汽车电器电子教案第5讲

汽车电器电子教案第5讲汽车电器电子教案第5讲《汽车电器与电子技术》第7页主讲教师：楚晓华基础教研室汽车电器电子教案第5讲电子教案主讲教师：楚晓华章节（第5讲)第三章起动机第二节起动机基本参数的选择典型起动机的结构及工作原理起动机常见故障和诊断以及试验与调整课时2授课班级05级1、2、5、6、7班授课日期200教学目的掌握电磁操纵强制啮合式起动机系统的工作原理；掌握新型起动机（如:移动电枢啮合式、惯性啮合式）的结构特点及工作原理。教学重点掌握电磁操纵强制啮合式起动机系统的工作原理教学难点掌握电磁操纵强制啮合式起动机系统的工作原理教学手段讲授、多媒体、自学作业思考题与习题3—6、3—7、3-8、3—9主要参考书目及网络资源《汽车电器与电子技术》,孙仁云付百学编著，机械工业出版社，2007年1月教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程教学内容及过程板书内容：第三章起动机第二节起动机基本参数的选择1、起动机功率的选择功率的大小由发动机的最低起动转速和发动机的起动阻力矩来决定发动机的起动阻力矩由摩擦力矩、压缩损失力矩和发动机附件损失力矩三部分组成。发动机的最低起动转速是保证发动机可靠起动的曲轴最低转速。2、起动机的传动比选择1）最佳传动比的计算2)传动比的实际选择3、蓄电池容量的选择典型起动机的结构及工作原理一、起动机的分类1．按起动机总体结构分类（1)电磁式起动机:（2）永磁式起动机：（3)减速式起动机2，按传动机构啮入方式分类(1)强制啮合式(2）电枢移动式起动机(3)同轴移动式起动机二、电磁操纵强制啮合式起动机起动机的工作过程三、新型起动机1、电枢移动式起动机2、减速式起动机起动机常见故障和诊断以及试验与调整一、起动机的使用与维护二、起动系统故障讲课内容：组织教学复习上讲的内容，导入本堂教学第二节起动机基本参数的选择起动机的选择应根据起动机的功率、起动机与发动机曲轴的最佳传动比、蓄电池容量这三个基本参数来确定。1、起动机功率的选择起动机必须具有足够的功率才能保证迅速、可靠地起动发动机.功率的大小由发动机的最低起动转速和发动机的起动阻力矩来决定P——起动机功率MQ发动机的起动力矩nQ最低起动转速发动机的起动阻力矩是指在最低起动转速时发动机阻力矩.发动机的起动阻力矩由摩擦力矩、压缩损失力矩和发动机附件损失力矩三部分组成。其中摩擦力矩是活塞与缸壁的摩擦、曲轴轴承摩擦及搅油阻力等产生压缩损失力矩大小与气缸容积和压缩比有关；发动机附件损失力矩是发动机用于驱动发电机、分电器、汽油泵、风扇、水泵、机油泵等所消耗的力矩。发动机的最低起动转速是保证发动机可靠起动的曲轴最低转速。汽油发动机可靠起动的条件是：气缸中应吸入可能着火的混合气;压缩行程终了时，混合气所具有的温度和压力应使第一次爆发后，发动机能维持连续工作；点火装置应能产生足够的火花能量保证点火成功.显然这些条件均与曲轴转速有关。汽油机最低起动转速应为50-—70r／min.柴油机最低起动转速应为100——120r／min。2、起动机的传动比选择1）．最佳传动比的计算所谓最佳传动比，即起动机工作在最大功率时,对应的起动机转速与发动机能可靠起动的曲轴转速之比，即：2)．传动比的实际选择由式(3—11）计算的最佳传动比，在实际选择时往往不能完全满足，因为飞轮齿圈的节圆直径由发动机总布置决定，不能任意增大,齿轮模数m决定了齿的强度，不能任意减小，所以齿圈的齿数往往不能保证起动机的传动比达到最佳值.实际选择值比最佳值小，这时起动机功率虽不能达到最大,但因其转速降低使输出转矩增大,对发动机的起动是有利的。一般汽油发动机的传动比在13-17范围内选择;柴油发动机的传动比在8—10范围内.3、蓄电池容量的选择汽车蓄电池的容量主要由起动机的功率确定，这是因为起动机要求在短时间内提供较大的电功率，一般可按下式来选择蓄电池的容量:式中：Q——蓄电池容量（A．h)；P——起动机的额定功率（kw)；U--起动机的额定电压（v)。使用上式时,起动机功率越大，系数可取得越小些.选比计算值还要小一些的蓄电池.第三节典型起动机的结构及工作原理一、起动机的分类汽车用起动机种类繁多，型式各异，分类方法各不相同。现代汽车普遍采用的电磁控制式起动机可按起动机的总体结构、传动机构的啮入方式进行分类。1．按起动机总体结构分类按总体结构不同,起动机可分为电磁式、永磁式和减速式起动机。(1）电磁式起动机：电动机的磁场为电磁场的起动机。电磁场是指由线圈通电而在铁心中产生的磁场，(2)永磁式起动机：电动机的磁场由永久磁铁产生的起动机。由于磁极采用永磁材料（铁氧体成效铁硼等）制成,无需磁场绕组，因此电动机结构简化、体积小、质量小。（3）减速式起动机:传动机构设有减速装置的起动机。其电动机一般采用高速小型电动机,质虽和体积比电磁式起动机减小30％—35％。缺点是结构和工艺比较复杂。2、按传动机构啮入方式分类按传动机构啮入方式不同，起动机可分为强制啮合式、电枢移动式和同轴齿轮移动式起动机。（1）强制啮合式起动机利用电磁力拉动杠杆机构，使驱动齿轮强制啮人飞轮齿圈的起动机。(2）电枢移动式起动机：利用磁极产生的电磁力使电枢产生轴向移动,从而将驱动齿轮啮入齿轮齿圈的起动机。（3)同轴移动式起动机：利用电磁开关推功电抠轴孔内的啮合椎杆移功,使驱动齿轮啮入齿轮齿圈的起动机。二、电磁操纵强制啮合式起动机由电磁开关控制起动机电路的通断及驱动齿轮的啮入与退出的起动机称为电磁啮合式起动机，又称为电磁操纵强制啮合式起动机。其特点是结构简单、操作方便。在现代汽车上应用最为广泛。起动机的工作过程可分析如下：起动前，驱动齿轮与飞轮脱开,传动杆与活动铁芯均处在准备状态。起动开关接通时,与电机并联的保持线圈获得工作电流,吸引线圈通过电枢绕组到“搭铁”，也获得工作电流。从线圈的绕向可知，它们产生方向相同的磁场。使活动铁芯克服弹簧张力向左运动，电磁开关接触片通过其推杆在活动铁芯作用下也向左移。活动铁芯还带动传动杆将驱动齿轮推出，在驱动齿轮与飞轮完全啮合时，接触片将接线柱接通，接通起动机的主电路，使起动机以正常转速起动发动机。同时，接触片也将吸引线圈短路，靠线圈的电磁力使活动铁芯处于吸合位置。发动机起动后，曲轴转速提高，飞轮带动驱动齿轮高速旋转，单向离合器使驱动齿轮与电枢轴脱开，防止了电机超速。还需指出的是,起动开关接通时，吸引线圈的电流通过电机的磁场绕组和电枢绕组时，在有些起动机设计中，有意使电枢作缓慢转动,让驱动齿轮在旋转中外移,使之与飞轮的啮合柔和而没有冲击。电磁开关的复位条件是起动开关松开切断接线柱的电源。这时电源正极经接触片到达吸引线圈下端一吸引线固上端一保持线圈上端一保持线圈下端搭铁.两线圈电流产生的铁芯磁通方向相反，使铁芯迅速退磁，活动铁芯在弹簧作用下复位，起动机主电路被切断，驱动齿轮退出啮合，起动机停止工作。三、新型起动机1、电枢移动式起动机其工作特点是：啮合过程由整个电枢磁场作用下作轴向移动实现,脱开啮合由弹簧的拉力实现；直流电动机的激磁绕组由串联主磁场绕组、串联辅助激磁绕组和并联辅助激磁绕组组成，因扣爪和档片的作用而使辅助激磁绕组先于主磁场绕组接通；单向离合器采用摩擦片式.起动开关接通时,电磁线圈通电，其铁芯磁力吸引接触桥左移，因扣爪的前端卡在档片下方的长方孔中，档片的下方被顶住，接触桥只接通上方触点,两个辅助磁场绕组电路接通，其磁力使电抠克服回位弹簧的作用力左移，使驱动齿轮与飞轮啮合。又因串联辅助激磁绕组通过电枢绕组而接通，这一小的电枢电流使电抠开始低速转动，使驱动齿轮在缓慢转动中与飞轮啮合，减少了冲击.当电枢左移时，电枢右端面上固定的圆盘顶起扣爪，在驱动齿轮与飞轮完全啮合时，扣爪与档片脱扣，接触桥的下端触点接通，起动机的主电路接通，起动机以正常转速和转矩驱动飞轮，使发动机起动。同时串联辅助激磁绕组被接触桥短路，并联辅助激磁绕组和主磁场绕组建立正常工作所需的磁极磁场。因为串联辅助激磁绕组的匝数和电阻大大高于主磁场绕组，故主绕组可获得正常的激磁电流。发动机起动后，飞轮带动驱动齿轮高速旋转时，摩擦片式单向离合器将松脱打滑,防止电机超速。此时,因电枢与驱动齿轮脱开，让电机空载运行，电枢转速因卸载而加速，使电枢绕组的反电势增大，电枢电流和主磁场绕组电流同时减小,磁场被大大削弱,当磁极对电枢的吸力小于回位弹簧的向右拉力时，驱动齿轮将随电枢右移,与飞轮脱开，扣爪又回到锁止位置，为下次起动作准备。电枢移动式起动机的缺点是不宜在倾斜度较大的场合下工作。2、减速式起动机减速式起动机的减速装置有外啮合式齿轮减速器、内啮合式减速器和行星齿轮减速器三种.图3-13为它们的示意图。图3—13a）为外啮合式减速器。它的主动齿轮抽与从动齿轮轴平行,但两轴中心距较大。优点是结构简单、工作可靠、噪声小、便于维修,缺点是增加了起动机的径向尺寸。图3-13b)为内啮合式减速器。其特点是两轴中心距离较小，工作可靠,但噪声较大。图3—13c）为行星齿轮减速器，两抽中心距为零，有利于起动机的安装;因为扭力负载平均分布在几个行星齿轮上，故可采用塑料内齿圈和粉末冶金的行星齿轮，既减轻了重量又抑制了噪声，是应用较广泛的一种。第四节起动机常见故障和诊断以及试验与调整汽车的很多故障与不正确的使用方法有关,掌握起动系统的正确使用方法，可以大大提高系统寿命，降低起动系统的故障发生率。一、起动机的使用与维护1）起动机每次起动时间不超过15s，连续起动每次时间间隔不少于15s不可连续起动次数太多，以防大电流烧损起动机.2）起动后应立即松开点火开关3）做好定期保养c二、起动系统故障（1)故障现象点火钥匙在起动档，起动机不工作原因分析1)电压过低、蓄电池接线松动，2)点火开关损坏.3)起动继电器故障．4）起动系统导线断路5）起动机内部故障:故障排除1)起动时,听到起动小齿轮与发动机飞轮的撞击声只有一次．或电池极柱有火花之后起动机便无功作，可判定是电他电压过低或蓄电池极柱松动.2)起动时，若起动机无任何反应,-般是控制电路出现问题，检查点火开关、起动继电器、EFI电脑控制开关、变速器空档开关是否损坏，防盗是否解除，及导线是否出现问题，线夹是否松动磨损等，3)起动机故障判断，大多数近口汽车由于发动机仓装置很多系统，结构非常紧凑，无法用传统方法直接判断起动机故障，但对于大部分国产车而言，起动机部分是暴露的,可用工具分两步进行故障判断；第一步短接起动机30与50端子，若起动机工作,可判断为控制电路故障，否则起动机故障；第二步短接30与c,若起动机工作，故障出现在电磁开关,若不工作直流电动机部分故障.若不工作直流电动机部分故障.（2)故障现象起动时，起动机无力原因分析1)蓄电池电压偏低。2)起动系统电路各接头松动或脏污，接触电阻较大.3）起动机内部故障：电枢绕组、励磁绕组短路或措铁，换向器脏污或磨损过多，碳刷过度磨损,弹簧弹力不够等。故障排除检测电池电压,检测线路各接头是否松动，如正常拆枪起动机。此故障与起功系统的正确及时保养有关，及时对蓄电池充电，不乱动起动系统线