汽车电器与电控技术 课件 3 汽车起动机技术

《汽车电器与电子控制技术》AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology第10讲起动机的构造与分类

第1章汽车电器技术

AutomobileElectricalTechnology

一、教学内容1.起动机的分类2.起动机的基本结构3.起动机的工作过程与工作特性二、教学要求1.掌握起动机的分类方法2.熟悉起动机的基本结构3.理解起动机的工作过程与工作特性1.9起动机结构与分类—教学任务1.9起动系统组成起动：汽车发动机由静止状态转为运转状态的过程。组成：起动机起动继电器点火起动开关蓄电池1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类汽车起动机可按总体结构和传动机构啮合方式进行分类。1.按总体结构分类——类型3种（1）电磁式起动机。电动机磁场为电磁场的起动机。（2）永磁式起动机。电动机磁场由永久磁铁产生永磁磁场的起动机。（3）减速式起动机。传动机构设有减速装置的起动机。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类2.按传动机构啮合方式分类——类型3种（1）强制啮合式起动机。利用电磁力拉动杠杆机构，使驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈的起动机——工作可靠性高，广泛采用。（2）电枢移动式起动机。利用磁极产生的电磁力使电枢轴向移动，从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机——结构复杂，起动大功率发动机。（3）同轴移动式起动机。利用电磁开关推动电枢轴孔内的啮合推杆移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机。主要用于起动大功率发动机，如斯泰尔车系用QD2745型24V5.4kW起动机和奔驰车系用KB型起动机。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构组成：三部分直流电动机：磁极、电枢传

动

装

置：离合器、移动叉控

制

装

置：电磁开关1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构1.直流电动机：功用：将电能转换为机械能组成：磁极：铁芯+磁场绕组电枢：铁芯+电枢绕组换向器：整流器电刷

组件：电刷、刷架和电刷弹簧壳体：驱动端盖和换向器端盖1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构1.直流电动机：（1）磁极：铁芯+磁场绕组功用：产生磁场。特点：磁极多、绕组横截面积大，目的：增大起动机的电磁转矩。一般用4个磁极，超7kW用6个磁极。磁场绕组一般用矩形漆包铜线绕制，并与电枢绕组串联。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构1.直流电动机：（2）电枢：铁芯+电枢绕组功用：产生电磁转矩。特点：矩形或圆形漆包铜线绕制。（3）换向器：整流器功用：保证电枢绕组产生的电磁转矩的方向保持不变。结构：截面呈燕尾形的铜片（换向片）围合而成。换向片与片之间、换向片与轴套6、压环7之间均用云母绝缘。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构1.直流电动机：（4）电刷

组件：电刷、刷架和电刷弹簧功用：将直流电引入电枢绕组。负电刷：2只，电刷架1直接固定在换向器端盖上。正电刷：2只，电刷架3与换向器端盖绝缘。（5）壳体：电动机壳体、驱动端盖和换向器端盖4功用：安装支承磁极、电枢和离合器总成。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构1.直流电动机2.传

动

装

置：组成：单向离合器移动叉6功用：发动机起动时，将电动机的驱动转矩传递给发动机曲轴（传递动力）；发动机起动后，自动打滑（切断动力），以免损坏电动机。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构单向离合器组成：滑环1、驱动弹簧2传动导管与外座圈5内座圈与驱动齿轮7滚柱总成8、9、10特点：外座圈内园制成“＋”字形空腔。内座圈伸入该空腔内，分割成楔形腔室。

传动导管内螺旋键槽，与电枢轴上的外螺旋键槽配合传递动力。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构单向离合器起动传递力矩过程：主动件：驱动齿轮被动件：飞轮齿圈路径：电枢轴→传动导管和外座圈→滚柱→内座圈和驱动齿轮→飞轮齿圈。当驱动转矩小于发动机阻力矩时，驱动齿轮不动，内座圈与滚柱之间的摩擦力矩使滚柱滚向楔形室较窄一侧，将外座圈与内座圈卡成一体传递动力。当驱动转矩等于大于阻力矩时，驱动齿轮带动飞轮旋转，直到发动机被起动。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构单向离合器切断力矩打滑过程：主动件：飞轮齿圈被动件：驱动齿轮发动机一旦起动，飞轮就会带动驱动齿轮高速旋转，内座圈与滚柱之间的摩擦力矩便使滚柱克服弹簧力矩滚向楔形室较宽一侧，滚柱将在内、外座圈之间跳跃滚动，发动机的动力不会传递给电枢轴，即动力联系切断。电枢轴仅由电枢绕组产生的电磁转矩驱动空转，避免电枢超速旋转而损坏。1.9起动机结构与分类1.9.1起动机的分类1.9.2起动机的基本结构3.电磁开关结构组成电动机开关：触盘6、触点5/8电磁铁机构：——固定铁心11、活动铁心14——吸引线圈12、保持线圈13当吸引和保持线圈通电产生的磁通方向相同时，吸引活动铁心向前移动，直到推杆前端的触盘将电动机开关触点接通，使电动机主电路接通。当吸引和保持线圈通电产生的磁通方向相反时，其电磁吸力相互抵消，在复位弹簧的张力作用下，活动铁心复位，触盘与触点断开，电动机主电路切断。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3发动机起动时的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通起动继电器线圈电路接通：蓄电池正极→起动机电源端子“30”（4）

→电流表→点火开关→继电器“IG”端子→起动继电器线圈→继电器搭铁“E”端子→蓄电池负极。

吸引线圈电路：蓄电池正极→起动机“30”端子→起动继电器“BAT”端子

→继电器支架、触点臂→继电器触点→继电器“S”端子→起动机“50”端子→吸引线圈12→起动机磁场端子“C”→起动机磁场绕组、电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通起动继电器线圈电路接通：

吸引线圈电路：保持线圈电路：蓄电池正极→起动机“30”端子→起动继电器“BAT”端子、支架、触点→继电器“S”端子→起动机“50”端子（10）→保持线圈13→搭铁→蓄电池负极。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作，起动机主电路接通并起动发动机当吸引线圈和保持线圈刚刚接通电流时，两线圈产生的磁通方向相同，使固定铁芯和活动铁芯磁化，在其磁力的共同作用下，活动铁芯14向前移动，并带动移动叉绕支点（支承螺栓）转动，移动叉下端便拨动单向离合器19向右移动，离合器驱动齿轮20便与飞轮齿圈进入啮合。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作，起动机主电路接通并起动发动机当吸引线圈和保持线圈刚刚接通电流时，活动铁芯14向前移动，带动移动叉绕支点（螺栓）转动，移动叉下端拨动单向离合器19向右移动，驱动齿轮20便与飞轮齿圈进入啮合。——如图4-15（b）所示。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作，起动机主电路接通并起动发动机当驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合（啮合尺寸约为驱动齿轮齿宽的2/3）时，活动铁芯带动推杆前移使触盘将起动机主电路（电枢和磁场绕组电路）接通。起动机主电路：蓄电池正极→起动机“30”端子→电动机开关触盘6→起动机“C”端子（5）→磁场绕组→正电刷→电枢绕组→负电刷→搭铁→蓄电池负极。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作，起动机主电路接通并起动发动机起动机主电路接通时，电枢绕组和磁场绕组通过电流很大，当电枢产生的电磁转矩超过发动机阻力矩时，就会驱动飞轮旋转，如图4-15（c）所示。当转速达到一定值时，发动机便被起动。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.3起动机的工作过程1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作，3.当主电路接通时，吸引线圈被触盘短路，保持线圈继续工作当触盘6将开关触点接通之前，吸引线圈的电流是从起动机“30”（4）端子经起动继电器触点、起动机“50”（10）端子、吸引线圈12流到起动机“C”端子。当触盘将“30”与“C”直接连通时，吸引线圈12便被触盘短路，其磁力消失。保持线圈继续通电。此时活动铁芯14与固定铁芯11之间的气隙

很小，所以保持线圈13的磁力能够将活动铁芯保持在吸合位置。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.4发动机起动后的工作过程1.断开起动开关，起动继电器触点断开继电器断电，磁力消失，支架使触点断开2.吸引线圈电流改道，电动机开关断开，使驱动齿轮与飞轮齿圈分离触点断开使吸引线圈12的电流电路改道，其电路为：蓄电池正极→起动机“30”端子→触盘9→起动机“C”端子→吸引线圈12→起动机“50”端子→保持线圈13→搭铁→蓄电池负极。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.4发动机起动后的工作过程1.断开起动开关，起动继电器触点断开继电器断电，磁力消失，触点迅速断开。2.触点断开使吸引线圈电流改道，电动机开关断开，齿轮分离两个线圈产生的磁力相互抵消。在复位弹簧15作用下，活动铁心14立即右移复位，并带动推杆和触盘向右移动，使起动机主电路切断而停转。移动叉使单向离合器19向左移动，使驱动齿轮与飞轮齿圈分离，起动过程结束。1.9起动机的工作过程与工作特性起动机的工作过程——小结1.接通STA，继电器工作，电磁开关接通2.电磁开关与传动机构工作吸引与保持线圈的磁力叠加→齿轮啮合3.当主电路接通时，吸引线圈被触盘短路主电路接通：→发动机便被起动；——————→触盘6将吸引线圈短路→保持线圈继续通电。4.起动后：继电器断电→吸引线圈电流改道吸引与保持线圈的磁力抵消→主电路切断、起动机停转；————————————→齿轮与飞轮齿圈分离，起动过程结束。1.9起动机的工作过程与工作特性

1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.5起动机的工作特性1.定义：2.空载电流I0——I0≤90A3.空载转速n0——n0≥5000r/min4.制动电流Iamax——Iamax≥600A起动机完全制动(ns＝0，起动机刚接通)时，电枢电流达到最大值（Ia＝Iamax，Iamax称为制动电流）、电磁转矩达到最大值（Ts＝Tsmax，Tsmax称为制动转矩）。1.9起动机的工作过程与工作特性1.9.5起动机的工作特性1.定义：2.空载电流I0——I0≤90A3.空载转速n0——n0≥5000r/min4.制动电流Iamax——Iamax≥600A5.最大功率——额定功率完全制动（ns＝0）和空载（Ts＝0）时，功率为0。

Ia＝0.5Iamax时，起动机输出功率最大。汽车起动机工作时间很短（3~5s），允许以最大功率运转，因此将起动机的最大功率确定为起动机的额定功率。1.9起动机的工