汽车电工第三章 起动系.docx

第三章 起动系3.1起动系统概述一.起动系统作用：为发动机提供驱动力，且发动机起动后，起动机应自动停转，防止烧坏电机。二.起动系统组成：电源，点火开关，起动机，起动继电器，保护继电器等。三.起动机构组成直流电动机，传动机构，控制装置四.起动机的分类1.强制啮合式起动机：起动时，起动机的驱动齿轮直接与飞轮相啮合，从而使发动机起动，轿车普遍采用。2电枢移动式起动机：启动时，起动机整个转子部分向前推进，且缓慢旋转，待驱动齿轮与飞轮完全啮合时进行正式起动，也称为二级起动式起动机，目的是使啮合柔和，不产生强烈的撞击，大型车辆采用。3.减速式起动机：在传动机构和直流电动机之间增加了一套齿轮减速装置（减速增矩），便于发动机的起动。3.2起动机各部分作用及组成一.直流电动机1.定子总成：由外壳，定子线圈和磁极组成，线圈缠绕在磁极上，通电后产生磁场。定子线圈两种连接形式：a.四个线圈依次串联 b两两串联再并联2.转子总成：由转子线圈，换向器，铁心，转子轴等组成，作用是产生转矩。（1）换向器：每个换向器片底端都有转子线圈的端头，即任意两个换向器片都是想通的，从而保证在起动过程中转子线圈，一直通电。（2）转子线圈：即通电导体，当处于磁场当中时，将会受到力的作用，从而产生转矩，为防止转动过程中线圈飞散，由铁心进行加固。（3）左手定则电动机原理：通电导体在磁场中受到力的作用，定子通电产生磁场，转子通电，作为通电导体，则转子部分将受到力的作用旋转起来，从而产生转矩。3.电刷及刷架电刷紧压在换向器片上，给内部的转子线圈供电，起动机共四个电刷，两正两负，负电刷直接搭铁，正电刷加有绝缘垫片。起动机采用四个电刷（呈“+”字形）的目的是同时给两组转子线圈供电，使转子总成平衡稳定的旋转。二.传动机构包括传动拨叉，单向离合器及驱动齿轮。单向离合器分为滚柱式、弹簧式、摩擦片式。小车上多用滚柱式，大功率的多用摩擦片式。判断单向离合器是否失效：用手拉住单向离合器转动驱动齿轮，若驱动齿轮只能朝一个方向旋转说明正常，若两个方向都能转动，说明单向离合器失效。三.控制机构（电磁开关） 工作过程：闭合点火开关起动档，电路中电流回路为：BAT+ST起动继电器触点吸引线圈定子转子搭铁保持线圈搭铁 两组线圈电流方向相同，产生磁场方向也相同，在各磁场吸引力下铁心移动使主接触盘与主触点连接，此时吸引线圈被短路，保持线圈继续通电产生磁场维持这一状态，大电流经主触点、主接触盘给直流电动机供电，进行正式起动，起动时间为3-5S。待发动机起动后，断开起动档，保持线圈断电，磁场消失，活动铁心在弹簧作用下复位，主接触盘与主触点脱离，直流电动机停转。注：接线柱（a）：外接蓄电池正极。接线柱（b）：带焊点，外接定子线圈，内接吸引线圈的一端。接线柱（c）：带焊点，外接点火开关起动档，内接吸引线圈和保持线圈公共端。3.3几种起动电路一、ODl24型起动机 QDl三型起动机是一种有起动继电器的电磁控制强制啮合式起动机，单向离合器为滚柱式，其电磁开关结构如图3-20所示，电路图如图321所示。 1电磁开关结构(图320)电磁开关上有两个线圈，吸引线圈和保持线圈6，两线圈的公共端接起动开关或起动机接线柱12，吸引线圈的另一端接起动机开关主接线柱，保持线圈的另一端搭铁。活动铁心8与拨叉11通过调节螺钉10相连，固定铁心5的中心装有推杆7，其上套有接触盘4。活动铁心8、推杆7、及接触盘4上均有复位弹簧。 2工作过程(图321)将点火开关2旋至起动档位，起动继电器线圈通电，电流由蓄电池正极起动机主接线柱9电流表点火开关起动触点起动继电器的点火开关接线柱线圈搭铁蓄电池负极，起动继电器1触点闭合，接通电磁开关电路。电磁开关的电流由蓄电池正极起动机主接线柱9起动继电器的蓄电池接线柱继电器1触点起动继电器的起动机接线柱电磁开关接线柱16吸引线圈3导电片14主接线柱10起动机搭铁蓄电池负极；同时电流由电磁开关接线柱16经保持线圈4回到蓄电池负极。两个线圈的电流同方向产生合成电磁力将电磁铁心5吸入，在起动机缓慢转动之下，拨叉6推出滚柱式离合器，使驱动齿轮柔和地啮入飞轮齿环。 当齿轮啮合约一半时，活动铁心5顶动推杆7移至极限位置，此时齿轮已全部啮合好，接触盘8同时将辅助接线柱13和主接线柱9、10相继接通，于是起动机在短接点火线圈附加电阻的条件下产生起动转矩，将发动机起动。较大的起动电流直接从蓄电池正极主接线柱9接触盘8主接线柱10起动机搭铁蓄电池负极。电磁开关闭合后将吸引线圈3短接，齿轮的啮合靠保持线圈4产生的电磁力维持在工作位置，此时保持线圈的工作电路为：蓄电池正极主接线柱9起动继电器电池接线柱触点起动继电器的起动机接线柱电磁开关接线柱16保持线圈4搭铁蓄电池负极。 当发动机起动后，离合器开始打滑，松开点火开关钥匙即自动转回到点火档位，起动继电器线圈断电，触点跳开，使电磁开关两个线圈串联，吸引线圈3流过反向电流，加速电磁力的消失，其电路为：蓄电池正极主接线柱9接触盘8主接线柱10导电片14吸引线圈3电磁开关接线柱16保持线圈4搭铁蓄电池负极。由于电磁开关电磁力迅速消失，活动铁心5和推杆7在回位弹簧作用下返回。接触盘8先离开主接线柱9、10，触头切断了起动机电源，点火线圈附加电阻也随即接人点火系。最后拨叉将打滑的离合器拨回，驱动齿轮便脱离了飞轮齿环，起动机完成起动工作。 二、带保护继电器的起动机控制电路 起动保护是指起动机在将发动机起动后能自动停止工作，而且还能在发动机运转工况下防止起动机误接入使用。起动保护功能装置可确保起动机的绝对安全可靠。 1.组合继电器 解放CA1091型汽车使用的QD124H和QD124A两种型号的电磁控制起动机，其总成结构和QD124型起动机相同，都是1.5kW，但其加装了起动保护功能装置。这种具有起动保护的电磁操纵强制啮合式起动机的特点是采用了JD171型组合继电器，如图3-22所示。JDl71型组合继电器由两部分构成，一部分是起动继电器，其作用是与点火开关配合，控制起动机电磁开关中吸引线圈与保持线圈中电流的通断，以保护点火开关；另一部分是保护继电器，它的作用是与起动继电器配合，使起动电路具有自动保护功能，另外还控制充电指示灯。 组合继电器的结构，左侧为起动继电器，右侧为保护继电器。它们都由铁心、线圈、磁轭、动铁、弹簧及一对触点组成，其中起动继电器触点K1为常开式，而保护继电器触点K2为常闭式。由于起动继电器线圈与保护继电器触点K2串联，因此，当K2打开时，K1不可能闭合。 2起动系的工作过程CAl091型汽车的起动电路如图323，其工作过程如下： 1)当点火开关3置于起动档(档)时，起动继电器线圈11通电，电流方向为蓄电池正极熔断器10电流表7点火开关起动触点起动继电器线圈11保护继电器常闭触点1搭铁蓄电池负极。于是起动继电器的常开触点9闭合，接通了电磁开关电路。 2)电磁开关电路接通，电流由蓄电池正极起动继电器触点9吸引线圈12和保持线圈13搭铁蓄电池负极。 3)发动机起动后，松开点火开关，钥匙自动返回点火档(1档)，起动继电器触点9打开，切断了电磁开关的电路，电磁开关复位，停止起动机工作。 4)如发动机起动后，点火开关没能及时返回I档，这时组合继电器中保护继电器线圈由于承受硅整流发电机中性点的电压，使常闭触点打开，自动切断了起动继电器线圈的电路，触点9跳开，使电磁开关也断电，起动机便自动停止工作。 5)若在发动机运行时，误将起动机投入使用，由于在此控制电路中，保护继电器的线圈总加有硅整流发电机中性点电压，常闭触点处于打开状态，即使误将点火开关旋至起动档位，起动继电器线圈也不通，电磁开关不动作，因而起到保护作用。 一.带有起动继电器的起动电路控制过程：闭合点火开关至ST档，继电器线圈通电，电流回路为：蓄电池正极ST档继电器线圈L搭铁线圈产生磁场将触点K吸合，触点K闭合后即可给起动机电磁开关供电，直流电动机运转进行起动。起动完成后，断开点火开关起动档，继电器线圈断电，磁场消失，触点K断开，起动机电磁开关断电，直流电动机停转，完成起动。注：起动继电器作用是保护点火开关起动档，防止开关烧坏。二.带有保护继电器的起动电路为了防止驾驶员在启动结束后没有及时断开启动开关，通过保护继电器自动断开线路，线路图如图4所示。工作原理：当发动机启动后，发电机中性点输出电压，使保护继电器中的线圈流过电流，产生磁场，使K2断开，故启动继电器中的线圈形成断路，使K1断开，从而断开启动机中的电流。在启动开关没有断开的情况下，保护启动机。工作原理：（1）起动时，电流回路为：蓄电池正极STL1K2搭铁 充电指示灯K2搭铁 充电指示灯亮，且L1通电产生磁场，将K1吸合，电流经K1给起动机电磁开关通电，接通直流电动机进行起动。（2）起动需要3-5S时间，在这过程中，发电机也发电，即中性点电压加到L2，由于此时发电机处于他励阶段发电，中性点电压较低，L2产生的磁场还不能将K2吸开。（3）当发电机进入自励阶段发电时，较高的中性点电压使L2产生较强的磁场将K2吸开，此时即使ST档仍闭合，充电指示灯和线圈L1也会因无搭铁不能形成电流回路而停止工作，K1再次断开，切断起动机电磁开关电流回路，直流电动机自动停转。三.电枢移动式起动机起动机是借磁极磁力，移动整个电枢而使驱动齿轮啮入飞轮齿环的。起动机的电枢10在复位弹簧8的作用下与磁极11错开一定距离，换向器比较长。起动机的壳体上装有电磁开关，其磁化线圈由起动开关S控制，活动触点为一接触桥3，接触桥上端较长，下端较短，使起动机电路的接通分两个阶段进行。起动机有3个磁场绕组，其中，匝数少用扁铜条绕制的为主磁场绕组7，另外两个用细导线绕制的分别为串联辅助磁场绕组6和并联辅助磁场绕组5(又称保持线圈)。起动机单向离合器一般采用摩擦片式离合器。 2电枢移动式起动机的工作原理 电枢移动式起动机的工作过程分为两个阶段，串联辅助磁场绕组主要在第一阶段工作，第二阶段中由于与主磁场绕组并联而几乎被短路；并联辅助磁场绕组则在两个阶段中都工作，不但可以增大吸引电枢的磁力，而且可以起限制空载转速的作用。 (1)进入啮合当接通起动开关S时，电磁铁1产生吸力，吸引接触桥3，但由于扣爪13顶住了挡片4，接触桥只能上端闭合，见图324a，接通了串、并联辅助磁场绕组电路，其电流回路为：蓄电池正极静触点2接触桥3的上端并联辅助磁场绕组5搭铁蓄电池负极。蓄电池正极静触点2接触桥3上端串联辅助磁场绕组6电枢搭铁蓄电池负极。5和6产生的电磁力克服复位弹簧8的反力，吸引电枢向左移动，起动机驱动齿轮啮人飞轮齿环。 此时由于串联辅助磁场绕组6的电阻大，流过电枢绕组的电流很小，起动机仅以较小的速度旋转，这样电枢低速旋转并向左移动，因此齿轮啮人柔和，这是接人起动机的第一阶段。 (2)完全啮合电枢移动使小齿轮完全啮人飞轮齿环后，固定在换向器端面的圆盘9顶起扣爪13，使挡片4脱扣，于是接触桥3的下端闭合，接通了起动机的主磁场绕组7，起动机便以正常的工作转矩和转速驱动曲轴旋转，这是接人起动机的第二阶段，见图324b。 在起动过程中，摩擦片离合器12接合并传递扭矩。发动机起动后，离合器松开，曲轴转矩便不能传到起动机轴上。这时起动机处于空载状态，转速增高，电枢中反电势增大，因而串联辅助磁场绕组6中的电流减小。当电流小到磁极磁力不能克服复位弹簧8的反力时，电枢10在复位弹簧8的作用下被移回原位，于是驱动齿轮脱开，扣爪13回到锁止位置，为下次起动作准备。直到断开起动开关S后，起动机才停止旋转。 电枢移动式起动机保护飞车的能力和反击的能力不受功率限制，因此可做成大功率起动机。它的不足是，不宜在倾斜位置工作，结构复杂，传动比不能大。此外，当摩擦片磨损后，摩擦力会大大降低，因此需要经常调整，东欧国家生产的斯可达706R、太脱拉111、T138、却贝尔D350、D420、D450等汽车采用电枢移动式起动机。国产ST9187、ST9187A型起动机也采用电枢移动式结构。 工作原理：（1）闭合起动开关，起动继电器工作，电路中电流回路为：a.BAT+ST保持线圈Q3b. BAT+起动继电器触点吸引线圈Q1阻尼线圈Q2定子转子。此时流过三组线圈的电流方向相同，此时合磁场使铁心向前移动，并且由于阻尼线圈的存在（并联分流，消耗电能），流过直流电动机的电流较小，电动机缓慢转动，使驱动齿轮柔和地与飞轮啮合。（2）铁心向前移动，带动释放杆向前移动，当驱动齿轮与飞轮完全啮合时，释放杆将扣爪顶开，挡片失去扣爪的束缚作用将两个大接线柱相连，此时大电流经大接线柱给直流电动机供电，开始正式起动。24V起动机原理有些柴油机起动机需要24V供电，起动完成后其它用电需12V供电。（1）未起动时，同起动完成后，BAT1的正极经K1与BAT2的正极相连，BAT1的负极经K2与BAT2的负极相接，两个蓄电池并联在一起（并联电压相等）输出12V电压。（2）起动时控制线圈L通电，产生的磁场使内部的铁心移动，即推杆和接触盘向前移动，从而使K1K2断开，K3K4K5K6闭合。此时BAT2的正极经K3K4与BAT1的负极相接，两个电源串接在一起，BAT1的正极作为电池组的正极向外输出+24V的起动电压。四.减速式起动机减速式起动机是在转子与单向离合器之间增加了一套行星齿轮减速装置，太阳轮为主动轮，行星轮为从动轮，内齿圈固定，则三个行星轮与太阳轮同向旋转，完成减速后输出转矩，从而起动发电机。注意：只有固定行星架，主动轮与从动轮旋转方向相反，固定其它，则主动与从动旋转方向相同。3.3起动系统检修及故障分析一.定子总成检修1.测量定子线圈引线与任意线圈端头都应相通，若阻值无穷大，说明至少存在一组线圈断路。2.测量定子线圈任意端与外壳之间的阻值，阻值应无穷大，否则说明绝缘失效。二.转子总成检查1.测量任意两个换向器片都应是相通的，否则说明转子绕组开路。2.测量换向器片与转子轴之间的阻值，阻值应无穷大。3.换向器片应光洁，不能脏污，油污，否则导致内阻过大。三.电刷及刷架正电刷不允许直接搭铁，测量正电刷与外壳阻值，应为无穷大；负电刷直接搭铁。四.传动机构的检查1.传动拨叉不能折断、松脱。2.单向离合器不能失效，用手握住单向离合器转动驱动齿轮，若两个方向都能转