-起动机的构造与维修讲解

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1、项目四 起动机的构造与维修 汽 车 电 气 设 备 构 造 与 维 修 项目四 起动机的构造与维修 任务一 起动机的认识 v一、起动系统的功用及组成 v1起动系统的作用 v 汽车发动机必须先靠外力摇转曲轴才能进行正常的工作过 程，起动系统的功用就是为起动发动机提供所需要的外力 。常用的起动方式有人力和电力两种，人力起动简单，但 不方便，劳动强度大，目前只有在部分汽车上作为后备方 式而保留着；电力起动操作方便，起动迅速可靠，重复能 力强，所以在现代汽车上被广泛应用。 项目四 起动机的构造与维修 v2起动系统的组成 v 如图4-1所示，起动系统主要由蓄电池、起动机、起动继 电器、点火开关及相互连接

2、的线束组成。起动机是起动系 统中的重要组成部分，可将蓄电池的电能转化为机械能起 动发动机。起动继电器是利用较小的电流（约35A）， 来控制起动机工作时的 大电流(约50300A)， 以保护点火开关。 图4-1 起动系统的组成 项目四 起动机的构造与维修 v二、起动机的组成和类型 v1起动机的组成 v 起动机由直流串励式电动机、传动机构和电磁开关三部分 组成，如图4-2所示。 v （1）直流串励式电动机。直流串励式电动机是将电能转 化为机械能的装置，其功用产生发动机起动时所需要的转 矩。 v （2）电磁开关。电磁开关又称为起动机的控制机构，主 要作用是用来控制起动机驱动齿轮与飞轮齿圈的接合与分

3、离，并控制起动机主电路的接通与切断。 v （3）传动机构。起动机的传动机构在起动发动机时，能 自动使起动机小齿轮与飞轮齿圈啮合，在发动机起动后， 能使起动机小齿轮自动与飞轮齿圈分离或自行空转，避免 起动机因高速运转而损坏。减速型起动机的传动机构中设 有减速机构，起减速增矩的作用。起动机小齿轮齿数与飞 轮齿圈齿数比约1：151：20，即传动比为1520： 1。 项目四 起动机的构造与维修 图4-2 起动机的组成 项目四 起动机的构造与维修 v2起动机的类型 v 起动机按照控制方法和传动机构的啮入方式的不同可以分 为很多种类。 v （1）按控制方法分类。 v 机械控制起动机。由脚踏或手拉杠杆联动机

4、构直接控制 起动机的主电路开关，来接通或切断起动机主电路。这种 方式虽然结构简单、工作可靠，但由于要求起动机、蓄电 池靠近驾驶室，而受安装布局的限制，且操作不便，因此 目前已很少采用。 v 电磁控制起动机。用按钮或钥匙控制电磁铁，再由电磁 铁控制主电路开关，以接通或切断起动机主电路。由于装 有电磁铁，可进行远距离控制，操作省力，因此现代汽车 大都采用这种控制方式。 项目四 起动机的构造与维修 v （2）按传动机构啮入方式分。 v 惯性啮合式起动机。起动机旋转时，驱动齿轮借惯性力 自动啮入飞轮齿环。其特点是啮合结构简单，不能传递较 大转矩，可靠性差，目前已很少使用。 v 强制啮合式起动机。靠人力

5、或电磁力拉动杠杆，强制拨 动驱动齿轮啮入飞轮齿环。其特点是啮合机构简单、动作 可靠、操作方便，目前广泛使用。 v 电枢移动式起动机。靠电磁力使电枢轴向移动，将驱动 齿轮啮入齿环。目前广泛应用于大功率柴油发动机上。 v 减速式起动机。减速起动机采用高速、小型、低力矩电 动机，在传动机构中设有减速装置。质量和体积比普通起 动机可减少30%50%。但结构和工艺比较复杂。 项目四 起动机的构造与维修 v3起动机的型号 v 根据国家汽车行业标准QC/T731993汽车电气设备 产品型号编制方法的规定，起动机的型号如下： v （1）产品代号。起动机产品代号为QD，其中Q表示起， D表示动，其产品代号有QD

6、、QDJ、QDY分别表示起动 机、减速起动机及永磁起动机。 项目四 起动机的构造与维修 v （2）电压等级代号。起动机电压等级代号用一位阿拉伯 数字表示，1为12V，2为24V，6为6V。 v （3）功率等级代号。功率等级代号的含义见表4-1。 v （4）设计序号。设计序号按产品设计先后顺序，由12 位阿拉伯数字组成。 v （5）变形代号。一般电气参数和结构作某些改变称为变 形，以汉字拼音大写字母A、B、C顺序表示。 v 例如，QD124表示额定电压为12V、功率为（12） 0.736kW，第四次设计的起动机；QD27E表示额定电 压为24V、功率为（710）0.736kW，第五次设计 的起动

7、机。 项目四 起动机的构造与维修 v三、直流串励式电动机的工作原理及结构 v1直流串励式电动机的工作原理 v 直流串励式电动机是根据通电导体在磁场中受到电磁力作 用而发生运动的原理制成的，其工作原理如图4-3所示。 图4-3 直流电动机的工作过程 项目四 起动机的构造与维修 v 电动机的电刷与直流电源相接，电流由正电刷和换向片A 输入，经电枢绕组后从换向片B和负电刷流，见图4-3a） 。此时绕组中的电流方向为ad，由左手定则可以确定导 体ab受向左的作用力F1，cd受向右的作用力F2，且F1与F2 相等，整个绕组受到逆时针的转矩作用而转动。当电枢转 过半周，见图4-3b），换向片B与正电刷接触

8、，换向片A 则与负电刷接触，绕组中的电流方向变为da，因而在N 极和S极下面导体中的电流方向总是保持不变，电磁转矩 的方向也就不变，使电枢受转矩作用仍按逆时针方向转动 。这样在电源连续为电动机供电时，电枢就不停地按同一 方向转动。当电动机有负载时，就可以将电源的电能转变 为机械能输出。 项目四 起动机的构造与维修 v 由于一个线圈产生的转矩太小，转速又不稳定，为了增大 电磁转矩和提高电动机运转的平顺性能，实际使用的电动 机采用多组电枢绕组和多对磁极。换向片的数量也随绕组 匝数的增多而增加。对于结构一定的电动机，由电磁理论 可以得出，其电磁转矩的大小与磁极磁通和电枢电流成正 比，其数学表达式为：

9、 v M= CmIa v 式中：Cm电机结构常数，取决于电动机的结构； v 磁极磁通； v Ia电枢电流。 项目四 起动机的构造与维修 v2直流串励式电动机的结构 v 直流串励式电动机主要由外壳与磁极、电枢、电刷、换向 器、端盖等组成，如图4-4所示。 图4-4 直流电动机的结构 项目四 起动机的构造与维修 v （1）外壳与磁极。起动机外壳与磁极（又称为起动机磁 轭总成）如图4-5所示，包括外壳、磁极、磁场线圈等。 外壳为软钢制的圆筒，做为磁力线的回路。磁极也是软钢 制成，与外壳精密配合，用螺钉固定在外壳上，通常使用 4个磁极。磁场线圈以扁铜条和绝缘纸绕成，通常使用4个 磁场线圈，4个磁场线圈

10、的连接方法主要有两种，一种是4 个磁场绕组相互串联， 另一种是4个磁场绕组 两两串联后再并联(两 串两并)，如图4-6所 示。 图4-5 起动机外壳与磁极 项目四 起动机的构造与维修 a）串联式 b）两串两并 图4-6 磁场绕组的接法 项目四 起动机的构造与维修 v （2）电枢。起动机电枢包括轴、硅钢片迭合成的铁芯、 换向器及电枢绕组，如图4-7所示。电枢轴上有直槽或螺 旋槽，供小齿轮移动用。铁芯的硅钢表面上涂有绝缘油， 可以防止涡电流的产生而发热。电枢线圈绕在铁芯上，每 一槽中只有两条，以绝缘纸包扎。 图4-7 电枢的构造 项目四 起动机的构造与维修 v 换向器的构造如图4-8所示，使用铜片

11、以V形切槽嵌入绝缘 套中，每一铜片间以云母绝缘片隔开，云母片较铜片低 0.50.8mm。 a）换向器纵剖面图 b）换向器横剖面图 图4-8 换向器的构造 项目四 起动机的构造与维修 v 电枢线圈与磁场线圈的连接方式可分串联式、并联式与复 联式三种，如图4-9所示。 v 目前，多数起动机采用串联式连接方式，串联式连接方式 的起动机具有如下特性： v 在最初摇转发动机时，起动机转速低，电枢产生的逆向 电动势较小，使流经起动机的电流量大，产生的转矩大， 适合最初起动用。 图4-9 电枢线圈与磁场线圈的连接方式 项目四 起动机的构造与维修 v 当起动机转速升高时，产生的逆向电动势较大，故流经 起动机的

12、电流较小，使作用于起动机的电压增加，因此输 出转矩降低，适合发动机达到一定转速时的要求，电流与 转矩及起动机转速与电流的关系如图4-10所示。 图4-10 电流与转矩及起动机转速与电流的关系 项目四 起动机的构造与维修 v （3）电刷与电刷架。电刷的功用是将直流电引入电枢绕 组中，并经搭铁电刷回到蓄电池负极形成闭合电流回路。 一般采用4个电刷，2个绝缘电刷和2个搭铁电刷，通过4 个电刷架固定在前端盖上，如图4-11所示。电刷由铜与石 墨粉压制而成，含铜量达80%左右，因此电刷又称为铜刷 ，也有称为炭刷。 图4-11 电刷及电刷架的结构 项目四 起动机的构造与维修 v （4）端盖。图4-12所示

13、电动机有前后两个端盖。前端盖一 般用钢板压制而成，其上装有4个电刷架和电刷弹簧；后端 盖为灰铸铁浇制而成。前后端盖靠两个长螺栓与起动机壳紧 固在一起，两端盖内均装有青铜石墨轴承衬套或铁基含油轴 承衬套。但减速起 动机由于电枢轴转 速很高，电枢轴承 则采用滚柱轴承或 滚珠承轴。 图4-12 前端盖与后端盖的结构 项目四 起动机的构造与维修 v四、电磁开关的结构及工作原理 v1电磁开关的构造 v 电磁开关的构造如图4-13所示，由吸引线圈、保持线圈、 柱塞、复位弹簧及接触片等组成。 v2电磁开关的功能 v 电磁开关具有如下功能： v （1）类似主开关或继电器的功能，允许由蓄电池来的大 电流通过，送

14、入起动机。 v （2）拨动起动机驱动小齿轮，控制起动机小齿轮与飞轮 齿圈啮合与分离。 项目四 起动机的构造与维修 a.电磁开关结构图 b）电磁开关原理图 图4-13 电磁开关的构造 项目四 起动机的构造与维修 v3电磁开关的工作过程 v （1）当点火开关转到“ST”时 。如图4-14所示，起动发动 机时，当点火开关转到“ST” 时，蓄电池电流由点火开关 “B”端子经点火开关“SS”到 起动机电磁开关的“ST”端子 。电流分两路，一路经较细的 保持线圈（又称并联线圈）到 外壳搭铁产生吸力；另一路经 较粗的吸引线圈（又称串联线 圈），经电磁线圈的M端子及 起动机磁场线圈与电枢线圈搭 铁，使起动机能

15、缓慢旋转，并 产生强大的电磁吸力。 图4-14 起动开关接通时的工作原理 项目四 起动机的构造与维修 v （2）主开关接通时。如图4-15所示，保持线圈与吸引线 圈的电流方向相同，磁力线相加，产生的强吸力将柱塞吸 引到线圈中，柱塞的移动使拨叉将驱动小齿轮拨向飞轮。 因起动机电枢缓慢转动，故如果轮齿相碰时能很快滑开而 使齿轮很容易啮合，齿轮啮合后，电枢因电流小，转矩小 ，故停止转动。当驱动小齿轮与飞轮啮合完成后，柱塞将 电磁开关“B”及“M”两个端子接通，大工作电流由蓄电池 经电缆线直接通入起动机，使起动机产生强大转矩摇转发 动机。此时吸引线圈两端电压相同而短路，无电流进入； 保持线圈仍有电流。

16、 v 发动机起动后，若点火开关仍在“ST”位置，驱动小齿轮仍 与飞轮啮合，飞轮带动小齿轮超越离合器电枢高速空转。 项目四 起动机的构造与维修 图4-15 起动机主开关接通时的工作原理 项目四 起动机的构造与维修 v （3）点火开关回位到“ON”时 。发动机起动后，松开点火开关 ，则点火开关自动由“ST”回到 “ON”，此时“ST”的电流切断。 因电磁开关“B”、“M”端子已闭 合，故电流改由“B”端子经“M” 端子流入吸引线圈，通过保持线 圈后搭铁，此时吸引线圈的电流 方向与原来方向相反，而保持线 圈的电流方向仍不变，因此吸引 与保持两线圈的电流方向相反， 产生的磁力互相抵消，如图4- 16所示。电磁开关的磁力消失后 ，弹簧将柱塞推出，拨叉将驱动 小齿轮拨回到原来位置。 图4-16 点火开关回位到“ON”时