《汽车起动系统》PPT课件.ppt

发动机启动系统 一、概述 1、 什么是启动过程？ 2、启动系统的作用是什么？ 3、对启动系统有什么要求？ 4、启动方式有几种？ 5、启动系统的组成？ 启动过程 ：发动机的曲轴在外力作用下开始转动到发 动机自动怠速运转的全过程。 启动系统作用 ：在正常使用条件下，通过启动机将蓄 电池储存的电能转变为机械能，带动发动机以足够高 的转速运转，以顺利启动发动机。 要求 ：启动力矩；启动转速 启动方式 ：人力启动；电力启动机启动 组成 ： 蓄电池 启动机 点火开关 启动继电器 二、 起动机 1、 起动机的组成 起动机一般由 直流电 动机 、 传动机构 和 电 磁操纵机构 三部分组 成。 直流电动机 ：在直流电压的作用下，产生旋转力矩。 传动机构 ：使发动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合传动 及分离的装置。启动时，使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合， 将起动机转矩传给发动机飞轮； 起动后 ，使驱动齿轮 脱开飞轮齿圈。 电磁操纵机构 ：控制启动机主电路的通断，同时控制 启动机的驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合和分离。 2、直流电动机 （ 1）结构 起动电动机一般为 串励式 直流电动机，主要由 电枢 总成（转子部分） 、 磁极（定子部分） 、 机壳 、 电刷和电刷架 等组成。 a.电枢与换向器： 电枢 由 电枢轴 、 电枢铁 心 和 电枢绕组 等组成， 电枢的结构如图。 作用：通电时产生电磁转 矩。 b. 磁极 磁极由固定在机壳上 的 铁心 和缠绕在铁心 上的 励磁绕组 组成。 作用：建立电动机磁 场。 c.电刷与电刷架 电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机，使电枢 产生定向转动力矩。 电刷一般用铜粉和石墨粉压制而成，以有利于减小 电阻及耐磨性。 （ 2）工作原理 通电 导体 在 磁场 中受到电磁力。 3.2.2 直流电动机结构和工作原理 3.传动机构 又称啮合机构或啮合器 作用： （ 1）起动时将电枢的电磁转矩传递给 发动机飞轮； （ 2）起动后，发动机带动起动机时， 啮合机构立即打滑，即具有单向传递动 力的作用。 常见有 滚柱式 、 摩擦片式 、 扭簧式 和 棘 轮式 等 。 （ 1） 滚柱式单向离合器 驱动齿轮与外壳连成 一体， 外壳内装有十字块， 十字块与花键套筒固 定连接 成一体。 在外壳与十字块形成的 四个楔形槽内分别装有 滚柱及压帽与弹簧。 外壳与护盖扣合密封。 在花键套筒外面套有移 动衬套及缓冲弹簧。 整个单向离合器总成利 用花键套筒套在电枢轴 的花键上。 单向离合器总成在 拨叉 作用下，可以在电枢轴 上轴向移动，也可以随 电枢轴转动。 工作原理： 起动时， 电枢轴 通过 花键套筒 带动 十字块 旋转，这时 滚柱 在摩擦力作用下，滚入楔形槽的窄端， 将 十字块 与 外壳 楔成一体，于是将 转矩 传给了 驱动 齿轮 ，带动 飞轮齿圈 转动，起动发动机。 1滚柱式单向离合器 1滚柱式单向离合器 起动后，曲轴转速升高， 飞轮 带动 驱动齿轮 高速旋 转。 当其转速大于 十字块 时， 滚柱 滚入楔形槽的 宽端 而 打滑。 1滚柱式单向离合器 所以转矩不能从驱动 齿轮传给电枢轴，防 止了电枢超速飞散。 滚柱式单向离合器结 构简单，工作可靠， 但传递转矩受限制。 2摩擦片式单向离合器 摩擦片式单向离合器多用于功率较大的柴油机起 动机。 2摩擦片式单向离合器 花键套筒（螺旋套）套在电枢轴的螺旋花键上， 它的外表面上有三条螺旋花键套着内接合毂。内 接合毂上有四个轴上槽，插放 主动片 的内凸齿。 2摩擦片式单向离合器 从动片 的外凸齿插在与驱动齿轮成一体的外接合毂（驱动 齿轮套筒）的槽中。 主、从动片 相间排列。离合器工作时，利用主、从动片的 摩擦力传递转距。 2摩擦片式单向离合器 起动时：内接合毂由于花键套筒的旋转而左移， 使主、从动片压紧而传递动力，电枢转距传给 驱动齿轮，起动发动机。 2摩擦片式单向离合器 起动后，飞轮齿圈转速高于驱动齿轮，于是内接合 毂又沿花键套筒的螺旋花键右移，使 主、从动片 出 现间隙而打滑，避免电枢超速飞散。 2摩擦片式单向离合器 摩擦片离合器可传递较大转距，并能在超载时自动 打滑，但摩擦片易磨损，需经常检查调整，其结构 也较复杂。 3弹簧式单向离合器 花键套筒（传动套）套在电枢轴的螺旋花键上，驱动齿轮 套在电枢轴的光滑部分，两者之间用月形键联结，使两者 之间不能作轴向移动，但可以相对转动。 3弹簧式单向离合器 在驱动齿轮柄和花键套筒外装有扭力弹簧，弹簧的 两端各有 1/4圈内径较小，分别箍紧在齿轮柄和花键 套筒上。 3弹簧式单向离合器 起动时，电枢轴带动传动套转动，扭力弹簧顺着螺旋方向 将齿轮柄与传动套包紧，发动机转距经扭力弹簧传给驱动 齿轮，起动发动机。 3弹簧式单向离合器 起动后，驱动齿轮转速高于传动套，扭力弹簧放松，驱动齿 轮与传动套松开，发动机的转距不能传递给电动机电枢。 3弹簧式单向离合器 弹簧式单向离合器的结构简单，寿命长，成本低。 但其轴向尺寸大，主要用在一些大功率起动机上。 3、 起动机电磁操纵机构 起动机的操纵机构分为机 械式和电磁控制式 2类。 现代汽车均采用电磁操纵 机构，由电磁开关控制。 电磁操纵机构安装在起动 机的上部，控制起动机的 接通和关断 。 断开点火开关 3 3 2 起动机电磁操纵机构 工作原理 如上图。 接通起动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在吸拉线圈 和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁心克服弹簧力 右移，活动铁心带动拔叉移动，接触盘也被活动铁心推至 与触点接触位置，使起动机通入起动电流，产生电磁转距 起动发动机。 接触盘接通触点后，吸拉线圈被短路，活动铁心靠保持线 圈的电磁力保持其啮合位置。 3 3 2 起动机电磁操纵机构 发动机起动后，断开起动开关，此时流经电磁线圈电流为： 蓄电池正极 接线柱 11 接触盘 10 接线柱 12 吸引线圈 6 保持线圈 5 搭铁 蓄电池负极。 由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈 电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱 动齿轮退出啮合状态； 接触盘同时回位，切断起动机电路，起动机停止工作。 3 4 汽车起动系统电路实例分析 3.4.1 CA1091汽车起动系统 解放 CA1091汽车使用 QD151、 QD1518、 QD124A或 QD124H等型号电磁啮合式起动机， 解放 CA1091K2型柴油车则使用 QD25型减速 式起动机。 这里重点介绍 组合继电器 。 组合继电器 解放 CA1091起动系统 在控制电路中采用了 JD171型组合继电器。 组合继电器由起动继 电器和保护继电器两 部分组成。 组合继电器 起动继电器 ：控制起动 机电磁开关中吸引线圈 和保持线圈中电流的通 断； 保护继电器 ： 使起动电 路具自动保护功能。 组合继电器 起动保护 ： （ 1）在将发动机起动后 自动停止起动机工作； （ 2）在发动机运转时防 止误起动。 还控制充电指示灯工作。 组合继电器 触点 K1为常开式， 触点 K2为常闭式。 由于起动继电器 线圈与触点 K2串 联，当 K2打开时， K1不可能闭合。 起动系统的工作过程 （ 1）点火开关闭 合，电流回路为： 蓄电池正极 电流 表 点火开关 SW 线圈 L1 常闭触 点 K2 搭铁 蓄电 池负极。 常开触点 K1闭合， 接通了电磁开关电 路。 起动系统的工作过程 （ 2）起动机电磁开 关电路接通：电池 正极 B 起动继 电器触点 K1 S 起动机吸引线圈 3 搭铁 蓄电池负极。 起动机起动 起动系统的工作过程 （ 3）起动后，松开 点火开关，线圈 L1断 电 起动继电器触点 K1打开 切断了电磁 开关电路 电磁开关 复位 起动机停。 起动系统的工作过程 （ 4）如果起动后，点 火开关没断开，这时线 圈 L2有中性点 N的电压， 使常闭触点 K2打开，切 断了线圈 L1的电路，触 点 K1断开，使电磁开关 断电，起动机自动停止。 起动系统的工作过程 （ 5）若发动机运转时误 起动，因为线圈 L2总有 发电机中性点电压，保 护继电器触点 K2处于打 开状态，线圈 L1不能形 成电流回路，电磁开关 不动作，起动机不工作。 3.4.2 东风 EQ1090起动系统电路 该汽车采用的是 QD124或 QD1212型起动机，传动 机构采用滚柱式单向离合 器，在控制电路中采用了 起动继电器。 3.4.2 东风 EQ1090起动系统电路 起动继电器的作用是 用来接通或切断起动 机电磁开关线圈的电 路。 起动系统电路如下图： 接通点火开关， 电流 ：从蓄电池正极 电流表 点火开关 继电器线圈 蓄电池负极。 继电器电磁吸力 使继电器触点闭合 接通 起动机电磁开关控制电路 。 3.4.2 东风 EQ1090起动系统电路 电磁开关控制电路 接通后，吸引线圈和保持线圈产 生的电磁力，将起动机主电路接通。 此时电流：蓄电池正极 主触点 接触盘 主触点 起动机励磁绕组 电枢绕组 搭铁 蓄电池负极。 起动机产生电磁转距起动发动机。 减速起动机和永磁起动机 减速起动机 在起动机 电动机轴 与 驱动齿轮 之间装有 减 速器 的起动机称为减 速起动机。 减速起动机 减速起动机解决直流电动机转速高与发动机需求 起动转矩大的矛盾。 增加减速器，可采用高转速、低转矩的直流电动 机，电动机的体积和重量可以减小。 高转速低扭矩的直流电动机，工作电流较小，还 可减轻蓄电池的负担，延长蓄电池的使用寿命。 减速起动机 常用减速起动机的 减速器转数比约为 4： 1。 目前减速起动机的 应用非常普遍。 减速起动机 减速器按齿轮的啮合方式不同，可分为：外 啮合式、内啮合式、行星齿轮式减速器三种。 减速起动机 外啮合式 ，主动齿轮轴与从动齿轮轴平行，两轴中 心距较大。 优点 ：结构简单、工作可靠、噪声小、便于维修。 缺点 ：起动机径向尺寸大。 减速起动机 内啮合式 ：两轴中心距离较小，工作可靠，但 噪声较大。 减速起动机 行星齿轮式 ：两轴中心线重合，利于起动机安装；因 扭矩平均分布在行星齿轮上，可采用塑料或粉末冶金 的齿轮，既减轻重量，又抑制噪声，应用广泛。 永磁起动机 用 永磁材料 制成起动 机的磁极，以取代原 有的磁场绕组和磁极 铁心的起动机 永磁 起动机。 永磁起动机 由于取消了磁场绕组和磁极铁心，起动机的 体积和质量大大减小，机械特性和换向性能 得到改善，使换向火花造成的高频干扰减小， 工作可靠性提高。 但永磁材料会 退磁 ，使起动功率逐渐下降， 所以目前仅限于在小功率起动机上应用。 永磁起动机 在永磁起动机上加装 减速器 永磁减速起 动机 。 它同时具有永磁起动 机和减速起动机的特 点，应用广泛。 二起动机的正确使用与维护 1. 起动机的正确使用 为了延长起动机的使用寿命，并保证能迅速、可靠、安全地 工作，使用起动机必须注意以下几点： （ 1）起动机是按短时间大电流工作设计的，因此，使用起动机时， 每次工作时间不得超过 5s，重复起动时必须间隔 15s以上。 （ 2）在低温下起动发动机时，应先预热发动机后再起动 (柴油机 )。 （ 3）起动机电路的导线连接要牢固，导线的截面积不应太小。 （ 4）使用不具备自动保护功能的起动机时，应在发动机起动后迅速 断开起动开关。在发动机正常运转时，切勿随便接通起动开关。 （ 5）应尽可能使蓄电池处于充足电的状态，保证起动机正常工作时 的电压和容量，减少起动机重复工作的时间。 （ 6）应定期对起动机进行全面的保养和检修。 2. 起动机的使用注意事项 （ 1）起动前应将变速器挂上空挡，自动变速器的汽车应将变速 杆置于 P位或 N位，起动同时踩下离合器踏板。 （ 2）每次接通起动机的时间不得超过 5s，两次之间应间歇 15s 以上。 （ 3）当发动机起动后应立刻松开点火开关，使起动机停止工作。 （ 4）经过三次起动，发动机仍没有起动着火，则停止起动，进 行简单的检查，如蓄电池的容量、极柱的连接、油电路等，否则蓄 电池的容量将严重下降，起动发动机变得更困难。 3. 起动机的维修注意事项 （ 1）在车上进行起动检测之前，一定要将变速器挂上空挡，并 实施驻车制动。 （ 2）在拆卸起动机之前，应先拆下蓄电池的搭铁电缆线。 起动机常见故障部位 起动机常见故障部位如图所示。 起动机的常见故障 （一）起动电流过小 （二）起动机带动发动机转动太慢 （）故障现象。发动机无法起动后，按喇叭声音较小。 （）故障原因。电刷严重磨损，电刷弹簧压力不足，蓄电池电量不足。 （）故障现象。起动机带动发动机转动太慢，转动无力。 （）故障原因。蓄电池有故障或充电不足；蓄电池与起动机之间的连接导线 有故障；起动机电流过小；起动机电流过大。 70 一、起动机的常见故障 （三）起动机带不动发动机 （四）起动机驱动齿轮不啮合 （）故障现象。起动机带不动发动机，起动机空转，发动机不转。 （）故障原因。蓄电池充电不足或有故障；电磁开关有故障；驱动齿轮或飞 轮齿圈损坏；起动机啮合力太小。 （）故障现象。起动机驱动齿轮不啮合。 （）故障原因。触点总成有故障；触点总成搭铁不良；保持线圈有故障。 71 一、起动机的常见故障 （五）起动机驱动装置不分离 （六）起动机驱动装置过早脱离 （）故障现象。起动机驱动装置不分离。 （）故障原因。发动机飞轮齿圈损坏；驱动齿轮拨叉回位弹簧折断或失效。 （）故障现象。起动机驱动装置过早脱离。 （）故障原因。驱动装置总成弹簧推力不足；保持线圈有故障。 72 二、起动机的外观检查 （）起动机在汽车上安装要牢固，不得有变形、裂纹。 （）检查连接线是否牢固，不得有松动、接触不良现象。松动、接触不良， 会产生瞬时高压电，从而击穿用电设备。大电流的通断也可能产生电火花，形 成安全隐患。 （）传动带有无裂纹或超出磨损极限，如有应及时更换。 （）检查传动带的松紧度。过松容易发生皮带打滑，过紧会损坏轴承或使转 子轴弯曲变形。若传动带的松紧度不符合要求，应及时调整。 73 起动机的检修 磁场绕组的检修 74 75 76 检查转子（电枢部分） 1）使用万用表对电枢绕组搭铁的检查 77 2）使用万用表对电枢绕组断路的检查 78 使用短路测试仪对电枢绕组短路的检查 79 用偏摆仪对电枢绕组跳动的检查 80 检查电刷、电刷架 检查电刷：测量电刷长度，检查电刷是否磨损。如 果低于极限值，更换电刷。电刷长度：标准值为 16mm； 极限值： 10.5mm。 81 82 检查传动机构（单向离合器 ） 如图所示，握住外座圈，转动驱动齿轮，应能自由 转动；反转时不应转动，否则就有故障，应更换单向离 合器。 83 检查电磁开关 1）接触盘表面和触点表面的检修 轻微烧蚀可用砂布打光，严重烧蚀应予更换（针对某些起 动机而言）。 2）吸引线圈和保持线圈的检修 用万用表“ R 1”挡检查吸拉线圈和保持线圈的电阻值，若 线圈已断路或有严重短路时，应更换。 84 起动继电器的检修 检查起动继电器主要应检查起动继电器的线圈电阻 （如图 a所示）。正常阻值应为 1015左右；检查起动 继电器触点间的电阻（如图 b所示）；检查及调整起动继 电器触点闭合电压和张开电压，如图 c所示。 85 起动机的性能检测 空载实验的目的是通过测量空载转速和空载电流来判 断起动机有无故障，如图所示。 86 减速起动机的检修 检查减速装置功能时，减速装置一端与电枢轴连接， 一手握住减速装置壳体，一手转动电枢，当沿顺时针方 向或沿逆时针方向转动电枢时，减速装置输出轴应能灵 活转动，否则应予以润滑，修理或更换新品。 行星齿轮应转动自如，内齿圈无变形、开裂、烧毁 等现象。由于内齿圈采用塑料制造，使用中常出现载荷 过大而烧焦卡死现象。在国产化起动机中，内齿圈用钢 制造。 电磁开关、电枢、电刷及刷架、操纵机构和单向离 合器的检查同常见起动机的检查一样。 87