模块四起动系统

模块四 起动系统l4.1 起动系统概述l起动系统的作用是将电源的电能转化为电动机的机械能，带动发动机起动。l启动系统按照构造可分为普通启动系统和无钥匙启动系统。普通启动系统l普通起动系统主要由蓄电池、起动机、起动开关和起动电路等组成。无钥匙启动系统l一般装有无钥匙进入系统的车辆,其车门把手上设有感应按钮,同时也有钥匙孔(是以防智能卡损坏或没电时,车主仍可用普通方式开启车门)。当车主进入车内时,车内的检测系统会马上识别车主钥匙的智能卡,经过确认后,车内的电脑才会进入工作状态,这时车主只需轻轻按动车内的起动按钮(或者是旋钮),就可以正常起动车辆了。普通启动系统的基本电路l开关直接控制的起动电路l起动继电器控制的起动电路l起动复合继电器控制起动系电路4.2起动机的构造与原理l4.2.1概述l起动机的分类l对起动机要求l4.2.2起动机的组成l起动机由直流电动机、传动机构、控制机构三大部分组成。其中直流电动机为核心部件。直流电动机主要由电枢、磁极、外壳、电刷等组成。（1）电枢 电枢是直流电动机的转子部分，由铁心、绕组、换向器和电枢轴组成。(2)换向器换向器的结构如图所示，它由一定数量的燕尾形铜片组成，并用轴套和压环组装成一个整体，压装在电枢轴上，各铜片之间以及铜片与轴套、压环之间均用云母或硬塑料片绝缘。(3)磁极磁极用来产生电动机运转所必须的磁场，它由铁心和磁场绕组并通过外壳组成。1-磁场绕组；2-磁极铁心；3-电动机外壳；4-固定螺钉 将所有磁场绕组的所有线圈串联在一起，然后再与电枢绕组串联。将磁场绕组的线圈分成两组，每组线圈相 互串联，然后两组再并联起来与电枢绕组 串联。（4)电刷电刷由铜与石墨粉压制而成，其中含铜80%90%，石墨10%20%以减小电阻，增加耐磨性及提高机械强度。为了尽量减小电刷与换向器之间的接触电阻，并延长电刷使用寿命，电刷与换向器有较大的接触面积，并且电刷靠电刷弹簧压紧在换向器的外圆表面。一般起动机电刷个数等于磁极个数，也有的大功率起动机电刷个数等于磁极个数的两倍。2.工作原理 直流电动机是将电能转变为机械能的装置，它是根据磁场对电流的作用原理制成的。在磁场中放置一个线圈（即电枢绕组），线圈的两端分别与两片换向片连接，两只电刷分别压在换向片上，并分别与蓄电池的正极和负极连接。电流方向为：蓄电池正极正电刷换向片A线圈abcd换向片B负电刷蓄电池负极。电流方向为ad，由左手定则可以确定，线圈受到逆时针方向的转矩作用,电枢绕组及换向片在电磁力矩的作用下逆时针转动。电流方向为：蓄电池正极正电刷换向片B线圈dcba换向片A负电刷蓄电池负极。线圈中的电流方向为da，由左手定则可以确定，线圈仍然受到逆时针方向的转矩作用,电枢绕组及换向片在电磁力矩的作用下继续逆时针转动。3.起动机的传动减速机构(1)传动减速装置的类型为了降低对蓄电池和起动系统主电路的要求,增大起动机的输出转矩、改善起动性能,许多汽车采用了减速型起动机。减速型起动机的减速机构有外啮合式、内啮合式及行星齿轮式三种方式。(2)传动机构一般起动机的传动机构主要由单向离合器和电枢轴的螺旋部分等组成。对于减速起动机,传动机构还包括减速装置。起动时,通过传动机构,起动机将电枢轴的电磁力矩传给发动机飞轮,使发动机起动;起动后,发动机转速提高,传动机构自动退出与飞轮的啮合或打滑,保护起动机电枢不致因转速过高而飞散。起动机传动机构由拨叉、单向离合器组成,其结构如图4-17 所示。滚柱式单向离合器是利用滚柱在两个零件之间的楔形槽内的楔紧和放松作用,通过滚柱实现扭矩传递和打滑的。发动机起动时:单向离合器在传动拨叉的作用下沿电枢轴花键轴向移动,使驱动齿轮啮入轮齿圈,然后起动机通电,电枢轴通过花键套筒带动十字块一同旋转,这时十字块转速高,外壳转速低,滚柱在摩擦力作用下滚入楔形槽的窄端而越楔越紧,很快使外壳与十字块同步运转于是电枢承受的电磁转矩由花键套筒和十字块经过滚柱传给外壳和驱动齿轮,带动飞轮转动,起动发动机,发动机起动后:曲轴转速升高,飞轮变成主动件,带动驱动齿轮和外壳旋转,使外壳转速较高,十字块转速较低,滚柱在摩擦力作用下滚入楔形槽的宽端而失去传递转矩的作用即打滑,这样发动机的转矩就不能从驱动齿轮传递给电枢,从而防止电枢超速飞散。4.控制装置起动机的控制装置通常由主开关、拨叉、操纵元件和回位弹簧等组成。通过操纵元件和回位弹簧，利用主开关，控制起动机主回路的接通和断开；利用拨叉，控制单向离合器，使驱动齿轮进入和退出与飞轮的啮合。(1)控制原则为了充分发挥起动机和蓄电池的性能,起动机控制装置应遵循如下基本原则:“先啮合后接通”的原则。即首先使驱动齿轮进入啮合,然后使主开关接通,以免驱动齿轮在高速旋转过程中进行啮合,引起打齿并且啮合困难。“高起动转速”原则。即起动机控制装置应尽量减少甚至不消耗蓄电池电能,以便使蓄电池的电能尽可能多地用于起动电机,提高起动转速。切断主电路后,驱动齿轮能迅速脱离啮合。(2)控制装置的结构和原理根据操纵装置及其工作方式的不同,使起动机的控制装置分为机械式和电磁式两种形式。机械式控制装置检修方便,并且机械操纵不消耗电能,有利于提高起动转速;但是驾驶人劳动强度大、不宜远距离操纵,故目前应用较少。电磁式控制装置操纵方便，工作可靠，并适合远距离操纵，故目前被广泛应用。电磁式控制装置电磁控制装置在起动机上被称为电磁开关,它的作用是利用电磁开关的电磁力操纵拨叉,使驱动齿轮与飞轮啮合或分离。主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触片等组成,其中,端子 C 接点火开关,通过点火开关再接电源,端子30 直接接电源。起动发动机时:接通总开关，按下起动按钮，其电流通路为：蓄电池正极主接线柱14电流表总开关起动按钮接线柱7(吸拉线圈主接线柱15电动机)/(保持线圈)搭铁蓄电池负极主开关接通后，电流通路为：蓄电池+主接线柱14(电流表等接线柱保持线圈)/(接触盘主接线柱15电动机)搭铁蓄电池负极。发动机起动后:在松开起动按钮的瞬间，吸拉线圈和保持线圈是串联关系，两线圈所产生的磁通方向相反，互相抵消，于是活动铁心在回位弹簧的作用下迅速回位，驱使驱动齿轮退出啮合，接触盘在其右端小弹簧的作用下脱离接触，主开关断开，切断了起动机的主电路，起动机停止运转。起动系统控制电路采用电磁操纵起动机的汽车起动系统，按其控制电路的不同分为开关直接控制、起动继电器控制和复合继电器控制三种形式。为减小通过点火开关的电流,防止点火开关烧损,利用起动继电器控制电磁开关,能减小通过点火开关起动触点的电流,避免烧蚀触点,延长使用寿命。现代汽车起动机多装有起动继电器。组合继电器一般由起动继电器和保护继电器组成。带起动继电器的电磁开关。带组合继电器的电磁开关。4.2.4 无钥匙起动认证系统对于很多新车型,钥匙可放在驾驶人的衣袋里,当靠近车辆一定距离时,车门锁便会自动解锁;当驾驶人进入车内后,只需按动起动按钮(或旋钮),发动机就能点火起动了。这种不用点火钥匙进行起动操作的装置,就是当今快速普及的无钥匙起动认证系统。常见的无钥匙起动认证系统,或称智能钥匙系统。一般是由智能钥匙(电子和机械钥匙)、发射器、遥控中央锁控制模块、驾驶授权系统控制模块三个接收器及相关电路等部分组成的控制系统,如图4-28 所示。遥控器和发射器集成在车钥匙上,车辆可根据智能钥匙发来的信号,进入锁止或不锁止状态,甚至可自动关闭车窗和天窗。1.无钥匙起动认证系统的功能无钥匙起动认证系统包含自动解锁、智能点火和识别车主三个基本功能。(1)自动解锁当驾驶人走近车辆一定距离时(一般是1m)门锁会自动打开并解除防盗;当驾驶人离开车辆时,门锁会自动锁上并进入防盗状态。(2)智能点火当需要起动发动机时,只要智能钥匙在可以被检测到的区域内,驾驶人即可按下起动按钮或者扭动旋转按钮起动发动机了。(3)识别车主每个智能钥匙都有惟一的 ID 码与车辆 ID 码对应。即使他人复制了该钥匙,没有 ID 码也不能起动车辆。只有当驾驶人进入车内时,车内的检测系统会马上识别该驾驶人携带的智能卡,经过确认后车内的电脑才会进入工作状态。(4)智能钥匙的防盗作用4.3 起动机的维修主要检修内容包括电刷和轴承的磨损情况,换向器表面磨损情况,电枢绕组和磁场绕组有无短路、断路和搭铁故障等。4.3.1 起动机检修起动机的检修主要分为总成拆装、起动机分解检查、起动机装配、起动机测试等四个过程,1.1.起起动机机总成拆装成拆装(1)从车上拆卸起动机首先拆下蓄电池的负极极柱电缆接头。断开蓄电池的负极电缆之前,对存储在 ECU 等器件内的信息做记录。例如:诊断故障代码、选择收音机频道、座椅位置(带有记忆系统)、转向盘位置(带有记忆系统)等。(2)拆卸起动机拆下起动机电缆断开起动机励磁绕组电缆的插头。拆卸起动机螺栓,取下起动机(3)分解起动机拆下电磁开关分解起动机电机部分：拆下两根穿心螺栓,取下起动机前端盖。从电刷托板上取下电刷架、电刷使电动机壳体(含磁极)、电刷托板与电枢及后端盖分离。从后端盖上取出拨叉、电枢和单向离合器。拆下电枢轴前端锁环和止推垫圈后,取下单向离合器2.2.起起动机分解机分解检查(1)检查起动机电枢总成目测检查电枢及换向器。换向器表面烧蚀、脏污。脏污或轻微烧蚀用00 号砂纸打磨,严重时应进行车削起动机电枢及换向器绝缘和导通检查。万用表检查换向器片之间的导通情况，如果零部件正常,换向器片之间的状态为导通。换向器圆跳动检查：换向器径向圆跳动应不超过0.05mm，换向片间切槽深度应为 0.7 0.9mm,槽深小于规定值,可用锯条刮削。换向片厚度应不小于2mm(2)磁场绕组的检查检查励磁线圈时,用万用表检查电刷引线(A 组)和引线之间的导通情况(3)电刷、电刷弹簧及刷架电刷与换向器的接触面积不应低于75%,否则应研配或更换。电刷长度应不低于新电刷高度的 2/3最小一般不应小于6 10mm。(5)单向离合器的检查一手握住单向离合器花键套筒,另一只手转动驱动齿轮,齿轮应在一个方向可以自由转动,另一个方向不能转动。(6)电磁开关的检查(7)检查轴承配合情况测量电枢轴轴颈外径与衬套内径之间的配合间隙标准为 0.04 0.08mm,允许最大间隙0.15 0.20mm。(3)(3)装配装配调整整驱动齿轮与限位环之间的间隙。起动机驱动齿轮端面与端盖凸缘间的距离。4.4.起起动机机测试用蓄电池向起动机长时间供电会烧坏线圈,因此测试时间限定为3 5s。(1)牵引测试：检查电磁起动机开关是否正常(2)保持测试：检查保持线圈是否正常(3)空载测试：检查电磁起动机开关的接触点以及换向器和电刷之间的接触。(4)小齿轮返回检测