第三章-起动系统

第三章 起动系统 汽车发动机必须靠外力起动 起动系统的作用就是将蓄电池的 电能转变为机械能 产生转矩 起动发电机 现代汽车起动系一般 由起动机 控制继电器 点火开关 起动挡 等组成 使用起动机起动发动机 具有操作安全 起动迅速可靠 减轻 驾驶员劳动强度等优点 被现代汽车广泛采用 3 1 起动机的组成和分类 一 起动机的组成 起动机总成一般由直流串励式电动机 传感机构 控制装置等 三大部分组成 其结构如图 3 1 所示 1 直流串励式电动机 其作用是将蓄电池的电能转换为机械能 产生转矩 起动发动机 2 传动机构 单向离合器 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 将起动机的转矩传给发动机曲轴 而在 发动机后 使驱动齿轮与飞轮齿环脱离 打滑或退出 防止 飞散 起保护作用 3 控制装置 即开关 其作用是接通与切断电动机与蓄电池之 间的电路 一般还具有接入与隔除点火线圈附加电阻的作用 二 起动机的分类 1 按啮合方式分 1 强制啮合式起动机 所谓强制啮合 就好似当拨叉将起动 机驱动齿轮推出 啮入飞轮齿环时 即使发生两齿端面相顶状态 拨叉仍继续强行移动 压缩单相离合器啮合弹簧 使两齿端面压力 增大 当主电路接通时 电动机电枢因驱动齿轮端面摩擦阻力大而 缓慢转动 待转过一个角度后驱动齿轮滑入飞轮环齿中 达到完全 啮合 从而带动飞轮转动 起动发动机 强制啮合结构简单 操作方便 但啮合时机械撞击力大 可能 产生顶齿 铣齿等故障 目前主要用于中 小功率发动机 根据操纵方式不同 强制啮合式又可分为机械拉杆啮合式和电 磁拉杆啮合式两种 前者已逐渐被淘汰 2 二级起动啮合式起动机 所谓二级起动啮合是指当啮合发 生顶撞时 开关主触点不能闭合 只有当驱动齿轮与飞轮齿环基本 啮合后 开关主触点才能闭合 这样 啮合时冲击力小 啮合柔和 飞轮齿环寿命可延长 二级起动啮合式起动机结构复杂 制造困难 一般用在大功率 发动机上 我国引进的斯太尔 91 系列汽车发动机的起动机就采用二 级起动啮合方式 2 按起动机结构分 1 机械啮合式起动机 它是由驾驶员利用脚踏 或手动 通过杠杆联动机构 操纵机械式起动开关来接通与切断起动电流 属强制啮合式 现已逐步淘汰 2 电磁啮合式起动机 它是由驾驶员转动点火开关至起动档 或按下起动按钮 通过起动继电器 使电磁开关工作 起动机运 转 属强制性啮合式 3 减速式起动机 它是在一般起动机的基础上加装了一个减 速装置 属强制啮合式 4 活动磁极式起动机 它的特点是 4 个磁极中有一个是活动 的 这个活动磁极兼作电磁铁 其绕组 兼作吸引线圈 与保持线 圈构成电磁开关 用以控制起动机运转 属强制啮合式 5 永磁式起动机 一般采用 6 个永久磁极 为增大转矩大多 采用行星齿轮减速装置 属强制啮合式 6 电枢移动式起动机 它是靠电动机内部辅助磁极的电磁力 使整个电枢作轴向移动 将驱动齿轮啮入飞轮齿环 发动机启动后 由复位弹簧使电枢回位 齿轮退出 这种起动机的接入分 两个阶 段 属二级起动啮合式 7 齿轮移动式起动机 它是在电枢移动式起动机的基础上发 展起来的 起动机的接入也分两个阶段 属二级起动啮合式 目前 国产汽车多为强制性电磁啮合式起动机 3 2 起动机用直流串励式电动机 一 直流串励式电动机主要由点数 磁极 机壳 端盖 电刷 与电刷架等部件组成 1 电枢 电枢是电动机的转子 用来产生电磁转矩 它由铁心 绕组 换向器和电枢轴等组成 如图 3 2 所示 1 铁心 铁心由硅钢片冲制叠压而成 为减少涡流损失 磁 极 硅钢片两侧涂有绝缘漆或经痒化处理 铁心外圈冲有线槽 以 便安放电枢绕组 2 绕组 起动机要产生较大的转矩 而供电电压又很低 因 此电枢绕组的电流都很大 电枢绕组都是用教粗的矩形裸铜线绕制 而成 为例防止裸体导线短路 在铁心与铜线之间 铜线与铜线之 间用绝缘性能较好的复合肥绝缘纸隔开 电枢绕组各线圈的端头都焊在换向器铜片的凸缘上 通过电刷 将蓄电池的电流引入 3 换向器 换向器的结构如图 3 3 所示 它由一定数量的燕 尾形铜片压装而成 铜片与铜片之间 铜片与压环 轴套之间均用 云母 或硬塑料 绝缘 铜片的一端有焊接电枢绕组端头的凸缘 为了避免电刷磨损的粉末落入铜片间形成短路 起动机的铜片间云 母不割低 4 电枢轴 电枢轴一般用优质钢材制成 除了固装铁心和换 向器外 还伸出一定长度的华健及阶梯光轴 用以套装传动机构和 在端盖上作支撑用 2 磁极 磁极的作用是建立磁场 它由磁极铁心和励磁绕组组成 为了 增大起动机转矩 磁极数一般为 4 个 功率大于 7 35kW 的起动机有 用 6 个磁极的 1 铁心 用低碳钢制成 呈靴形 以便使磁场合理分布和便 于绕组安装 铁心用螺钉固定在起动机外壳上 2 绕组 绕组用裸体扁铜线绕制 匝间用复合绝缘纸绝缘 外部用无碱玻璃纤维带包扎 套装在铁心上 外部绕组的线匝绕向 必须保证通电后产生 N S 交叉排列的极性 如图 3 4a 所示 并通 过机壳形成通路 如图 3 4b 所示 绕组的连接方式有两种 即串联和串并联 如图 3 5 所示 采 用串并联连接 电动机的总电阻较小 工作时可获得更大的电流 提高输出功率 3 机壳 机壳是起动机的外壳 也是电动机的磁路部分 见图 3 4 它 由低碳钢板卷压焊成圆简铜形状或由无缝钢管加工而成 内部固定 磁极 在它的一端开有检查电刷与换向器的窗口 平时用防尘箍密 封 机壳中部装有一个与之绝缘的电流输入接线柱 机壳两端止口 上有组装定位销或缺口 4 端盖 端盖有两个 后端盖又称驱动端盖 用以安装起动机和容纳传 动机构 用灰铸铁铸造 盖口有安装凸缘和螺孔 因轴较长 故在 其中间加有一中间支承 前端盖一般用钢板压制 端盖中心均压装 着青铜石墨轴承或铁基含油轴承 外围有两个螺孔 起动机装配时 用两个长螺栓将前 后端盖及外壳联为一体 5 电刷与电刷架 电刷与换向器配合 将电流引入电枢绕组 它由铜粉与石墨压 制而成 一般含镍 80 90 呈棕红色 其顶部有软铜引线 电刷架多制成框式 固定在前端盖上 正极电刷架与前端盖绝 缘 负极电刷架直接搭铁 电刷架上装有弹力较强的盘形弹簧 电 刷及电刷架的组成 如图 3 6 所示 二 直流串励式电动机的工作原理 1 工作原理 直流电动机是将直流电流电能转换为机械能 并产生转矩的设 备 它是根据载流导体在磁场中受力的原理设计而成的 图 3 7 是直流电动机的工作原理图 图为以永久磁铁作磁极 产生磁极 产生磁场 在磁场中放置一个能绕其轴旋转的线圈 线 圈的两端各连接一个随线圈转动的半圆形转换片 与换向片接触的 电刷固定不动 它们经导线与蓄电池的两级连接 接通电源在线圈中就有电流通过 电流方向如图所示 根据左 手定则可知 此时线圈将产生逆时针方向转矩 当线圈转过 180 后 0 虽然线圈在磁场中的位置发生了变化 但各边的电流方向 在换向 片的作用下也随之改变 即在 N 极和 S 极下导线中电流的方向保持 不变 故电磁转矩的方向并不改变 线圈将继续旋转 汽车上实际应用的电动机 为了获得较大的功率和转矩 获得 比较平稳的转速 增加了线圈的数量与换向片数 同时 为了提高 磁感应强度 并获得理想的电机特性 采用由励磁绕组电流产生的 电磁场 2 转矩与电压平衡方程 1 直流电动机的转矩 由安培定律可知 作用在电枢每根导 线上的平均电磁力为 ILBF 式中 B 每一磁极下的平均磁感应强度 I 导体内的电流 L 导体的有效长度 设电动机有 2P 个磁极 P 为磁极对数 每个磁极的磁通为 电 枢的直径为 D 则每一磁极下的电枢表面积为 DL 2P 每一磁极下的 平均磁感应强度为 DL P PDL B 2 2 而 aII s 2 式中 电枢电流 s I a 电枢绕组支路对数 当采用波绕组时 a 1 见图 3 5 将 B I 代入式得 F s s I Da P L a I DL P F 2 2 作用在电枢上的电磁转矩为 ZDFM 2 ZD Da PIs 2 s I a PZ 2 式中 Z 电枢的导体总数 令 它取决于电机的构造 对某一电机而言 为一aPZCm2 常数 称为电机常数 由此可见 电动机转矩的大小与电枢电流和磁极磁通的乘 s I 积成正比 2 电压平衡方程式 电机接通电源时 绕组中有电源通过 产生转矩使电枢旋转 而电枢旋转时 其绕组又会切割磁力线 根 据电磁感应定律 将产生一个与电枢电流方向相反的反电动势 f E 其大小为 nCE ef 式中 n 电动机转速 由此可知 外加电压 U 除一部分克服电枢绕组电阻和励磁绕 s R 组电阻上的电压降外 另一部分则用开平衡电动机的反电动势 L R f E 即 Lssf RRIEU 上述公式是电动机运转时必须满足的一个基本条件 称为电压 平衡方程式 移项 得电枢电流为 Ls e Ls f s RR nCU RR EU I 可见 当电动机负载增加时 由于电枢阻力矩增大 电枢转速 降低 反电动势减小 而使电枢电流增大 电动机的转矩也随之增 大 直至与阻力矩达到新的平衡 电动机在较低转速下平稳运转 反之亦然 所以 当直流串励式电动机的负载变化时 其转速 电 流 转矩会随之变化 以满足不同工况的要求 三 直流串励式电动机的工作特性 直流串励式电动机的工作特性主要是指电动机的转矩 转速 功率与电流之间的关系 它包括转矩特性 转速特性和功率特性 其特性曲线如图 3 8 所示 1 转矩特性 所谓转矩特性是指直流串励式电动机的电磁转矩随电枢电流的 变化关系 即 s IfM 图 3 9 为直流串励式电动机的工作原理 由于直流串励式电动机的励磁绕组与电枢绕组与电枢绕组串联 电枢电流与励磁电流相同 即 Ls II sL ICIC1 1 smI CM 2 1sm ICC 2 s CI 式中 1 CCC m 由上式可知 串励式电动机的电磁转矩在磁路未饱和时 与电 枢电流的平方成正比 只有在磁路饱和 几乎不变时 电能转矩 才与电枢电流成直线关系 如图 3 10 所示 这是直流串励式电动机 的一个重要特点 在相同情况下 串励式电动机的转矩要比励式电 动机的转矩大得多 特别是在发动机起动瞬间 由于阻力矩很大 起动机处于完全制动状态 n 0 反电动势 电枢电流达最大0 f E 值 产生特别大的转矩 称为制动转矩 从而使发动机易于 2 s IM 起动 这是汽车起动机采用直流串励式电动机的首要原因 2 转速等性 直流串励式电动机的转速随电枢电流的变化关系称之为转速特 性 即 s Ifn 由电压平衡方程 可得 Lssf RRIEU e Lss C RRIU n 在磁路未饱和时 当负载较小时 由于阻力距小 电枢电 L 流 也就是励磁电流 小 磁通与绕组压降 也较小 s I Ls RR 故电动机的转速膏 反之 当负载较大时转速低 即轻载时转速高 重在时转速低 这种特性通常称为软机械特性 如图 3 11 所示 这 种特性对起动发动机十分有利 因为重载时转速低 可使起动安全 可靠 这是汽车起动机采用直流串励式电动机的又一重要原因 功率特性 所谓功率特性是指直流串励式电动机输出功率随电枢电流的变 化关系 即 s IfP 发动机的功率可由测量电枢轴上的转矩 M 和转速 n 确定 即 MnP06 10 式中 M 电枢轴上的转矩 N 电枢的转速 由 上式可知 完全制动 n 0 和空载 M 0 时 电动机的 输出功率都等于零 只有在电枢电流接近制动电流的 1 2 时 功率 才达到最大值 如图 3 8 中的曲线所示 由于起动机运行时间很短 t 5s 允许以最大功率运转 通 常起动机的功率就是指最大功率 生产中长通过起动机的空转和全 制动试验开检查起动机是否正常 3 3 起动机的传动机构与控制装置 一 传动机构 1 单向离合器 单向离合器的作用是在起动发动机时 将电动机的转矩传给发 动机曲轴 起动发动机 而当发动机起动后 能制动打滑 保护起 动机不至飞散 常用的单向离合器有以下几种 1 滚柱式单向离合器 1 构造 滚柱式单向离合器的构造如图 3 12 所示 驱动齿轮与外壳制成一体 外壳内装有十字块和 4 套滚柱 压 帽和弹簧 十字块与华健套固连 壳底与外壳相互扣合密封 花健套简的外面装有啮合弹簧及衬圈 末端安装着拨环与卡圈 整个离合器总成套装在电动机轴上的花键部位上 可作轴向移动和 随轴转动 2 工作原理 结构特点 在外壳与十字块之间 形成 4 个宽窄不等的楔形 槽 槽内分别装有一套滚柱 压帽和弹簧 滚住的直径略大于楔形 槽窄端 略小于楔形槽的宽端 因此 当十字块主转时 滚柱滚入 窄端 将十字块与外壳卡紧 似乎成为一体 能传递转矩 当外壳 主转时 滚柱滚入宽端 则放松打滑 不能传递转矩 工作过程 起动时 拨叉动作 将离合器推出 驱动齿轮啮 入飞轮齿环后电动机通电 常动十字块旋转 由于十字块处于主动 状态 迫使 4 套滚柱滚入窄端 受力分析见图 3 13a 将十字块与 外壳卡紧 传递转矩 驱动曲轴旋转 起动发动机 起动后 飞轮齿环带动驱动齿轮与外壳高速旋转 当转速超过 十字块时 就迫使滚柱滚入宽端打滑 见图 3 13b 各自自由转动 起 飞散 保护作用 2 摩擦片式离合器 中等功率和大功率的起动机多采用摩擦 式单向离合器 它是通过摩擦片的压紧 传递转矩 和放松 防止 飞散 来实现离合的 其结构和工作原理如图 3 14 所示 2 工作原理 起动时 当驱动齿轮啮入飞轮齿环后 电动机通 电旋转 内结合毂由于螺旋花键的作用向移动 摩擦片被压紧而将 起动机的转矩传给驱动齿轮 当发动机阻力距较大时 内结合毂会 继续向右移动 增大摩擦片之间的压力 直到摩擦片之间的摩擦力 足够传递所需的起动转矩 带动曲轴旋转 起动发动机 起动后 驱动齿轮齿轮被飞轮齿环带动 其转速超过电枢转速 时 内结合毂沿螺旋花键向左退出 摩擦片之间的压力消除 这时 驱动齿轮虽然高速旋转但不会带动电枢 起 飞散 保护作用 3 弹簧式单向离合器 1 构造 弹簧式单向离合器的构造如图 3 15 所示 连接套筒 装在电枢轴的螺旋花键上 驱动齿轮 1 则套在电枢轴的光滑部分上 两者之间由两个月形键 3 连接 月形键可使驱动齿轮与连接套筒之 间不能轴向移动 但可相对转动 在驱动齿轮柄与连接套筒外面包 有扭力弹簧 4 其两端内径较小 每端内径较小部分的长度占弹簧 总长度的 1 4 并分别箍紧在齿轮柄和连接套筒上 扭力弹簧有圆 形和扭矩两种截面 外部有护圈封闭 2 工作原理 起动时 电枢轴带动连接套筒旋转 扭力弹簧顺 其螺旋方向扭转 圈数增加 内径变小 将齿轮柄与连接套筒包紧 成为整体 于是 电动机的转矩传给驱动齿轮 带动曲轴旋转 起 动发动机 起动后 驱动齿轮转速高于电枢转速 扭力弹簧被反向扭转 内径变大 齿轮柄与连接套筒松脱 各自转动 齿轮柄被飞轮齿环 带动高速旋转 使发动机转矩不能传给电枢 起 飞散 保护作用 4 棘轮式单向离合器 1 构造 棘轮式单向离合器的传递转矩大 多用于大功率的起 动机上 其结构如图 3 16 所示 主要由主动棘轮 被动棘轮 花键 套筒 有键槽的轴套 弹簧 橡胶垫等组成 2 工作原理 起动时 离合器在拨叉的作用下作轴向移动 使 驱动齿轮啮入飞轮齿环 电动机电枢轴上的转矩通过有键槽的轴套 2 主动棘轮 8 被动棘轮 12 传到发动机曲轴上 起动发动机 起动后 当驱动齿轮转速超过电动机电枢转速时 被动棘轮变 为主动 迫使主动棘轮 8 压缩弹簧 7 摆脱同主动棘轮的啮合而打 滑 起 飞散 保护作用 2 拨叉 拨叉的作用是使离合器作轴向移动 将驱动齿轮啮入和脱离飞 轮齿环 现代汽车上一般采用电磁式拨叉 图 3 17 为电磁式拨叉 它用外壳封装于起动机壳体上 由可动 和静止两部分组成 可动部分包括拨叉和电磁铁心 两者之间用螺 杆活络地连接 静止部分有绕在电磁铁心套筒外的线圈 拨叉轴和 复位弹簧 发动机起动时 驾驶员只需将点火开关旋至起动 挡 线 圈通电产生电磁力 将铁心吸入 于是带动拨叉转动 由拨叉推出 离合器 使驱动齿轮啮入飞轮齿环 发动机起动后 松开点火开关 点火开关便自动回位一个角度 回至点火开关 挡 二 控制装置 1 电磁开关 电磁开关的作用是接通与切断起动机的主电路和起动时短路点 火线圈附加电阻 1 构造 电磁开关的结构如图 3 18 所示 电磁开关装在起动机外壳上 吸引线圈和保持线圈绕在黄铜套 管上 套管内有固定铁心 6 和活动铁心 9 吸引线圈与电动机的励磁 和电枢绕组串联 保持线圈一端搭铁 另一端与吸引线圈用时接在 起动机接线柱上 见下节图 3 20 活动铁心通过调节器螺钉 11 与 拨叉 12 连接 并可以通过推杆 8 推动主接触盘 接通与切断主电路 2 工作过程 见下节 QD124 型起动机控制电路 2 继电器 现代汽车起动系多装用组合继电器 如图 3 19 所示 有的用单 联起动继电器 如 QD124 型起动机控制电路 1 组合继电器的作用 1 与点火开关配合 控制起动机电磁开关吸引线圈与保持线圈 电流的通 断 避免了因两线圈电流大 而烧损点火开关 或起动 按钮 2 使起动机具有自锁保护作用 即在发动机起动后能自动停止 工作 还能防止起动机误投入工作 3 兼作控制充电指示灯 2 组合继电器的构造 组合继电器由起动继电器和保护继电 器两部分组成 起动继电器用来控制电磁开关工作 L1 线圈承受蓄 电池的端电压 K1 触点常开 保护继电器在发电机中性点电压作 N U 用下 使起动机具有自锁功能 其 K2 触点为肠壁式 在 L 柱与 点火开关之间接一指示灯 可进行充电指示控制 见图 2 37 3 工作过程 见下节 CA1092 型汽车起动系统控制电路 3 4 起动系统实例 一 东风 EQ1090 型汽车起动系统 早期的东风 EQ1090 型汽车起动系统 由 QD124 型电磁开关强制 啮合式起动机 起动继电器 点火开关 起动挡 等组成 其控制 电路如图 3 20 所示 工作过程如下 1 起动时 将点火开关 3 旋至起动挡 起动继电器线圈通 电 其电路为 蓄电池 极 主接线柱 电流表 点火开关 起动继电器点火开关接线柱 继电器线圈 2 搭铁接线柱 搭铁 蓄电池负极 由于线圈通电 产生电磁力吸下衔铁 触点 1 闭合 接通了电 磁开关吸引线圈与保持线圈电路 其电流路线为 蓄电池 主接线柱 4 起动继电器电磁接线柱 磁扼及衔铁 触点 1 继电器 起动机接线柱 磁扼及衔铁 触点 1 继电器起动机接线柱 起动 机接线柱 9 搭铁 14 RR57813 sL 保持线圈 与起动机主接线柱导电片接线柱吸引线圈 蓄电池 极 由于两线圈电流同向 磁场叠加 产生较大的电磁力 将活动 铁心 15 吸入 通过拨叉 19 将单向离合器 20 推出 在起动机缓慢 转动下 驱动齿轮 21 柔和地啮入飞轮齿环 当齿轮啮合 1 2 时 活动铁心 15 就顶动推杆 11 使接线柱 6 和主接线柱 4 5 相继接通 在点火线圈附加电阻被短路后起动机通 入大电流 产生强大转矩 起动发动机 2 起动中 由于接触盘把主接线柱 4 和 5 接通 将吸引线圈 13 短路 靠保持线圈 14 的电磁力维持在工作位置 3 起动后 松开点火开关 点火开关即自动回转一个角度 到 点火挡 起动继电器线圈断电 衔铁被释放 触点 1 打开 电磁开 关保持线圈中的电流改经起动机开关与吸引线圈 形成通路 其电 路为 蓄电池 极 主接线柱 4 接触盘 10 主接线柱 5 导电 片 7 接线柱 8 吸引线圈 13 接线柱 9 保持线圈 14 搭铁 蓄 电池 极 此时 两线圈电流反向 磁场互相抵消 电磁力迅速消失 在 复位弹簧的作用下 拨叉回位 驱动齿轮退出 同时活动铁心 15 放 松了对推杆 11 的顶压 主 辅电路相继断开 起动机停止工作 附 加电阻又串入点火电路 驱动齿轮未退出前 单向离合器起 飞散 保护作用 二 解放 CA1090 型汽车起动系统 解放 CA1092 型汽车起动系统由电磁开关强制啮合式起动机 组 合继电器和点火开关 起动挡 等组成 其控制电路如图 3 21 所示 工作过程如下 1 起动时 将点火开关旋至起动挡 组合继电器线圈 L1 通电 其电路为 蓄电池 极 电磁开关主接线柱 1 30A 熔断 器 电流表 点火开关 挡 1 4 组合继电器接线柱 SW 起动 继电器线圈 L1 保护继电器常闭触点 K2 接线柱 E 搭铁 蓄电池 极 由于 L1 线圈通电 K1 闭合 接通了起动机电磁开关中吸引线 圈与保持线圈电路 蓄电池 极 电磁开关主接线柱 1 组合继 电器接线柱 B 触点 K1 接线柱 S 起动机接线柱 3 搭铁 蓄电池 极 以后起动机投入工作 保持线圈 起动机吸引线圈 的过程与 QD124 相同 故不重述 2 起动后 松开点火开关 它自动返回点火 挡 起动继电 器 L1 线圈断电 K1 打开 起动机停止工作 过程与 QD124 相同 3 自停 发动机发动后 若点火开关仍处于起动挡 起动机也会自 动停止运转 这是因为发动机起动后 发动机已正常发电 中性点电压 加在保护继电器线圈 L2 个使 K2 打开 起动继电器线圈 L1 断电 N U K1 打开 切断了电磁开关电路 起动机停止工作 4 防止误动作 发动机正常运行时 发电机中性点电压一直加 N U 在保护继电器的线圈 L2 上 K2 一直打开 这时 即使驾驶员误将 点火开关旋至起动挡 因起动继电器线圈 L1 的电路不通 K1 不会 闭合 电磁开关也就不会动作 起到了锁止作用 三 QD04 型起动机 某些柴油汽车 电系电压为 12V 而起动机额定电压却为 24V 为了满足正常和起动两种电压的要求 在起动机控制电路中 装设 了电压转换开关 QD04 型起动机就是这种控制电路 如图 3 22 所 示 工作工程如下 1 不工作时 触点 3 和 5 常闭 蓄电池 和 处于并联状态 输出电压 12V 其并联电路为 蓄电池 极 接线柱 D 熔 断丝 14 接线柱 D2 触点 3 接线柱 D1 蓄电池 极 蓄电池 极 接线柱 D2 触点 5 熔断丝 13 搭铁 即 蓄电池 和 的正极联通 负极都搭铁 形成并联电池组 2 起动时 接通点火开关 12 按下起动按钮 11 转换开关线圈 9 通电 其电路为 电池组 极 接线柱 D1 点火开关 12 按 钮 11 接线柱 X2 转换开关线圈 9 接线柱 X1 搭铁 电池组 极 线圈 9 通电后 产生电磁力 将活动铁心 10 吸入 通过推杆 8 使接触盘和 夹布胶木圈 4 左移 顶开触点 3 和 5 同时大接触盘 6 接通 D2 和 D1 小接触盘 7 接通 J 与 D2 使蓄电池 和 串联 其电路为 蓄电池 极 接线柱 D1 大接触盘 6 接线柱 D2 蓄电池 极 将蓄电池 的正极与蓄电池 的负极接通 串联成电池组 输 出电压 24V 其中蓄电池 的正极为电池组的正极 蓄电池 的负 极为电池组的负极 蓄电池组对电磁开关供电 其电路为 蓄电池 组 极 接线柱 D 熔断丝 14 接线柱 D2 小接触盘 7 接 线柱 J 起动机接线柱 搭铁 蓄 1 2 保持线圈 起动机励磁 电枢绕组吸引线圈 电池组 极 于是电磁开关工作 主电路接通 其电路为 蓄电池组 极 接线柱 D 电磁开关主接触盘 主接线柱 起动机励磁 电枢 绕组 搭铁 蓄电池 极 起动机子啊 24V 电压下工作 产生强大转矩 起动发动机 3 起动后 松开起动按钮 转换开关线圈 9 断电 在复位弹簧 弹力的作用下 接触盘等复位 D1 与 D2 D2 与 J 断开 触点 3 和 5 闭合 蓄电池恢复并联 汽车电系以 12V 供电 3 5 汽车用其他形式的起动机 一 活动磁极式起动机 活动磁极式起动机与一般起动机的主要区别是它的 4 个磁极中 有一个是活动的 这个活动磁极兼作电磁铁 其绕组 兼作吸引线 圈 与保持线圈构成电磁开关 这种饿其动机的结构与控制电路如 图 3 23 所示 工作过程如下 1 打开点火开关 S 起动继电器线圈电 触点 K1 闭合 接通了 起动机电路 一方面电流经励磁绕组 吸引线圈 D 搭铁触点 K2 和保持线圈 E 并联接地 产生电磁力 吸引活动磁极向下运动 拨 叉逆时针摆动 推动右端离合器向右运动 使驱动齿轮与飞轮迟缓 啮合 另一方面 励磁绕组 A B 几电枢绕组 励磁绕组 C 与电枢绕 组并联 通电 使起动机驱动齿轮在电枢缓慢转动下柔和地嗫嚅飞 轮齿环 2 驱动齿轮与飞轮齿环啮合后 拨叉左端将电磁开关触点 K2 打 开 于是励磁绕组 A B C D 和电枢绕组形成 4 级串励式直流电动 机标准电路 产生强大转矩 起动发动机 3 发动机起动后 断开点火开关 起动继电器线圈断电 触点 K1 打开 起动机断电 拨叉复位 起动机停止工作 1 结构特点 电枢在复位弹簧 14 的弹力作用下与磁极错开一定位置 而且换 向器也较长 起动机有 3 个 也有 2 个 励磁绕组 主励磁绕组用 扁铜条绕制 辅助励磁绕组和并联励磁绕组 可不用 由导线绕制 单向离合器为摩擦片式 起动机壳上装有电磁开关 其电磁线圈由 起动开关控制 活动触点为一接触桥 其上端较长 下端较短 以 使起动机电路分两个阶段接通 所以又可称为二级起动啮合式起动 机 2 工作过程 工作原理如图 3 25 所示 1 不工作时 电枢 11 在复位弹簧 9 的弹力作用下与磁极错 开 电磁开关的接触桥 3 处于断开位置 如图 3 25a 所示 2 起动时 按下起动按钮 SB 电磁线圈通电 吸引铁心 接触桥 3 左移 但由于扣爪 8 顶住了挡片 7 的下端 接触桥仅能上 端闭合 如图 3 25b 所示 只接通了辅助绕住 5 和并联励磁绕组 4 两绕组产生的电磁力克服复位弹簧弹力 吸引电枢左移 使电枢铁 心与磁极对齐 驱动齿轮啮入飞轮齿环 与此同时 由于辅助绕住 的匝数多 导线细 电阻大 使流过电枢的电流小 而使起动机以 较小的转速旋转并向左移 因此 齿轮嗫嚅柔和 当电枢移至齿轮基本啮合时 如图 3 25c 所示 凸缘盘 10 顶开 扣爪 8 使挡片 7 脱扣 于是接触桥下端闭合 接通了主励磁绕组 起动机便以正常的工作转矩驱动曲轴旋转 起动发动机 3 起动后 摩擦片式离合器松开打滑 曲轴转矩便不能传到 起动机轴上 起动机处于空转状态 转速增高 电枢中的反电动势 增大 输入电流减小 当电流小到磁极电磁力不能克服复位弹簧弹 力时 电枢复位 驱动齿轮脱开 扣爪回到锁止位置 直至松开起 动按钮 SB 后 起动机停止旋转 三 减速式起动机 这种起动机与一般的起动机无本质区别 仅在电枢与驱动齿轮 之间加装了一对减速齿轮 因此 可将起动机电枢转速设计得很高 从而使起动机质量减少 约 35 总长度缩短 约 29 转矩增大 这样不仅提高了起动机的起动性能 还减轻了蓄电池的负担 但机 械部分增多 结构与生产工艺比一般起动机复杂 减速式起动机的减速齿轮组有两种形式 既外啮合式和内啮合 式 如图 3 26 和图 3 27 所示 减速齿轮组的主动小齿轮与电枢轴直接连接 而减速大齿轮则 与单向离合器相接 减速齿轮组是一对常啮合齿轮 外啮合式齿轮 组的减速比通常为 3 5 内啮合式齿轮组的减速比一般为 3 4 减速 齿轮将电动机的转速降低 再带动驱动齿轮 这种起动机的其他结 构 控制电路和工作原理与普通起动机相同 故不重述 四 永磁式起动机 永磁式起动机是将普通起动机的磁场部分用永久磁铁代替 其 结构如图 3 28 所示 永磁式起动机取消了电磁线圈等 因此结构简单 体积小 适 用与空间较小的汽车上 这种起动机一般在电枢前端设有行星齿轮 减速器 即由电枢 11 带动小齿轮 13 运转 小齿轮 13 带动行星齿轮 沿着固定的内齿圈 14 转动 再由行星齿轮轴带动行星齿轮架及其驱 动齿轮运转 这样 既降低了起动机驱动齿轮的转速 又加大了起 动机的起动转矩 3 6 起动机的适用与故障诊断 一 起动机使用的注意事项 1 起动机式