第3章汽车控制系统

三亚学院理工学院第三章起动机汽车电器与电子控制系统主讲：伍时和三亚学院理工学院第三章起动机第三章起动机三亚学院理工学院第三章起动机要点：1、发动机不能自行起动，必须有外力拖动才能起动。2、起动系统：蓄电池、电流表、起动电动机、点火开关、继电器。将电池的能量转换成机械能带动发动机起动点火。3、起动机：1）直流串励电动机。2）、传动机构。3）、控制装置。第三章第三章起动机三亚学院理工学院第三章起动机起动机一般由三部分组成与作用：1)、直流串励式电动机其作用是产生转矩，即将蓄电池的电能转变为机械能的装置。2)、传动机构其作用是在发动机起动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，避免起动机发生电枢飞散的“飞车”事故。3)、控制装置(即电磁开关)用来接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离。在有些汽油机上，还具有接人和隔除点火线圈附加电阻的作用。图3．1所示为一典型起动机的结构。第三章起动机三亚学院理工学院第三章起动机第三章起动机三亚学院理工学院第三章起动机三亚学院理工学院第三章起动机第三章起动机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三节典型起动机的结构及工作原理第四节起动机常见故障和诊断以及试验与调整第三章三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理ESM:一、直流电动机1．直流电动机的构造部件：机壳、磁极、电枢、换向器、电刷、端盖。主要部件：定子绕组（励磁）转子绕组（电枢）。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理2．直流电动机的工作原理和转矩（1）工作原理（2）电磁转矩磁场中，载流导体受力，左手定则。2/PZCmCm转矩常数，P极对数，Z电枢总导体数,α支路对数。IS——电枢电流SmICMΦ——磁极磁通量2/PZCm三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理2．直流电动机的工作原理和转矩（3）电枢感应电动势nCEef60/PZCeCe结构常数，P极对数，Z电枢总导体数,α支路对数。SSfRIEUSeSfSRnCUREUI力矩与电流成正比，电流与转速反向变化关系。外加电压与电枢电流的关系。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理二、传动机构1、滚柱式单向离合器。单向离合器的外壳与十字块之间的间隙为不同宽度锲形槽，当发动机起动时，传动拨叉将单向离合器沿着花键拨出，驱动齿轮齿入发动机的飞轮齿环，此时电枢转动，单向离合器的十字块随着电枢一起旋转，滚柱滚入锲形槽的狭窄一侧而卡住，将转矩传给发动机的驱动齿轮。驱动曲轴起动发动机。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理二、传动机构1、滚柱式单向离合器。发动机起动后，飞轮线速度大于传动齿轮的线速度，发动机带动的飞轮将驱动单向离合器的驱动齿轮齿，驱动齿轮的转速比单向离合器的十字块转速更快，滚柱滚入锲形槽的较宽一侧而打滑，这样发动机的转矩不能传给电动机的驱动齿轮。避免电动机飞车的危险。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理2.摩擦片式单向离合器电动机输出起动力矩时，内接合鼓沿螺旋线向右移动，将摩擦片与外接合鼓压紧，利用摩擦力将电动机力矩传递给飞轮，发动机起动。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理2.摩擦片式单向离合器当飞轮线速度大于起动齿轮时，内接合鼓沿螺旋线向左移动，将摩擦片与外接合鼓松开，飞轮力矩不能传递给电动机。实现单向力矩传递。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理3．弹簧式单向离合器当发动机起动时，电动机旋转力矩将扭力弹簧收紧，于是电枢的转矩通过扭力弹簧4，驱动齿轮传递给发动机的飞轮，将发动机起动。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理3．弹簧式单向离合器当发动机起动后，飞轮的线速度大于驱动齿轮时，驱动齿轮的逆向作用力将扭力弹簧放松，发动机的飞轮力矩不能通过驱动齿轮传递给电枢转轴，实现单向离合器的功能。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理三、电磁式控制装置当起动时，接通开关9，按下起动按钮8，电磁线圈5、6通电并向电动机的电枢和励磁绕组通电，电机低电压低速起动，活动铁心向右吸合，带动拨叉将驱动此轮向左移动与飞轮齿轮齿合。当活动铁心完全吸合时，活动触盘将14,15触电接通，电源与电动机绕组全电压接通，电动机产生正常力矩带动发动机起动。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理控制过程为起动完成后，松开起动按钮8，保持线圈、吸引线圈经触电15通电，由于吸引线圈的电流方向与齿合时的流向相反，所以保持线圈与吸引线圈产生相反的磁场，活动电磁铁松开，弹簧带动活动铁心向左移动，驱动齿轮与飞轮齿合放开，同时接触盘将14、15触点断开，电动机断电停止运转。三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理四、起动机特性1．直流串励式电动机特性三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理串激式直流电动机的机械特性三亚学院理工学院第三章起动机第一节起动机的结构及工作原理一、起动机特性曲线——即转矩、转速、功率与电流的关系。1）、起动机起动时，n=0，电流最大，转矩也最大。称为制动转矩。2）、起动机空转时，电流最小，转矩也最小。N最大，称为空载转速。3）、起动机电枢电流接近一半时，功率最大。称为起动机的额定功率，是选择电机的依据。三亚学院理工学院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NQ——最低起动转速参数选择包括:起动机的功率、传动比、蓄电池容量的选择。MQ——发动机的起动阻力转矩N*m。P——起动机功率（kW）。9550QQNMP)(54939.9602wMNNMMPQQω——角速度（频率）。1）、起动机功率的选择三亚学院理工学院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)(0mNVCMV——发动机的工作容积(L)。2）、M——柴油发动机的起动阻力转矩N*m。C0——常数（表3-1）。9550QQNMP根据表3-1以及公式类型压缩比缸数468汽油机533.53.8汽油机73.544.2柴油机1577.27.4（表3-1）)()22.0~18.0(kWVP汽油机NQ=300~500r/min)().11~74.0(kWVP柴油机NQ=900~1500r/min电动机功率三亚学院理工学院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：发动机最低起动转速三个条件。1）、气缸已经吸入能够着火的混合气。3）、点火装置能够发出可靠的火花。2）、压缩行程终了时，混合气具有一定的压力和温度，使得第一次爆发后，发电机具有一定的动能完成四冲程继续工作。汽油机最低转速为：50~70r/min，柴油机的最低转速为：100~200r/min.)()030.0~016.0(kWVP汽油机NQ=50~70r/min)().160~074.0(kWVP柴油机NQ=100~200r/min三亚学院理工学院第三章起动机第二节起动机基本参数的选择2．传动比的选择1）、起动机与发动机的传动比，应能够保证发动机可靠的起动，同时要求能够使得起动电动机达到最大的功率。即就是保证发动机最低转速起动的条件下，电动机输出功率以及转矩最大。起动机与曲轴的传动比：汽油机13~17；柴油机8~10。汽油机NQ——最低起动转速650~900r/min柴油机NQ——最低起动转速800~2000r/min三亚学院理工学院第三章起动机第二节起动机基本参数的选择3．蓄电池的选择)()800~600(hAUPC电池容量C——电池容量（Ah）P——起动电动机功率（kW）V——起动电动机额定电压（V）7.5kW以上的电动机，蓄电池的容量可以选择比计算的理论值小些。三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理一、起动机的分类（1）、电磁控制强制吸合式：电机起动时，驱动齿轮借助电磁力拉动推杆，自动吸入飞轮齿环。（2）、电枢移动式：靠磁极磁通的电磁力，使电枢轴向移动，将驱动齿轮齿飞轮齿环。（3）、齿轮移动式：靠电磁开关推动安装在电枢轴孔内的齿合杆，而使驱动齿轮齿飞轮齿环。电枢移动式、和齿轮移动式，性能较好，但机械结构较复杂。用得多的是电磁控制强制吸入式。三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理二、电磁控制齿合式起动机1、日产1）日产车型。动作原理与第一节讲解一致三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理二、电磁控制齿合式起动机2、国产QD124型起动机三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。1）、进入齿合打开点火开关3，继电器线圈通电，触头1闭开，吸合线圈，维持线圈通电，电动机以低电压运行，将驱动齿轮齿入飞轮环。电动机与发动机飞轮齿合。通电回路为：电池正极接线柱4点火开关电流表A继电器线圈搭铁电机低电压起动齿入运行通路维持线圈电路电池正极接线柱4点火开关电流表A继电器连接触头搭铁导电片7接线柱8吸引线圈13接线柱9电动机线圈接线柱5电池负极维持线圈搭铁继电器通电回路三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。2）、完全齿合：接触盘将4—5端接通，电动机全电压运行，吸合线圈被接触盘短接，靠维持线圈维持电磁铁通电吸合，保持驱动齿轮齿入飞轮环。3）、起动结束：松开点火开关钥匙3，点火开关自动复位点火档位，继电器线圈断电，触头1断开，吸合线圈，维持线圈串联，保持驱动齿轮齿入飞轮环。电机低电压起动齿入运行通路维持线圈电路电池正极接线柱4点火开关电流表A继电器连接触头搭铁接触盘10接线柱9电动机线圈接线柱5电池负极维持线圈搭铁通电回路为：三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。3）、起动结束：松开点火开关钥匙3，点火开关自动复位点火档位，继电器线圈断电，触头1断开，吸合线圈，维持线圈串联，吸合线圈与维持线圈电磁力相反，合成吸力跟小，拨叉轴上的弹簧弹力将驱动齿轮拨离飞轮环，接触盘与4、5连接柱分离，起动结束。电动机绕组电池正极接线柱4导电片7负极连接头9搭铁接触盘10接线柱8吸引线圈13接线柱5电池负极维持线圈14搭铁通电回路为：三亚学院理工学院第三章起动机三、新型起动机1．电枢移动式起动机图3—13电枢移动式起动机的电路图：l—主磁场绕组，2—串联辅助励磁绕组，3—并联辅助励磁绕组，4—接触桥，5—静触点，6——电磁铁，7—挡片，8—扣爪，9—回位弹簧10—圆盘，11一电枢，12—磁极，13—摩擦式离合器。第三节典型起动机的结构及工作原理三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。1）、进入齿合此时，串、并联辅助绕组通电产生的电磁力克服弹簧9的反力，吸引电动机电枢向左移动，电动机的驱动齿轮齿入曲轴的飞轮齿环。并接通主励磁绕组1。蓄电池负极电池正极蓄电池负极电枢搭铁接触桥4上部串联辅助线圈2静触点5并联辅助线圈3搭铁当起动点火开关接通时，电磁铁6产生的吸力，吸引接触桥4，由于扣爪8顶住了挡片7，接触桥只能上端吸合，接通了串、并联辅助绕组的电路：此时，串、并联辅助绕组电阻大，产生的电磁磁通较小，电动机电枢低速运行，驱动齿轮齿入飞轮齿环较为柔和。1．电枢移动式起动机三亚学院理工学院第三章起动机第三节典型起动机的结构及工作原理电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。2）、完全齿合：电枢移动使驱动齿轮齿入飞轮环后，固定在电动机换向器端面的圆盘10，托起扣爪8，使得挡片7脱扣，活动接触桥上下触点闭合，接通电动机主励磁绕组1，起动电动机便以正常的工作转矩转速驱动发动机曲轴旋转。3）、离合器动作：