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1、第6章 起动和充电系统6.1 起动系统,作用-驱使发动机曲轴转动，直至发动机能在自身动力作用下继续运转为止。起动机的作用就是将发动机起动，发动机起动之后，起动机便立即停止工作。起动方式-人力起动、电力起动机起动起动机安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上，利用起动机后端盖凸缘孔，用螺栓紧固在发动机左侧（有的在右侧）。1.起动系统的组成起动机、电磁开关(起动继电器或电磁线圈)、起动开关(或起动按钮)等组成。在装用较小功率起动机的起动系统中，常常省略起动继电器。2起动机结构 直流电动机、传动机构、电磁控制装置等组成。直流电动机由磁极、电枢、换向器、电刷等组成。,(1)直流电动机1)电枢(转子)作用：产
2、生电磁转矩，由铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成。构成：电枢铁心由多片互相绝缘的硅钢片叠成；电枢绕组则用很粗的扁铜线，采用波绕法绕制而成。换向器由许多换向元件组成，换向器的铜片较厚，相邻铜片之间用云母片绝缘。国产起动机换向器的云母片高度一般不低于铜片，但许多进口汽车起动机的换向器云母片高度却低于铜片。2)磁极(定子)作用: 在电动机中产生磁场构成: 由铁心和励磁绕组构成，并通过螺钉固定在电动机壳体上。为增大电磁转矩，电机多用两对磁极，大功率起动机还可采用三对磁极。励磁绕组也是用粗的扁铜线绕制而成，若与电枢绕组串联在电路中，又被称为串激式直流电动机。3)电刷。作用: 将电流引入电动机，使电枢产生
3、定向转动力矩。构成: 电刷、刷架。一般可用铜和石墨粉压制而成，有利于减小电阻及增加耐磨性。刷架多采用滑套式，包括夹持电刷块的导向部分、压紧弹簧、固定架三个部分。电刷装在刷架中，靠弹簧压力紧压在换向器上。电动机内装有四个电刷架，一般其中两个电刷架与机壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁刷架。但有些电动机是通过励磁绕组与机壳连接构成电路搭铁，故这种电动机的所有电刷架都与机壳绝缘，又称为绝缘刷架。,4)外壳起动机外壳是一个钢制圆筒。它是起动机的骨架，也是磁极铁芯的一部分，具有导磁作用，同时还起着保护电枢等内部机构的作用；外壳的两端有端盖，用以支撑电枢并使电枢与磁极掌面同心。端盖用螺栓固定在外壳上。,起动
4、机构造,起动机构造2,(2)电磁控制装置电磁控制装置即起动机的电磁线圈也可以称作电磁开关。很多起动机的电磁线圈安装在起动机壳体上。在起动机上的电磁开关执行两项任务：接通蓄电池与起动机之间的电路拉动起动机小齿轮移动，以便与发动机飞轮齿圈啮合。,QD124型起动机的电磁开关：活动铁心8装在电磁线圈的中心孔内，周围有两个线圈6。活动铁心的右端连在拨叉的上端，拨叉下端装在传动机构的滑环内。 活动铁心左端装有厚铜盘接触盘4。起动机大接线柱1和蓄电池电缆接线柱都安装在接触盘的前端。活动铁心的回位弹簧9可将活动铁心推向起动机右端，而较小的圆盘的回位弹簧拉动圆盘离开接线柱。电磁线圈前端的小接线柱连到电磁线圈上
5、。,(3)传动机构传动机构的作用：在起动发动机时-驱动齿轮与电枢轴连接驱动齿轮沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合起动机的电磁转矩转递给曲轴发动机起动。当发动机起动并以自身动力运转时，发动机飞轮齿圈企图拖动驱动齿轮以比起动机快得多的速度旋转，此时的滚柱滚到槽中的宽端而打滑，从而释放驱动齿轮，使驱动齿轮轴可以相对于起动机轴自由打转，这样转矩就不能从驱动齿轮传给起动机轴，从而防止了电枢超速飞散的危险。传动机构由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成，安装在起动机轴的花键上。,传动机构的类型：惯性啮合式、强制啮合式、电枢移动式传动机构超速保护装置：滚柱式、弹簧式、摩擦片式等单向离合器。滚柱式单向离合器是最
6、常用的传动机构。起动机轴通过花键与离合器衬套的花键连接而旋转。驱动齿轮轴相对于离合器衬套能自由地转动。当电枢转矩传递到离合器衬套时，滚柱弹簧压迫滚柱滚向槽中窄端，滚柱楔紧驱动齿轮轴。这样，驱动齿轮轴和离合器衬套锁定在一起，起动机扭转传递到发动机飞轮齿圈而到达发动机。,起动机工作过程,3空档安全开关在装有自动变速器的车辆上，为了安全起见，在变速器上装有PN安全开关，以保证只有变速器位于P或N档时，起动机才可以工作；在装有手动变速器的某些车辆上，装有离合器开关，即只有在离合器被踏下时，起动电路才会接通，以保证安全起动。空档安全开关的实际位置随变速器种类和换档杆布置而定。有些汽车厂将空档安全开关放在
7、变速器壳内，但大多数汽车都将空档安全开关放在变速箱外部，如图66所示。,空档安全开关用于装备自动变速器的汽车。常开式空档安全开关串接在起动系统控制电路中，并由换档杆开动。当变速器在Park(驻车)或Neutral(空档)之外的任何档时，此开关断开起动机控制电路。起动离合器连锁开关用于装备手动变速器的汽车。开关由离合器踏板的移动来控制。当踩下离合器踏板时，开关闭合，接通起动机控制电路；放松离合器踏板，开关断开，切断起动机控制电路。在很多起动机电路中，起动机开关是点火开关的一部分。当点火开关转到起动位置时，电压加到空档安全开关上。如果变速器处于空档，则空档安全开关闭合，电流经过这个开关流到电磁线圈
8、接线柱。如果变速器挂空档以外的任意档，则空档安全开关断开，起动机电路不工作。,4起动机继电器起动机继电器一般装在靠近蓄电池的防护板上或散热器支架上。继电器不能像电磁开关那样移动小齿轮啮入飞轮齿圈。,当点火开关拧到起动(START)位置时，从点火开关来的电流流过继电器线圈，线圈建立磁场，拉下活动铁心，接触盘便与蓄电池和起动机接线柱的内触头接触。全部蓄电池电流随着触头闭合而供给起动机。5减速起动机很多起动机在电枢和传动机构之间有减速机构。减速齿轮传动机构有外啮合式、内啮合式、行星齿轮式。减速齿轮机构能使较小的、比较紧凑的起动机输出与较大的无减速机构的起动机相同的起动功率。6起动机的工作过程电磁操纵
9、式起动开关的主要特点是起动机的拨叉运动由一个特制的电磁铁操纵。同时，这个电磁铁又通过连动装置控制起动机主电路的通断。,电磁开关的工作过程：起动发动机时，接通起动总开关，按下起动按钮，接通吸引线圈和保持线圈的电路。这时活动铁芯在两个线圈产生的同向电磁力的吸引下，克服复位弹簧的推力而右行，一方面带动拨叉将离合器推出，使驱动齿轮与飞轮齿环无冲击地啮合(因为吸引线圈的电流经过电动机的磁场绕组和电枢绕组，产生一定的转矩，所以驱动齿轮是在缓慢旋转的过程中与飞轮齿环啮合的)；另一方面压下接触盘，将接线柱14、15接通。于是蓄电池的大电流流经起动机的电枢绕组和磁场绕组，产生强大的转矩，带动曲轴旋转起动发动机。
10、这时，吸引线圈被短接，线圈两端的电位相等，无电流通过，仅靠保持线圈的吸力将电磁开关维持在工作位置。发动机起动后，放松起动按钮。此时，保持线圈与吸引线圈串联而且通过的电流反向，使电磁力削弱，则活动铁心在回位弹簧的作用下迅速回复原位，驱使驱动齿轮与飞轮齿环脱离啮合，接触盘在弹簧张力下也复原，切断起动主电路，起动机停止运转。由于这种电磁开关的操纵方便，工作可靠，适应远距离操纵，因此在汽车上应用非常广泛。,发动机起动时可直接用起动开关或点火开关控制起动机的电磁开关，使起动机工作。但由于起动机电磁开关通电时电流较大(约为35A40A)，若直接通过点火开关控制，点火开关会因此而烧蚀。目前在一些汽车上的起动
11、机控制电路中装用了起动继电器，就可避免起动机电磁开关的电流直接通过点火开关，起到保护作用。有的起动机控制电路还具有驱动保护功能，可保证发动机起动后，起动机就立刻自动停止工作，以避免起动机较长时间空转而消耗电能和增加起动机的磨损，并且在发动机工作时能够自锁，即使误操作接通起动开关，起动机也不会因此通电工作，以免打坏驱动齿轮和飞轮齿环。,起动机开关,6.2充电系统,汽车上所有用电设备所需的电能，由蓄电池和发电机两个电源装置供给。当发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系供电。发动机不工作时，如果接通电气系统，则由蓄电池向电气系统供电。当发动机工作时，主要由发电机为用电设备供电，并利用多余的电能向蓄电池
12、充电。当用电设备同时接入较多，充电系统不能满足电气系统的需要时，由蓄电池和发电机共同供电。充电系统的组成：蓄电池、交流或直流发电机、电压调节器、充电指示器(灯或仪表)、点火开关、发电机继电器(某些系统)和易熔线(某些系统)。,6.2.1 蓄电池,蓄电池相当于一个较大的电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，稳定汽车上的电源电压，以保护晶体管元件不被击穿。1蓄电池结构汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中插入两组极板而构成的电能储存器，它由极板、隔板、外壳、接线柱、电解液等部分组成。容器分为3格或6格或更多格，每格里装有电解液，正负极板组浸入电解液中成为单格电池。每个单格电
13、池的标称电压为2V，3格串联起来成为6V蓄电池，6格串联起来成为12V蓄电池。,(1)蓄电池外壳蓄电池外壳是一个整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。外壳的隔板之间形成单格蓄电池。各个单格底部做有垫角，其突起的肋条用以搁置极板组，使其下方有足够的空间作为沉淀槽，容纳脱落的活性物质，以免堆积起来，使正负极板间形成短路。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料、工程塑料。大多数蓄电池采用工程塑料外壳，因为它美观透明，可以透过外壳看到电解液面，而不用打开加液口盖来检查液面的高低。此外，工程塑料耐酸抗腐蚀，重量轻，强度高，因此发展非常快。,(2)
14、蓄电池盖蓄电池盖常用聚丙烯塑料或硬质橡胶压制而成，有单格式和整体式之分。单格电池盖上有3个孔，中间的大孔为注液口，用来向格内加注电解液，口内有螺纹，以便旋入加液口盖；两侧小孔中嵌有铅锑合金套，以供极柱穿出盖外，且将极柱与合金套熔焊为一体，以防止电解液溢出。整体式电池盖只留一对极柱孔和与单格数相等的加液孔，各单格完全隔开，用内联条连接，盖与外壳之间采用热压工艺粘合而成。电池盖上对应于每个单格的顶部有一个加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，也可用于检查电解液液面高度和测量电解液比重。加液孔平时旋人加液孔螺塞以防电解液溅出，螺塞上有通气孔可使蓄电池化学反应放出的气体(H2和O2等)能随时逸出。,(3)极
15、板极板是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。蓄电池在充电与放电过程中，电能和化学能的相互转换是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。正、负极板上的活性物质分别充填在铅锑合金铸成的栅架上。铅锑合金中，铅占94，锑占6。加入少量的锑是为了提高栅架的力学强度并改善浇铸性能。但是，铅锑合金耐电化学腐蚀性能较差，在要求高倍率放电和提高能量而采用薄形极板时，高锑含量板栅势必导致使用寿命的降低。因此，采用低锑合金就十分重要，目前板栅含锑量为23。在板栅合金中加入0.10.
16、2的砷，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅。,(4)隔板为了减少蓄电池内部尺寸，降低蓄电池的内阻，蓄电池内部正负极板应尽可能靠近。但为了避免相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。常见的隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。(5)电解液电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子间的导电作用，并参与蓄电池的化学反应产生电压。它由纯硫酸(相对密度为184)和蒸馏水按一定比例配制而成。电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏极板。电解液对人的皮肤和眼睛极其有害，在搬运蓄电池或电解液时，务必要小心，穿戴合适的保护装置，防止电解液沾到皮肤或眼睛。,
