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1、第9章啟動系統(tǒng)9.1啟動機結構與原理9.2啟動機的特性9.3啟動系統(tǒng)基本測試 9.1啟動機結構與原理 發(fā)動機在啟動時，要通過外力來帶動，根據(jù)產(chǎn)生外力的原理不同，發(fā)動機常用的啟動方式有以下三種。 人力啟動:這種方式比較簡單，但不方便，多用于農(nóng)用車。 輔助汽油機啟動:用一個專門的相對比較小的汽油機作為啟動用，常用于大型的柴油機。 電力啟動:電力啟動方式具有操縱輕便，啟動迅速、安全、可靠，可重復啟動等優(yōu)點，所以為現(xiàn)代汽車廣泛采用，一般將這種電力啟動機簡稱為啟動機。 現(xiàn)代汽車啟動系統(tǒng)一般采用電力啟動系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由啟動機、啟動繼電器、點火開關(啟動擋)和電源(蓄電池)等組成。 啟動機安裝在汽車發(fā)動機

2、飛輪殼前端的座孔上，如圖9-1所示。 下一頁返回 9.1啟動機結構與原理9.1.1啟動機構造 1.啟動機的構造 啟動機由直流串勵式電動機、傳動機構和控制裝置三個部分組成，如圖9-2所示。 (1)直流串勵式電動機 電動機的作用是將蓄電池輸入的電能轉換為機械能，產(chǎn)生電磁轉矩。直流串勵式電動機主要由電樞、磁極、端蓋、機殼、電刷及電刷架等組成。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理(2)傳動機構 傳動機構又稱啟動機離合器，嚙合器的作用是在發(fā)動機啟動時使啟動機軸上的小齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將啟動機的轉矩傳遞給發(fā)動機曲軸;在發(fā)動機啟動后又能使啟動機小齒輪與飛輪齒環(huán)自動脫開。啟動機的傳動機構包括離合器和撥義

3、兩部分。離合器起著傳遞鈕矩將發(fā)動機啟動，同時又起到在啟動后自動打滑脫離嚙合保護起坳機不致?lián)p壞的作用。撥義的作用是使離合器做軸向移動。 傳動機構有滾柱式、彈簧式、摩擦片式等。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理(3)控制裝置 啟動系統(tǒng)控制裝置的作用是接通和切斷電動機與蓄電池之間的電路，同時還能接入和切斷點火線圈的附加電阻。 啟動機的控制裝置分為機械式和電磁式兩種。通常稱為啟動開關。對啟動機控制裝置的要求是操縱要方便，同時要便于重復啟動;要能夠確保啟動機驅(qū)動小齒輪與發(fā)動機飛輪齒環(huán)先嚙合，后接通啟動機主電路以免打齒;當切斷控制電路后，驅(qū)動小齒輪與飛輪齒環(huán)能順利地脫離嚙合 1)機械式控制裝置 機

4、械式啟動開關的結構如圖9-11所示。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 2)電磁式控制裝置 電磁式控制裝置一般稱之為啟動機的電磁開關，與電磁式撥義合裝在一起，利用擋鐵控制?？煞譃橹苯涌刂坪蛦永^電器控制兩種。 黃河JN150汽車啟動機的電磁開關，采用直接控制方式，所用的ST614型啟動機電磁開關的結構原理如圖9-13所示。 其工作過程如下:當合上啟動機總開關9，按下啟動按鈕8時，吸引線圈6和保持線圈5的電路接通。其電路如下: 蓄電池正極一接線柱14一電流表16一熔斷妊10一啟動總開關9-啟動按鈕8一接線柱7，然后，分兩路，一路為保持線圈5一搭鐵一蓄電池負極。另一路為吸引線圈6一接線柱1

5、5-啟動機磁場繞組一電樞繞組一搭鐵一蓄電池負極。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 2.啟動機型號 根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準QC/T 73-1993汽車電氣設備產(chǎn)品型號編制方法規(guī)定，汽車啟動機的型號編方法如下: 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理9.1.2啟動機原理 1.直流電機的工作原理 (1)直流電機的轉矩 直流電動機是將直流電能轉變?yōu)闄C械能并產(chǎn)生機械轉矩的動力設備。它是根據(jù)帶電導體在磁場中受到電磁力作用這一理論為基礎而制成的。 由電磁理論可知，將直導體置于磁場中，使其通過一定方向的電流時，直導體就會受到定向電磁力作用而運動，目運動方向與導體中電流方向和磁場方向有一定關系，

6、可用左手定則判斷，如圖9-15所示。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 如果將直導線做成一個線匝，并通上直流電時，則線匝兩邊在磁場中受到大小相等方向相反的電磁力偶作用而轉動，形成電磁轉矩，其方向仍按左手定則判斷。 根據(jù)通電線匝在磁場中將產(chǎn)生電磁轉矩的理論，就可以制成實用的直流電動機。其工作原理如圖9-16所示。 將電動機的電刷與直流電源相接后，電流由正電刷流入，由負電刷流出。此時繞組中的電流方向如圖9-16所示，根據(jù)左手定則，此時轉矩方向為逆時針。當電樞轉過半周時，正電刷接觸換向片時，負電刷接觸的是另一換向片，繞組中的電流方向雖改變，但因在N極和S極下導線中的電流方向仍保持不變，故電磁

7、轉矩方向也不改變，使電樞仍按原來的逆時針方向繼續(xù)轉動。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 由于一個線圈所產(chǎn)生的轉矩太小，目轉速不穩(wěn)定，因此實際上，電動機的電樞上繞有很多線圈，換向片數(shù)也隨線圈的增多而相應增加。 當直流電動機接上直流電源時，由于載流導體在磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉矩使電樞旋轉。 由安培定律可知，作用在電樞上每根導線上的平均電磁力F為 設電動機中有2P個磁極(P為磁極對數(shù))，每個磁極的磁通為，電樞的直徑為D，則每一磁極下的電樞表面積為DL/2P。每一磁極下的平均磁感應強度則有 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理導體內(nèi)的電流I為 將式(9-2)、式(9-3)代入

8、式(9-1)，則得作用在電樞上每根導線的平均電磁力F 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理作用在電樞上的電磁轉矩為 (2)直流電動機轉矩自動調(diào)節(jié)原理 直流電動機接入直流電源后，產(chǎn)生電磁轉矩，使電樞旋轉，但是，當電樞旋轉時，由于電樞繞組又切割磁力線，則其中又產(chǎn)生了感應電動勢，其方向按右手定則判斷，恰與電樞電流方向相反，故稱為反電動勢。其大小為 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 這樣外加于電樞上的電壓，一部分消耗在電樞電阻上，另一部分則和來平衡電動機的反電動勢。即 公式(9-8)是電動機運轉時，必須滿足的一個基本條件，稱為電壓平衡方程式。 由式(9-8)可知電樞電流I為: 上一頁下一頁

9、返回 9.1啟動機結構與原理2.傳動機構工作原理(1)滾柱式離合器的工作原理 滾柱式離合器的外殼與十字塊之間的間隙為寬窄不同的楔形槽。這種離合器就是通過改變滾柱在楔形槽中的位置來實現(xiàn)離合的。 發(fā)動機啟動時，撥義動作，經(jīng)撥環(huán)將離合器沿花鍵推出，驅(qū)動齒輪嚙入發(fā)動機飛輪齒環(huán)。 此時電樞轉動，十字塊隨電樞一起旋轉，滾柱流入楔形槽窄的一側而卡往，從而傳遞轉矩，驅(qū)動曲軸旋轉，如圖9-17 (a)所示。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 發(fā)動機啟動后，飛輪齒環(huán)的轉速高于驅(qū)動齒輪，滾柱流入楔形槽寬的一側而打滑。如圖9-17 (b)所示。這樣轉矩就不能從驅(qū)動齒輪傳給電樞，從而防止了電樞超速飛散的危險。

10、啟動完畢，則由撥義回位彈簧作用，經(jīng)撥環(huán)使離合器退回，驅(qū)動齒輪完全脫離飛輪齒環(huán)。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理(2)彈簧式離合器的工作原理 啟動發(fā)動機時，由于撥義推動撥環(huán)使驅(qū)動小齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，啟動機轉軸只帶動花鍵套簡即主動套簡旋轉，使鈕力彈簧順向扭緊并箍死兩個套簡，于是就能傳遞扭矩。 發(fā)動機啟動后，由于飛輪帶著驅(qū)動齒輪的轉速高于啟動機軸，將鈕力彈簧作反向放松，使驅(qū)動齒輪套簡與主動套簡松脫而打滑，從而防止了超速運轉“飛散”的危險。 這種離合器具有結構簡單、工藝簡化、壽命長、成本低等優(yōu)點，但因鈕力彈簧所需圈數(shù)多，軸向尺寸較長，故適用于啟動柴油機所需的大功率啟動機，而不適宜在小型機上采

11、用。 上一頁下一頁返回 9.1啟動機結構與原理 (3)摩擦片式離合器的工作原理 啟動機工作時，內(nèi)接合鼓沿螺旋槽向右移動將摩擦片壓緊，利用摩擦力將電樞的轉矩傳給飛輪。 發(fā)動機啟動后，啟動機驅(qū)動齒輪被飛輪帶動，當其轉速超過電樞軸轉速時，內(nèi)接合鼓則沿螺旋槽向左退出，摩擦片松開，這時驅(qū)動齒輪雖高速旋轉，但不驅(qū)動電樞，避免了電樞超速飛散的危險。 如果啟動機超載時，彈性圈在壓環(huán)的突然壓力下而彎曲，直至內(nèi)接合鼓的端部頂住彈性圈，此時離合器即打滑，能避免啟動機在過載情況下的損壞。 摩擦片式離合器雖有傳遞大轉矩，防止超載損壞啟動機的優(yōu)點，但由于摩擦片容易磨損而影響啟動機性能，須經(jīng)常檢查、調(diào)整或更換。同時結構也比

12、較復雜，耗用材料較多，加工費時，修理麻煩。 上一頁返回 9.2啟動機的特性9.2.1轉矩特性 電動機電磁轉矩隨電樞電流變化的關系，稱為轉矩特性。即串勵式直流電動機電路圖如圖9-20所示。 由于磁場繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流Ia與磁場電流If相同。即 在磁路未飽和時，由于磁通與電樞電流Ill成I a正比，即 = C1 Ia ，故電動機的電磁轉矩為下一頁返回 9.2啟動機的特性9.2.2轉速特性 串勵直流電動機具有軟的機械特性，即轉載轉速高，重載轉速低。 在圖9-20所示的線路中，根據(jù)克希荷夫第一定律可知蓄電池的電動勢U和啟動機的反電動勢E的代數(shù)和等于電樞及磁場繞組的電壓降、連接導線的電壓降、蓄

13、電池內(nèi)組的電壓降及電刷接觸電壓降的代數(shù)和。即 上一頁下一頁返回 9.2啟動機的特性帶入上式得到故 上一頁下一頁返回 9.2啟動機的特性9.2.3功率特性 串勵直流電動機的電磁功率和電樞電流的關系是一對稱的拋物線。 在 時，啟動機功率達到最大值Pmax 上一頁下一頁返回 9.2啟動機的特性 綜上所示: 當完全制動時，相當于剛接放啟動機的情況，這時n=0,電樞電流Ia，達到最大值(稱為制動電流)，轉速M也達到最大，稱為制動轉矩，此時功率P=0; 在啟動機空轉時，電流I最大(稱為空載電流)，轉速n0達以最大值，稱為空載轉速，此時，功率P=0; 在電樞電流接近制動電流的一半，啟動機的功率達到最大值。

14、上一頁返回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試 1.啟動電路電壓降的測試 啟動機運轉時，電流高達200600 A，而啟動電路中各接點的接觸電阻導致總的電壓降一般不允許超過0.1 0.2 V。電路中電壓降的測試方法是將萬用表接入有高電阻的電纜線端頭，然后運啟動機進行測量。圖9-21所示為一般啟動機電路可能接觸不良點電壓降發(fā)生處。 將啟動機安裝在汽車上，在接通啟動電路(約300 A)時，測試線路壓降，應符合電壓值要求，如圖9-22所示。 下一頁返回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試 圖9-23所示為福特汽車啟動電路電壓降測試接線圈。 啟動電路電壓降測試步驟如下。 將萬用表的正極接線柱與電纜最接近蓄電池的正極端連接。 將

15、萬用表的負極接線柱與所測電纜的另一端連接。如果沒有電流流過，則讀數(shù)為0，因為在沒有電流的情況下，兩端的電位相同。 運轉啟動機，萬用表的讀數(shù)應低于0.2 V 評估測試結果。如果電壓表的讀數(shù)為0，表示電纜電阻幾乎為0，電纜處于良好狀態(tài)。 如果讀數(shù)超過 0.2 V，就意味著電纜途中電阻過大，應逐段檢查是否有接觸不良，或者更換電纜。 上一頁下一頁返回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試 2.啟動機的性能檢測 (1)空載性能試驗 空載試驗又稱為空轉試驗，根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/R 29064-1992汽車用啟動機技術條件規(guī)定，啟動機的空載性能試驗應在專用試驗臺上進行，試驗電路如圖9-24所示。試驗之前，

16、先將蓄電池充足電。 汽車啟動機一般都沒裝在發(fā)動機側面，將其安裝在汽車上操作十分不便。為了檢查啟動機維修質(zhì)量和減少維修工作量，修復后的啟動機可固定在虎鉗上，按圖9-25所示連接線路進行簡易的空載性能試驗，主要目的是檢查啟動機有無機械故障。試驗之前先將蓄電池充足電，試驗方法如下。 上一頁下一頁返回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試 將磁場線圈引線電纜連接到電磁開關“C”端了上; 用帶夾電纜將蓄電池負極與電磁開關殼體連接，將量程為0100A以上的直流電流表連接在蓄電池正極與電磁開關的“30”端了之間; 將點火開關撥到啟動擋位置，待電機運轉平穩(wěn)后，測量電流、電壓和轉速等各項指標應當符合標準規(guī)定。 上一頁下一頁返

17、回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試(2)制動性能試驗 制動試驗又稱為扭矩試驗，是一種鎖止啟動機驅(qū)動齒輪，接通電樞電流使其輸出轉矩的試驗。根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/T 290064-1992汽車用啟動機技術條件規(guī)定，啟動機的制動性能試驗應在專用試驗臺上進行，試驗電路如圖9-25所示。 試驗之前，先將蓄電池充足電。試驗時，將啟動機固定在專用試驗臺上，給驅(qū)動齒輪加上負載，接通開關S,測量電源電壓、啟動機電流和輸出轉矩等指標應當符合標準規(guī)定。 上一頁下一頁返回 9.3啟動系統(tǒng)基本測試 啟動機在使用過程中，進行制動性能試驗的主要目的是檢查啟動機有無電氣故障。如果制動轉矩小、電流大，說明磁場繞組或電樞繞

18、組有匝間短路或搭鐵故障，導致產(chǎn)生轉矩的有效線圈減少。 如果轉矩和電流都小于標準值，說明主電路接觸不良，如電刷與換向器接觸不良或電刷彈簧壓力不足等。如果在驅(qū)動齒輪鎖止的情況下電樞軸仍能緩慢轉動，則說明單向離合器打滑。 上一頁返回 圖9-1啟動機在發(fā)動機上的安裝 返回 圖9-2啟動機構造圖 返回 圖9-11起動機開關 返回 圖9-13 ST614型啟動機的電路圖 返回 圖9-15左手定則 返回 圖9-16汽流電動機工作原理圖 返回 圖9-17滾柱式離合器的工作原理 返回 圖9-17滾柱式離合器的工作原理 返回 圖9-20串勵式汽流電動機的電路圖 返回 圖9-20串勵式汽流電動機的電路圖 返回 圖9-21啟動機電路接觸不良電壓降發(fā)生處 返回 圖9-22啟動系統(tǒng)線路壓降測試 返回 圖9-23 福特汽車啟動電路電壓降測試接線圖 返回 圖9-24啟動機試驗電路 返回 圖9-25啟動機簡易試驗線路 返回