第2章+起动电路原理与维修.ppt

1、第2章 起动电路原理与维修,概述,起动机的分类有直接啮合强制起动式起动机（普通式起动机）、减速式起动机和永磁式起动机。 主要功用是起动发动机。 起动电路组成：蓄电池、起动机、点火开关、导线、保险等。 起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。,一、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，如摩擦阻力矩、压缩阻力矩、惯性阻力矩等。 为此，起动机与曲轴的传动比一般为13-17（汽油车）或8-10（柴油车）。,二、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- 70r/min以

2、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。,三、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: P=Mn/9550 M：发动机的起动阻力矩；n：发动机最低起动转速 而蓄电池的容量与起动机的容量成正比,四、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，如： 加大蓄电池容量 进气加热 电喷车低温补偿,2.1 起动机的原理和特性,直流电动机的工作原理 直流电动机转矩自动调节特性 起动机的工作特性,一、直流电动机原理,起动电

3、动机均采用直流电动机。 直流电机由磁场部分、电枢部分、电刷装置等组成,1.功用 直流电动机时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、电枢电流Ia的乘积，即 M= CmIa 其中Cm电机结构常数,4、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。,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

4、和储能,二、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，可分为并励、串励、复励。 见图3-3。,2.直流电动机的机械特性,（1）定义 机械特性指的是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：n=f（M）。 并励电动机和串励电动机的关系曲线如下：见图3-4，图3-5。,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，

5、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.串励式起动机的工作特性,起动机的工作特性包括： 电磁转矩与电流的关系（转矩特性）: M=CmI=CII； 电枢转速与电流的关系（机械特性）: n=(Ub-IR)/Ce； 功率与电流的关系（功率特性）： Pd=E反Ia=(Ub-IaR)Ia=UbIa-IaIaR,4.影响起动机功率特性的因素,（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

6、、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，起动机得输出功率、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。,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，E反=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：,2.2 起动机的构造与原理,一、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3-9。,起动机组成,1、直流电动机,汽车用起动机的直流电

7、动机的励磁：串励式和复励式两种。 a.作用：产生转矩。 b.要求：零件的机械强度高电路电阻小。 c.组成：磁极、电枢电刷及电刷架。,磁极,1）磁极 由磁极、磁场绕组和机壳组成。 磁场与磁路见图3-10。,磁极由铁心和励磁绕组构成，其作用是在电动机中产生磁场，磁极铁心一般由低碳钢制成，并通过螺钉固定在电动机壳体上。磁极一般是4个，由4个激磁绕组形成两对磁极，并两两相对，常见的激磁绕组一般与电枢绕组串联在电路中，故被称为串激式直流电动机。,磁极,磁场绕组的连接型式见图3-11。,2）电枢,由铁心、绕组、电枢轴和换向器组成，见图3-12。,3）电刷与电刷架,电刷与电刷架的作用是将电流引入电枢，使电枢

8、产生连续转动。电刷一般用铜和石墨压制而成，有利于减小电阻及增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力紧压在换向器上。与外壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁电刷，与励磁绕组和电枢绕组相连，与外壳绝缘，称为绝缘电刷,4）外壳,外壳由低碳钢卷制而成，或由铸铁铸造而成，上面只有一个接线柱。分前后端盖，电刷装在前端盖，拨叉在后端盖内。,2、传动机构,作用 1) 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； 2) 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。 因为，起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大（10-15），在传动机构中设置了单向离

9、合器，起动时传递通断联系。,传动机构,是起动机的第二大组件，包括离合器和拨叉。,传动机构工作示意图,单向离合器,通常分为：滚柱式离合器、摩擦片式离合器和弹簧式离合器。其中，滚柱式应用的最多。,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，适用于中小功率起动机。,拨叉,现代汽车都采用电磁式拨叉。 发动机起动时，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入齿环。发动机起动后，电磁力消失，在回位弹簧作用下，拨叉将离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿环。,3、控制装置,1）.作用： （1）控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离； （2）控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式、电磁

10、式和电枢移动式。 汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁开关）和电枢移动式。,QD124型起动机电磁控制装置构造,2）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。,3）电枢移动式控制装置 分为啮入、起动和脱开三个阶段。,2.3 减速式起动机构造与原理,优点 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,一、电动机,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1.9K

11、W的电动机。,二、减速装置,在电动机的电枢轴和输出轴之间，设置了齿轮减速装置。 1.作用：通过转矩的倍增作用，使起动机的输出特性适应发动机的起动要求。齿轮减速比一般为35。 2.结构型式：见图,减速装置,三、减速装置结构形式,（1）外啮合齿轮减速器； （2）内啮合齿轮减速器； （3）行星齿轮减速器。,2.4、组合继电器及柴油机起动预热装置,1、组合继电器 2、柴油机起动预热装置,起动机驱动保护电路,(实物图见图2-29) （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,2.5 起动机的使用与维修,起动机的正确

12、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,1、 起动机的保养 清洁换向器（3000公里）和测试电刷磨损（5000公里或根据需要）。 2、 起动机的调整 （1）电磁开关接通时刻调整 主要是调整驱动齿轮与限位螺母间的距离（4.5+1mm）。 （2）附加电阻短路开关的调整 （3）起动继电器闭合电压与断开电压的调整,（4）轴承的配合 （5）单向离合器的调整 将起动机的离合器加紧在台虎钳上，用扭力扳手反时针方向转动，应能承受制定试验时的最大转矩而不打滑。,三、起动

13、机的修理,1、 起动机的解体与装复 （1）起动机的解体与清洗 （2）检验与修理 电刷磨损不能太大，电刷弹簧压力要符合规定 电枢和励磁绕组是否短路和搭铁，电枢轴中间轴颈摆差要不大于0.05mm，换向器要干净。 （3）装复与试验,励磁绕组的检测,电枢绕组常见的故障是匝间短路、断路或搭铁、绕组接头与换向器铜片脱焊等,检查电枢绕组匝间短路可用感应仪。若电枢中有短路，则在电枢绕组中将产生感应电流，钢片在交变磁场的作用下，在槽上振动，由此可判断电枢绕组中的短路故障。电枢绕组若有短路、搭铁故障，则需重新绕制，并浸漆、烘干。,电枢搭铁的检测,电枢轴与电刷架的检测,电枢轴的常见故障是弯曲变形。电枢轴径向跳动应不

14、大于O.15mm，否则应校直。,换向器的检修,换向器故障多为表面烧蚀、云母片突出等。轻微烧蚀用“00”号砂纸打磨即可。严重烧蚀或失圆时应精加工，但加工后换向器铜片厚度不得少于2mm。云母片如果高于铜片也应车削修整，云母片是否割低要看具体的起动机。有的起动机换向器的云母片要低于铜片，在检修时若换向器铜片间槽的深度小于O.2mm，就需用锯片将云母片割低至规定的深度,电刷与电刷架的检修,检查电刷的高度，一般不应低于标准的23，电刷的接触面积不应少于75，并且要求电刷在电刷架内无卡滞现象，否则需进行修磨或更换。用万用表的欧姆挡或试灯法可检查绝缘电刷架的绝缘性。最后用弹簧秤测电刷弹簧的弹力，若不符合要求

15、应予以更换或修理。,单向离合器的检修,单向离合器常见的故障是打滑。可以用扭力扳手检测单向离合器的转矩。若转矩小于规定值，说明单向离合器打滑，应予以更换。对于摩擦片式单向离合器，如果转矩偏小，可以通过调整压环前的垫圈厚度使其达到要求,电磁开关的检修,电磁开关的常见故障一般是吸引线圈和保持线圈断路、短路和搭铁、接触盘及触点表面烧蚀等。线圈有否断路、搭铁可用欧姆表通过测量电阻来检查。如果线圈不良予以重绕或更换。接触盘及触点表面烧蚀轻微的可以用锉刀或砂布修整。回位弹簧过弱应予以更换。,2、起动机的故障分析与处理方法,起动机的常见故障有：起动机不转，起动机运转无力，驱动齿轮运转不良，起动机不停止工作，起

16、动机空转等。 起动机故障分析的首要条件是区分起动机故障和起动系电路故障，一般应先判断电路故障。 (1)区分起动机故障与线路故障 （2）区分起动机故障与蓄电池故障,起动机不转 1故障现象与故障原因 起动时，起动机不转动，可能故障如下: (1)电源故障 蓄电池严重亏电或极板硫化、短路等，蓄电池极桩与线夹接触不良，起动电路导线连接处松动而接触不良等。 (2)起动机故障 换向器与电刷接触不良，激磁绕组或电枢绕组有断路或短路，绝缘电刷搭铁，电磁开关线圈断路、短路、搭铁或其触点烧蚀等。,(3)起动继电器故障 起动继电器线圈断路、短路、搭铁或其触点 接触不良。 (4)点火开关故障 点火开关接线松动或内部接触

17、不良。 (5)起动系线路故障 起动线路中有断路、导线接触不良或松脱等。,故障诊断方法 (1)检查电源 按喇叭或开大灯，如果喇叭声音小或嘶哑，灯光比平时暗淡，说明电源有问题。 (2)检查起动机 用起子将起动机电磁开关上连接蓄电池和电动机导电片的接线柱短接，如果起动机不转，则说明是电动机内部有故障，应拆检起动机。,(3)检查电磁开关 用起子将电磁开关上连接起动继电器的接线柱与连接蓄电池的接线柱短接，若起动机不转，则说明起动机电磁开关有故障，应拆检电磁开关。 (4)检查起动继电器 用起子将起动继电器上的“电池”和“起动机”两接线柱短接，若起动机转动，则说明起动继电器内部有故障。否则应再作下一步检查。

18、 (5)检查点火开关及线路 将起动继电器的“电池”与点火开关用导线直接相连，若起动机能正常运转，则说明故障在起动继电器至点火开关的线路中，可对其进行检修。,起动机起动无力 1故障现象与故障原因 起动时，起动机转速明显偏低甚至于停转，可能的故障有： (1)电源故障 蓄电池亏电或极板硫化短路，起动电源导线连接处接触不良等。 (2)起动机故障 换向器与电刷接触不良，电磁开关接触盘和触点接触不良，电动机激磁绕组或电枢绕组有局部短路等。,2故障诊断方法 如出现起动机运转无力，首先检查起动机电源，如果起动电源无问题，则应拆检起动机，首先检查电磁开关接触盘、换向器与电刷的接触情况，其次检查激磁绕组和电枢绕组。,起动机空转 1故障现象与故障原因 接通起动开关后，只有起动机快速旋转而发动机曲轴不转。这种症状表明起动机电路畅通，故障在于起动机的传动装置和飞轮齿圈等处。 2故障诊断方法 1) 若在起动机空转的同时伴有齿轮的撞击声，则表明飞轮齿圈牙齿或起动机小齿轮