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1、1,第三章 起动系统,山东理工大学汽车学院,2,学习目标：掌握起动系统的组成 了解起动机的工作原理和特性 掌握起动机的组成和结构 了解几种单向离合器的构造和工作过程 掌握电磁控制装置的构造及工作原理 掌握几种减速起动机的特点及减速装置,3,电力起动机起动-起动迅速,可重复使用-广泛使用,辅助汽油机起动-常用于大型的柴油机,人力起动-简单不方便-用于农用车,发动机需要外力起动,起动方式,第一节 概述一、起动系统概述,4,第一节 概述一、起动系统概述,图21起动系基本组成1蓄电池 2起动机 3起动继电器 4点火开关 5电流表,发动机起动系的作用就是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械运动来起动发动机
2、。,1.起动机,起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发动机，使发动机起动工作。,起动机的组成:直流串激式电动机 传动机构 电磁开关,6,2起动开关与起动继电器,起动开关的作用是接通起动机电磁开关电路，使电磁开关通电工作；起动继电器触点的开闭控制起动机电磁开关电路的通断。,7,二、起动机的种类,3按驱动齿轮啮入方式(1)惯性啮合式(2)电枢移动式(3)磁极移动式(4)齿轮移动式(5)强制啮合式4.按传动机构结构(1)非减速起动机(2)减速起动机,1按电动机磁场产生的方式(1)励磁式起动机(2)永磁式起动机2按起动时起动机的操纵方式(1)直接操纵式起动机(2)电磁操纵式起动机,8,三、
3、起动机的型号,国产起动机的型号表示如下：1 2 3 4 5 产品代号：QD一起动机；QDJ一减速起动机；QDY一永磁起动机；电压等级代号：112V；224V；功率等级代号：其含义如表2l所示；设计序号；变型代号。,9,起动机的构造：直流串激式电动机，传动机构，电磁开关,10,第二节 起动机的构造、工作原理及特性,11,一、直流电动机 1.直流电动机的工作原理,一、直流电动机的工作原理,12,2.直流电动机的构造,直流电动机由电枢、磁极、换向器、电刷与刷架及其它附件组成。,13,磁极:作用：产生磁场,14,电枢绕组与激磁绕组的联接。,15,电枢（转子）：作用：产生转矩,16,电刷组件：作用：转子
4、引入直流电,17,起动机构造,18,一、直流电动机 1.直流电动机的工作原理,直流电动机的工作原理,19,电动机的电磁转矩M取决于磁通、电枢电流Ia的乘积，即M=CmIa其中Cm电机结构常数通电的线圈在磁场中受力而转动，运动的线圈切割磁力线产生电动势，电动势的方向和线圈电流方向相反，电动势的大小为：E反=Cen其中，Ce电机结构常数；磁极磁通；n电枢转速。,直流电动机转矩自动调节原理,20,电动机工作时，电压平衡方程式为：Ub=E反+IaRa 则电枢电流为：Ia=（Ub-E反）/Ra分析：负载轴上阻力矩电枢转速E反Ia电磁转矩直至电磁转矩减至与阻转矩相等电机拖动负载以较高转速平稳运转；负载轴上
5、阻力矩电枢转速E反Ia电磁转矩直至电磁转矩增至与阻转矩相等电机拖动负载以较低转速平稳运转。,直流电动机转矩自动调节原理,21,二、传动装置,起动机传动装置的主要组成部分是单向离合器和移动叉。单向离合器又名超越离合器。其作用是起动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机起动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转而造成飞散事故。起动机中常见的单向离合器有滚柱式、摩擦片式、扭簧式、棘轮式等几种型式。,22,1滚柱式单向离合器,滚柱式单向离合器的结构如图27所示。,图27 滚柱式单向离合器的组成1驱动齿轮 2单向离合器外壳 3十字块 4滚柱 5弹簧及活柱 6护盖 7弹簧座 8缓冲
6、弹簧 9移动衬套 10传动套筒 11卡簧 12垫圈,23,a)起动时传递电磁转矩 b)起动后打滑 1十字块 2弹簧及活柱 3楔形槽 4单向离合器外壳 5驱动齿轮 6飞轮 7活柱 8滚柱,滚柱式单向离合器工作原理,24,2摩擦片式单向离合器3扭簧式单向离合器,图29 摩擦片式单向离合器结构,图210 扭簧式单向离合器结构,1限位套2衬套 3驱动齿轮 4限位螺母5弹性垫圈 6压环 7调整垫圈 8从动摩擦片 9、15卡环 10主动摩擦片 1l内接合鼓 12缓冲弹簧 13传动套筒 14移动衬套 16外接合鼓,1衬套 2驱动齿轮 3挡圈 4月形圈 5扭力弹簧 6护套 7垫圈 8传动套筒 9缓冲弹簧 10
7、移动衬套 11卡簧,25,三、控制装置,控制装置包括电磁开关、起动继电器和点火起动开关。,1-起动继电器 2-起动机 3-蓄电池接线柱 4-动触点 5-吸引线圈 6-保持线圈 7-铁芯 8-拨叉 9-驱动齿轮 10-起动机接线柱 11-起动开关 12-起动继电器触点 13-起动继电器线圈,26,电磁开关,电磁开关的作用是控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的通断。电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁心、接触盘/触点等组成(参见图22)。对于汽油发动机用起动机，电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。,27,第三节起动机的工作
8、特性,1.扭矩特性：直流电动机的转矩特性是指电动机产生的电磁力转矩M与其电枢电流Is的关系：Mf(Is)。2.转速特性即机械特性：起动机的机械特性是指电动机的转速随电磁转矩变化的规律：nf(M)。,图2-12起动机转矩特性 图2-13起动机机械特性,28,图2-14起动机特性曲线,完全制动时：P和n0时，Mmax 空载时：Imax，nmax,P=0 当I0.5I，Pmax,3.功率特性,29,为什么用串励直流电机,转矩与电枢电流的平方成正比，串励直流电机可以产生更大的转矩串励直流电机具有轻载转速高，高载转速低的特点，可以保证起动时不宜烧毁，轻载时不会“飞车”,30,二、影响起动机功率的因素,接
9、触电阻和导线的影响：R大，L长，A小，会使P减小蓄电池容量的影响 容量越小，功率越小温度的影响T减小，蓄电池内阻r增加，P减,31,四、工作过程,32,33,工作过程,传动机构工作示意图,34,起动机动画,35,结构与工作原理,图211 ST614型起动机电路1驱动齿轮 2回位弹簧 3拨叉 4活动铁心 5保持线圈 6吸引线圈7电磁开关接线柱 8起动开关 9熔断丝 10黄铜套 11接触盘 12、14触点及接线柱 13电流表 15蓄电池 16电源开关 17电动机 18磁轭,36,一、起动时，1起动开关开，起动继电器工作，保持线圈、吸引线圈通电，吸拉铁心。2齿轮啮合，电动机开关合，旋转3不断开起动开
10、关，吸引线圈两端都是正极被短路，保持线圈工作。起动二、断开起动开关1起动继电器断开2吸引线圈反向通电，抵消保持线圈的磁力，活动铁心弹回，电动机断电，啮合齿轮分离。,接通起动开关，电磁开关通电，此时吸引线圈6和保持线圈5产生的磁力方向相同，在两线圈磁力的共同作用下，使活动铁心4克服弹簧力右移，带动拨叉 3将驱动齿轮推向飞轮，与此同时，活动铁心将接触盘11顶向触点。当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘1l将触点12、14接通，使起动机通人起动电流，产生正常电磁转矩起动发动机。接触盘接通触点时，吸引线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的磁力保持在吸合的位置。发动机起动后，在断开起动开关的瞬间，接触盘仍在接触位置
11、，由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈磁力互相抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出；与此同时，接触盘也回位，切断起动机电路，起动机便停止工作。,电磁开关工作过程,39,起动机控制电路,大多数起动机控制电路具有驱动保扩功能，其作用是：一旦发动机发动，起动机就立刻自动停止工作，以避免起动机较长时间空转而消耗电能、增加起动机的磨损；在发动机工作时，若误接通起动开关，起动机也不会通电工作，以免打坏驱动齿轮和飞轮齿环。,40,工作原理,I行行档II起动档III停车档0锁车档,起动时，点火开关拨至 起动档，组合继电器中的起动继电器线圈L1通电，其电路为：蓄电池正极起动机电源接线
12、柱30A熔丝电流表点火开关“SW”线圈L1触点K2“E”搭铁蓄电池负极。起动继电器线圈L1通电使其触点Kl闭合，接通了起动机电磁开关电路，起动机通电工作。发动机起动后，发电机正常发电，发电机的中点电压使K2断开，起动继电器线圈Ll断电，其触点Kl断开，使起动机电磁开关断电，起动机自动停止工作。在发动机工作时，由于发电机中点电压的作用而使充电指示灯继电器触点心保持断开，因此若点火开关误拨至起动挡，起动机也不会通电工作。,42,有的汽车是起动发动机后，放松点火钥匙，点火开关自动回转一个角度后断开起动机继电器。许多汽车靠发动机转速信号来停止起动机工作。,43,优点：1起动转矩大，有利于低温起动2比功
13、率大，质量小3外部尺寸小4减轻蓄电池负荷，可相对延长蓄电池寿命,第五节 其他类型起动机,1.减速起动机,44,第五节 其他类型起动机,1.减速起动机（外啮合）,45,第五节 其他类型起动机,2.减速起动机（内啮合）,46,第五节 其他类型起动机,3.行星齿轮式减速起动机,47,第五节 其他类型起动机,4.永磁式起动机,因磁力来源于永磁材料做的磁瓦，磁场稳定，是一种他励直流电动机。工作特性与并励电动机相近，一般多用作2kW以下的小功率起动机。,48,辅助极为高导磁材料,其作用相当于一串激励磁绕组,使带辅助极永磁起动机具有普通永磁起动机(OPMSM)所不具备的优点大制动转矩、高空载转速和低永磁材料
14、用量,非常适于汽车发动机使用。,49,5.磁极移动式起动机6同轴移动式7Bosch开发了自动起动系统，市内行驶时可节油10%。就是在红绿灯那停止发动机运转，然后一踩油门又自动起动。,第五节 其他类型起动机,50,第六节 起动系统设计,一、起动功率P=1.02695M n其中，M-起动阻力矩；n-最低起动转速 1最低起动转速定义在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机中，约为3540r/min。起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速：若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不能起动。,51,2起动机要有
15、足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。起动阻力包括：1.摩擦阻力矩；2.压缩阻力矩；3.惯性阻力矩。M=,52,汽油：P=（0.18-0.22）V（KW）柴油：P=（0.74-1.1）V（KW）V即发动机气缸工作容积,53,二、传动比设计,最佳传动比：发动机工作在最大功率时的传动比通常要小些汽油机低速即可i=13-17柴油机高速方可i=8-10,54,第七节 低温起动与预热,低温严寒气候，燃料汽化及燃烧困难(尤其是柴油)，机油粘度加大，蓄电池能量下降，造成发动机起动困难。为了确保发动机顺利起动，需要采取相应措施，常见的有预热空气、预热机油、预热冷却水、喷起动液、减压起动等。,55,预热
16、空气,目前普遍使用的发动机预热方法是采用预热装置，对进入发动机的空气进行预热。常见的预热装置有电热塞、热敏电阻预热器和电火焰预热器。,56,1-固定螺母 2-中心螺杆 3-胶合剂 4-绝缘体 5-垫圈 6-外壳 7-密封垫圈 8-填充剂 9-电阻丝 10-发热体钢套,现代汽车发动机多采用封闭式电热塞(图10-19)，安装于燃烧室内。螺旋形电阻丝9焊于中心螺杆2与发热体钢套10底部，电阻丝周围充填有绝缘的氧化铝填充剂8，中心螺杆与外壳绝缘，外壳带密封圈装于气缸盖上。图10-20 热敏电阻预热器起动时，起动开关旋到预热档，电流通过预热指示器，再到各缸预热塞，电流经中心螺杆电阻丝发热体钢套气缸盖车身
17、搭铁蓄电池负极。电阻丝通电后，金属钢套变得红热，加热燃烧室内空气,1.电热塞,57,2.热敏电阻预热器,它安装在进气支管总入口处，由安装在发动机冷却液出口处的预热温度开关控制。当起动温度低于一定值时，预热温度开关控制接通电路，陶瓷热敏电阻通电升温，加热进入器缸的空气。,热敏电阻预热器 1-陶瓷热敏电阻加热器 2-铝合金散热柱 3-密封圈 4-密封垫 5-进气支管,58,3.电火焰预热器,柴油机由于压缩比大，起动更困难，常采用电火焰预热器，其阀体2是用线胀系数较大的金属材料制成。阀体的内部有空腔，其一端有进油孔1，另一端有内螺纹。在预热器不工作时，阀芯3的锥形尖端将进油孔1阻死，阀的另一端有外螺
18、纹旋在阀体2的内腔中。阀体2的外部绕有用镍铬丝制成的电阻丝4。图10-21 电火焰预热器,电火焰预热器 1-油孔 2-阀体 3-阀心 4-电阻丝 5-蓄电池 6-开关,当柴油机起动时，接通预热器开关6，蓄电池5对电阻丝供电，电阻丝变为炽热状态而加热阀体，因为阀体的热膨胀系数较大而伸长，带动阀芯3向右移动，使进油孔1打开，燃油经进油孔流入阀体的内腔受热而汽化，从阀体内腔喷出，被炽热的电阻丝4点燃形成火焰，加热进入气缸的空气。,59,加热器还有,热胀式电火焰预热器电磁式火焰预热器电网式预热器压力雾化火焰预热器,60,2 预热机油和冷却水,可以采用外部加热方法，将机油和冷却水加热到一定温度，再加入发
19、动机，可以有效改善起动性能。也可以采用电热丝等发热元件，直接插入油底壳或散热器，加热机油和冷却水。,61,3 喷起动液,起动液由容易着火燃烧的燃料（乙醚、丙酮、石油醚等）组成，与压缩气体氮气一起储藏在专用喷射罐内（有商品出售）。使用时，取下空气滤清器（有的发动机设有起动液喷嘴），将喷射罐出口对准进气管，轻压喷射罐单向阀，起动液喷出，随空气进入气缸，迅速着火燃烧，起动发动机。,62,4 减压起动,一些柴油机设有起动减压装置（一般是顶压排气门机构），使部分或全部气缸在起动时先与大气相通，不受压缩，减少起动力矩。待发动机转速高达一定值时，再撤除减压，利用活塞连杆组和曲轴飞轮组的运动惯性，使发动机起动。,63,去实验室联系做一次实验等点火系统讲完一起去联系也可以。,
