1、汽车电气设备汽车电气设备沈阳大学沈阳大学 凌永成凌永成 配配 套套 教教 材材 信信 息息教材名称：汽车电气设备（第教材名称：汽车电气设备（第2版）版）教材主编：凌永成教材主编：凌永成教材定价：教材定价：38RMB出版社：北京大学出版社出版社：北京大学出版社出版时间出版时间/版次：版次：2010年年3月第月第2版版 国际标准书号（国际标准书号（ISBN）：）：978-7-301-16916-2 教材所属系列：教材所属系列：21世纪全国高等院校汽车类世纪全国高等院校汽车类创新型应用人才培养规划教材创新型应用人才培养规划教材 第第4章章 起动系统起动系统 4.1 起动系统概述起动系统概述4.1.1
2、起动系统的作用起动系统的作用 发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后，才能进入正常工发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后，才能进入正常工作状态，通常把汽车发动机曲轴在外力作用下，从开始转动作状态，通常把汽车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。到怠速运转的全过程，称为发动机的起动。起动系统的作用就是供给发动机曲轴起动转矩，使发动机起动系统的作用就是供给发动机曲轴起动转矩，使发动机曲轴达到必需的起动转速，以便使发动机进入自行运转状态。曲轴达到必需的起动转速，以便使发动机进入自行运转状态。当发动机进入自行运转状态后，便结束任务立即停止工作。当发动机进入自行运转状态后，便结束
3、任务立即停止工作。电力起动机起动是由直流电动机通过传动机构将发动机起电力起动机起动是由直流电动机通过传动机构将发动机起动，具有操作简单，起动迅速可靠，重复起动能力强等优点。动，具有操作简单，起动迅速可靠，重复起动能力强等优点。目前，绝大多数汽车都采用电力起动机起动。目前，绝大多数汽车都采用电力起动机起动。电力起动机简称为起动机（俗称马达），均安装在汽车电力起动机简称为起动机（俗称马达），均安装在汽车发动机飞轮壳的座孔上，用螺栓紧固。发动机飞轮壳的座孔上，用螺栓紧固。4.1.2起动系统的组成起动系统的组成 电力起动系统简称起动系统，由蓄电池、起动机和起动控电力起动系统简称起动系统，由蓄电池、起动
4、机和起动控制电路等组成，如图制电路等组成，如图4-1所示，起动控制电路包括起动按钮或所示，起动控制电路包括起动按钮或开关、起动继电器等。开关、起动继电器等。起动机在点火开关或起动机在点火开关或起动按钮控制下，将起动按钮控制下，将蓄电池的电能转化为蓄电池的电能转化为机械能，通过飞轮齿机械能，通过飞轮齿圈带动发动机曲轴转圈带动发动机曲轴转动。为增大转矩，便动。为增大转矩，便于起动，起动机与曲于起动，起动机与曲轴的传动比：汽油机轴的传动比：汽油机一般为一般为1317，柴油，柴油机一般为机一般为810。图图4-1 起动系统的组成起动系统的组成4.1.3起动机的组成及分类起动机的组成及分类1.起动机的组
5、成起动机的组成起动机（起动机（Starter。图图4-2和图和图4-3）由直流电动机、由直流电动机、传动机构和控制传动机构和控制机构三大部分组机构三大部分组成，如图成，如图4-4所示。所示。图图4-2 QDJ1316型起动机型起动机（逆时针旋转，匹配北汽福田（逆时针旋转，匹配北汽福田CA483型发动机）型发动机）图图4-3 QDY1202型起动机型起动机（逆时针旋转，匹配北京现代（逆时针旋转，匹配北京现代J-2型发动机）型发动机）汽车用起动机实物照片汽车用起动机实物照片 图图4-4 起动机的组成起动机的组成2.起动机的分类起动机的分类1）按励磁方式分）按励磁方式分（1）励磁式起动机。励磁式起动
6、机靠励磁绕组和磁极铁心）励磁式起动机。励磁式起动机靠励磁绕组和磁极铁心建立磁场，结构稍显复杂，但输出转矩和功率都很大，故应建立磁场，结构稍显复杂，但输出转矩和功率都很大，故应用极为广泛。用极为广泛。（2）永磁式起动机。永磁起动机以永磁材料作为磁极，取）永磁式起动机。永磁起动机以永磁材料作为磁极，取消了励磁式起动机中的励磁绕组和磁极铁心，结构简化，体消了励磁式起动机中的励磁绕组和磁极铁心，结构简化，体积小，质量轻，并节省了金属材料。但永磁起动机的功率一积小，质量轻，并节省了金属材料。但永磁起动机的功率一般较小，使用范围在一定程度上受到限制。般较小，使用范围在一定程度上受到限制。2）按控制机构分）
7、按控制机构分（1）机械控制式起动机。机械控制式起动机由驾驶员利用）机械控制式起动机。机械控制式起动机由驾驶员利用脚踏（或手动）直接操纵机械式起动开关接通或切断起动电脚踏（或手动）直接操纵机械式起动开关接通或切断起动电路，通常称为直接操纵式起动机。路，通常称为直接操纵式起动机。（2）电磁控制式起动机（亦称电磁操纵式起动机）。电磁）电磁控制式起动机（亦称电磁操纵式起动机）。电磁控制式起动机由驾驶员旋动点火开关或按下起动按钮，通过控制式起动机由驾驶员旋动点火开关或按下起动按钮，通过电磁开关接通或切断起动电路。电磁开关接通或切断起动电路。3）按啮合方式分）按啮合方式分（1）惯性啮合式起动机。惯性啮合式
8、起动机的离合器靠惯）惯性啮合式起动机。惯性啮合式起动机的离合器靠惯性力的作用产生轴向移动，使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。性力的作用产生轴向移动，使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。由于可靠性差，现代汽车已不再使用。由于可靠性差，现代汽车已不再使用。（2）强制啮合式起动机。强制啮合式起动机靠人力或电磁）强制啮合式起动机。强制啮合式起动机靠人力或电磁力经拨叉推移离合器，强制性地使驱动齿轮啮入或退出飞轮力经拨叉推移离合器，强制性地使驱动齿轮啮入或退出飞轮齿圈。因其具有结构简单，动作可靠，操纵方便等优点，故齿圈。因其具有结构简单，动作可靠，操纵方便等优点，故被现代汽车普遍采用。被现代汽车普遍采用。4）按传动
9、机构分）按传动机构分（1）普通式起动机。将电动机电枢产生的起动力矩直接通）普通式起动机。将电动机电枢产生的起动力矩直接通过离合器、驱动齿轮传给飞轮齿圈的起动机称为普通式起动过离合器、驱动齿轮传给飞轮齿圈的起动机称为普通式起动机。机。（2）减速式起动机。减速起动机基本结构与普通式起动机）减速式起动机。减速起动机基本结构与普通式起动机相同，只是在电枢和驱动齿轮之间，装有减速齿轮（一般减相同，只是在电枢和驱动齿轮之间，装有减速齿轮（一般减速比为速比为34），经减速、增矩后，再带动驱动齿轮。减速式），经减速、增矩后，再带动驱动齿轮。减速式起动机是今后车用起动机的发展方向。起动机是今后车用起动机的发展方
10、向。（3）电磁啮合式（电枢移动式）起动机。电磁啮合式起动）电磁啮合式（电枢移动式）起动机。电磁啮合式起动机靠电动机内部辅助磁极的电磁力，吸引电枢作轴向移动，机靠电动机内部辅助磁极的电磁力，吸引电枢作轴向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿圈，起动结束后再由回位弹簧使电枢将驱动齿轮啮入飞轮齿圈，起动结束后再由回位弹簧使电枢回位，让驱动齿轮退出飞轮齿圈。所以，又称电枢移动式起回位，让驱动齿轮退出飞轮齿圈。所以，又称电枢移动式起动机，多用于大功率柴油机。动机，多用于大功率柴油机。需要指出的是，以上对车用起动机的分类是从不同角度进行的。对于需要指出的是，以上对车用起动机的分类是从不同角度进行的。对于一个具体的起
11、动机，可以同时涵盖几个方面。例如，图一个具体的起动机，可以同时涵盖几个方面。例如，图4-5所示的起动机即所示的起动机即为电磁控制、强制啮合、永磁、减速式起动机。为电磁控制、强制啮合、永磁、减速式起动机。图图4-5 电磁控制、强制啮合、永磁、减速式起动机电磁控制、强制啮合、永磁、减速式起动机4.1.4起动机的型号起动机的型号 根据根据QTT731993汽车电气设备产品型号编制规则汽车电气设备产品型号编制规则方法方法的规定，国产起动机的型号由以下五部分组成：的规定，国产起动机的型号由以下五部分组成：（1）产品代号。）产品代号。QD、QDJ和和QDY分别表示起动机、减速型分别表示起动机、减速型起动机
12、和永磁型起动机。起动机和永磁型起动机。（2）电压等级代号。）电压等级代号。112V；224V。（3）功率等级代号。含义如表）功率等级代号。含义如表4-l所示。所示。（4）设计序号。）设计序号。（5）变型代号。）变型代号。功率等级代号功率等级代号123456789功率功率kW11223344556677889表表4-1 起动机的功率等级代号起动机的功率等级代号例如：例如：QD124表示额定电压为表示额定电压为12，功率为，功率为12kW，第四次设计的起，第四次设计的起动机。动机。4.2 起动机用直流电动机起动机用直流电动机4.2.1直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理图图4-6 直流电动机工
13、作原理直流电动机工作原理4.2.2直流电动机的结构组成直流电动机的结构组成 起动机的直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷起动机的直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷及端盖等组成，如图及端盖等组成，如图4-7所示。所示。图图4-7 起动机用直流电动机结构起动机用直流电动机结构1.定子定子 定子亦称磁极，其作用是产生磁场，分励磁式和永磁式两定子亦称磁极，其作用是产生磁场，分励磁式和永磁式两类。为增大转矩，汽车起动机通常采用四个磁极，两对磁极相类。为增大转矩，汽车起动机通常采用四个磁极，两对磁极相对交错安装，定子与转子铁心形成的磁力线回路如图对交错安装，定子与转子铁心形成的磁力线回路如图4-
14、8所示，所示，低碳钢板制成的机壳是磁路的一部分。低碳钢板制成的机壳是磁路的一部分。图图4-8 电动机磁路电动机磁路（1）励磁式定子。）励磁式定子。励磁式电动机定子铁心为低碳钢，铁心磁场要靠绕在外面的励磁式电动机定子铁心为低碳钢，铁心磁场要靠绕在外面的励磁绕组通电建立。为使电动机磁通能按设计要求分布，将励磁绕组通电建立。为使电动机磁通能按设计要求分布，将铁心制成如图铁心制成如图4-9所示的形状，并用埋头螺栓紧固在机壳上。所示的形状，并用埋头螺栓紧固在机壳上。励磁绕组由扁铜励磁绕组由扁铜带（矩形截面）带（矩形截面）绕制而成，其匝绕制而成，其匝数一般为数一般为610匝；铜带之间用匝；铜带之间用绝缘纸
15、绝缘，并绝缘纸绝缘，并用白布带以半叠用白布带以半叠包扎法包好后浸包扎法包好后浸上绝缘漆烘干而上绝缘漆烘干而成。成。图图4-9 励磁式电动机定子励磁式电动机定子 采用励磁式定子的电动机，其励磁绕组与转子串联连接，采用励磁式定子的电动机，其励磁绕组与转子串联连接，故称串励式电动机。故称串励式电动机。具体连接如图具体连接如图4-10所示，先将励磁绕所示，先将励磁绕组两两串联后并联组两两串联后并联再与电枢（转子）再与电枢（转子）绕组串联。绕组串联。图图4-10 串励式电动机串励式电动机（2）永磁式定子。）永磁式定子。永磁式电动机（图永磁式电动机（图4-11）不需要电磁绕组，可节省材料，）不需要电磁绕组
16、，可节省材料，而且能使电动机磁极的径向尺寸减小；在输出特性相同的情况而且能使电动机磁极的径向尺寸减小；在输出特性相同的情况下其质量比励磁定子式电动机可减轻下其质量比励磁定子式电动机可减轻30以上。以上。图图4-11 永磁式电动机永磁式电动机 条形永久磁铁可用条形永久磁铁可用冷粘接法粘在机壳冷粘接法粘在机壳内壁上或用片状弹内壁上或用片状弹簧均匀地固装在起簧均匀地固装在起动机机壳内表面上。动机机壳内表面上。由于结构尺寸及永由于结构尺寸及永磁材料性能限制，磁材料性能限制，永磁起动机的功率永磁起动机的功率一般不大于一般不大于2kW。2.转子转子 转子亦称电枢（图转子亦称电枢（图4-12），由电枢轴、铁
17、心、电枢绕组），由电枢轴、铁心、电枢绕组和换向器等组成。转子的作用是产生电磁转矩。和换向器等组成。转子的作用是产生电磁转矩。图图4-12 转子（亦称电枢）实物照片转子（亦称电枢）实物照片典型起动机转子结构如图典型起动机转子结构如图4-13所示。转子铁心由硅钢片叠成所示。转子铁心由硅钢片叠成后固定在转子轴上。铁心外围均匀地开有线槽，用以放置转后固定在转子轴上。铁心外围均匀地开有线槽，用以放置转子绕组；转子绕组由较大矩形截面的铜带或粗铜线绕制而成。子绕组；转子绕组由较大矩形截面的铜带或粗铜线绕制而成。图图4-13 起动机转子起动机转子 在铁心线槽口两侧，用轧纹将转子绕组挤紧以免转子高在铁心线槽口两
18、侧，用轧纹将转子绕组挤紧以免转子高速旋转时由于惯性作用将绕组甩出，转子绕组的端头均匀地速旋转时由于惯性作用将绕组甩出，转子绕组的端头均匀地焊在换向片上。为防止铜制绕组短路，在铜线与铜线之间及焊在换向片上。为防止铜制绕组短路，在铜线与铜线之间及铜线与铁心之间用性能良好的绝缘纸隔开。铜线与铁心之间用性能良好的绝缘纸隔开。减速型起动机转子速度较普通型转子转速提高了减速型起动机转子速度较普通型转子转速提高了5070，绝缘性能及动平衡要求均较高，因此采用环氧树脂涂，绝缘性能及动平衡要求均较高，因此采用环氧树脂涂封或耐热尼龙纸作为转子槽绝缘纸。封或耐热尼龙纸作为转子槽绝缘纸。换向器由铜片和云母叠压而成，压
19、装于电枢轴前端，铜换向器由铜片和云母叠压而成，压装于电枢轴前端，铜片间绝缘，铜片与轴之间也绝缘，换向片与线头采用锡焊连片间绝缘，铜片与轴之间也绝缘，换向片与线头采用锡焊连接。减速型起动机的换向器用塑料取代了云母，换向片与线接。减速型起动机的换向器用塑料取代了云母，换向片与线头采用了银铜硬钎焊，既耐高速又耐高温。头采用了银铜硬钎焊，既耐高速又耐高温。考虑到云母的耐磨性较好，当换向片磨损以后，云母片考虑到云母的耐磨性较好，当换向片磨损以后，云母片就会凸起，影响电刷与换向片的接触，因此，有些起动机的就会凸起，影响电刷与换向片的接触，因此，有些起动机的换向片之间的云母片较换向片割低换向片之间的云母片较
20、换向片割低0.50.8 mm。转子轴驱动端制有螺旋形花键，用以套装传动机构中的转子轴驱动端制有螺旋形花键，用以套装传动机构中的单向离合器。单向离合器。转子与定子铁心之间的气隙，普通起动机一般为转子与定子铁心之间的气隙，普通起动机一般为0.50.8 mm，减速型起动机一般为，减速型起动机一般为0.40.5 mm。3.电刷端盖电刷端盖电刷端盖（图电刷端盖（图4-14）一般用浇铸或冲压法制成，盖内装有四）一般用浇铸或冲压法制成，盖内装有四个电刷架及电刷，其中两只搭铁电刷利用与端盖相通的电刷个电刷架及电刷，其中两只搭铁电刷利用与端盖相通的电刷架搭铁。另外两只电刷的电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷引架搭铁。
21、另外两只电刷的电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷引线与励磁绕组的一个端头相连接，如图线与励磁绕组的一个端头相连接，如图4-10和图和图4-15所示。所示。图图4-14电刷端盖实物电刷端盖实物 起动机电刷通常用铜粉（起动机电刷通常用铜粉（8090）和石墨粉压制而）和石墨粉压制而成，以减少电阻并提高耐磨性。电刷架上有盘形弹簧，用以成，以减少电阻并提高耐磨性。电刷架上有盘形弹簧，用以压紧电刷。压紧电刷。图图4-15 起动机用电刷及端盖起动机用电刷及端盖 4.驱动端盖驱动端盖 驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉，还有支撑拨叉的轴销驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉，还有支撑拨叉的轴销孔。为了避免
22、电枢轴弯曲变形，一些起动机装有中间支撑板。端盖及中间孔。为了避免电枢轴弯曲变形，一些起动机装有中间支撑板。端盖及中间支撑板上的轴承多用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。支撑板上的轴承多用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。轴承一般采用滑动式，以承受起动机工作时的冲击性载荷。有些减速轴承一般采用滑动式，以承受起动机工作时的冲击性载荷。有些减速型起动机采用球轴承。型起动机采用球轴承。两端盖与机两端盖与机壳靠两个较壳靠两个较长的穿心连长的穿心连接螺栓将起接螺栓将起动机组装成动机组装成一个整体。一个整体。端盖与机壳端盖与机壳之间的接合之间的接合面上一般制面上一般制有定位用安有定位用安装记号。装记号。4.2.3直流电
23、动机工作特性直流电动机工作特性直流电动机按励磁方式可分为永磁式和电磁式两大类，电磁直流电动机按励磁方式可分为永磁式和电磁式两大类，电磁式按励磁绕组与电枢绕组的连接关系又可分并励式、串励式式按励磁绕组与电枢绕组的连接关系又可分并励式、串励式和复励式三种，如图和复励式三种，如图4-16所示。所示。（a）永磁式）永磁式 （b）并励式）并励式 （c）串励式）串励式 （d）复励式）复励式图图4-16 直流电动机类型直流电动机类型图图4-17 直流电动机机械特性比较直流电动机机械特性比较 永磁式直流电动机磁极磁通工作时永磁式直流电动机磁极磁通工作时保持不变。并励式直流电动机励磁保持不变。并励式直流电动机励
24、磁绕组与电枢绕组联在同一电源上，绕组与电枢绕组联在同一电源上，若外电压不变、励磁电阻不变，则若外电压不变、励磁电阻不变，则每极磁通也基本不变。故永磁式、每极磁通也基本不变。故永磁式、并励式电动机转速与转矩之间的关并励式电动机转速与转矩之间的关系基本相同。转速将随转矩的增加系基本相同。转速将随转矩的增加而近似地按线性规律下降，但下降而近似地按线性规律下降，但下降很小。即它们具有较很小。即它们具有较“硬硬”的机械的机械特性，适应性能较差。永磁、并励特性，适应性能较差。永磁、并励式直流电动机常用于减速型起动机。式直流电动机常用于减速型起动机。串励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电串励式直
25、流电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电流等于励磁绕组电流，并与总电流相等。串励式直流电动机具流等于励磁绕组电流，并与总电流相等。串励式直流电动机具有起动转矩大，轻载转速高，重载转速低，短时间内能输出最有起动转矩大，轻载转速高，重载转速低，短时间内能输出最大功率等特点，具有较大功率等特点，具有较“软软”的机械特性，因此特别适合应用的机械特性，因此特别适合应用于直接驱动式起动机。于直接驱动式起动机。复励式电动机的磁极上复励式电动机的磁极上有两组励磁绕组，一组有两组励磁绕组，一组同电枢串联，另一组则同电枢串联，另一组则同电枢并联。复励式电同电枢并联。复励式电动机在空载运行的情况动机在空载运行的情
26、况下与并励电动机相似，下与并励电动机相似，加了负载后，串励绕组加了负载后，串励绕组的磁场将随负载的增加的磁场将随负载的增加而加强，运行情况接近而加强，运行情况接近串励电动机。因此它的串励电动机。因此它的机械特性比并励式软，机械特性比并励式软，较串励式硬。复励式直较串励式硬。复励式直流电动机被一些大功率流电动机被一些大功率起动机所采用。起动机所采用。图图4-17 直流电动机机械特性比较直流电动机机械特性比较 4.2.4起动机与发动机、蓄电池的匹配起动机与发动机、蓄电池的匹配1.起动机的功率及其影响因素起动机的功率及其影响因素1）起动机的功率）起动机的功率图图4-18 起动机特性曲线起动机特性曲线
27、 9550SSnMP 起动机在全制动（起动机在全制动（0）和空载（和空载（0）时，其）时，其功率均为功率均为0，而在接近全制，而在接近全制动电流一半时其输出功率动电流一半时其输出功率最大。起动机工作时间短最大。起动机工作时间短暂（仅几秒钟），允许在暂（仅几秒钟），允许在最大的功率状态下工作。最大的功率状态下工作。因此，起动机的额定功率因此，起动机的额定功率一般也就是电动机的最大一般也就是电动机的最大功率或接近于最大功率。功率或接近于最大功率。SnSM2）影响起动机功率的因素）影响起动机功率的因素 起动机的工作电流很大（达几百安培），蓄电池、起动机起动机的工作电流很大（达几百安培），蓄电池、起动
28、机电源内阻及起动电路电阻对电动机的输出功率会有很大影响。电源内阻及起动电路电阻对电动机的输出功率会有很大影响。（1）接触电阻和导线电阻。）接触电阻和导线电阻。（2）蓄电池容量）蓄电池容量（3）环境温度。）环境温度。2.起动机基本参数的确定起动机基本参数的确定1）起动机功率的选择）起动机功率的选择 起动机的功率起动机的功率P（kW）应根据发动机起动所需功率选）应根据发动机起动所需功率选取，它取决于发动机的起动阻力矩取，它取决于发动机的起动阻力矩 （Nm）和最低起动）和最低起动转速转速 （rmin），并可由下式计算：），并可由下式计算：9550QQnMP QMQn 发动机的起动阻力矩是指在最低起动
29、转速时的发动机阻发动机的起动阻力矩是指在最低起动转速时的发动机阻力矩，主要包括气缸气体压缩阻力矩、运动件的摩擦阻力矩力矩，主要包括气缸气体压缩阻力矩、运动件的摩擦阻力矩和惯性力矩。和惯性力矩。发动机的最低起动转速是指起动时能保证进入气缸内的发动机的最低起动转速是指起动时能保证进入气缸内的混合气在压缩终了时具有一定的温度和良好的雾化，能使发混合气在压缩终了时具有一定的温度和良好的雾化，能使发动机可靠点火发动所需的最低转速。动机可靠点火发动所需的最低转速。汽油发动机的最低起动转速为汽油发动机的最低起动转速为5070rmin，而柴油发，而柴油发动机的最低起动转速为动机的最低起动转速为100200rm
30、in。温度为温度为0时发动机起动所需功率可由经验公式推算：时发动机起动所需功率可由经验公式推算：汽油发动机：汽油发动机：P（0.180.22）L 柴油发动机：柴油发动机：P（0.741.1）L 2）传动比选择）传动比选择 起动机与发动机的传动比一般在如下范围内选择：汽油发起动机与发动机的传动比一般在如下范围内选择：汽油发动机为动机为1317，柴油发动机为，柴油发动机为810。3）蓄电池容量的选择）蓄电池容量的选择起动机的功率确定以后，可以按经验公式确定蓄电池的容量：起动机的功率确定以后，可以按经验公式确定蓄电池的容量：UPC)810610(式中式中 U起动机额定电压（起动机额定电压（）；）；P
31、起动机额定功率（起动机额定功率（kW）；）；C蓄电池额定容量（蓄电池额定容量（Ah）。）。对于大功率起动机（对于大功率起动机（7.010kW），蓄电池的容量可以），蓄电池的容量可以选择比计算值小一些。选择比计算值小一些。4.3 起动机的传动与控制机构起动机的传动与控制机构4.3.1起动机的传动机构起动机的传动机构1.起动机的传动过程起动机的传动过程 一般起动机的传动机构是指包括驱动齿轮的单向离合器，一般起动机的传动机构是指包括驱动齿轮的单向离合器，减速起动机的传动机构还包括减速装置。驱动齿轮与飞轮的啮减速起动机的传动机构还包括减速装置。驱动齿轮与飞轮的啮合一般是靠拨叉强制拨动完成的，如图合一般
32、是靠拨叉强制拨动完成的，如图4-19所示。所示。（a）静止未工作）静止未工作 （b）电磁开关通电推向啮合）电磁开关通电推向啮合 （c）主开关接通接近完全啮合）主开关接通接近完全啮合 图图4-19 起动机驱动齿轮啮合过程起动机驱动齿轮啮合过程常见起动机单向离合器主要有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。常见起动机单向离合器主要有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。2.滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器1）构造）构造滚柱式单向离合器是通过改变滚柱在楔形槽中的位置实现接合和分离的。滚柱式单向离合器是通过改变滚柱在楔形槽中的位置实现接合和分离的。主要由驱动齿轮、外壳及十字槽套筒（或外座圈及十字块套筒）、滚柱、主要由
33、驱动齿轮、外壳及十字槽套筒（或外座圈及十字块套筒）、滚柱、弹簧等组成。弹簧等组成。图图4-20 滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器 单向离合器的套筒内有螺旋花键，此花键与起动机电枢轴前端的花单向离合器的套筒内有螺旋花键，此花键与起动机电枢轴前端的花键结合。单向离合器既可在拨叉作用下沿电枢轴轴向移动，又可在电枢键结合。单向离合器既可在拨叉作用下沿电枢轴轴向移动，又可在电枢驱动下作旋转运动。驱动下作旋转运动。2）工作过程）工作过程（a）起动时）起动时 （b）起动后）起动后图图4-21 滚柱式单向离合器工作原理滚柱式单向离合器工作原理 滚柱式单向离合器工作时属于线接触传力，所以不能传滚柱式单向离合器工
34、作时属于线接触传力，所以不能传递大转矩，一般用于小功率（递大转矩，一般用于小功率（2 kW以下）的起动机上，否则以下）的起动机上，否则滚柱易变形、卡死，造成单向离合器分离不彻底。由于它结滚柱易变形、卡死，造成单向离合器分离不彻底。由于它结构简单，目前广泛用于汽油发动机上。构简单，目前广泛用于汽油发动机上。3.弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器 弹簧式单向离合器是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来弹簧式单向离合器是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来实现接合和分离的，其结构如图实现接合和分离的，其结构如图4-22所示。所示。图图4-22 弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、
35、成本低等特点。弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型起动机。因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型起动机。4.摩擦片式单向离合器摩擦片式单向离合器 摩擦片式单向离合器是通过主、从动摩擦片的压紧和放松摩擦片式单向离合器是通过主、从动摩擦片的压紧和放松来实现接合和分离的，其结构如图来实现接合和分离的，其结构如图4-23所示。所示。图图4-23 摩擦片式单向离合器摩擦片式单向离合器 摩擦片式单向离合器传递的最大转矩可通过增减调整垫片摩擦片式单向离合器传递的最大转矩可通过增减调整垫片进行调整。但结构较复杂，在大功率起动机上应用比较广泛
36、。进行调整。但结构较复杂，在大功率起动机上应用比较广泛。4.3.2起动机的控制机构起动机的控制机构 起动机控制机构也叫操纵机构，有机械控制式（亦称直接操纵式，现起动机控制机构也叫操纵机构，有机械控制式（亦称直接操纵式，现已淘汰）和电磁控制式（电磁操纵式）两类。已淘汰）和电磁控制式（电磁操纵式）两类。图图4-24 电磁操纵式起动机电路原理电磁操纵式起动机电路原理（a）整体式）整体式 （b）分离式）分离式图图4-25 起动机电磁开关起动机电磁开关4.4 起动系统控制电路起动系统控制电路4.4.1起动开关直接控制起动系统起动开关直接控制起动系统 起动开关直接控制是指起动机由起动开关（点火开关或起动开
37、关直接控制是指起动机由起动开关（点火开关或起动按钮）直接控制，如图起动按钮）直接控制，如图4-26所示。起动功率较小的汽车所示。起动功率较小的汽车（如长安奥拓微型轿车、天津夏利轿车）常用这种控制形式。（如长安奥拓微型轿车、天津夏利轿车）常用这种控制形式。（a）接线图）接线图 （b）电原理图）电原理图 图图4-26 开关直接控制的起动系统电路开关直接控制的起动系统电路4.4.2起动继电器控制起动系统起动继电器控制起动系统（a）接线图）接线图 （b）电原理图）电原理图图图4-27 起动继电器控制的起动系统电路起动继电器控制的起动系统电路空挡起动开关空挡起动开关 离合器开关离合器开关 4.4.3起动
38、复合继电器控制起动系统起动复合继电器控制起动系统图图4-28 起动复合继电器控制的起动系统电路起动复合继电器控制的起动系统电路为了在发动机起动为了在发动机起动后，使起动机自动后，使起动机自动停转并保证不再接停转并保证不再接通起动机电路，解通起动机电路，解放放CA1092及东风及东风EQ1092等汽车采等汽车采用了具有安全驱动用了具有安全驱动保护功能的起动复保护功能的起动复合继电器控制起动合继电器控制起动系统。系统。4.4.4车载计算机控制起动系统车载计算机控制起动系统图图4-29 LS400轿车微机控制的起动系统轿车微机控制的起动系统4.5 典型起动机工作过程分析典型起动机工作过程分析4.5.
39、1电磁控制强制啮合式起动机电磁控制强制啮合式起动机1.结构特点结构特点 图图4-30 QD124型起动机型起动机1前端盖；前端盖；2机壳；机壳；3电磁开关；电磁开关；4调节螺钉；调节螺钉；5拨叉；拨叉；6后端盖；后端盖；7限位螺钉；限位螺钉；8单向离合器；单向离合器；9中间轴承支撑板；中间轴承支撑板；10电枢；电枢；11磁极；磁极；12磁场绕组；磁场绕组；13电刷电刷2.工作过程分析工作过程分析1起动继电器触点；起动继电器触点；2起动继电器线圈；起动继电器线圈；3点火开关；点火开关；4、5起动机开关接线柱；起动机开关接线柱；6点火线圈附加电阻点火线圈附加电阻短路接线柱；短路接线柱；7导电片；导
40、电片；8接线柱；接线柱；9电磁开关接线柱；电磁开关接线柱；10接触盘；接触盘；11推杆；推杆；12固定铁心；固定铁心；13吸拉线圈；吸拉线圈；14保持线圈；保持线圈；15活动铁心；活动铁心；16复位弹簧；复位弹簧；17调节螺钉；调节螺钉；18连接片；连接片；19拨叉；拨叉；20定位螺钉；定位螺钉；21滚柱式单向离合器；滚柱式单向离合器；22驱动齿轮；驱动齿轮；23限位螺母；限位螺母；24附加电阻线（白线附加电阻线（白线1.7）4.5.2减速式起动机减速式起动机图图4-32 QDJ254减速起动机（减速起动机（24V、功率、功率4.9kW，匹配玉柴，匹配玉柴4110ZD、云内、云内4100系列柴
41、油机）系列柴油机）1.结构特点结构特点 减速起动机基本结构与电磁强制啮合式起动机相同，只是减速起动机基本结构与电磁强制啮合式起动机相同，只是在电枢和驱动齿轮之间，装有减速机构。经减速机构将起动机在电枢和驱动齿轮之间，装有减速机构。经减速机构将起动机转速降低后，再带动驱动齿轮。由于应用了减速机构，可采用转速降低后，再带动驱动齿轮。由于应用了减速机构，可采用小型、高速、低转矩的电动机。小型、高速、低转矩的电动机。起动机的减速机构，常见的有三种形式：内啮合齿轮式、起动机的减速机构，常见的有三种形式：内啮合齿轮式、外啮合齿轮式和行星齿轮式，如图外啮合齿轮式和行星齿轮式，如图4-33所示。所示。（a）外
42、啮合齿轮式）外啮合齿轮式 （b）内啮合齿轮式）内啮合齿轮式 （c）行星齿轮式）行星齿轮式 图图4-33 减速机构的结构形式减速机构的结构形式 减速起动机的电动机转速高达减速起动机的电动机转速高达1500020000rmin，在，在同样输出功率条件下比普通起动机的质量减少约同样输出功率条件下比普通起动机的质量减少约2040，体积约减少一半，转矩增高。这不仅提高了起动性能，而且也体积约减少一半，转矩增高。这不仅提高了起动性能，而且也相对减轻了蓄电池的负担。相对减轻了蓄电池的负担。2.工作过程分析工作过程分析1起动开关；起动开关；2起动继电器线圈；起动继电器线圈；3起动继电器触点；起动继电器触点；4
43、主触点；主触点；5接触盘；接触盘；6吸拉线吸拉线圈；圈；7保持线圈；保持线圈；8活动铁心；活动铁心；9拨叉；拨叉；10单向离合器；单向离合器；11螺旋花键轴；螺旋花键轴；12内啮合内啮合减速齿轮；减速齿轮；13主动齿轮；主动齿轮；14电枢；电枢；15磁场绕组磁场绕组4.5.3永磁减速式起动机永磁减速式起动机1接线柱；接线柱；2活动铁心；活动铁心；3永久磁铁；永久磁铁；4拨叉；拨叉；5换向器；换向器；6、9轴承；轴承；7电刷；电刷；8行星齿轮减速器总成；行星齿轮减速器总成；10单向离合器；单向离合器；11电枢绕组；电枢绕组；12驱动盘；驱动盘；13固定内齿圈；固定内齿圈；14行星轮支架；行星轮支
44、架；15太阳轮；太阳轮；16电枢铁心电枢铁心图图4-35上海桑塔纳上海桑塔纳2000型轿车采用的型轿车采用的SD6RA型永磁减速起动机结构简图型永磁减速起动机结构简图 图图4-36 北京切诺基北京切诺基BJ2021型吉普车采用的型吉普车采用的12VDW1.4型永磁减速式起动机原理简图型永磁减速式起动机原理简图 4.5.4电枢移动式起动机电枢移动式起动机1.结构特点结构特点 图图4-37 电枢移动式起动机电枢移动式起动机1油塞；油塞；2摩擦片式单向离合器；摩擦片式单向离合器；3磁极；磁极；4电枢；电枢；5接线柱；接线柱；6接触盘；接触盘；7电磁开电磁开关；关；8扣爪；扣爪；9换向器；换向器；10
45、圆盘；圆盘；11电刷弹簧；电刷弹簧；2电刷；电刷；13电刷架；电刷架；14复位弹簧；复位弹簧；15磁场绕组；磁场绕组；16机壳；机壳；17驱动齿轮驱动齿轮2.工作过程分析工作过程分析图图4-38 电枢移动式起动机工电枢移动式起动机工 作原理简图作原理简图1主励磁绕组；主励磁绕组；2串联辅助励磁绕组；串联辅助励磁绕组；3并联辅助励磁绕组；并联辅助励磁绕组；4电磁铁；电磁铁；5静触点；静触点；6接触盘；接触盘；7挡片；挡片；8扣爪；扣爪；9复位弹簧；复位弹簧；10圆盘；圆盘；11电枢；电枢；12磁极；磁极；13摩擦片离合器摩擦片离合器4.6 起动预热装置起动预热装置4.6.1起动预热装置的作用及类
46、型起动预热装置的作用及类型 为保证低温条件下迅速可靠地起动发动机，在多数柴油机为保证低温条件下迅速可靠地起动发动机，在多数柴油机和少数汽油机上设有低温起动预热装置，以提高进入气缸的空和少数汽油机上设有低温起动预热装置，以提高进入气缸的空气（或可燃混合气）、润滑油和冷却液的温度。气（或可燃混合气）、润滑油和冷却液的温度。进气预热的类型有集中预热和分缸预热两种，集中式预热进气预热的类型有集中预热和分缸预热两种，集中式预热装置安装在发动机的进气总管上，分缸预热装置安装在各气缸装置安装在发动机的进气总管上，分缸预热装置安装在各气缸内或进气岐管上。汽油机和一部分柴油机的预热采用集中式，内或进气岐管上。汽
47、油机和一部分柴油机的预热采用集中式，分缸式预热装置一般用在柴油机上。分缸式预热装置一般用在柴油机上。目前，汽车上常采用的低温起动预热装置有电热塞、电热目前，汽车上常采用的低温起动预热装置有电热塞、电热陶瓷进气加热器和电火焰预热器等。陶瓷进气加热器和电火焰预热器等。4.6.2起动预热装置的结构及控制起动预热装置的结构及控制1.电热塞电热塞1-发热体钢套；发热体钢套；2-电阻丝；电阻丝；3-填充剂；填充剂；4、6-密封垫圈；密封垫圈；5-外壳；外壳；7-绝缘体；绝缘体；8-胶合剂；胶合剂；9-中心螺杆；中心螺杆；10-固定螺母；固定螺母；11-压紧螺母；压紧螺母；12-压紧垫圈；压紧垫圈；13-弹
48、簧垫圈弹簧垫圈 2.电热陶瓷进气加热器电热陶瓷进气加热器图图4-40 电热陶瓷进气加热器电热陶瓷进气加热器 1-导线（耐导线（耐200高温）；高温）；2-铆钉；铆钉；3-电极（电极（4个）；个）；4-屏蔽板；屏蔽板；5-卡环；卡环；6-弹簧固定板；弹簧固定板；7-弹簧；弹簧；8-镍镍-银电极（银电极（4个）；个）；9-散热片；散热片；10-PTC陶瓷片（陶瓷片（4个）个）图图4-41 PTC电热陶瓷材料的温度、电流特性电热陶瓷材料的温度、电流特性 3.电火焰预热器电火焰预热器 这种预热装置除了电热塞产生热量外，还通过供油装置向这种预热装置除了电热塞产生热量外，还通过供油装置向其周围喷油，从而形
49、成电火焰，以产生更多的热量，通常用于其周围喷油，从而形成电火焰，以产生更多的热量，通常用于集中式预热的柴油发动机。集中式预热的柴油发动机。电火焰预热器主要由电热电火焰预热器主要由电热塞和电磁喷油器组成，装塞和电磁喷油器组成，装在发动机进气管上，电热在发动机进气管上，电热塞用来点燃柴油，加热空塞用来点燃柴油，加热空气。喷油器电磁阀控制其气。喷油器电磁阀控制其油路，在电磁阀通电时，油路，在电磁阀通电时，阀门开启，喷油器将燃油阀门开启，喷油器将燃油喷向电热塞而形成电火焰，喷向电热塞而形成电火焰，电热塞及电磁阀受限时控电热塞及电磁阀受限时控制器的控制。制器的控制。图图4-42 电火焰预热器电火焰预热器
50、 1-电热塞；电热塞；2-带电磁阀的喷油器；带电磁阀的喷油器；3-进气管；进气管；4-导流罩导流罩图图4-43 奔驰奔驰2026牵引车起动预热装置（电火焰预热器）示意图牵引车起动预热装置（电火焰预热器）示意图1-燃油箱；燃油箱；2-输油泵；输油泵；3-温度开关；温度开关；4-温度指示灯；温度指示灯；5-冷起动按钮；冷起动按钮；6-限时器；限时器；7-控制器；控制器；8-起动指示灯；起动指示灯；9-空气滤清器；空气滤清器；10-电磁阀；电磁阀；11-电热塞电热塞4.7 起动系统的使用维护与故障排除起动系统的使用维护与故障排除4.7.1起动系统的使用注意事项起动系统的使用注意事项（1）起动时踩下离
