《汽车构造与电气系统》课件-第10章起动系统

第十章起动系统第一节起动机一、起动机在发动机上的安装二、起动机的分类与型号三、起动机的构造四、起动机的使用与维护一、起动机在发动机上的安装

发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动。目前大多数运输车辆都已采用电力起动机起动。电力起动机起动方式是由直流电动机通过传动机构将发动机起动，它具有操作简单、体积小、质量轻、安全可靠、起动迅速并可重复起动等优点。

起动机的功用就是通过转动曲轴起动发动机，发动机起动之后，起动系统便立即停止工作。起动机外接线图起动机外形图二、起动机的分类与型号起动机的分类：1.按操纵机构分类（1）直接操纵式起动机（2）电磁操纵式起动机2.按啮合方式分（1）惯性啮合式起动机（2）强制啮合式起动机（3）电枢移动式起动机（4）齿轮移动式起动机（5）减速式起动机分外啮合式、内啮合式和行星齿轮啮合式三种类型。

起动机的型号

根据QC/T73-93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，起动机型号由5部分组成。

变型代号设计代号功率等级代号电压等级代号产品代号产品代号：QD表示起动机；QDJ表示减速型起动机；QDY表示永磁型起动机（包括永磁减速型起动机）2.电压等级代号：1表示12V；2表示24V。功率等级代号123456789功率（kW）＞1＞1～2＞2～3＞3～4＞4～5＞5～6＞6～7＞7～8＞8～9三、起动机的构造串励直流电动机起动机的传动机构起动机的操纵机构起动机的分解图起动机的分解图起动机的分解图起动机的构造（一）直流电动机

1、串励直流电动机的构造（1）电枢电枢线圈是用扁铜线绕成，较粗且匝数少；电枢轴中部位置制有螺旋齿槽，用以装置啮合器，有些起动机除两端装有衬套外，中间还装有支承衬套。为了防止轴向窜动，轴的前端制有槽，用于装置锁板机构，轴的后端制有槽，用于装置止动挡圈及弹性档圈。

（2）磁极

励磁绕组的排列与磁极磁路a)励磁绕组的排列b)磁极磁路由外壳、磁极、磁场线圈等部分组成。外壳内壁装有四个磁极（有些是二个磁极），在其上面装有磁场线圈，相对的是同极，相邻的是异极。磁场线圈用扁而粗的铜线（或小铜线并联的方法）绕成。磁场线圈采用串联或并联，一端与外壳上的绝缘接柱（即磁场接柱）相连，另一端与正电刷相连，线路连接如图所示。由磁极、磁场绕组和机壳组成。

（3）电刷架与机壳正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁；机壳一端有4个检查窗口；端盖分前、后两个。2、串励直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理(a)电流a→d(b)电流方向d→a（1）电磁转矩的产生

它是根据带电导体在磁场中受到电磁力作用的原理而制成的。实际的电动机为了产生足够大且转速稳定电磁力矩，增加了线圈的数量与换向片数。电磁转矩M与磁通量φ及电枢电流Is

之间的关系为：M=CmφIs（2）直流电动机转矩自动调节原理

感生电动势Ef=Ceφn电压平衡方程式U=Ef+IsRs负载↑→轴上阻转矩↑→电枢转速↓→Ef↓→Is↑→M↑→直至与阻转矩相等，达到新的稳定；负载↓→轴上阻转矩↓→电枢转速↑→Ef↑→Is↓→M↓→直至与阻转矩相等，达到新的稳定。当负载发生变化时，电动机能通过转速、电流、转矩的自动变化来满足负载的需要，使之在新的转速下稳定工作。

3、起动机的工作特性

起动机转矩、转速、功率与电流的关系称为起动机的特性曲线。起动机的特性取决于直流电动机的特性。串励直流电动机特性的特点起动转矩大，机械特性软。

发动机的起动阻力矩是指在最低起动转速时的发动机的阻力矩。由摩擦阻力矩、压缩损失力矩、驱动发动机附件的阻力矩三部分组成。而影响上述三种阻力矩的因素主要有润滑油粘度、气缸的工作容积、压缩比、缸数、转速、温度及附件数等。由于柴油机压缩比较大，驱动附件的功率也较大，柴油机的阻力矩一般比汽油机大一倍，各型发动机阻力矩由实验方法确定。（1）直流电动机的转矩特性（2）直流电动机的机械特性（3）功率特性直流串励式电动机起动特性曲线分析：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：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。

发动机最低起动转速是指保证发动机可靠起动的最低转速。在点火装置可靠点火的情况下，发动机起动尚需两个条件：①气缸中吸入可燃的混合气；②压缩终了时，混合气具有一定的压力和温度。一般汽油机最低起动转速是50~70r／min，柴油机是100~200r／min。在实际使用中，影响起动机功率的因素较多，必须对起动机进行正确保养。影响因素主要有：①接触电阻和导线电阻的影响。②蓄电池容量的影响。③温度的影响。（二）起动机的传动机构起动机的传动机构是起动机的主要组成部件，它包括离合器和拨叉两个部分。离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机使之起动，同时又能在发动机起动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏。离合器分为滚柱式离合器、摩擦片式离合器、弹簧式离合器几种。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圈。1.滚柱式离合器

（1）滚柱式离合器的结构(a)总成(b)构件

1-驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-压帽弹簧；6-垫圈；7-护盖；8-花键套筒；9-弹簧座；10-啮合弹簧；11-拨环；12-卡簧

（2）滚柱式离合器的工作原理

(a)发动机起动时(b)发动机起动后2.摩擦片式离合器(a)结构(b)压紧(c)放松1-外接合鼓2-弹性圈3-压环4-主动片5-被动片6-内接合鼓7-小弹簧8-减震弹簧9-齿轮柄10-驱动齿轮11-飞轮

3.弹簧式离合器l-衬套2-驱动齿轮3-挡圈4-月形圈5-扭力弹簧6-护套7-垫圈8-传动套筒9-缓冲弹簧10-移动衬套11-卡簧（三）起动机的操纵机构

起动机的电磁开关与电磁式拨叉合装在一起，利用衔铁控制，分为直接控制式电磁开关和带起动继电器式电磁开关两类。1.直接控制式电磁开关起动时，点火钥匙打到ST位，电流由蓄电池正极→50端子7→吸拉线圈6→导电片→C端子2→起动机励磁绕组→电枢→搭铁→蓄电池负极构成回路，起动机慢慢转动，同时电流由电磁开关50端子7经保持线圈8，回到蓄电池负极。1、起动机控制电路1-励磁线圈2-C接线柱3-旁通接柱4-30接线柱5-点火开关6-吸拉线圈7-50接线柱8-保持线圈9-电刷吸拉线圈与保持线圈产生同方向的电磁力，在电磁力作用下，铁心压缩回位弹簧，向左移动，带动拨叉，使驱动小齿轮与发动机飞轮啮合，电磁开关内的接触盘此时将C与30、旁通接柱相继接通，电流由蓄电池正极→30端子4→接触盘→C端子2→起动机励磁绕组→电枢→搭铁→蓄电池负极构成回路，起动机主电路接通，起动机电枢产生电磁转矩，起动发动机。此时吸拉线圈6被短路，保持线圈8的电磁力使驱动小齿轮与飞轮保持啮合，保证发动机起动着车。

起动后，发动机飞轮转速超过起动机电枢时，单向离合器切断飞轮与小齿轮之间的动力传递，保护起动机。松开点火钥匙，50端子断电，由于机械惯性，短时间内接触盘仍将30端子4与C端子2接通，蓄电池电流经接触盘→吸拉线圈6→保持线圈8→搭铁→蓄电池负极构成回路，吸拉线圈与保持线圈产生相反方向的电磁力，接触盘接触不牢，在回位弹簧的作用下，铁心迅速回位，接触盘与C、30端子分开，起动主电路被断开，起动完毕。2.带起动继电器控制的电磁开关1-起动继电器触点2-起动继电器线圈3-点火开关4、5-主接线柱6-辅助接线柱7-导电片8-吸引线圈接线柱9-电磁开关接线柱l0-触盘11-活动杆12-固定铁心13-吸引线圈14-保持线圈15-电磁铁心16-回位弹簧17-螺杆18-连接头19-拨叉20滚柱式离合器21-驱动齿轮22-止推螺母23-点火线圈附加电阻线发动机起动时，将点火开关钥匙旋至起动挡位，起动继电器通电后，吸下可动臂使触点闭合接通了电磁开关线圈电路，起动机投入工作。发动机起动后，只需松开点火开关钥匙，点火开关自动转回到点火工作挡位，起动继电器线圈断电触点打开，电磁开关也随即断开，起动机停止工作。利用起动继电器控制电磁开关，能减小通过点火开关起动触点的电流，避免烧蚀触点，延长使用寿命。有些汽车上的起动继电器在改进控制电路以后，还能起到自动停止起动机工作及安全保护作用。四、起动机的使用与维护1.起动机的正确使用①起动机每次起动时间不超过5s，再次起动时应停止2min，使蓄电池得以恢复。如果有连续第三次起动，应在检查与排除故障的基础上停歇15min以后再起动。②在冬季或低温情况下起动时，应采取保温措施，例如先将发动机手摇预热后，再使用起动机起动。③发动机起动后，必须立即切断起动机控制电路，使起动机停止工作。

2.起动机的检查

起动机外部应经常保持清洁，各连接导线，特别是与蓄电池相连接的导线，都应保证连接牢固可靠；汽车每行驶3000km时，应检查与清洁换向器，擦去换向器表面的碳粉和脏污；汽车每行驶5000—6000km时，应检查测试电刷的磨损程度以及电刷弹簧的压力，均应在规定范围之内；每年对起动机进行一次解体性保养。3.起动机的调整起动机不工作时，驱动齿轮端面与端盖凸缘之间的距离应符合规定值。间距不当，可通过定位螺钉调整或加减垫片等措施使间距符合规定值。1-调节螺杆2-定位螺钉3-限位螺母(1)起动机驱动齿轮端面与端盖突缘间距的调整(2)电磁开关接通时刻的调整

①主开关接通时间的调整。当接触盘与电磁开关主触头接通而接通主电路时，驱动齿轮与限位螺母之间的距离应为(4.5±1)mm。如不符合要求，可先脱开连接片与调整螺钉之间的连接，然后旋入或旋出调整螺钉进行调整。

②附加电阻短路开关的调整。一般电磁开关内，短接点火线圈附加电阻是利用主接线柱触头前面的辅助接触片。在主电路接通的同时或略早一点，应短接附加电阻，如有不当，只需将辅助接触片作适当弯曲调整。(3)轴承的配合起动机各轴承与轴颈及轴承孔之间均不得有松旷、歪斜等现象，起动机各轴承的配合应符合技术要求。(4)单向离合器的调整将起动机的单向离合器夹紧在台虎钳上，用扭力扳手反时针方向转动，应能承受制动试验时的最大转矩而不打滑。

4.起动机性能试验(1)空载试验将起动机夹紧，接通起动机电路，起动机应运转均匀、电刷无火花。其电流表电压表和转速表上的读数应符合规定值。如果电流大于标准而转速低于标准，则可能是起动机装配过紧，电枢绕组、磁场绕组有短路或搭铁故障；如果电流和转速都低于标准，则说明起动机内部电路有接触不良之处。注意：每次空载试验不应超过1min，以免起动机过热。

(2)全制动试验

全制动试验是在空载试验通过后，再通过测量起动机全制动时的电流和转矩来检验起动机的性能良好与否。试验方法见图。通电后，迅速记下电流表、弹簧秤和电压表的读数，其全制动电流和制动转矩应符合规定值。如果电流大而转矩小，则表明磁场绕组或电枢绕组有短路或搭铁故障；如果转矩和电流都小，则表明起动机内接触电阻过大；如果试验过程中电枢轴有缓慢转动，则说明单向离合器打滑。注意：全制动试验要动作迅速，一次试验时问不要超过5s，以免烧坏电动机及对蓄电池使用寿命造成不良影响。起动机的拆装与检修：

起动机的分解起动机的装复起动机的不解体检测起动机的解体检测实习目的：1.掌握起动机的拆卸与装配顺序。2.掌握起动机各部件的检修要点和方法。实习器材：1.扳手、螺丝刀、尖嘴钳；2.百分表；3.游标卡尺；4.台虎钳；5.蓄电池；6.连接导线及电流表；7.数字万用表一块；8.弹簧秤一只；9.电枢检验仪。

一、起动机的拆装

1、起动机的分解

起动机解体前应清洁外部的油污和灰尘，然后按下列步骤进行解体：（1）旋出防尘盖固定螺钉，取下防尘盖，用专用钢丝钩取出电刷；拆下电枢轴上止推圈处的卡簧，如图2－1所示；

图2－1

拆卸电刷

（2）用扳手旋出两紧固穿心螺栓，取下前端盖，抽出电枢，如图2-2所示；

图2－2

拆卸前端盖和电枢

（3）拆下电磁开关主接线柱与电动机接线柱间的导电片；旋出后端盖上的电磁开关紧固螺钉，使电磁开关后端盖与中间壳体分离。如图2-3所示；

图2-3

拆卸电磁开关

（4）从后端盖上旋下中间支承板紧固螺钉，取下中间支承板，旋出拨叉轴销螺钉，抽出拨叉，取出离合器，如图2-4所示；

图2-4拆下离合器

（5）将已解体的机械部分浸入清洗液中清洗，电气部分用棉纱沾少量汽油擦拭干净。有必要时，可分解电磁开关，其步骤是：①拆下电磁开关前端固定螺钉，取下前端盖；②取下独盘锁片、触盘、弹簧、抽出引铁；③取下固定铁心卡簧及固定铁心，抽出铜套及吸引和保持线圈。

起动机的型式不同，具体装复的步骤不可能完全相同，但基本原则是按分解时的相反步骤进行。装复的一般步骤是：先将离合器和移动叉装入后端盖内，再装中间轴承支撑板，将电枢轴装入后端盖内，装上电动机外壳和前端盖，并用长螺栓结合紧，然后装电刷和防尘罩，装起动机开关可早可晚。

2.起动机的装复二、起动机的检测

起动机的检测分为解体检测和不解体检测两种，解体测试随解体过程一同进行。不解体测试可以在拆卸之前或装复以后进行。1、起动机的不解体检测在进行起动机的解体之前，最好进行不解体检测，通过不解体的性能检测大致可以找出故障。起动机组装完毕之后也应进行性能检测，以保证起动机正常运行。在进行以下的检测时，应尽快完成，以免烧坏电动机中的线圈。

（1）吸引线圈性能测试①先把励磁线圈的引线断开。②按着图2－5所示的方法连接蓄电池与电磁起动开关。注：驱动齿轮应能伸出，否则表明其功能不正常。

图2-5

电磁开关吸引线圈功能试验

（2）保持线圈性能测试

接线方法如图2-6，在驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。

图2-6

电磁线圈和保持线圈功能试验

注：驱动齿轮仍能保留在伸出位置，否则表明保持线圈损坏或接地不正确。

（3）驱动齿轮回位测试

图2-7

驱动齿轮复位试验

说明：拆下蓄电池负极接外壳的接线夹后，驱动齿轮能迅速返回原始位置即为正常

（4）驱动齿轮间隙的检查

按着图2－8连接蓄电池和电磁开关，按照图2－9进行驱动齿轮间隙的测量。注：测量时先把驱动齿轮推向电枢方向，消除间隙后测驱动齿轮端和止动套圈间的间隙，并和标准值进行比较。

图2－8

驱动齿轮间隙检查时的接线

图2-9

驱动齿轮间隙的测量

（5）空载测试

①固定起动机；②按着图示的方法连接导线；③检查起动机应该平稳运转，同时驱动齿轮应移出；④读取安培表的数值，应符合标准值；⑤断开端子50后，起动机应立即停止转动，同时驱动齿轮缩回。

图2-10

起动机的空载测试

2.起动机的解体检测（1）直流电动机的检修

①磁场绕组的检查，如图2-11所示；注：用欧姆表检查励磁绕组两电刷之间时，应导通。用欧姆表检查励磁绕组和定子外壳时，不应导通。

图2-11

磁场绕组及其外壳的检查

②电枢的检查，如图2―12至2-17所示；

图2－12

换向器的检查

注：换向器和电枢线圈铁心之间不应导通。

图2－13

电枢绕组（即换向片与换向片间）的检查

注：整流片之间应导通。

图2－14

换向器失圆检查

注：其失圆（即跳动量）不应超过0.03mm，最新的标准为0.02mm。

图2－15

换向器最小直径的检查

注：检查时应和标准值进行比较，若测得的直径小于最小值应更换电枢

图2-16

电枢轴跳动检查

注：其跳动量不应大于0.08mm，否则应进行校正或更换电枢。

图2－1