高职汽车发动机构造与维修东南教学课件项目

汽车发动机

构造与维修项目九

发动机起动系统构造与维修发动机从停止转入工作状态，必须借助外力带动曲柄连杆机构运动，完成可燃混合气的压缩，才能开始点火燃烧或自燃。产生外力使发动机从静止状态进入工作状态的装置或系统即是发动机的起动系统。项目导读项目要点1.了解发动机起动系统的功用；2.掌握发动机起动系统的组成和工作原理；3.掌握起动机的构造和工作原理。发动机常采用人力、电力、辅助汽油机等多种方式起动。人力起动：使用人力将发动机起动的方式。主要用于小型汽油机或作为紧急备用起动方式。电力起动：起动机在点火开关和起动继电器的控制下，将蓄电池的电能转化为机械能，带动发动机飞轮齿圈使曲轴转动，完成发动机的起动。辅助汽油机起动：大功率柴油机起动系统可以采用小型汽油机。通过先起动汽油机后，再带动柴油机运转。电力起动系统，起动方便、迅速，起动可靠、结构简单，是目前汽车上广泛使用的一种起动方式。起动系统的组成及原理起动系统由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成起动系统的组成及原理起动系统的工作过程是：当点火开关放在起动挡，起动机控制电路先接通，才能接通起动机供电电路，让蓄电池电流经电磁开关流入起动机，并使其转动起来；与此同时，电磁开关还将起动机的驱动齿轮向外推出，使其与发动机飞轮齿圈相啮合，拖转发动机。待发动机被拖转到自己完成爆发并加速运转后，飞轮有反过来带动起动机驱动齿轮运转的趋势，起动机上的单向离合器使起动机的驱动齿轮相对于起动机电枢轴空转（以保护起动机）。驾驶员应及时将点火开关转到点火挡，切断起动机控制电路，在控制机构弹簧恢复力作用下，驱动齿轮退回原处，脱离与飞轮齿圈啮合。由于供电电路同时被切断，起动机停止运转。起动机是起动系统的主要组成部分，一般由直流串励式电动机、传动机构、电磁开关等部分组成。如图9-2所示为东风EQ1090E型汽车采用的QD124型起动机的结构图。QD124型起动机额定功率1.84kW，额定电压12V，它由直流电动机、传动机构和控制装置3部分组成。起动系统的组成及原理图9-2QD124型起动机的结构图1-前端盖；2-外壳；3-电磁开关；4-拨叉；5-后端盖；6-限位螺钉；7-单向离合器；8-中间支撑板；9-电枢；10-磁极；11-磁场绕组；12-电刷起动辅助装置发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为使之便于起动，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水预热。柴油机冬季起动困难尤大。车用柴油机为了能在低温下迅速可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和降低起动转矩的起动辅助装置，如电热塞、进气预热器、起动液喷射装置以及减压装置等。1.电热塞一般在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的发动机中装有电热塞，以便在起动时对燃烧室内的空气进行预热。电热塞结构如图9-3所示，螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火。起动辅助装置起动辅助装置1.电热塞起动辅助装置2.进气预热器在中、小功率柴油机上常采用进气预热器作为冷起动的辅助装置。其结构如图9-4所示，空心阀体由膨胀系数较大的金属材料制成。其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝。柴油机起动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，使进气得以预热。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止。起动辅助装置2.进气预热器起动辅助装置3.减压装置为了降低起动力矩，提高发动机转速，在某些车用柴油机上采用减压装置，其结构见图9-5发动机起动时，首先通过手柄驱使调整螺钉旋转，并略微顶开气门（气门一般下降1-1.25mm），以降低初压缩阻力。这样在柴油机起动前起动机转动曲轴比较容易。当曲轴转动起来后，各零件工作表面温度升高，润滑油粘度降低，摩擦阻力减小，从而降低了起动阻力矩。这时将手柄扳回原来位置，柴油机即可顺利起动。起动辅助装置3.减压装置起动辅助装置4.起动液喷射装置在低温起动时，可根据需要装用起动液喷射装置如图9-6在柴油机进气管内安装一个喷嘴，起动液压力喷射罐内充有压缩气体（氮气）和易燃燃料（乙醚、丙酮、石油醚等）。当低温起动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对准喷嘴上端的管口。轻压起动液喷射罐，即打开喷射罐口处的单向阀，则起动液通过单向阀、喷嘴喷入柴油机进气管，并随同进气管内的空气一起被吸入燃烧室。因为起动液是易燃燃料，故可在较低的温度和压力下迅速着火，从而点燃喷入燃烧室的柴油。起动辅助装置4.起动液喷射装置直流电机直流电机直流电动机的作用是产生起动转矩。它由磁场、电枢、电刷装置三部分组成。由于电动机工作电流大、转矩大、工作时间短（一般为5s左右），因此要求零件的机械强度高、电路电阻小。起动机的传动机构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，能自动打滑，防止电枢轴被发动机拖动超速旋转。单向离合器主要有三种形式：滚柱式离合器、摩擦片式离合器和弹簧式离合器，目前国产汽车大多采用滚柱式离合器。1.滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器的构造如图9-7所示。起动机的传动机构起动机的传动机构1.滚柱式单向离合器图9-7滚柱式离合器结构1-驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-压帽与弹簧；6-护盖；7-弹簧座；8-缓冲弹簧；9-移动衬套；10-花间套筒；11-卡簧；12-垫圈起动机的传动机构2.滚柱式单向离合器工作过程起动发动机时，驾驶员操纵控制装置使拨叉下端后移，将驱动齿轮推出与飞轮齿圈啮合。为防止两齿轮抵住，将齿轮齿端做成斜角，两齿轮万一抵住时，拨叉下端通过滑环压缩滑环后侧的缓冲弹簧（或称啮合弹簧），拨叉仍能继续转动，拨叉上端前移使电动机开关先接通，待电动机通电稍转动，齿与齿槽对正后，缓冲弹簧伸张推动驱动齿轮使二者啮合。驱动齿轮与飞轮齿圈刚啮合而尚未转动时，电动机电路接通，电枢轴经传动导管带动外座圈旋转，在驱动齿轮尾部摩擦力和弹簧压力作用下、滚柱移向楔形腔室较窄的一端，将外座圈和驱动齿轮尾部卡紧成一体，于是驱动齿轮随电枢轴一起转动并带动飞轮旋转，使发动机起动（如图9-8a所示）。起动机的传动机构2.滚柱式单向离合器工作过程起动机的传动机构起动发动机后，此时由于飞轮齿圈带动驱动齿轮高速旋转且比电枢轴的转速高得多，驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力，使滚柱移向楔形腔室较宽的一端，滚柱在驱动齿轮尾部与外座圈间发生滑动，发动机的动力不能传给电枢轴，起到分离作用，电枢轴只能按自己的转速空转，避免了电枢导线超速飞散的危险（如图10-4b所示）。当解除操纵后，在回位弹簧张力作用下，驱动齿轮前移与飞轮齿圈分离，电动机停止转动，恢复原状。起动机的控制装置控制装置又称起动机开关，其作用是控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。控制装置有机械式和电磁式两种。电磁式控制装置结构如图9-9所示。它由吸引线圈6、保持线圈5、静铁芯12、动铁芯4、回位弹簧、主触点14、15和接触盘13组成。吸引线圈6与保持线圈5匝数相同、绕向也相同。由于起动机电磁开关的主触点通过电流极大（几百安培），因此动、静触点一般都用铜制。起动机的控制装置起动机的控制装置图9-9ST614型起动机控制装置1-驱动小齿轮；2-复位弹簧；3-传动叉；4-活动铁芯；5-保持线圈6-吸收线圈；7-接柱；8-起动按钮；9-起动开关；10-熔断器；11-套筒；12-静铁芯；13-接触；14、15-主触点；16-电流表；17-蓄电池

；18-套筒起动机的控制装置电磁开关用来在接通电动机供电电路的同时推出驱动齿轮，使其与飞轮齿圈啮合。当接通起动开关时，如图9-10所示，吸引线圈6中的电流经起动机的激磁绕组F和电枢绕组后搭铁，保持线圈5则直接搭铁。这时，这两个线圈产生同方向的磁通，并产生很强的吸引力，吸引动铁芯运动。同时通过电枢中的电流使电枢轴缓慢运转。如图10-5所示电磁开关动铁芯运动使与其连接的传动拨叉3推出，向飞轮移动直至啮合，当驱动齿轮与飞轮齿圈完全啮合的同时，动铁芯运动正好使由动、静触点组成的主触点闭合。主触点闭合后，吸引线圈的两端被主触点短路，如图9-11所示，蓄电池输出大电流直接进入电动机而发出较大的转矩，经飞轮被放大6倍（传动比约为10～15）后克服发动机的阻力矩将其拖动。吸引线圈6被短路后，由于此时动、静铁芯完全接触，磁阻很小，只靠保持线圈5中的电流就能维持铁芯的吸合状态。发动机起动后，断开起动开关，从起动开关供给保持线圈电流被切断，如图9-11所示。但此瞬时主触点仍闭合，电流从主触点流向吸引线圈6，再经保持线圈5搭铁，而这时吸引线圈电流改变了方向，两个线圈产生的磁通方向相反而抵消。在回位弹簧作用下，静铁芯、动铁芯（带动拨叉和驱动齿轮）返回原位，主触点断开，起动机因断电而停转。起动机的控制装置图9-10起动时电磁开关的电流

图9-11起动后电磁开关的电流起动机电路目前汽车上大多采用电磁操纵强制啮合式起动机，这种类型的起动机又分为无起动继电器和有用动继电器两种。1.无起动继电器起动机控制电路—ST614型起动机用于黄河、JN1090型载货汽车。其结构原理如图9-9所示。在电磁开关铁芯上绕有吸引线圈和保持线圈，两个线圈的首端共同接至起动机按钮。吸引线圈的另一端接至起动机主电路接柱，与起动机激磁绕组和电枢串联，保持线圈的另一端直接搭铁。电磁开关内装有活动铁芯，它通过调节螺钉与拨叉连接，挡铁的中心装有活动杆，其中安装有主电路接触盘。起动机电路起动机电路1.无起动继电器起动机控制电路—ST614型起动机起动机电路在两线圈电磁力的作用下，活动铁芯克服复位弹簧的弹力而被吸入。拨叉便将驱动小齿轮推出，使之与飞轮齿圈啮合；由于吸引线圈的电流流经起动机内部，产生一定的电磁转矩，使驱动小齿轮是在缓慢转动的情况下进入啮合，以保证啮合可靠性。当齿轮与飞轮齿圈完全啮合时，接触盘将主触点接通，起动机主电路被接通，电机旋转并带动曲轴转动而实现起动。2.起动继电器控制起动电路——QD124型起动机起动电路QDl24型起动机用于东风EQ6100Q汽油机，其控制电路如图9-12所示。起动发动机时，将点火开关转到起动位置，接通起动继电器磁化线圈的电路。电流从蓄电池正极—起动机主电路接柱—电流表—点火开关—起动继电器“点火开关”接线柱—磁化线圈—搭铁—蓄电池负极。磁化线圈产生的电磁力将触点闭合，接通了电磁开关内吸引线圈和保持线圈的电路。此时，电路工作状态和ST614型起动机按下起动按钮后吸引线圈、保持线圈电路工作状态完全相同，起动机主电路被接通，完成起动。起动机电路2.起动继电器控制起动电路——QD124型起动机起动电路起动机电路发动机起动后，放松点火开关，点火开关自动转回一个角度，切断起动继电器磁化线圈电路，使触点断开，在主触点尚未打开前瞬间，保持线圈中的电流由起动机主电路接柱、接触盘、接线柱、导电片、接线柱、吸引线圈构成回路，此时由于两线圈流过的电流方向相反，磁场互相抵消，活动铁芯在复位弹簧的作用下退回原位，起动机小齿轮退出啮合，同时接触盘复位，将主电路切断，电机停止转动。起动机的故障检修（一）、起动机不转的故障诊断与排除1．起动发动机的同时，接通前大灯或喇叭，观察灯光亮度和喇叭声响是否正常，如变弱，则检查蓄电池是否亏电和线路连接是否松动；2．短接起动机电磁开关与蓄电池正极接柱，观察起动机运转情况，如运转正常，则检查点火开关；3．短接起动机开关接柱，观察起动机运转情况，如运转正常，则检查起动机电磁开关；4．从车上拆下起动机，然后拆下起动机电刷，检查起动机电刷和换向器表面状况，换向器表面应无烧蚀现象，电刷在电刷架内应活动自如，无卡滞现象，电刷与换向器的接触面积不应小于4／5，电刷长度不应小于新电刷的2／3；5．以上检测都正常，若起动机不转，则故障为励磁线圈断路；6．若外部电路接触火花很大，则故障为励磁线圈或电刷架搭铁；7．确认并排除故障后，将起动机装回发动机；8．再次起动发动机，发动机能正常起动，确认系统正常无故障。（二）、起动机运转无力的故障诊断与排除若将点火开关转到起动位置时，起动机能转动，但转速很低(转矩小的缘故)，不能正常起动，故障多发生在蓄电池、起动机及其之间的电路上．例如：蓄电池亏电较多，导线接触不良，起动机内部的激磁绕组和电枢绕组有短路或接铁处、电刷与换向器之间接触不良、电磁开关的触头接触不良以及轴承与转轴过紧或过松等，检查步骤如下：

1．检查蓄电池是否亏电较多，方法：可按喇叭和开前照灯试验，若喇叭音量小，前照灯灯光暗淡，则可能是蓄电池存电不足、或连接线松动而接触不良；此时可用手触摸蓄电池各接线端子，若发热，为其接线连接不良，应拆下导线，用砂纸打磨后重新装回，并用