启动系统的组成及工作原理.ppt

交流发电机的结构,交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。JF132型交流发电机组件图见图,电压调节器的作用,将发电机的输出电电压稳定在140.25V防止输出电压过高损坏电器元件,第二单元启动系统,授课教师：贾艳哲,课题一起动系的基本组成,图2-1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,起动系主要由：起动电源（蓄电池）、起动机、起动机控制电路组成。,起动系统的作用,起动系的作用是将蓄电池的电能转变成电磁转矩，驱动发动机，使发动机起动工作。,起动机的组成：直流电动机用于将蓄电池输入的电能转换为驱动发动机转动的机械动力（电磁转矩）。传动机构用于将电动机的动力（电磁转矩）传递给发动机飞轮，并在发动机起动后自动断开发动机向起动机的逆向动力传递。电磁开关控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断；,起动机的分类：起动机种类很多，但电机部分没有大的区别，而传动机构和控制装置差异较大。因此起动机多是按传动机构和控制装置来分类的。1.按传动机构齿轮啮合方式分：（1）强制啮合式起动机（2）电枢移动式起动机,2.按控制装置分：（1）直接操纵式起动机（2）电磁操纵式起动机,直流电动机的结构和工作原理,1.直流电动机的结构汽车用起动电动机一般为串励式直流电动机，主要由电枢（转子）、换向器、磁极（定子）,电刷电刷架以及机壳等部件组成。,（1）电枢总成作用：通入电流后，在磁极磁场的作用下产生电磁转矩；组成：铁心、电枢绕组、电枢轴瓦换向器：铜片，云母片,换向器,在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。换向器由铜片和云母片叠压而成，压装在电枢轴的一端，云母片使铜片间、铜片与轴之间均绝缘。,换向器,电枢与换向器,磁极,磁极由固定在机壳上的铁心和缠绕在铁心上的磁场绕组组成。磁极的作用是建立磁场，一般多为4个磁极。功率超过7.35kW的起动机也有用6个磁极的。,电刷与电刷架,其作用是将电流引入电动机。电刷一般用铜粉和石墨粉压制而成，以减小电阻同时增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力紧压在换向器上。电动机内装有四个电刷架，其中两个电刷架与机壳直接相连而搭铁，称为搭铁电刷架。,直流电机的工作原理,其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组(电枢)。,1.电磁基本定律,左手定则：通电导体在磁场中受到力的作用，其受力方向可以用左手法则判定。,I-电流方向,f-电磁力方向,B-磁感应强度,左手定则：又称电动机定则，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。,给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。,当电枢转了180后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，如上图（b）所示的位置由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd、ab后，从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。,因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理,这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。,将直流电动机的工作原理归结如下：将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。电机内部有磁场存在。载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用（左手定则）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。,启动机的传动机构与控制装置,课题3启动机传动机构和控制装置,一、启动机的传动机构1.作用与构成启动机传动机构的作用是将启动机的动力传给发动机飞轮。传动机构的形式各不相同，但是必须满足下列要求：，与齿轮啮合容易，不发生撞击现象：发动机工作时启动机的小齿轮不能再啮入飞轮齿圈，以免发动机带动启动机高速旋转，造成飞车。,启动机的传动机构包括拨叉、单向离合器、启动机轴及齿轮啮合装置，其主要装置是单向离合器。2.拨叉拨叉的作用是使单向离合器轴向移动，使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。现代器车多采用电磁式拨叉。,电磁式拨叉,发动机启动时，驾驶员只需将点火开关旋至启动档，线圈通电产生电磁力，将铁心吸入，于是带动拨叉转动，由拨叉下端推出单向离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。,发动机启动后，松开点火开关，点火开关便自动回转一个角度到点火（I）档，线圈断电，电磁力消失，在复位弹簧作用下，铁心退出，拨叉回位，拨叉下端使驱动齿轮脱离飞轮齿环。3.单向离合器汽车上常用的离合器有滚柱式、弹簧式、摩擦片式等。单向离合器的作用是单方向传递转矩，即启动发动机时将启动机的转矩传给发动机曲轴，而当发动机启动后，又能自动打滑，不使飞轮齿环带动起动机旋转，以免损坏起动机。,1.滚柱式单向离合器,1驱动齿轮2外壳3十字块4滚柱5压帽与弹簧6垫圈7护盖8花键套筒9弹簧座l0缓冲弹簧11移动衬套12卡簧,驱动齿轮与外壳驱动飞轮齿圈十字块与花键套筒电枢轴驱动滚柱与弹簧实现单向动力传递移动衬套由拨叉操纵使驱动齿轮和十字块左右移动,滚柱式单向离合器目前是汽车上采用最多的一种，其结构简单、坚固耐用、工作可靠，但在传递较大转矩时容易卡住，故不能用于大功率起动机，而在中、小功率启动机中得到广泛应用。,滚珠式单向离合器的工作原理如下图所示,发动机启动时，拨叉推动单向离合器使其沿电枢轴花键移除，驱动齿轮啮入飞轮齿环。当启动机旋转时，十字块随电枢轴一同旋转，滚柱滚入楔形槽的窄处并被掐死，使主、从动部分连接为一体，于是电动机转矩传给外壳及驱动齿轮，带动飞轮使发动机启动。当发动机启动后，飞轮便带动驱动齿轮传动，施加给驱动齿轮的力与启动时的方向恰好相反，且速度大于十字块转速，于是滚柱滚入楔形槽的宽处电枢，从而防止电枢超速飞散的危险。,2.摩擦片式单向离合器,1驱动齿轮与外接合鼓2螺母3弹性圈4压环5调整垫圈6被动摩擦片7、12卡环8主动摩擦片9内接合鼓10花键套筒11移动衬套13缓冲弹簧14挡圈,驱动齿轮、外接合鼓、从动摩擦片同步运转花键套筒、内接合鼓、主动摩擦片同步运转电枢轴与花键套筒左螺旋花键联接移动衬套由拨叉操纵,2.摩擦片式单向离合器,1驱动齿轮与外接合鼓2螺母3弹性圈4压环5调整垫圈6被动摩擦片7、12卡环8主动摩擦片9内接合鼓10花键套筒11移动衬套13缓冲弹簧14挡圈,a）起动时内接合鼓、花键套筒相对旋转而左移，从而使主、被动摩擦片压紧而传递动力b）起动后内接合鼓、花键套筒相对旋转而右移，从而使主、被动摩擦片松开而中断动力,（3）扭簧式单向离合器,二、启动机控制装置启动机的控制装置主要有电磁开关和启动继电器。1.电磁开关：一般固定在起动机的壳体上，其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,起动机的电磁开关,起动机电磁开关的组成,1驱动齿轮2回位弹簧3拨叉4活动铁心5保持线圈6吸拉线圈7电磁开关接线柱8起动开关9铁心套筒10接触盘11、12接线柱13蓄电池14电动机,起动机电磁开关的工作原理（1）,接通起动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在电磁力的共同作用下，使活动铁心克服弹簧力右移，活动铁心带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮。当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁心推至与触点接触位置，使起动机通电运转。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。,主开关接通后，吸拉线圈被短路，电磁开关的工作位置靠保持线圈的吸力来维持，同时蓄电池经过主开关给电动机的励磁绕组和电枢绕组提供大的启动电流，使电枢轴产生足够的电磁力矩，带动曲轴旋转而起动发动机，其电流通路为：蓄电池正极-主接线柱11-接触盘主接线柱12-电动机-搭铁-蓄电池负极蓄电池正极-主接线柱11-接线柱7-保持线圈-搭铁-蓄电池负极,起动机电磁开关的工作原理（2）,发动机起动后，断开起动开关，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，起动机便停止工作。,课题4起动机及继电器的检修,一、起动机的检修当汽车启动系统发生故障，并确认是启动机本身故障时，应先从车上拆下启动机，进行清洁、解体和检修。,1.启动机的拆装器材：万用表、塞尺、锯片：三用游标卡尺若干把：百分表架：拆装工具若干套。步骤：(1)观察启动机在汽车上的安装：各接线柱的名称及连接情况：熟悉启动机的工作过程。(2)典型启动机的拆装与检修。,注意事项：启动机的拆装必须按照规定的步骤进行，规定不能分解的部件或总成觉不可随意分解。分解时应按要求仔细分解启动机的构造、部件的作用、工作原理、装配关系以及线路的连接等。拆下的零部件应按先后顺序依次排列好，以免装配时出现差错或遗漏。,2.启动机的主要部件的检测与维修直流电动机的检修：(1)定子(励磁绕组)的检查对励磁绕组的检查可通过外部验试，看其是否有烧焦断路，如外部检查发现问题，可用万用表测量电阻的方法进行检查。,励磁绕组断路的检测,用万用表,V,用万用表的R2K档表笔的一端接壳体另一端接磁场绕组正常情况阻值为无限大若阻值为零说明壳体与励磁绕搭铁,励磁绕组断路的检查,励磁绕组短路的检测,还可以目测,将直流电源正极引线接外壳绝缘接线柱，负极引线接绝缘电刷，当电路接通后，将旋具很快放在每个磁极下，检查每个磁极对旋具吸力大小是否相同若某一磁极吸力太小或无吸力，就表明该磁场绕组有匝间短路故障。,励磁绕组短路的检查,用万用表R1档检测，两表笔分别接启动机的外壳引线，如测得的电阻为无穷大说明磁场绕组短路,(2)转子(电枢部分)的检查转子检查主要包括换向器与转子轴间的检查、电枢绕组(即换向片与换向片间)的检查。,换向器与电枢轴的检查,电枢与电枢轴检查：使用万用表R10K档检测，用一根表笔接触电枢，另一根表笔依次接触换向器铜片，万用表指针应为无穷大。否则说明电枢绕组与电枢轴之间绝缘不良，有搭铁之处。,电枢绕组断路故障的检查,1、可目测易发生在换向器的焊接处,2、高灵敏度万用表,电枢绕组检查：如图所示-将万用表打到RX1档电阻应为0,电枢绕组的检修,电枢套组短路检查。用万用表的电阻档检查整流子片间的电阻，应导通；若不导通，说明电枢绕组有短路现象。,(3)电刷与电刷架检修,检查电刷的高度和接触面积。一般高度不应低于标准2/3，电刷的接触面积不应少于75，在电刷架内无卡滞现象，否则应进行修磨或更换。,电刷弹簧弹力检查。用弹簧秤测量电刷弹簧的弹力，若不符合要求应予以更换。,二、传动机构的检修,1.单向离合器的安装与检查,（1）检查离合器和驱动齿轮是否严重损伤或磨损。如有损坏，应进行更换。,检查离合器和驱动齿轮磨损情况,检查单向离合器性能,驱动齿轮和单向离合器检测,（2）单向离合器性能检测。离合器正向转动应灵活，无卡滞现象；扭力扳手检测单向离合器的转矩。若转矩小于规定值，说明单向离合器打滑，应予以更换。（3）单向离合器应能在电枢轴上自如滑动。,驱动齿轮和飞轮损坏,三、控制装置的检修,1.启动继电器的检查：首先要检查断电触点是否有脏污、烧蚀，如有此情况可用砂纸打磨光洁。其次检查继电器线圈是否有短路、短路故障。2.检查启动开关：检查启动启动开关接线柱与接触盘的结合处有无烧蚀、麻斑，若有，应用砂纸打磨光洁。,3.用万用表检查电磁开关的电磁线圈用万用表检查电磁开关的吸引线圈和保持线圈有无断路、短路和搭铁故障并排除。,CC端子,30端子,50端子,拆卸起动机开关总成的两个固定螺栓（使用10号套筒），取下起动机开关总成。用手按压拨叉连接头，检查开关总成的复位弹簧是否正常。,用万用表检查起动机50端子和壳体是否导通。如果导通则柱塞可以保持伸出状态，如果不导通则可能是保持线圈断路，起动机的拨叉会反复拨动齿轮而无法保持在伸出状态。,50端子,30端子,C端子,检查电磁开关保持线圈有无断路、匝间短路现象。,50端子,30端子,C端子,用万用表检测50端子和c端子之间应为导通（若不导通则可能是吸引线圈保持线圈断路）,检查电磁开关吸引线圈有无断路、匝间短路现象。,电磁开关试验,四、启动机的装复及性能测试,1.装复：先将离合器、拨叉与后端盖装好，再拧装中间轴承板。然后将电枢轴插入后端盖内，套上外壳和前端盖，穿入拉紧螺栓并拧紧。然后装入电刷，套上防尘箍，待实验合格后再紧固。,课题5启动系的故障诊断,一、启动机的正确使用（1）为了确保汽车发动机可靠的启动，应经常保持蓄电池处于充电状态。启动机、蓄电池、点火开关以及搭铁线等连接牢固，接触良好。（2）由于启动机是按短时间工作而设计的，而且启动机工作时，点数绕组电流很大，因此启动机每次的启动时间不得超过5S，两次启动时间不得少于15S.,（3）冬季和低温地区冷启动时应先将发动机预热后，再使用启动机启动。（4）发动机启动后，应及时切断启动开关，使驱动齿轮退出啮合，减少单向离合器的磨损。（5）使用启动机时应挂空挡或踏下离合器踏板，严禁用挂空挡启动的方法移动车辆。,2.启动机运转无力故障现象：将点火开关转至启动档位置后，启动机转动缓慢无力，启动发动机困难。故障原因：（1）蓄电池存电不足或启动电路导线接头接触松动、接触不良。（2）电动机电路控制开关的接触盘与触点烧蚀接触不良；电刷磨损过多及电刷弹簧减弱；换向器烧蚀均使接触电阻增大。（3）电动机电枢绕组或励磁绕组局部搭铁或短路（4）启动机安装不当；电枢轴