《汽车构造与原理》课件-第十章 发动机起动系统

第10章汽车起动系统本章内容架构第10章汽车起动系统教学目标要求、重点和难点序号教学目标要求教学重点教学难点1掌握起动系统的作用与起动方式√2掌握电起动系统的基本组成与工作过程√3掌握电起动机的基本结构和工作原理√√4理解低温启动和预热装置结构原理5掌握BSG系统基本组成与工作原理√√6理解一键起动系统基本结构与工作原理√7能够识别不同类型的起动装置及其零部件√第10章汽车起动系统10.1汽车起动系统概述10.1.1起动系统功用发动机必须依靠外力代替曲轴旋转后才能进入正常工作状态。通常把发动机曲轴在外力作用下，从开始转动到怠速运转的全过程称为发动机的起动。要使发动机顺利起动，必须克服运转阻力，克服这些阻力所需的转矩称为起动转矩。起动发动机时还要求曲轴有一定的转速，称为起动转速。起动系统的作用就是按发动机要求，提供一定的起动转矩，使发动机达到规定的起动转速，顺利完成启动过程。起动后起动系统应立即停止工作。第10章汽车起动系统10.1汽车起动系统概述10.1.2发动机起动方式发动机常用的起动方式有手起动、电起动、辅助汽油机起动、压缩空气起动和拖动几种方式。电起动是利用电动机带动发动机曲轴旋转的起动方式。它具有起动快捷方便、省力等优点，但需要一套电起动系统。现代车用发动机均采用电起动方式。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.1电起动系统的基本组成和工作过程

点火开关4置于起动挡时，蓄电池向直流电动机供电，使其转动。同时，电磁开关还将驱动齿轮向外推出与发动机飞轮相啮合，带动发动机转动。当发动机加速运转后，飞轮有反过来带动起动齿轮运转的趋势，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。驾驶员及时转动点火开关，切断起动机控制电路，驱动齿轮退回，起动机停止运转。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机（1）直流电动机①基本工作原理——直流电动机是将电能转化为机械能的装备，它是根据通电导体在磁场中收到电磁力作用而产生运动的原理来工作的。②直流电动机一般由电枢总成、磁极、电刷和电刷架及其它附件组成。电枢绕组采用大截面的铜导线制成，以便获得较大的起动转矩。电起动机的作用是将蓄电池的电能转化为机械能以起动发动机，一般由直流电动机、控制装置和传动机构三部分组成。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机（1）直流电动机③直流电动机电枢与励磁绕组的连接：励磁绕组与电枢绕组的接法有串联、并联和混联3种。大多数电动机都采用串励，大功率的起动机也有采用复励的。串联电动机由于电枢绕组与励磁绕组串联，电枢电流与励磁电流相等。它与并联电动机供给同样的励磁电流，产生的电磁转矩比并联电动机的更大。并且在轻载时，电枢电流与励磁电流小，转速高；而重载时，电枢电流与励磁电流大，转速低。这种“软特性”能保证起动的安全可靠。电起动机的作用是将蓄电池的电能转化为机械能以起动发动机，一般由直流电动机、控制装置和传动机构三部分组成。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机（2）传动机构：主要是单向离合器，常见的有滚柱式、摩擦片式和扭簧式。单向离合器的作用是将电动机的动力传递给发动机飞轮已起动发动机，而发动机起动后则断开发动机对起动机的逆向驱动，以防止发动机带动起动机高速旋转而使起动机“飞散”

电起动机的作用是将蓄电池的电能转化为机械能以起动发动机，一般由直流电动机、控制装置和传动机构三部分组成。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机①滚柱式单向离合器：起动时电枢缓慢旋转，电磁开关通过拨叉推动移动轴套9、缓冲弹簧8等部件，使驱动齿轮1与发动机飞轮14相啮合。当起动机主电路接通，电枢快速旋转时，转矩由传动套筒10传到十字块3，滚柱4在外壳2的摩擦和弹簧及活柱5的作用下滚入锲形槽13的窄处被卡死，于是将转矩传给驱动齿轮1，带动飞轮14使发动机起动。当发动机起动后，曲轴转速高于起动机，飞轮带动驱动齿轮1旋转，滚珠4克服弹簧弹力，滚入锲形槽13的宽处而打滑，防止发动机的转矩传给小齿轮，从而避免电枢超速“飞散”的危险。起动后，由于拨叉回位弹簧的作用使离合器退回，驱动齿轮1退出飞轮齿圈。但滚柱式单向离合器传递较大转矩时，滚柱容易卡住，不能满足大功率起动机的要求。

第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机②摩擦片式离合器：结构如图所示。离合器的外接合毂固定在起动轴上，内结合毂4具有螺孔，并旋在起动机驱动齿轮柄2的螺纹上，驱动齿轮柄2则自由套在起动轴上，用螺母锁住防止脱落。内结合毂上的两个小弹簧5轻压摩擦片，使摩擦片具有传力作用（力较小）。起动时，经外结合毂10摩擦片带动内结合毂4转动，驱动齿轮1与飞轮11啮合后，由于内结合毂与驱动齿轮柄之间的螺旋结构，使得内结合毂向右运动，压紧摩擦片（力较大），电枢的转矩传递给飞轮。起动后，飞轮11带动驱动齿轮1转动，由于螺旋结构使得内结合毂向左运动，摩擦片松开，飞轮11不能带动电枢，避免了电枢超速飞散的危险。摩擦片离合器可传递较大的转矩，但摩擦片会磨损

第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机③扭簧式离合器：结构如图所示。驱动齿轮1空套在电枢轴前端的光滑部分，连接套筒6套在电枢轴的花键部分，扭力弹簧4两端各有1/4圈内径较小的部分箍紧驱动齿轮和连接套筒。起动时，电磁开关铁芯经拨叉移动拨环9，由缓冲弹簧8推动离合器使驱动齿轮1与发动机飞轮啮合。电枢旋转时，通过花键带动连接套筒6，在弹簧与驱动齿轮1和主动套筒之间摩擦力作用下，将连接套筒与齿轮柄抱死，电枢转矩便由此传给飞轮。起动后，飞轮带动驱动齿轮，扭力弹簧被放松而打滑，保护电枢不致被飞轮带动而飞散，同事拨叉在回位弹簧作用下，经拨环9使驱动齿轮1回位。扭簧式离合器结构简单，使用寿命长，但轴向尺寸大。

第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机（3）控制装置：一般包括电磁开关，安全开关和起动继电器。①电磁开关：安装在直流电动机壳体上方，功用是控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离及电动机电路的通断。当接通起动开关1时，吸引线圈5中的电流经起动机的电池绕组和励磁绕组后搭铁，此时两个线圈产生较强相同方向的电磁吸力，吸引动铁心向左移动。动铁心的移动通过拨叉8将驱动齿轮10推向飞轮，当两者完全啮合时，动触点3和定触点2也刚好完全闭合。此时，吸引线圈5被短路，只靠保持线圈4的吸力将动触点3与定触点2保持在接通状态，强大的起动电流通过励磁绕组和电枢绕组使电动机快速旋转。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.2电起动机（3）控制装置：一般包括电磁开关，安全开关和起动继电器。②起动继电器：有些汽车在控制电路中装有起动继电器，由起动继电器触电的开闭控制电磁开关的通断，而点火开关只控制起动继电器线圈电路的通断，因而减小了点火开关通过电流的大小。③起动机驱动保护电路：作用是防止在发动机起动后，驾驶员未断开起动开关而造成的单向离合器磨损，或在发动机进入正常工作状态下，驾驶员误将起动开关接通，造成起动机驱动齿轮与飞轮齿圈撞击而使其损坏。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.3低温起动和预热装置

低温起动面临的困难：燃料汽化及燃烧困难，润滑油粘度加大，蓄电池能量下降。为了使发动机顺利起动，常采用预热空气、预热润滑油、预热冷却液、喷起动液、减压起动等方法。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.3低温起动和预热装置（1）空气预热装置：对进入发动机的空气进行预热，常见的预热装置有电热塞、热敏电阻预热器和电火焰预热器。第10章汽车起动系统10.2传统汽车电起动系统10.2.3低温起动和预热装置（2）预热润滑油和冷却液：采用外部加热方法，将润滑油和冷却液加热到一定的温度，再加入发动机，可以有效改善起动性能。（3）喷起动液：起动液容易着火燃烧，它随空气一起进入气缸，迅速着火燃烧，起动发动机。（4）减压起动装置：一些柴油机设有减压起动装置，使部分或全部气缸在起动时先与大气相通，不受压缩，减少起动转矩。待发动机转速高于一定值时，再撤销减压，利用活塞连杆组和曲轴飞轮组的运动惯性，使发动机起动。第10章汽车起动系统10.3新型汽车起动系统10.3.1发动机起停系统（1）BSG起停系统：通过传动带——发电一体电机来控制发动机的起动和停止。①BSG起停系统的组成：由机械装置和电控装置组成。电控装置一般由起停系统总开关，挡位传感器，踏板传感器，车速传感器，转速传感器和电池电量传感器等组成，上述传感器分别检测变速器所处挡位、离合器踏板是否踩下，车辆是否处于停止状态、电量是否足够带动起动机来起动发动机。第10章汽车起动系统10.3新型汽车起动系统10.3.1发动机起停系统（2）BSG起停系统的4种基本工作模式

①起动工况时，BSG在短时间内将发动机加速至怠速转速以上，然后发动机才开始工作。当初次起动时由传统起动机起动发动机，其电力流如图10-24所示。②停车工况时，车辆控制系统自动切断发动机供油，发动机处于关闭状态，这时附件所需的电力由BSG提供，其电力能量流如图10-25所示。第10章汽车起动系统10.3新型汽车起动系统10.3.1发动机起停系统（2）BSG起停系统的4种基本工作模式

③减速工况时，驾驶员踩下制动踏板，向BSG传输信号，使其将车辆的动能转化为电能并储存起来，其电力流如图10-26所示。②正常行驶工况时，发动机与传统车辆发动机工作一样，高于某一功率时为电池系统充电，其电力能量流如图10-27所示。第10章汽车起动系统10.3新型汽车起动系统10.3.2一键起动系统（1）一键起动：带有智能钥匙的驾驶人，无须操作点火钥匙或机械转动，仅按下中控台下的一键起动按钮，就可以实现汽车发动机的起动与关闭。智能钥匙的作用主要是通过安装在钥匙中的感应芯片进行感应和遥控，一键起动按钮必须感应到智能钥匙的存在才能起动。（2）一键起动系统的基本构造原理：该系统采用了无线射频技术，是一种非接触式的自动识别技术，每一个芯片都是唯一的，不可复制。当车主随身携带智能钥匙走进汽车时，车辆就会自动解除防盗开锁，可以进入起动状态或远程起动状态；离开车辆时，车门锁会自动锁上并进入防盗。第10章汽车起动系统10.3新型汽车起动系统10.3.2一键起动系统第10章汽车起动系统本章小结1.起动系统主要包括蓄电池，起动机，起动继电器，点火开关，安全开关，低温起动预热装置等。2.发动机起动有手起动、电起动、汽油机起动、压缩空气起动和拖动等方式。现代汽车发动机均采用电起动方式。3.电起动机一般由直流电动机、控制装置和传动机构组成。4.直流电动机是将电能转变为机械能的设备，它由电枢总成、磁极、电刷、电刷架及其它附件组成。第10章汽车起动系统本章小结5.电起动机的传动机构主要组成部分是单向离合器。其作用是将电动机的动力传递给发动机飞轮以起动发动机，而发动机起动后则断开飞轮对起动机的逆向驱动。常见的单向离合器有滚柱式，摩擦片式和扭簧式。6.电起动机的控制装置一般是电磁开关，有的还采用一些中间继电器。其作用是控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合与分离以及电动机电路的通断。为了防止误操作而使起动机损坏，有些汽车的起动系统中采用了起动保护电路。第10章汽车起动系统本章小结7.减速起动机在电枢与驱动齿轮之间装有一级减速齿轮，具有重量轻，体积小，便于安装，起动机的转矩高而有利于发动机起动等优点。8.永磁起动机的定子磁场采用永磁体材料，具有磁场稳定、体积小、重量轻、使用安全性好的特点，适于小功率的起动机。9.常见的低温起动措施有预热空气，预热润滑油，预热冷却液，喷起动液，减压起动等。第10章