第10章  發(fā)動(dòng)機起動(dòng)系統 內容提要 1.      起動(dòng)系的作用、方式和基本組成 2.      電起動(dòng)機的構和工作原理 3.      減速起動(dòng)機與永磁起動(dòng)機 4.      低溫起動(dòng)預熱裝置

圖10-1  電起動(dòng)系統 1-蓄電池  2-起動(dòng)機  3-起動(dòng)繼電器  4-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)  5-電流表

當點(diǎn)火開(kāi)關(guān)4置于起動(dòng)檔“Start”時(shí),首先接通起動(dòng)控制電路，電磁開(kāi)關(guān)閉合，蓄電池電流經(jīng)電磁開(kāi)關(guān)流入起動(dòng)機，并使其轉動(dòng)。同時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)還將驅動(dòng)齒輪向外推出與發(fā)動(dòng)機飛輪相嚙合，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機轉動(dòng)。當發(fā)動(dòng)機完成著(zhù)火并加速運轉后，飛輪有反過(guò)來(lái)帶動(dòng)起動(dòng)齒輪運轉的趨勢時(shí)，起動(dòng)機上的單向離合器使起動(dòng)機的驅動(dòng)齒輪相對于起動(dòng)機電樞軸空轉(以保護起動(dòng)機)。駕駛員及時(shí)將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉到點(diǎn)火檔“IG”，切斷起動(dòng)機控制電路，驅動(dòng)齒輪退回，起動(dòng)機停止運轉。

10.2   

圖10-2  起動(dòng)機結構 1-回位彈簧  2-保持線(xiàn)圈  3-吸引線(xiàn)圈  4-電磁開(kāi)關(guān)殼體  5-主觸點(diǎn)  6-接線(xiàn)柱  7-接觸盤(pán)  8-后端蓋  9-電刷彈簧  10-換向器  11-電刷  12-磁極  13-磁極鐵芯  14-電樞  15-磁場(chǎng)繞組  16-移動(dòng)襯套  17-緩沖彈簧  18-單向離合器  19-電樞軸花鍵  20-驅動(dòng)齒輪  21-罩蓋  22-制動(dòng)盤(pán)  23-傳動(dòng)套筒  24-撥叉

 電起動(dòng)機

以單匝電樞繞組的直流電動(dòng)機為例說(shuō)明其工作

圖10-3  直流電動(dòng)機工作原理 a）電流從A→B  b）電流從B→A 1-電樞繞組  2-電刷B  3-換向器銅片  4-電刷A

原理。將通電線(xiàn)圈置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖10-2所示，直流電通過(guò)電刷和換向器銅片引入。當電流I_s從A電刷經(jīng)a-b-c-d到B電刷時(shí)，根據左手定則判定，匝邊ab和cd受到的磁場(chǎng)力F方向如圖10-3a所示，這個(gè)電磁力將形成力矩，使線(xiàn)圈逆時(shí)針轉動(dòng)。當線(xiàn)圈轉到換向片A與負電刷接觸，換向片B與正電刷接觸時(shí)，電流方向改變?yōu)閐-c-b-a，同時(shí)匝邊ab和cd的位置也改變，電磁轉矩的方向保持不變，使線(xiàn)圈繼續逆時(shí)針旋轉。

圖10-4  電樞總成 1-電樞疊片  2-電樞鐵芯  3-電樞軸  4-電樞繞組  5-電樞鐵芯總成  6-換向器

φ——磁極磁通；

圖10-5  磁場(chǎng)繞組的連接 a)串連連接  b)并聯(lián)連接 1-絕緣接線(xiàn)柱  2-換向器  3-搭鐵電刷  4 -絕緣電刷  5-磁場(chǎng)繞組

(1)電樞總成（圖10-4）  它由電樞軸、電樞鐵心、電樞繞組及換向器組成。在電樞軸3上壓有鐵芯2，鐵芯的作用是增加磁力，它是由互相絕緣的薄硅鋼片1疊成，采用疊片是為了減小鐵芯內感應的渦流電流的損失。每片疊片有槽，疊在一起形成溝槽，電樞繞組分多條支路嵌在鐵芯的溝槽內，并分別接到固定在電樞軸上互相絕緣的換向器各銅片上。為了獲得較大起動(dòng)轉矩，電樞繞組采用大截面的銅導線(xiàn)制成，以便幾百安培的起動(dòng)電流通過(guò)。

圖10-6  電動(dòng)機的串勵、并勵與復勵 a) 串勵  b) 并勵  c)復勵 1-勵磁繞組  2-電樞繞組  3-蓄電池

(3)電刷與刷架  由于起動(dòng)機電流較大，所用電刷是用銅與石墨粉壓制而成。電刷置于電刷架架中，由盤(pán)形彈簧壓緊到換向器上，電極引線(xiàn)接電源或搭鐵。

圖10-7  滾柱式單向離合器的組成 a）結構   b）工作原理（起動(dòng)中）  c）工作原理（起動(dòng)后） 1-驅動(dòng)齒輪  2-單向離合器外殼  3-十字塊  4-滾柱  5-彈簧及活柱  6-護蓋  7-彈簧座  8-緩沖彈簧  9-移動(dòng)襯套  10-傳動(dòng)套筒  11-卡簧   12-墊圈  13-楔形槽  14-飛輪

(2)輕載時(shí)，電樞電流與勵磁電流小，轉速高；而重載時(shí)，電樞電流與勵磁電流大，轉速低。這種“軟”的機械特性能保證起動(dòng)的安全可靠。

圖10-8  摩擦式單向離合器  a) 結構  b) 壓緊  c) 放松 1-驅動(dòng)齒輪  2-齒輪柄  3-減振彈簧  4-內接合鼓  5-小彈簧  6-從動(dòng)片  7-主動(dòng)片  8-壓環(huán)  9-彈性圈  10-外接合鼓  11-飛輪

滾柱式單向離合器傳遞較大扭矩時(shí)，滾柱容易卡住，不能滿(mǎn)足大功率起動(dòng)機的要求，但結構簡(jiǎn)單，因此在現代汽車(chē)上應用廣泛。

圖10-9  扭簧式單向離合器 1-驅動(dòng)齒輪  2-擋圈  3-月形圈  4-扭力彈簧  5-護圈  6-連接套筒  7-墊圈  8-緩沖彈簧  9-撥環(huán)  19-卡簧

3．扭簧式離合器  其結構如圖10-9 所示。驅動(dòng)齒輪1空套在電樞軸的前端的光滑部分，連接套筒6套在電樞軸的花鍵部分，扭力彈簧兩端各有1／4圈內徑較小的部分，箍緊驅動(dòng)齒輪1與連接套筒6。

圖10-10  電磁開(kāi)關(guān) 1-起動(dòng)開(kāi)關(guān)  2-定觸點(diǎn)  3-動(dòng)觸點(diǎn)  4-保持線(xiàn)圈  5-吸引線(xiàn)圈   6-動(dòng)鐵芯  7-拉桿  8-撥叉  9-單向離合器  10-驅動(dòng)齒輪  11-電樞  12-電刷  13-磁極

  當接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)1時(shí)，吸引線(xiàn)圈中的電流經(jīng)起動(dòng)機的勵磁繞組F和電樞繞組后搭鐵，保持線(xiàn)圈則直接搭鐵。此時(shí)兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生較強的相同方向的電磁吸力，吸引動(dòng)鐵芯6向左移動(dòng)。

圖10-11  起動(dòng)繼電器控制的起動(dòng)機電路 1-起動(dòng)繼電器  2-起動(dòng)機  3-蓄電池接線(xiàn)柱  4-動(dòng)觸點(diǎn)  5-吸引線(xiàn)圈  6-保持線(xiàn)圈     7-鐵芯  8-撥叉  9-驅動(dòng)齒輪  10-起動(dòng)機接線(xiàn)柱  11-起動(dòng)開(kāi)關(guān)  12-起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)  13-起動(dòng)繼電器線(xiàn)圈

鐵芯的移動(dòng)通過(guò)撥叉8將驅動(dòng)齒輪10推向飛輪，同時(shí)通過(guò)電樞中的較小電流使電樞軸較緩慢地旋轉，因而有利于嚙合。當驅動(dòng)齒輪與飛輪齒圈完全嚙合時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)與接觸點(diǎn)也剛好完全閉合。此時(shí)，吸引線(xiàn)圈被短路，只靠保持線(xiàn)圈吸力將觸點(diǎn)與定觸點(diǎn)保持在接通狀態(tài)，強大的起動(dòng)電流通過(guò)勵磁繞組F和電樞繞組使電動(dòng)機快速轉動(dòng)。

圖10-12  CA1091汽車(chē)起動(dòng)機保護電路 1-組合繼電器  2-發(fā)電機  3-起動(dòng)機  4-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)  5-充電指示燈

3.起動(dòng)機驅動(dòng)保護電路  發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后，若駕駛員未及時(shí)斷開(kāi)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，就會(huì )造成單向離合器的磨損；若發(fā)動(dòng)機進(jìn)入正常工作狀態(tài)，駕駛員誤將起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，就會(huì )造成起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪與旋轉著(zhù)的飛輪齒圈撞擊，從而加速齒圈及起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪的損壞。有些汽車(chē)的起動(dòng)系統中采用了起動(dòng)保護電路，其作用就是防止上述情況的發(fā)生。當發(fā)動(dòng)機一旦起動(dòng)后，起動(dòng)機能自動(dòng)停止工作；發(fā)動(dòng)機正常工作后，即使誤將起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，起動(dòng)機也不會(huì )工作。

圖10-13  減速起動(dòng)機的類(lèi)型  a) 外嚙合式   b)內嚙合式   c)行星齒輪式 1-驅動(dòng)齒輪  2-減速機構從動(dòng)齒輪及單向離合器  3-惰輪  4-減速機構主動(dòng)齒輪  5-電樞  6-電磁開(kāi)關(guān)  7-單向離合器  8-撥叉  9-減速機構從動(dòng)齒輪  10-行星齒輪減速機構

普通起動(dòng)機電樞轉速與驅動(dòng)齒輪的轉速相同。減速起動(dòng)機在電樞與驅動(dòng)齒輪之間裝有一級減速齒輪(一般速比為3～4)，它的優(yōu)點(diǎn)是：采用了高速低扭矩的電動(dòng)機，可使起動(dòng)機重量和體積減小，且便于安裝；提高了起動(dòng)機的起動(dòng)轉矩而有利于發(fā)動(dòng)機起動(dòng)；電樞軸較短而不易彎曲等。

圖10-14  外嚙合式減速起動(dòng)機(有惰輪、無(wú)撥叉)  1-后端蓋  2-電刷架  3-定子總成  4-電樞總成  5-減速機構主動(dòng)齒輪  6-惰輪      7-螺栓  8-驅動(dòng)端蓋  9-驅動(dòng)齒輪  10-減速機構從動(dòng)齒輪及單向離合器  11-鋼球    12-回位彈簧  13-電磁開(kāi)關(guān)  14-直流電動(dòng)機  15-螺栓  16-氈圈

圖10-15  外嚙合式減速起動(dòng)機(無(wú)惰輪、有撥叉)  1-電磁開(kāi)關(guān)  2-活動(dòng)鐵芯  3-撥叉  4-驅動(dòng)齒輪  5-單向離合器  6-從動(dòng)齒輪軸      7-減速機構從動(dòng)齒輪  8-外殼  9-電樞  10-勵磁繞組  11-磁場(chǎng)繞組  12-蓄電池接線(xiàn)柱  13-換向器

圖10-17   DW-1型行星齒輪式減速起動(dòng)機  1-電刷  2-滾珠軸承  3-換向器  4-導線(xiàn)插頭  5-電磁開(kāi)關(guān)  6-永久磁鐵磁極  7-撥叉  8-行星減速齒輪  9-驅動(dòng)齒輪  10-軸承  11-單向離合器  12-電樞總成  13-行星齒輪  14-主動(dòng)齒輪(太陽(yáng)輪)  15-齒圈  16-撥叉環(huán)

圖10-16  內嚙合式減速起動(dòng)機  1-起動(dòng)開(kāi)關(guān)  2-起動(dòng)繼電器線(xiàn)圈  3-起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)  4-電磁開(kāi)關(guān)主觸點(diǎn)   5-接觸盤(pán)  6-吸引線(xiàn)圈  7-保持線(xiàn)圈  8-活動(dòng)鐵芯  9-撥叉  10-單向離合器  11-螺旋花鍵軸  12-內嚙合減速齒輪  13-主動(dòng)齒輪  14-電樞  15-磁場(chǎng)繞組

2.內嚙合式  內嚙合減速機構傳動(dòng)中心距小，可以有較大的傳動(dòng)比，適合于較大功率的起動(dòng)機。圖10-16所示為國產(chǎn)QD254型內嚙合式減速起動(dòng)機原理圖。

圖10-18 永磁減速起動(dòng)機內部結構及電氣連接原理圖 1-      驅動(dòng)齒輪  2-飛輪齒圈  3-單向離合器  4-傳動(dòng)撥叉  5-行星齒輪減速器  6-永久磁鐵  7-電樞  8-換向器及炭刷  9-電磁開(kāi)關(guān)  10-起動(dòng)開(kāi)關(guān)  11-蓄電池

由于鍶鐵氧體的磁能較低，而釹鐵硼體格昂貴，所以永磁式起動(dòng)機主要用在功率2kW以下的小型起動(dòng)機上。

圖10-19 電熱塞  1-固定螺母  2-中心螺桿  3-膠合劑  4-絕緣體  5-墊圈  6-外殼  7-密封墊圈  8-填充劑  9-電阻絲  10-發(fā)熱體鋼套

低溫嚴寒氣候，燃料汽化及燃燒困難(尤其是柴油)，機油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動(dòng)機起動(dòng)困難。為了確保發(fā)動(dòng)機順利起動(dòng)，需要采取相應措施，常見(jiàn)的有預熱空氣、預熱機油、預熱冷卻水、噴起動(dòng)液、減壓起動(dòng)等。

圖10-20 熱敏電阻預熱器  1-陶瓷熱敏電阻加熱器  2-鋁合金散熱柱  3-密封圈  4-密封墊  5-進(jìn)氣支管

起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋到預熱檔，電流通過(guò)預熱指示器，再到各缸預熱塞，電流經(jīng)中心螺桿→電阻絲→發(fā)熱體鋼套→氣缸蓋→車(chē)身搭鐵→蓄電池負極。電阻絲通電后，金屬鋼套變得紅熱，加熱燃燒室內空氣。

圖10-21  電火焰預熱器  1-油孔  2-閥體  3-閥心  4-電阻絲  5-蓄電池  6-開(kāi)關(guān)

當柴油機起動(dòng)時(shí)，接通預熱器開(kāi)關(guān)6，蓄電池5對電阻絲供電，電阻絲變?yōu)闊霟釥顟B(tài)而加熱閥體，因為閥體的熱膨脹系數較大而伸長(cháng)，帶動(dòng)閥芯3向右移動(dòng)，使進(jìn)油孔1打開(kāi)，燃油經(jīng)進(jìn)油孔流入閥體的內腔受熱而汽化，從閥體內腔噴出，被熾熱的電阻絲4點(diǎn)燃形成火焰，加熱進(jìn)入氣缸的空氣。

本章小結 2.      起動(dòng)系主要包括蓄電池、起動(dòng)機、起動(dòng)繼電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、安全開(kāi)關(guān)(有的汽車(chē)采用)、低溫起動(dòng)預熱裝置等。 3.      發(fā)動(dòng)機起動(dòng)有手起動(dòng)、電起動(dòng)、汽油機起動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)和拖動(dòng)等幾種方式?，F代汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機，均采用電起動(dòng)方式。 4.      電起動(dòng)機的作用是將蓄電池的電能轉換成機械能以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機。起動(dòng)機一般由直流電動(dòng)機、控制裝置和傳動(dòng)機構組成。 5.      直流電動(dòng)機是將電能轉變?yōu)闄C械能的設備，它是根據通電導體在磁場(chǎng)中將受到電磁力作用而產(chǎn)生運動(dòng)的原理進(jìn)行工作的，其由電樞總成、磁極、電刷與刷架及其它附件組成。根據勵磁繞組和電樞繞組聯(lián)接方式分有串勵、并勵和復勵三種方式。 6.      普通起動(dòng)機的傳動(dòng)機構主要組成部分是單向離合器。其作用是將電動(dòng)機的動(dòng)力傳遞給發(fā)動(dòng)機飛輪以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機，而發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后則斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機對起動(dòng)機的逆向驅動(dòng)。常見(jiàn)的單向離合器有滾柱式、摩擦片式及扭簧式。 7.      起動(dòng)機的控制裝置一般是電磁開(kāi)關(guān)，有的還采用了一些中間繼電器。其作用是控制起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機飛輪的嚙合與分離以及電動(dòng)機電路的通斷。為了防止誤操作而使起動(dòng)機損壞，有些汽車(chē)的起動(dòng)系統中采用了起動(dòng)保護電路。 8.      減速起動(dòng)機在電樞與驅動(dòng)齒輪之間裝有一級減速齒輪，具有重量輕、體積小、便于安裝、起動(dòng)機的起動(dòng)轉矩提高而有利于發(fā)動(dòng)機起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。 9.      永磁起動(dòng)機的定子磁場(chǎng)采用永磁體材料，具有磁場(chǎng)穩定，體積小，重量輕，使用安全性好等特點(diǎn)，適用于小功率的起動(dòng)機。 10.   低溫嚴寒氣候，燃料汽化及燃燒困難，機油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動(dòng)機起動(dòng)困難。為了確保發(fā)動(dòng)機順利起動(dòng)，需要采取相應措施，常見(jiàn)的有預熱空氣、預熱機油、預熱冷卻水、噴起動(dòng)液、減壓起動(dòng)等。

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