第10章  發(fā)動機起動系統(tǒng) 內(nèi)容提要 1.      起動系的作用、方式和基本組成 2.      電起動機的構(gòu)和工作原理 3.      減速起動機與永磁起動機 4.      低溫起動預(yù)熱裝置

圖10-1  電起動系統(tǒng) 1-蓄電池  2-起動機  3-起動繼電器  4-點火開關(guān)  5-電流表

當(dāng)點火開關(guān)4置于起動檔“Start”時,首先接通起動控制電路，電磁開關(guān)閉合，蓄電池電流經(jīng)電磁開關(guān)流入起動機，并使其轉(zhuǎn)動。同時，電磁開關(guān)還將驅(qū)動齒輪向外推出與發(fā)動機飛輪相嚙合，帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動。當(dāng)發(fā)動機完成著火并加速運轉(zhuǎn)后，飛輪有反過來帶動起動齒輪運轉(zhuǎn)的趨勢時，起動機上的單向離合器使起動機的驅(qū)動齒輪相對于起動機電樞軸空轉(zhuǎn)(以保護起動機)。駕駛員及時將點火開關(guān)轉(zhuǎn)到點火檔“IG”，切斷起動機控制電路，驅(qū)動齒輪退回，起動機停止運轉(zhuǎn)。

10.2   

圖10-2  起動機結(jié)構(gòu) 1-回位彈簧  2-保持線圈  3-吸引線圈  4-電磁開關(guān)殼體  5-主觸點  6-接線柱  7-接觸盤  8-后端蓋  9-電刷彈簧  10-換向器  11-電刷  12-磁極  13-磁極鐵芯  14-電樞  15-磁場繞組  16-移動襯套  17-緩沖彈簧  18-單向離合器  19-電樞軸花鍵  20-驅(qū)動齒輪  21-罩蓋  22-制動盤  23-傳動套筒  24-撥叉

 電起動機

以單匝電樞繞組的直流電動機為例說明其工作

圖10-3  直流電動機工作原理 a）電流從A→B  b）電流從B→A 1-電樞繞組  2-電刷B  3-換向器銅片  4-電刷A

原理。將通電線圈置于磁場中，磁場方向如圖10-2所示，直流電通過電刷和換向器銅片引入。當(dāng)電流I_s從A電刷經(jīng)a-b-c-d到B電刷時，根據(jù)左手定則判定，匝邊ab和cd受到的磁場力F方向如圖10-3a所示，這個電磁力將形成力矩，使線圈逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到換向片A與負(fù)電刷接觸，換向片B與正電刷接觸時，電流方向改變?yōu)閐-c-b-a，同時匝邊ab和cd的位置也改變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向保持不變，使線圈繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)。

圖10-4  電樞總成 1-電樞疊片  2-電樞鐵芯  3-電樞軸  4-電樞繞組  5-電樞鐵芯總成  6-換向器

φ——磁極磁通；

圖10-5  磁場繞組的連接 a)串連連接  b)并聯(lián)連接 1-絕緣接線柱  2-換向器  3-搭鐵電刷  4 -絕緣電刷  5-磁場繞組

(1)電樞總成（圖10-4）  它由電樞軸、電樞鐵心、電樞繞組及換向器組成。在電樞軸3上壓有鐵芯2，鐵芯的作用是增加磁力，它是由互相絕緣的薄硅鋼片1疊成，采用疊片是為了減小鐵芯內(nèi)感應(yīng)的渦流電流的損失。每片疊片有槽，疊在一起形成溝槽，電樞繞組分多條支路嵌在鐵芯的溝槽內(nèi)，并分別接到固定在電樞軸上互相絕緣的換向器各銅片上。為了獲得較大起動轉(zhuǎn)矩，電樞繞組采用大截面的銅導(dǎo)線制成，以便幾百安培的起動電流通過。

圖10-6  電動機的串勵、并勵與復(fù)勵 a) 串勵  b) 并勵  c)復(fù)勵 1-勵磁繞組  2-電樞繞組  3-蓄電池

(3)電刷與刷架  由于起動機電流較大，所用電刷是用銅與石墨粉壓制而成。電刷置于電刷架架中，由盤形彈簧壓緊到換向器上，電極引線接電源或搭鐵。

圖10-7  滾柱式單向離合器的組成 a）結(jié)構(gòu)   b）工作原理（起動中）  c）工作原理（起動后） 1-驅(qū)動齒輪  2-單向離合器外殼  3-十字塊  4-滾柱  5-彈簧及活柱  6-護蓋  7-彈簧座  8-緩沖彈簧  9-移動襯套  10-傳動套筒  11-卡簧   12-墊圈  13-楔形槽  14-飛輪

(2)輕載時，電樞電流與勵磁電流小，轉(zhuǎn)速高；而重載時，電樞電流與勵磁電流大，轉(zhuǎn)速低。這種“軟”的機械特性能保證起動的安全可靠。

圖10-8  摩擦式單向離合器  a) 結(jié)構(gòu)  b) 壓緊  c) 放松 1-驅(qū)動齒輪  2-齒輪柄  3-減振彈簧  4-內(nèi)接合鼓  5-小彈簧  6-從動片  7-主動片  8-壓環(huán)  9-彈性圈  10-外接合鼓  11-飛輪

滾柱式單向離合器傳遞較大扭矩時，滾柱容易卡住，不能滿足大功率起動機的要求，但結(jié)構(gòu)簡單，因此在現(xiàn)代汽車上應(yīng)用廣泛。

圖10-9  扭簧式單向離合器 1-驅(qū)動齒輪  2-擋圈  3-月形圈  4-扭力彈簧  5-護圈  6-連接套筒  7-墊圈  8-緩沖彈簧  9-撥環(huán)  19-卡簧

3．扭簧式離合器  其結(jié)構(gòu)如圖10-9 所示。驅(qū)動齒輪1空套在電樞軸的前端的光滑部分，連接套筒6套在電樞軸的花鍵部分，扭力彈簧兩端各有1／4圈內(nèi)徑較小的部分，箍緊驅(qū)動齒輪1與連接套筒6。

圖10-10  電磁開關(guān) 1-起動開關(guān)  2-定觸點  3-動觸點  4-保持線圈  5-吸引線圈   6-動鐵芯  7-拉桿  8-撥叉  9-單向離合器  10-驅(qū)動齒輪  11-電樞  12-電刷  13-磁極

  當(dāng)接通起動開關(guān)1時，吸引線圈中的電流經(jīng)起動機的勵磁繞組F和電樞繞組后搭鐵，保持線圈則直接搭鐵。此時兩個線圈產(chǎn)生較強的相同方向的電磁吸力，吸引動鐵芯6向左移動。

圖10-11  起動繼電器控制的起動機電路 1-起動繼電器  2-起動機  3-蓄電池接線柱  4-動觸點  5-吸引線圈  6-保持線圈     7-鐵芯  8-撥叉  9-驅(qū)動齒輪  10-起動機接線柱  11-起動開關(guān)  12-起動繼電器觸點  13-起動繼電器線圈

鐵芯的移動通過撥叉8將驅(qū)動齒輪10推向飛輪，同時通過電樞中的較小電流使電樞軸較緩慢地旋轉(zhuǎn)，因而有利于嚙合。當(dāng)驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈完全嚙合時，動觸點與接觸點也剛好完全閉合。此時，吸引線圈被短路，只靠保持線圈吸力將觸點與定觸點保持在接通狀態(tài)，強大的起動電流通過勵磁繞組F和電樞繞組使電動機快速轉(zhuǎn)動。

圖10-12  CA1091汽車起動機保護電路 1-組合繼電器  2-發(fā)電機  3-起動機  4-點火開關(guān)  5-充電指示燈

3.起動機驅(qū)動保護電路  發(fā)動機起動后，若駕駛員未及時斷開起動開關(guān)，就會造成單向離合器的磨損；若發(fā)動機進入正常工作狀態(tài)，駕駛員誤將起動開關(guān)接通，就會造成起動機驅(qū)動齒輪與旋轉(zhuǎn)著的飛輪齒圈撞擊，從而加速齒圈及起動機驅(qū)動齒輪的損壞。有些汽車的起動系統(tǒng)中采用了起動保護電路，其作用就是防止上述情況的發(fā)生。當(dāng)發(fā)動機一旦起動后，起動機能自動停止工作；發(fā)動機正常工作后，即使誤將起動開關(guān)接通，起動機也不會工作。

圖10-13  減速起動機的類型  a) 外嚙合式   b)內(nèi)嚙合式   c)行星齒輪式 1-驅(qū)動齒輪  2-減速機構(gòu)從動齒輪及單向離合器  3-惰輪  4-減速機構(gòu)主動齒輪  5-電樞  6-電磁開關(guān)  7-單向離合器  8-撥叉  9-減速機構(gòu)從動齒輪  10-行星齒輪減速機構(gòu)

普通起動機電樞轉(zhuǎn)速與驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速相同。減速起動機在電樞與驅(qū)動齒輪之間裝有一級減速齒輪(一般速比為3～4)，它的優(yōu)點是：采用了高速低扭矩的電動機，可使起動機重量和體積減小，且便于安裝；提高了起動機的起動轉(zhuǎn)矩而有利于發(fā)動機起動；電樞軸較短而不易彎曲等。

圖10-14  外嚙合式減速起動機(有惰輪、無撥叉)  1-后端蓋  2-電刷架  3-定子總成  4-電樞總成  5-減速機構(gòu)主動齒輪  6-惰輪      7-螺栓  8-驅(qū)動端蓋  9-驅(qū)動齒輪  10-減速機構(gòu)從動齒輪及單向離合器  11-鋼球    12-回位彈簧  13-電磁開關(guān)  14-直流電動機  15-螺栓  16-氈圈

圖10-15  外嚙合式減速起動機(無惰輪、有撥叉)  1-電磁開關(guān)  2-活動鐵芯  3-撥叉  4-驅(qū)動齒輪  5-單向離合器  6-從動齒輪軸      7-減速機構(gòu)從動齒輪  8-外殼  9-電樞  10-勵磁繞組  11-磁場繞組  12-蓄電池接線柱  13-換向器

圖10-17   DW-1型行星齒輪式減速起動機  1-電刷  2-滾珠軸承  3-換向器  4-導(dǎo)線插頭  5-電磁開關(guān)  6-永久磁鐵磁極  7-撥叉  8-行星減速齒輪  9-驅(qū)動齒輪  10-軸承  11-單向離合器  12-電樞總成  13-行星齒輪  14-主動齒輪(太陽輪)  15-齒圈  16-撥叉環(huán)

圖10-16  內(nèi)嚙合式減速起動機  1-起動開關(guān)  2-起動繼電器線圈  3-起動繼電器觸點  4-電磁開關(guān)主觸點   5-接觸盤  6-吸引線圈  7-保持線圈  8-活動鐵芯  9-撥叉  10-單向離合器  11-螺旋花鍵軸  12-內(nèi)嚙合減速齒輪  13-主動齒輪  14-電樞  15-磁場繞組

2.內(nèi)嚙合式  內(nèi)嚙合減速機構(gòu)傳動中心距小，可以有較大的傳動比，適合于較大功率的起動機。圖10-16所示為國產(chǎn)QD254型內(nèi)嚙合式減速起動機原理圖。

圖10-18 永磁減速起動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電氣連接原理圖 1-      驅(qū)動齒輪  2-飛輪齒圈  3-單向離合器  4-傳動撥叉  5-行星齒輪減速器  6-永久磁鐵  7-電樞  8-換向器及炭刷  9-電磁開關(guān)  10-起動開關(guān)  11-蓄電池

由于鍶鐵氧體的磁能較低，而釹鐵硼體格昂貴，所以永磁式起動機主要用在功率2kW以下的小型起動機上。

圖10-19 電熱塞  1-固定螺母  2-中心螺桿  3-膠合劑  4-絕緣體  5-墊圈  6-外殼  7-密封墊圈  8-填充劑  9-電阻絲  10-發(fā)熱體鋼套

低溫嚴(yán)寒氣候，燃料汽化及燃燒困難(尤其是柴油)，機油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動機起動困難。為了確保發(fā)動機順利起動，需要采取相應(yīng)措施，常見的有預(yù)熱空氣、預(yù)熱機油、預(yù)熱冷卻水、噴起動液、減壓起動等。

圖10-20 熱敏電阻預(yù)熱器  1-陶瓷熱敏電阻加熱器  2-鋁合金散熱柱  3-密封圈  4-密封墊  5-進氣支管

起動時，起動開關(guān)旋到預(yù)熱檔，電流通過預(yù)熱指示器，再到各缸預(yù)熱塞，電流經(jīng)中心螺桿→電阻絲→發(fā)熱體鋼套→氣缸蓋→車身搭鐵→蓄電池負(fù)極。電阻絲通電后，金屬鋼套變得紅熱，加熱燃燒室內(nèi)空氣。

圖10-21  電火焰預(yù)熱器  1-油孔  2-閥體  3-閥心  4-電阻絲  5-蓄電池  6-開關(guān)

當(dāng)柴油機起動時，接通預(yù)熱器開關(guān)6，蓄電池5對電阻絲供電，電阻絲變?yōu)闊霟釥顟B(tài)而加熱閥體，因為閥體的熱膨脹系數(shù)較大而伸長，帶動閥芯3向右移動，使進油孔1打開，燃油經(jīng)進油孔流入閥體的內(nèi)腔受熱而汽化，從閥體內(nèi)腔噴出，被熾熱的電阻絲4點燃形成火焰，加熱進入氣缸的空氣。

本章小結(jié) 2.      起動系主要包括蓄電池、起動機、起動繼電器、點火開關(guān)、安全開關(guān)(有的汽車采用)、低溫起動預(yù)熱裝置等。 3.      發(fā)動機起動有手起動、電起動、汽油機起動、壓縮空氣起動和拖動等幾種方式。現(xiàn)代汽車用發(fā)動機，均采用電起動方式。 4.      電起動機的作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換成機械能以起動發(fā)動機。起動機一般由直流電動機、控制裝置和傳動機構(gòu)組成。 5.      直流電動機是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的設(shè)備，它是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中將受到電磁力作用而產(chǎn)生運動的原理進行工作的，其由電樞總成、磁極、電刷與刷架及其它附件組成。根據(jù)勵磁繞組和電樞繞組聯(lián)接方式分有串勵、并勵和復(fù)勵三種方式。 6.      普通起動機的傳動機構(gòu)主要組成部分是單向離合器。其作用是將電動機的動力傳遞給發(fā)動機飛輪以起動發(fā)動機，而發(fā)動機起動后則斷開發(fā)動機對起動機的逆向驅(qū)動。常見的單向離合器有滾柱式、摩擦片式及扭簧式。 7.      起動機的控制裝置一般是電磁開關(guān)，有的還采用了一些中間繼電器。其作用是控制起動機驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪的嚙合與分離以及電動機電路的通斷。為了防止誤操作而使起動機損壞，有些汽車的起動系統(tǒng)中采用了起動保護電路。 8.      減速起動機在電樞與驅(qū)動齒輪之間裝有一級減速齒輪，具有重量輕、體積小、便于安裝、起動機的起動轉(zhuǎn)矩提高而有利于發(fā)動機起動等優(yōu)點。 9.      永磁起動機的定子磁場采用永磁體材料，具有磁場穩(wěn)定，體積小，重量輕，使用安全性好等特點，適用于小功率的起動機。 10.   低溫嚴(yán)寒氣候，燃料汽化及燃燒困難，機油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動機起動困難。為了確保發(fā)動機順利起動，需要采取相應(yīng)措施，常見的有預(yù)熱空氣、預(yù)熱機油、預(yù)熱冷卻水、噴起動液、減壓起動等。

發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:54:00 |點擊數(shù)（）

舊一篇:第12章 新型汽車發(fā)動機 | 新一篇:黑龍江農(nóng)墾雁窩島集團植保機械有限公司