第四章 起动机

第三章起动机掌握起动机的组成和结构了解起动机的起动性能了解起动机的工作原理和特性掌握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通过对起动机的工作原理、特性、结构组成及控制装置的工作过程的了解能够对起动系的一些典型的故障进行检测并排除第三章起动机1、起动机组成：起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成，其主要功用是起动发动机。2、起动系统包括：蓄电池、点火开关、起动机总成、起动继电器等。

3、起动机的直流电动机主要由电枢、磁极和换向器组成。电枢由铁心、绕组、电枢轴和换向器组成电枢绕组有两种绕法磁场由磁极、磁场绕组和机壳组成。磁场与磁路磁场磁场绕组与电枢的连接型式有两种换向器及电刷：用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上产生的电磁力矩保持固定方向。一、直流电动机的工作原理1.功用直流电动机是将电能转变为机械能的设备。2.原理载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。工作原理图见图3.直流电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、电枢电流Ia的乘积，即

M=CmφIa

其中Cm—电机结构常数二、直流电动机

转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。其原理如下：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=Ceφn其中，Ce——电机结构常数；

φ——磁极磁通；

n——电枢转速电动机工作时，电压平衡方程式为：

Ub=E反+IaRa

则电枢电流为：Ia=（Ub-E反）/Ra二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性分析：Ia=（Ub-E反）/Ra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。二、直流电动机转矩自动调节特性电动机工作时，电压平衡方程式为：

Ub=E反+IaRa该公式称为电动机发电机一体公式即电动机在一定条件下可以变成发电机，用于电机制动和储能。三、起动机的工作特性1.直流电动机的型式按照磁场绕组和电枢绕组连接方法不同，可分为并激、串激、复激。2.直流电动机的机械特性（1）定义当电源电压为额定值，励磁电路电阻为常数时，电动机的电磁转矩与转速之间的关系。即：Ub=Ue，Rf=常数，n=f(M)。并励电动机和串励电动机的关系曲线如下：并励电动机机械特性串励电动机机械特性分析并励式起动机中由于磁场电流不变，磁通为常数，电枢电路电阻又很小，所以电枢电流增大使电磁转矩增大时，电机转速下降并不多，称为硬的机械特性，不适合汽车用；串励式起动机具有软的机械特性，即：轻载时转速高，重载时转速低，对起动发动机十分有利，要求与工作机械的联结为刚性或齿轮联结，避免“飞车”。复励式电动机大功率起动机多采用复励式，为防止轻载时转速过高造成“飞车”。复励式电动机机械特性见图3-6。串、并、复励电动机机械特性比较3、串励式电动机工作电路起动机工作特性图分析当I=0时，M=0，所以，P=0，转速n达到最大，n=nmax（起动机空载）；当I=Imax时，n=0，所以，P=0，输出转矩达到最大M=Mmax（起动机制动）。空载和制动的工作情况，常用来检验起动机的故障：分析空载时转速低于规定值，同时电流大，说明有机械故障；制动实验时，电源电压和电流正常，转矩下降，有电路故障。功率特性：P=Mn/95504.影响起动机工作特性的因素（1）蓄电池的容量和充电情况容量大，充电充足，内阻小，供给起动机电流大，起动机的功率、转速、制动力矩都大。（2）起动电路的电阻影响起动机内部电阻和起动线路电阻越大，起动机的输出功率、转速、制动力矩均会降低。（3）环境温度的影响。环境温度低时，起动性能不好。四、发动机的起动性能发动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。1、起动转矩起动机要有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。

2、最低起动转速

1.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50～70r/min。最好100或70r/min以上2.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。3、起动功率

起动机所具有的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配而蓄电池的容量与起动机的容量成正比4、起动极限温度当环境温度低于起动极限温度时，应采取起动辅助措施加大蓄电池容量进气加热电喷车低温补偿第二节起动机的组成和结构

一、起动机的型号根据中华人民共和国行业标准QC/T73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法〉规定，起动机的型号如下：123451.产品代号起动机的产品代号：QD表示起动机；QDJ表示减速起动机；QDY表示永磁型起动机（包括永磁减速型起动机）。一、起动机的型号2.电压等级代号1表示12V；2表示24V；3.功率等级代号4.设计序号5.变型代号二、起动机组成汽车用起动机由直流电动机、传动机构、控制装置三部分组成。构造见图3-2。起动机的组成：直流串激式电动机、传动机构、电磁开关起动机的分类：1、按控制装置分：直接起动式起动机、电磁操纵式起动机。2、按传动机构的啮合方式分：强制啮合式起动机、电枢移动式、齿轮移动式、减速式起动机、惯性啮合式（基本淘汰）起动机组成三、传动机构及控制装置汽车发动机对起动机的传动机构有以下要求起动机的小齿轮与发动机的飞轮啮合时要平稳，不能发生冲击现象。因为起动机的小齿轮与发动机的飞轮齿圈速比很大（一般大于15），所以发动机起动后，小齿轮应能自动打滑或脱离啮合，以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成电枢绕组“飞散”。由于起动机是由点火开关控制的，因此当发动机工作时，要防止点火开关误操作，使起动机的小齿轮再次与发动机的飞轮啮合。导致起动机与发动机飞轮的损坏。三、传动机构及控制装置

1.

作用发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮；发动机起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动，超速旋转而破坏。起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大，在传动机构中设置了单向离合器，起动时的工作示意图滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器如图示，传动导管与外座圈制成一体，外座圈内部制成“十”字型空腔，驱动齿轮的尾部成圆柱形伸在外座圈的空腔内，将“十”字型空腔分割成四个锲形腔室。腔内放置滚柱，在腔室较宽的一边的座圈孔内，还装有弹簧和压帽。平时靠弹簧张力经压帽将滚柱压向锲型腔室较窄的一端。座圈的外面包有铁壳，起密封和保护作用。滚柱式单向离合器传动导管内制有键槽，套在电枢轴的花键部分，而驱动齿轮则套在轴的光滑部位，它们可以随轴转动，又可以在轴上前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮合与分离。传动导管的外侧活络的套装有弹簧和拨叉环，并由卡簧限位。拨叉操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向滑动，平时在回位弹簧的张力作用下，驱动齿轮与飞轮保持分离状态。滚柱式单向离合器单向滚柱式离合器的工作原理滚柱式单向离合器1）起动发动机时，控制装置迫使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，电枢轴带动花键套筒旋转，在摩擦力的作用下离合弹簧扭缩，直径缩小，抱紧两个套筒外圆表面，使其成一刚体，于是电动机产生的转矩经花键套筒，离合弹簧传给驱动齿轮，从而带动飞轮旋转。2）起动发动机后，由于飞轮带动驱动齿轮的转速高于花键套筒，迫使弹簧扭力放松，使弹簧直径扩大，驱动齿轮和花键套筒不再成为一刚体，可以相对滑动，从而避免了电动机超速旋转的危险。滚柱式单向离合器优缺点结构简单、加工方便，成本低；轴向尺寸长，适用于大功率起动机。摩擦片式离合器构造拨叉二、控制装置1.作用：控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式和电磁式汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁开关）。直接控制式电磁开关（ST614)带起动继电器的控制开关第三节电磁控制强制啮合式起动机QD124型起动机电磁控制装置构造控制装置组成由电磁铁机构、电动机开关、起动继电器和起动开关组成。结构原理见图工作过程起动开关未接通时，起动继电器触点张开，电动机开关断开，离合器驱动齿轮与飞轮处于分离状态。起动开关接通时，起动继电器线圈电路接通其电路为：蓄电池正极→点火开关接柱→接柱3→起动继电器“点火开关”接柱→线圈→搭铁→蓄电池负极。工作过程电磁铁线圈电路接通继电器触点闭合，同时接通吸引线圈和保持线圈电流电路，两线圈产生同方向的磁场，磁化铁心，吸动引铁前移，引铁前端带动触盘接通两个开关（起动机开关和附加电阻短路开关），后端通过耳环带动拨叉移动使驱动齿轮与飞轮啮合。工作过程吸引线圈电路：蓄电池正极→电动机开关接柱→起动继电器“电池”接柱、支架、触点、“起动机”接柱→电磁开关接柱→吸引线圈→电动机开关接柱→电动机磁场绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。工作过程保持线圈电路：蓄电池正极→电动机开关接柱→起动继电器“电池”接柱、支架、触点、“起动机”接柱→电磁开关接柱→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。工作过程电动机电路接通触盘将电动机开关接柱连通后，电动机电路接通。此电路电阻极小，电流可达几百安培，电动机产生较大转矩，带动飞轮转动。电动机开关接通后，吸引线圈和附加电阻短路。其电路为：蓄电池正极→电动机开关接柱→导电片→磁场绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。工作过程起动开关断开起动继电器停止工作，触点张开。电动机开关断开，驱动齿轮和飞轮分离。起动继电器触点张开后电动机开关断开瞬间，保持线圈电流通路为：蓄电池正极→电动机开关接柱→触盘→接柱→吸引线圈→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。起动机驱动保护电路一、作用（1）发动机一旦起动，应使起动机自动停止工作。（2）发动机正常工作后，即使误将起动开关接通，起动机也不会工作。起动机驱动保护电路第四节新型起动机1．减速式起动机2．电枢移动式起动机3．齿轮移动式起动机一、减速起动机1.单位重量的输出功率增加；2.缩小了外部尺寸,便于安装；3.提高了起动转矩,有利于发动机的低温起动；4.减轻了蓄电池的负担,延长了使用寿命。减速式起动机采用直流电动机。其磁场型式有：1.永磁式电动机不需要磁场绕组，节省材料，体积小，换向性能好。用在小功率起动机上。2.电磁式适用于输出功率大于1.9KW的电动机。二、电枢移动式起动机

电枢移动式起动机的工作过程分两个阶段（1）进入啮合：接通串并联辅助励磁绕组电路，电枢低速旋转向左移动并进入啮合。（2）完全啮合：主励磁绕组和并联辅助励磁绕组共同工作，增加起动性能。三、齿轮移动式起动机

齿轮移动式起动机的工作过程分两个阶（1）进入啮合：接通控制回路，推动啮合杆向左移动并进入啮合。（2）完全啮合：K3闭合接通主电路。六、减速起动机实例

（一）12V1114型减速起动机用于皇冠轿车，结构见图第六节起动机的使用与维修

起动机的正确使用起动机的维护起动机的修理一、起动机的正确使用

1、起动机每次使用不超过5秒2、电喷车和自动变速器车不能采用推车启动3、发动机起动后必须切断控制电路

二、起动机的维护