汽车起动系统

发动机启动系统一、概述1、什么是启动过程？2、启动系统的作用是什么？3、对启动系统有什么要求？4、启动方式有几种？5、启动系统的组成？启动过程：发动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自动怠速运转的全过程。启动系统作用：在正常使用条件下，通过启动机将蓄电池储存的电能转变为机械能，带动发动机以足够高的转速运转，以顺利启动发动机。要求：启动力矩；启动转速启动方式：人力启动；电力启动机启动组成：蓄电池启动机点火开关启动继电器二、起动机1、起动机的组成起动机一般由直流电动机、传动机构和电磁操纵机构三部分组成。直流电动机：在直流电压的作用下，产生旋转力矩。传动机构：使发动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合传动及分离的装置。启动时，使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将起动机转矩传给发动机飞轮；起动后，使驱动齿轮脱开飞轮齿圈。电磁操纵机构：控制启动机主电路的通断，同时控制启动机的驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合和分离。2、直流电动机（1）结构起动电动机一般为串励式直流电动机，主要由电枢总成（转子部分）、磁极（定子部分）、机壳、电刷和电刷架等组成。a.电枢与换向器：电枢由电枢轴、电枢铁心和电枢绕组等组成，电枢的结构如图。作用：通电时产生电磁转矩。b.磁极磁极由固定在机壳上的铁心和缠绕在铁心上的励磁绕组组成。作用：建立电动机磁场。c.电刷与电刷架电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机，使电枢产生定向转动力矩。电刷一般用铜粉和石墨粉压制而成，以有利于减小电阻及耐磨性。（2）工作原理通电导体在磁场中受到电磁力。3.2.2直流电动机结构和工作原理3.传动机构又称啮合机构或啮合器作用：（1）起动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮；（2）起动后，发动机带动起动机时，啮合机构立即打滑，即具有单向传递动力的作用。常见有滚柱式、摩擦片式、扭簧式和棘轮式等。（1）滚柱式单向离合器驱动齿轮与外壳连成一体，外壳内装有十字块，十字块与花键套筒固定连接→成一体。在外壳与十字块形成的四个楔形槽内分别装有滚柱及压帽与弹簧。外壳与护盖扣合密封。在花键套筒外面套有移动衬套及缓冲弹簧。整个单向离合器总成利用花键套筒套在电枢轴的花键上。单向离合器总成在拨叉作用下，可以在电枢轴上轴向移动，也可以随电枢轴转动。工作原理：起动时，电枢轴通过花键套筒带动十字块旋转，这时滚柱在摩擦力作用下，滚入楔形槽的窄端，将十字块与外壳楔成一体，于是将转矩传给了驱动齿轮，带动飞轮齿圈转动，起动发动机。1．滚柱式单向离合器1．滚柱式单向离合器起动后，曲轴转速升高，飞轮带动驱动齿轮高速旋转。当其转速大于十字块时，滚柱滚入楔形槽的宽端而打滑。1．滚柱式单向离合器所以转矩不能从驱动齿轮传给电枢轴，防止了电枢超速飞散。滚柱式单向离合器结构简单，工作可靠，但传递转矩受限制。2．摩擦片式单向离合器摩擦片式单向离合器多用于功率较大的柴油机起动机。2．摩擦片式单向离合器花键套筒（螺旋套）套在电枢轴的螺旋花键上，它的外表面上有三条螺旋花键套着内接合毂。内接合毂上有四个轴上槽，插放主动片的内凸齿。2．摩擦片式单向离合器从动片的外凸齿插在与驱动齿轮成一体的外接合毂（驱动齿轮套筒）的槽中。主、从动片相间排列。离合器工作时，利用主、从动片的摩擦力传递转距。2．摩擦片式单向离合器起动时：内接合毂由于花键套筒的旋转而左移，使主、从动片压紧而传递动力，电枢转距传给驱动齿轮，起动发动机。2．摩擦片式单向离合器起动后，飞轮齿圈转速高于驱动齿轮，于是内接合毂又沿花键套筒的螺旋花键右移，使主、从动片出现间隙而打滑，避免电枢超速飞散。2．摩擦片式单向离合器摩擦片离合器可传递较大转距，并能在超载时自动打滑，但摩擦片易磨损，需经常检查调整，其结构也较复杂。3．弹簧式单向离合器花键套筒（传动套）套在电枢轴的螺旋花键上，驱动齿轮套在电枢轴的光滑部分，两者之间用月形键联结，使两者之间不能作轴向移动，但可以相对转动。3．弹簧式单向离合器在驱动齿轮柄和花键套筒外装有扭力弹簧，弹簧的两端各有1/4圈内径较小，分别箍紧在齿轮柄和花键套筒上。3．弹簧式单向离合器起动时，电枢轴带动传动套转动，扭力弹簧顺着螺旋方向将齿轮柄与传动套包紧，发动机转距经扭力弹簧传给驱动齿轮，起动发动机。3．弹簧式单向离合器起动后，驱动齿轮转速高于传动套，扭力弹簧放松，驱动齿轮与传动套松开，发动机的转距不能传递给电动机电枢。3．弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器的结构简单，寿命长，成本低。但其轴向尺寸大，主要用在一些大功率起动机上。3、起动机电磁操纵机构起动机的操纵机构分为机械式和电磁控制式2类。现代汽车均采用电磁操纵机构，由电磁开关控制。电磁操纵机构安装在起动机的上部，控制起动机的接通和关断。断开点火开关3．3．2起动机电磁操纵机构工作原理如上图。接通起动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在吸拉线圈和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁心克服弹簧力右移，活动铁心带动拔叉移动，接触盘也被活动铁心推至与触点接触位置，使起动机通入起动电流，产生电磁转距起动发动机。接触盘接通触点后，吸拉线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。3．3．2起动机电磁操纵机构发动机起动后，断开起动开关，此时流经电磁线圈电流为：蓄电池正极→接线柱11→接触盘10→接线柱12→吸引线圈6→保持线圈5→搭铁→蓄电池负极。由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状态；接触盘同时回位，切断起动机电路，起动机停止工作。3．4汽车起动系统电路实例分析3.4.1CA1091汽车起动系统解放CA1091汽车使用QD151、QD1518、QD124A或QD124H等型号电磁啮合式起动机，解放CA1091K2型柴油车则使用QD25型减速式起动机。这里重点介绍组合继电器。组合继电器解放CA1091起动系统在控制电路中采用了JD171型组合继电器。组合继电器由起动继电器和保护继电器两部分组成。组合继电器起动继电器：控制起动机电磁开关中吸引线圈和保持线圈中电流的通断；保护继电器：使起动电路具自动保护功能。组合继电器起动保护：（1）在将发动机起动后自动停止起动机工作；（2）在发动机运转时防止误起动。还控制充电指示灯工作。组合继电器触点K1为常开式，触点K2为常闭式。由于起动继电器线圈与触点K2串联，当K2打开时，K1不可能闭合。起动系统的工作过程（1）点火开关闭合，电流回路为：蓄电池正极→电流表→点火开关SW→线圈L1→常闭触点K2→搭铁→蓄电池负极。→常开触点K1闭合，接通了电磁开关电路。起动系统的工作过程（2）起动机电磁开关电路接通：电池正极→B→起动继电器触点K1→S→起动机吸引线圈3→搭铁→蓄电池负极。→起动机起动起动系统的工作过程（3）起动后，松开点火开关，线圈L1断电→起动继电器触点K1打开→切断了电磁开关电路→电磁开关复位→起动机停。起动系统的工作过程（4）如果起动后，点火开关没断开，这时线圈L2有中性点N的电压，使常闭触点K2打开，切断了线圈L1的电路，触点K1断开，使电磁开关断电，起动机自动停止。起动系统的工作过程（5）若发动机运转时误起动，因为线圈L2总有发电机中性点电压，保护继电器触点K2处于打开状态，线圈L1不能形成电流回路，电磁开关不动作，起动机不工作。3.4.2东风EQ1090起动系统电路该汽车采用的是QD124或QD1212型起动机，传动机构采用滚柱式单向离合器，在控制电路中采用了起动继电器。3.4.2东风EQ1090起动系统电路起动继电器的作用是用来接通或切断起动机电磁开关线圈的电路。起动系统电路如下图：接通点火开关，电流：从蓄电池正极→电流表→点火开关→继电器线圈→蓄电池负极。继电器电磁吸力→使继电器触点闭合→接通起动机电磁开关控制电路。3.4.2东风EQ1090起动系统电路电磁开关控制电路接通后，吸引线圈和保持线圈产生的电磁力，将起动机主电路接通。此时电流：蓄电池正极→主触点→接触盘→主触点→起动机励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。→起动机产生电磁转距起动发动机。减速起动机和永磁起动机减速起动机在起动机电动机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减速起动机解决直流电动机转速高与发动机需求起动转矩大的矛盾。增加减速器，可采用高转速、低转矩的直流电动机，电动机的体积和重量可以减小。高转速低扭矩的直流电动机，工作电流较小，还可减轻蓄电池的负担，延长蓄电池的使用寿命。减速起动机常用减速起动机的减速器转数比约为4：1。目前减速起动机的应用非常普遍。减速起动机减速器按齿轮的啮合方式不同，可分为：外啮合式、内啮合式、行星齿轮式减速器三种。减速起动机外啮合式，主动齿轮轴与从动齿轮轴平行，两轴中心距较大。优点：结构简单、工作可靠、噪声小、便于维修。缺点：起动机径向尺寸大。减速起动机内啮合式：两轴中心距离较小，工作可靠，但噪声较大。减速起动机行星齿轮式：两轴中心线重合，利于起动机安装；因扭矩平均分布在行星齿轮上，可采用塑料或粉末冶金的齿轮，既减轻重量，又抑制噪声，应用广泛。永磁起动机用永磁材料制成起动机的磁极，以取代原有的磁场绕组和磁极铁心的起动机→永磁起动机。永磁起动机由于取消了磁场绕组和磁极铁心，起动机的体积和质量大大减小，机械特性和换向性能得到改善，使换向火花造成的高频干扰减小，工作可靠性提高。但永磁材料会退磁，使起动功率逐渐下降，所以目前仅限于在小功率起动机上应用。永磁起动机在永磁起动机上加装减速器→永磁减速起动机。它同时具有永磁起动机和减速起动机的特点，应用广泛。二．起动机的正确使用与维护1.起动机的正确使用为了延长起动机的使用寿命，并保证能迅速、可靠、安全地工作，使用起动机必须注意以下几点：（1）起动机是按短时间大电流工作设计的，因此，使用起动机时，每次工作时间不得超过5s，重复起动时必须间隔15s以上。（2）在低温下起动发动机时，应先预热发动机后再起动(柴油机)。（3）起动机电路的导线连接要牢固，导线的截面积不应太小。（4）使用不具备自动保护功能的起动机时，应在发动机起动后迅速断开起动开关。在发动机正常运转时，切勿随便接通起动开关。（5）应尽可能使蓄电池处于充足电的状态，保证起动机正常工作时的电压和容量，减少起动机重复工作的时间。（6）应定期对起动机进行全面的保养和检修。2.起动机的使用注意事项（1）起动前应将变速器挂上空挡，自动变速器的汽车应将变速杆置于P位或N位，起动同时踩下离合器踏板。（2）每次接通起动机的时间不得超过5s，两次之间应间歇15s以上。（3）当发动机起动后应立刻松开点火开关，使起动机停止工作。（4）经过三次起动，发动机仍没有起动着火，则停止起动，进行简单的检查，如蓄电池的容量、极柱的连接、油电路等，否则蓄电池的容量将严重下降，起动发动机变得更困难。3.起动机的维修注意事项（1）在车上进行起动检测之前，一定要将变速器挂上空挡，并实施驻车制动。（2）在拆卸起动机之前，应先拆下蓄电池的搭铁电缆线。起动机常见故障部位起动机常见故障部位如图所示。起动机的常见故障（一）起动电流过小（二）起动机带动发动机转动太慢（１）故障现象。发动机无法起动后，按喇叭声音较小。（２）故障原因。电刷严重磨损，电刷弹簧压力不足，蓄电池电量不足。（１）故障现象。起动机带动发动机转动太慢，转动无力。（２）故障原因。蓄电池有故障或充电不足；蓄电池与起动机之间的连接导线有故障；起动机电流过小；起动机电流过大。70一、起动机的常见故障（三）起动机带不动发动机（四）起动机驱动齿轮不啮合（１）故障现象。起动机带不动发动机，起动机空转，发动机不转。（２）故障原因。蓄电池充电不足或有故障；电磁开关有故障；驱动齿轮或飞轮齿圈损坏；起动机啮合力太小。（１）故障现象。起动机驱动齿轮不啮合。（２）故障原因。触点总成有故障；触点总成搭铁不良；保持线圈有故障