起动系统构造与识别

起动系统的构造与识别一、起动系统的组成现代汽车发动机的启动普遍采用电磁控制式起动系统来完成。电磁控制式起动系统是由起动机、起动继电器和点火起动开关等组成。起动机由直流电动机、传动装置和控制装置三部分组成。直流电动机是以蓄电池为动力电源，电源动力在点火启动开关和电磁开关的控制下，通过传动装置将转矩传递给发动机。二、起动机的类型起动机是起动系统核心装置，其技术状态好坏，直接影响汽车的机动性。汽车用起动机种类繁多，其分类方法如下：1按总体结构不同，起动机可分为：普通起动机：无特殊结构和装置，如东风EQ2102型汽车配用的24V 4.5kW起动机、解放CA1121J型汽车配用的QD261型、24V5kW起动机以及桑塔纳轿车配用的QD1225型等起动机均为普通起动机。永磁起动机：电动机磁极用永磁材料(铁氧体或钕铁硼等)制成。如切诺基吉普车和奥迪100型轿车配用的起动机。减速起动机：传动机构设有减速装置的起动机。电动机可采用高速、小型、低转矩电动机，质量和体积比普通起动机可减小3035。如切诺基吉普车配用的DW1.4型永磁式减速型起动机以及南京依维柯采用的QDJ1317型12V2.5kW起动机。2按传动机构啮入方式不同，起动机可分为：强制啮合式：依靠电磁力拉动杠杆机构，拨动驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈。工作可靠性高，现代汽车广泛采用。电枢移动式：依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动，从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈。结构比较复杂，东欧国家采用较多，如太脱拉T111、T138、斯柯达706、却贝尔D250、D420、D450等汽车。齿轮移动式：依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合推杆，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈。如延安SX1290型汽车采用的QD2608、QD2745型24V5.5kW起动机。三、起动机的型号1起动机的型号根据我国汽车行业推荐标准QCT731993汽车电气设备产品型号编制方法规定，汽车起动机的型号组成如下：QD 变形代号 设计序号 功率等级代号 电压等级代号 产品代号 (1)产品代号：有QD、QDJ、QDY三种，分别表示普通起动机、减速起动机、永磁起动机或永磁减速起动机。字母“Q”、“D”、“J”、“Y”分别为“起”、“动”、“减”、“永”字汉语拼音的第一个大写字母。(2)电压等级代号：用一位阿拉伯数字表示，含义见前述表4-2。(3)功率等级代号：用一位阿拉伯数字表示，含义见表4-5。(4)设计序号：按产品设计先后顺序，以12位阿拉伯数字组成。(5)变型代号：主要电气参数和基本结构不变的情况下，一般电气参数的变化和结构某些改变称为变型，以汉语拼音大写字母A、B、C顺序表示。如QD1225：表示额定电压为12V、功率为12kW，第25次设计的起动机。表4-5 起动机功率等级代号的含义功率等级代号123456789普通起动机功率（kW）减速起动机功率（kW）永磁起动机功率（kW）11223344556677892常用车型的起动机常用车型的起动机型号及其起动控制型式见表4-6。表4-6 常用车型的起动机车 型起动机型号起动机规格起动继电器起动控制型式EQ2102、EQ1141、EQ1108QD262324V、4.5kW有、外装电磁式CA1121J24V、5.0kW有、外装电磁式SX2190QD274524V、5.4kW有、内装电磁式NJ2045QD131712V、2.5kW无电磁式EQ1092QD124、QD1211C12V、1.47（1.8）kW组合继电器、外装电磁式CA1092QD124A、QD124H12V、1.5kW组合继电器、外装电磁式BJ202032112V、1.1kW有、外装电磁式 注：QD2745为同轴齿轮移动式起动机；四、起动机的结构及识别不同型号的启动机，只是在外形、安装尺寸和操纵机构，以及工作电路上有所差异，但其基本结构、作用和工作原理却是相同的。启动机的基本结构由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。如图4-11所示为常用结构型式启动机的结构（串激式）。（一）直流电动机构造及工作原理 直流电动机主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成。1壳体壳体由钢管制成，其功用是安装磁极和固定机件。磁极固定在壳体内壁上。壳体上有一个接线端子或一根电缆引线，对于电磁式电动机，该端子或引线与磁场线圈的一端连接。2磁极磁极的功用是产生磁场，电磁式电动机的磁极由铁心和磁场线圈组成，铁心用低碳钢制图4-11 典型启动机的结构1-后端盖 2-拨叉 3-保持线圈 4-吸引线圈 5-电磁开关 6-触点 7-电动机开关接线柱8-接触盘 9-防尘罩 10-电刷弹簧 11-换向器 12-电刷及前端盖 13-机壳 14-磁极15-电枢 16-磁场绕组 17-移动衬套 18-单向离合器 19-电枢轴 20-驱动齿轮成马蹄形，并用螺钉固定在电动机壳体的内壁上，磁场线圈套装在铁心上。为了增大启动机的电磁转矩，一般采用四个磁极，功率超过735kw的启动机有的采用六个磁极。磁场线圈用矩形裸体铜线绕制，并与电枢绕组串联，如图4-12所示。四个磁场线圈的连接方式有两种：一种是四个绕组串联后再与电枢绕组串联，如图4-12a所示，另一种是两个绕组先串联后并联，然后再与电枢绕组串联，如图4-12b所示，目前普遍采用后一种连接方式。无论采用哪一种连接方式，其磁场线圈通电产生的磁极必须、极相间排列。图4-12 磁场线圈连接方式(a)四个绕组相互串联 (b)两个绕组先串联后并联1-“”端子 2-磁场线圈 3-正电刷 4-负电刷 5-换向器3电枢电枢的功用是产生电磁转矩，如图4-13a所示，主要由电枢绕组、铁心、电枢轴和换向器组成。图4-13 起动机电枢的结构(a) 电枢总成 (b)换向器1-电枢轴 2-电枢绕组 3-铁芯 4-换向器 5-换向片 6-轴套 7-压环 8-焊线突缘（1）电枢绕组：为了通过较大的电流以获得大的功率和转矩，电枢绕组也采用扁而粗的铜质导线绕成。由于电枢导线采用裸体铜线，为防止短路，导线与铁芯之间、导线与导线之间均用绝缘性能较好的绝缘纸隔开。（2）电枢铁心：由相互绝缘的硅钢片叠装而成，其圆周上制有安放电枢绕组的槽，内以花键固装在电枢轴上。（3）换向器：换向器的功用是将通入电刷的直流电流转换为电枢绕组中导体所需的交变电流，以使不同磁极下导体中电流的方向保持不变。换向器由截面呈燕尾形的铜片围合而成，如图4-13b所示。燕尾形铜片称为换向片，换向片与换向片之间以及换向片与轴套、压环之间均绝缘。（4）电枢轴：起动机电枢轴上制有传动键槽，用以与起动机离合器配合。电枢轴一般采用前后端盖和中间支撑板三点支撑，其轴承采用石墨青铜制成的平轴承。为防止轴向窜动，轴的尾端肩部与后端盖之间装有止推垫圈。4电刷组件电刷组件的功用是将电流引入电动机，主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷用铜粉与石墨粉压制而成，启动机电刷的含铜量为80左右，石墨含量为20左右。加入较多铜粉的目的是减小电阻，提高导电性能和耐磨性能。电刷安装在电刷架内，借弹簧压力紧压在换向器上，电刷弹簧的压力一般为12N15N。电刷架有四个，固定在支架或端盖上，直接固定在支架或端盖上的电刷架称为搭铁电刷架或负电刷架，安装在两个负电刷架中的电刷称为负电刷；用绝缘垫片将电刷架绝缘固定在电刷支架或端盖上的电刷架称为正电刷架，安装在两个正电刷架内的电刷称为正电刷。5直流电动机的工作原理直流电动机是将电能转换为机械能的装置，并根据载流导体在磁场中将受到电磁力的作用而发生运动的原理进行工作，工作过程如图4-14所示。当电枢绕组在所示的垂直位置时，如图4-14a所示，电刷5、6不与换向片3、4接触，线圈中没有电流流过，线圈不受力的作用，因此线圈不会转动。图4-14 直流电动机工作原理(a)静止状态 (b)顺时转动 (c)惯性转过 (d)顺时转动如将线圈稍微向顺时针方向转动，电刷5、6便分别与换向片3、4接触，如图4-14b所示，电枢绕组中便有电流流过，电流路径由蓄电池正极，经电刷5、换向片3、电枢绕组、换向片4、电刷6回到蓄电池负极。根据左手定则可以判定，线圈边将向下运动、线圈边将向上运动，整个线圈将沿顺时针方向转动。当线圈旋转到图4-14c所示垂直位置时，电刷5、6又不与换向片3、4接触，线圈中又无电流流过，但是，此时线圈将以其转动惯性转过此位置。当线圈转过垂直位置时，电刷5、6便分别与换向片4、3接触，如图4-14d所示，线圈中又有电流流过，电流路径由蓄电池正极，经电刷5、换向片4、线圈、换向片3、电刷6回到蓄电池负极。由左手定则可知，此时线圈的边向上运动、线圈边向下运动，整个线圈仍沿顺时针方向转动。由此可见，由于换向片的作用，便使线圈处在磁场南极或北极下的导线中的电流方向保持不变，即南极下面导线中的电流始终由电池经电刷流入，北极下面导线中的电流始终由导线经电刷流回电池。由于磁场方向和每个磁极下线圈导线中的电流方向保持不变，因此由左手定则可知，线圈导线受力而形成的力矩方向不变。如果电流不断通入线圈，电枢就会不停地旋转。当电动机有负载时，就可将电源的电能转换为机械能。图4-14所示的电枢绕组虽然能按一定的方向转动，但是每当转到垂直位置时，都是依靠惯性转过，转动很不平稳，电磁力产生的电磁转矩也很小。为了增大电磁转矩和提高电动机的平顺性能，实际使用的电动机采用了多组电枢绕组和多对磁极。（二）传动机构传动机构的作用是：起动时使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，将起动机转矩传给发动机曲轴；起动后，使电动机和飞轮齿环自动脱开，防止电动机因超速旋转而损坏。普通启动机的传动装置主要由单向离合器和拨叉组成。单向离合器有滚柱式离合器、弹簧式离合器和摩擦片式离合器三种。摩擦片式离合器可以传递较大转矩，主要用于柴油发动机汽车，滚柱式和弹簧式离合器主要用于汽油发动机汽车。1滚柱式单向离合器（1）结构滚柱式单向离合器的结构如图4-15所示。传动导管3与外座圈5制成一体，外座圈内园制成“”字形空腔。驱动齿轮7另一端的内座圈伸入外座圈的空腔内，将“”字形空腔分割成楔形腔室，如图4-16所示。图4-15 滚柱式单向离合器的结构1-拨环 2-弹簧 3-传动导管 4-卡簧 5-外座圈 6-铁皮外壳 7-驱动齿轮 8-滚柱弹簧 9-弹簧帽 10-滚柱图4-16 单向离合器工作原理图(a)传递动力 (b)切断动力1-发动机飞轮 2-驱动齿轮 3-外座圈 4-内座圈 5-滚柱 6-弹簧帽 7-弹簧滚柱有46只，安放在楔形腔室内。弹簧一端套上弹簧帽，并安放在外座圈的径向小孔中，弹簧帽压在滚柱上，弹簧另一端压在铁皮外壳上，铁皮外壳将内外座圈包装在一起。当启动机未工作时，弹簧张力将滚柱压向楔形室较窄一端。传动导管套装在电枢轴上，导管内圆制有内螺旋键槽，与电枢轴上的外螺旋键槽配合而传递动力。制成一体的驱动齿轮和内座圈套装在电枢轴的光轴部分，既可轴向移动，也可绕光轴转动。（2）工作过程启动发动机时，传递动力启动发动机时，驾驶员操纵点火启动开关，在控制装置（电磁开关）的作用下，拨叉下端便拨动离合器向后移动，驱动齿轮2与发动机飞轮齿圈1进入啮合。当电动机驱动转矩小于发动机阻力转矩时，电枢轴仅带动传动导管与外座圈3转动，此时驱动齿轮2、内座圈和飞轮1并不转动，在内座圈与滚柱之间的摩擦力矩和弹簧力矩作用下，滚柱滚向楔形室较窄一侧并将外座圈3与内座圈4卡成一体，如图4-16a所示，动力便经电枢轴、传动导管和外座圈、滚柱、内座圈和驱动齿轮传到发动机飞轮齿圈。当电动机驱动力矩达到或超过发动机阻力转矩时，驱动齿轮便带动飞轮旋转，直到发动机被启动为止。在启动发动机时，单向离合器的驱动齿轮为主动部件，发动机的飞轮为被动部件。启动发动机后，切断动力发动机启动后，曲轴在活塞的作用下高速旋转，发动机的飞轮转为主动部件，离合器的驱动齿轮转为被动部件。由于飞轮齿圈与驱动齿轮之间的传动比较大，因此发动机一旦被启动，其飞轮便带动驱动齿轮高速旋转。由于驱动齿轮的转速远远高于电枢轴的转速，因此内座圈与滚柱之间的摩擦力矩便使滚柱克服弹簧力矩滚向楔形室较宽一侧，如图4-16b所示，滚柱将在内、外座圈之间跳跃滚动，发动机的动力不会传递给电枢轴，即动力联系切断，此时电枢轴仅由电枢绕组产生的电磁力矩驱动而空转，从而避免电枢超速旋转。2摩擦片式单向离合器摩擦片式离合器，如图4-17所示。它主要由主动鼓、驱动齿轮导向轴、碟形垫片、主动摩擦片、被动摩擦片、调整垫片和被动鼓等组成。其主动鼓与电枢制成一体，被动鼓通过螺旋键槽与驱动齿轮导向轴配合。导向轴与驱动齿轮是用长方形键配合。离合器带有碟形垫片，用以限制最大扭矩，防止启动机负荷过大而损坏。图4-17 摩擦片式单向离合器1-驱动齿轮导向轴 2-碟形垫片 3-主动摩擦片 4-被动摩擦片 5-调整垫片 6-被动鼓（三）控制装置 控制装置的作用是操纵单向离合器和飞轮齿环的啮合与分离，控制起动机电路的接通与切断。电磁式控制装置一般由电磁开关、组合继电器与点火起动开关等组成。1电磁式控制装置结构（1）电磁开关电磁开关主要由电磁铁机构和电动机开关两部分组成。电磁铁机构主要由固定铁心、活动铁心、吸引线圈和保持线圈等组成。固定铁心与活动铁心安装在一个铜套内。固定铁心固定不动，活动铁心可在铜套内作轴向移动。活动铁心前端固定有推杆，推杆前端安装有开关触盘；活动铁心后端用调节螺钉与耳环连接，耳环与拨叉连接。铜套外面安装有一个复位弹簧，其作用是使活动铁心等可移动部件复位。电动机开关由开关触盘和触点组成。触盘固定在活动铁心推杆的前端；两个触点分别与启动机两端子制成一体。汽油车起动机，在两触点的旁边，还有一块与附加电阻短路接线柱相连的小铜片，称为附加电阻短路开关。（2）组合继电器它是由起动继电器和充电指示控制继电器组合而成，如图4-18所示。起动继电器用来接通起动机电磁开关线圈电路，它由点火开关控制。充电指示控制继电器有两个功用：一是控制电源指示灯；二是实现起动机的自动保护。图4-18 汽车起动部分电路图（3）点火起动开关作用是用来接通和切断起动继电器线圈的电路，以实现驾驶员的远距离操纵。在汽油车装配的起动机上，是将起动开关装在点火开关上。起动时，将点火开关打开后，再继续顺时针转过一个角度，就可以使起动开关接通；起动后放松点火开关时，点火开关会自动回转一个角度，使起动开关断开。2控制装置工作原理当吸拉线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相同时，其电磁吸力便吸引活动铁心向前移动，直到推杆上的触盘将电动机开关的两个触点接通而使电动机电路接通为止。当吸拉线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相反时，其电磁吸力相互抵消，在复位弹簧的张力作用下，活动铁心等可移动部件自动复位，触盘与触点断开，电动机电路即被切断。