由直流电动机、控制机构、传动结构3部分组成2024/7/2第二节电起动系统61

1.直流电动机

直流电动机的构造是由电枢、磁极和换向器等主要部分组成的。

直流电动机在直流电压的作用下产生旋转力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。起动发动机时，它通过驱动齿轮、飞轮的齿圈驱动发动机的曲轴旋转，使发动机起动。2.控制机构

开关式控制机构有直接式和电磁开关式两种。目前，电磁开关式控制机构的应用最为广泛。

电磁开关式控制机构电路图如下图所示。2024/7/262

此控制机构是通过起动继电器触点2的闭合与断开，控制吸引线圈7、保持线圈8电流的通与断。电路接通，则两线圈中产生的电磁力使铁心9移动，再通过驱动杠杆10使驱动小齿轮11移动，使之与飞轮齿圈啮合；同时，吸引线圈7的电流流过电动机的磁场绕组和电枢绕组，电枢运转，驱动发动机转动。电路断开，则电磁力消失，驱动小齿轮反向移动，退出与飞轮齿圈的啮合。2024/7/263

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3.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，即起动发动机时将起动机的转矩传给飞轮齿圈。而当发动机起动后，它又能自动打滑，不使飞轮齿圈带动起动机电枢旋转，以免损坏起动机。因为飞轮齿圈与起动机驱动齿轮的传动比为1∶10～1∶15，发动机发动后，如果不及时将起动机与发动机分离则起动机的电枢就会被曲轴带动，以10000～15000r/min的高速旋转，导致电枢绕组从电枢槽中甩出，造成“飞车”事故，而使电枢损坏。

起动机中常见的单向离合器有滚柱式单向离合器、摩擦片式单向离合器及扭簧式单向离合器等。其中滚柱式单向离合器应用较广。2024/7/265

如图所示，滚柱式单向离合机构由外座圈、开有楔形缺口的内座圈、滚柱以及连同弹簧一起装在内座圈孔中的柱塞等组成。内座圈毂的花键套筒和起动机轴以花键联接。2024/7/266

外座圈与内座圈之间的间隙宽窄不等（呈楔形槽）。当起动机电枢旋转时，转矩由花键套筒传到内座圈，内座圈则随电枢一起旋转，这时滚柱便滚入楔形槽的窄处被卡死，于是有转矩传给起动机驱动齿轮，带动飞轮使发动机起动（图a）。当发动机起动后，曲轴转速增高，飞轮齿圈带动起动机驱动齿轮旋转，此时，起动机驱动齿轮旋转方向虽未改变，但已由主动齿轮变为被动齿轮，且外座圈的转速大于内座圈，于是使滚柱滚入楔形槽的宽处，使内、外座圈相对打滑（图b）。这样转矩就不能从起动机驱动齿轮传给电枢，从而防止了电枢超速“飞车”的危险。2024/7/267三、其他型式的起动机

1.减速起动机

在电枢轴与驱动齿轮之间装有减速器的起动机称为减速起动机。减速起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。

根据电机原理可知，若电磁功率不变，当转速增加时，转矩就可减小，则电动机的电枢直径、铁芯长度可相应减小。因此装用减速器后.可采用小型、高速、低转矩的电动机，从而使起动机的质量和体积减小30％～35％，且能提高起动性能。缺点是机械零件增加，电动机高速运转，结构较复杂。减速起动机中的减速器有3种形式，即外啮合齿轮式、内啮合齿轮式和行星齿轮式，其示意下图所示。2024/7/2第二节电起动系统68

外啮合齿轮式的主动齿轮轴与从动齿轮轴平行，但两轴中心距较大，其优点是结构简单、工作可靠、噪声小、便于维修，其缺点是增加了起动机的径向尺寸。内啮合齿轮式的特点是两轴中心距较小，工作可靠，但噪声较大。行星齿轮式的减速器两轴中心重合，有利于起动机的安装，因扭力负载平均分布在几个行星齿轮上，故可采用翅料内齿圈和粉末冶金的行星齿轮。既减轻了质量又抑制了噪声，是应用最广泛的一种。2024/7/269

2.永磁式起动机

永磁式起动机利用永久磁铁制作磁极，取代了普通起动机中的磁场绕组和磁极铁芯。它具有结构简单、体积小、质量轻等优点，适合安装于空间较小的车辆上。永磁式起动机一般都配用行星齿轮式减速器。3.电枢移动式起动机

电枢移动式起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。2024/7/270

2024/7/2第三节起动辅助装置71一、起动减压装置

当环境温度降低时，机油黏度增高，起动阻力矩增大，同时燃料汽化性能变坏，蓄电池的工作性能降低，使发动机起动困难。为此，在冬季应设法将进气、机油和冷却液加以预热。

由于柴油机压缩比大、靠压缩自然着火，冬季起动比较困难。为了使车用柴油机在冬季能迅速、可靠地起动，常从两方面改善起动性能：通过设有减压机构降低起动时气缸压缩程度、进行机油预热等措施，降低柴油机的起动阻力矩；通过设置电热塞进气预热器、由热塞喷射起动液以及采用自燃性好的燃料、加浓混合气等措施，改善柴油机着火条件。2024/7/2第三节起动辅助装置72

有些柴油发动机采用起动减压装置降低起动转矩，提高起动转速，以改善起动性能，如图所示。2024/7/273

起动发动机时，将转换手柄转到减压位置，使调整螺钉按图中箭头方向转动，并略微顶开气门（气门一般压下1～1.25mm），以降低压缩行程的初始阻力，使起动机转动曲轴时的阻力矩减小，从而提高了起动转速。曲轴转动以后，各零件的工作表面温度升高，机油的黏度降低，摩擦阻力减小，进一步降低起动阻力矩。此后，将手柄扳回原来的位置，发动机即可顺利起动。

发动机各缸的减压装置是一套联动机构。中、小型柴油机的联动机构一般采用同步式，即各减压气门同时打开，同时关闭。大功率柴油机减压装置联动机构一般为分级式，即起动前各减压气门同时打开，起动时各减压气门分级关闭，使部分气缸先进入正常工作，发动机预热后其余各缸再转入正常工作。

起动减压装置可以用于进气门，也可以用于排气门。使用排气门减压会将炭粒吸入气缸，加速气缸磨损。因此，多采用进气门减压方式。2024/7/274二、进气预热

1.热敏电阻预热器

安装在进气歧管总入口处，由安装在发动机冷却液出口处的预热温度开关控制。当起动温度低于一定值时，预热温度开