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1、汽车电器与电子控制系统,主讲：伍时和,三亚学院 理工学院,第三章 起动机,第三章 起动机,要点：1、发动机不能自行起动，必须有外力拖动才能起动。 2、起动系统：蓄电池、电流表、起动电动机、点火开关、继电器。将电池的能量转换成机械能带动发动机起动点火。 3、起动机：1）直流串励电动机。2）、传动机构。3）、控制装置。,第三章,第三章 起动机,起动机一般由三部分组成与作用： 1)、直流串励式电动机其作用是产生转矩，即将蓄电池的电能转变为机械能的装置。 2)、传动机构其作用是在发动机起动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，避免起动机发生
2、电枢飞散的“飞车”事故。 3)、控制装置(即电磁开关) 用来接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离。在有些汽油机上，还具有接人和隔除点火线圈附加电阻的作用。图31所示为一典型起动机的结构。,第三章 起动机,第三章 起动机,第三章 起动机,第一节 起动机的结构及工作原理 第二节 起动机基本参数的选择 第三节 典型起动机的结构及工作原理 第四节 起动机常见故障和诊断以及试验与调整,第三章,第一节 起动机的结构及工作原理,ESM :,一、直流电动机 1直流电动机的构造,部件：机壳、磁极、电枢、换向器、电刷、端盖。主要部件：定子绕组（励磁）转子绕组（电枢）。,第
3、一节 起动机的结构及工作原理,2直流电动机的工作原理和转矩,（1）工作原理,（2）电磁转矩,磁场中，载流导体受力，左手定则。,Cm转矩常数，P极对数，Z电枢总导体数,支路对数。,IS电枢电流,磁极磁通量,第一节 起动机的结构及工作原理,2直流电动机的工作原理和转矩,（3）电枢感应电动势,Ce结构常数，P极对数，Z电枢总导体数,支路对数。,力矩与电流成正比，电流与转速反向变化关系。,外加电压与电枢电流的关系。,第一节 起动机的结构及工作原理,二、传动机构,1、滚柱式单向离合器。,单向离合器的外壳与十字块之间的间隙为不同宽度锲形槽，当发动机起动时，传动拨叉将单向离合器沿着花键拨出，驱动齿轮齿入发动
4、机的飞轮齿环，此时电枢转动，单向离合器的十字块随着电枢一起旋转，滚柱滚入锲形槽的狭窄一侧而卡住，将转矩传给发动机的驱动齿轮。驱动曲轴起动发动机。,第一节 起动机的结构及工作原理,二、传动机构,1、滚柱式单向离合器。,发动机起动后，飞轮线速度大于传动齿轮的线速度，发动机带动的飞轮将驱动单向离合器的驱动齿轮齿，驱动齿轮的转速比单向离合器的十字块转速更快，滚柱滚入锲形槽的较宽一侧而打滑，这样发动机的转矩不能传给电动机的驱动齿轮。避免电动机飞车的危险。,第一节 起动机的结构及工作原理,2. 摩擦片式单向离合器,电动机输出起动力矩时，内接合鼓沿螺旋线向右移动，将摩擦片与外接合鼓压紧，利用摩擦力将电动机力
5、矩传递给飞轮，发动机起动。,第一节 起动机的结构及工作原理,2. 摩擦片式单向离合器,当飞轮线速度大于起动齿轮时，内接合鼓沿螺旋线向左移动，将摩擦片与外接合鼓松开，飞轮力矩不能传递给电动机。实现单向力矩传递。,第一节 起动机的结构及工作原理,3弹簧式单向离合器,当发动机起动时，电动机旋转力矩将扭力弹簧收紧，于是电枢的转矩通过扭力弹簧4，驱动齿轮传递给发动机的飞轮，将发动机起动。,第一节 起动机的结构及工作原理,3弹簧式单向离合器,当发动机起动后，飞轮的线速度大于驱动齿轮时，驱动齿轮的逆向作用力将扭力弹簧放松，发动机的飞轮力矩不能通过驱动齿轮传递给电枢转轴，实现单向离合器的功能。,第一节 起动机
6、的结构及工作原理,三、电磁式控制装置,当起动时，接通开关9，按下起动按钮8，电磁线圈5、6通电并向电动机的电枢和励磁绕组通电，电机低电压低速起动，活动铁心向右吸合，带动拨叉将驱动此轮向左移动与飞轮齿轮齿合。当活动铁心完全吸合时，活动触盘将14,15触电接通，电源与电动机绕组全电压接通，电动机产生正常力矩带动发动机起动。,第一节 起动机的结构及工作原理,控制过程为,起动完成后，松开起动按钮8，保持线圈、吸引线圈经触电15通电，由于吸引线圈的电流方向与齿合时的流向相反，所以保持线圈与吸引线圈产生相反的磁场，活动电磁铁松开，弹簧带动活动铁心向左移动，驱动齿轮与飞轮齿合放开，同时接触盘将14、15触点
7、断开，电动机断电停止运转。,第一节 起动机的结构及工作原理,四、起动机特性,1直流串励式电动机特性,第一节 起动机的结构及工作原理,串激式直流电动机的机械特性,第一节 起动机的结构及工作原理,一、起动机特性曲线即转矩、转速、功率与电流的关系。,1）、起动机起动时，n=0，电流最大，转矩也最大。称为制动转矩。,2）、起动机空转时，电流最小，转矩也最小。N最大，称为空载转速。,3）、起动机电枢电流接近一半时，功率最大。称为起动机的额定功率，是选择电机的依据。,第二节 起动机基本参数的选择,1起动机功率的选择,NQ最低起动转速,参数选择包括:起动机的功率、传动比、蓄电池容量的选择。,MQ发动机的起动
8、阻力转矩N*m。,P起动机功率（kW）。,角速度（频率）。,1）、起动机功率的选择,第二节 起动机基本参数的选择,1起动机功率的选择,V发动机的工作容积(L)。,2）、M柴油发动机的起动阻力转矩N*m。,C0常数（表3-1）。,根据表3-1以及公式,（表3-1）,电动机功率,第二节 起动机基本参数的选择,1起动机功率的选择 ：发动机最低起动转速三个条件。,1）、气缸已经吸入能够着火的混合气。,3）、点火装置能够发出可靠的火花。,2）、压缩行程终了时，混合气具有一定的压力和温度，使得第一次爆发后，发电机具有一定的动能完成四冲程继续工作。汽油机最低转速为：5070r/min，柴油机的最低转速为：1
9、00200r/min.,第二节 起动机基本参数的选择,2传动比的选择,1）、起动机与发动机的传动比，应能够保证发动机可靠的起动，同时要求能够使得起动电动机达到最大的功率。即就是保证发动机最低转速起动的条件下，电动机输出功率以及转矩最大。起动机与曲轴的传动比：汽油机1317；柴油机810 。,汽油机NQ最低起动转速650900r/min,柴油机NQ最低起动转速8002000r/min,第二节 起动机基本参数的选择,3蓄电池的选择,电池容量,C 电池容量（A h）,P 起动电动机功率（k W）,V 起动电动机额定电压（V）,7.5k W以上的电动机，蓄电池的容量可以选择比计算的理论值小些。,第三节
10、 典型起动机的结构及工作原理,一、起动机的分类,（1）、电磁控制强制吸合式：电机起动时，驱动齿轮借助电磁力拉动推杆，自动吸入飞轮齿环。,（2）、电枢移动式：靠磁极磁通的电磁力，使电枢轴向移动，将驱动齿轮齿飞轮齿环。,（3）、齿轮移动式：靠电磁开关推动安装在电枢轴孔内的齿合杆，而使驱动齿轮齿飞轮齿环。,电枢移动式、和齿轮移动式，性能较好，但机械结构较复杂。用得多的是电磁控制强制吸入式。,第三节 典型起动机的结构及工作原理,二、电磁控制齿合式起动机,1、日产,1）日产车型。动作原理与第一节讲解一致,第三节 典型起动机的结构及工作原理,二、电磁控制齿合式起动机,2、国产QD124型起动机,第三节 典
11、型起动机的结构及工作原理,电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,1）、进入齿合,打开点火开关3，继电器线圈通电，触头1闭开，吸合线圈，维持线圈通电，电动机以低电压运行，将驱动齿轮齿入飞轮环。电动机与发动机飞轮齿合。,通电回路为：,继电器通电回路,第三节 典型起动机的结构及工作原理,电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,2）、完全齿合：,接触盘将45端接通，电动机全电压运行，吸合线圈被接触盘短接，靠维持线圈维持电磁铁通电吸合，保持驱动齿轮齿入飞轮环。,3）、起动结束：,松开点火开关钥匙3，点火开关自动复位点火档位，继电器线圈断电，触头1断开，吸合线圈，
12、维持线圈串联，保持驱动齿轮齿入飞轮环。,通电回路为：,第三节 典型起动机的结构及工作原理,电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,3）、起动结束：,松开点火开关钥匙3，点火开关自动复位点火档位，继电器线圈断电，触头1断开，吸合线圈，维持线圈串联，吸合线圈与维持线圈电磁力相反，合成吸力跟小，拨叉轴上的弹簧弹力将驱动齿轮拨离飞轮环，接触盘与4、5连接柱分离，起动结束。,三、新型起动机,1电枢移动式起动机,图313 电枢移动式起动机的电路图： l主磁场绕组，2串联辅助励磁绕组，3并联辅助励磁绕组，4接触桥，5静触点，6电磁铁，7挡片，8扣爪，9回位弹簧10圆盘，11一电枢，12磁
13、极，13摩擦式离合器。,第三节 典型起动机的结构及工作原理,第三节 典型起动机的结构及工作原理,电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,1）、进入齿合,此时，串、并联辅助绕组通电产生的电磁力克服弹簧9的反力，吸引电动机电枢向左移动，电动机的驱动齿轮齿入曲轴的飞轮齿环。并接通主励磁绕组1。,当起动点火开关接通时，电磁铁6产生的吸力，吸引接触桥4，由于扣爪8顶住了挡片7，接触桥只能上端吸合，接通了串、并联辅助绕组的电路：,此时，串、并联辅助绕组电阻大，产生的电磁磁通较小，电动机电枢低速运行，驱动齿轮齿入飞轮齿环较为柔和。,1电枢移动式起动机,第三节 典型起动机的结构及工作原理,
14、电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,2）、完全齿合：,电枢移动使驱动齿轮齿入飞轮环后，固定在电动机换向器端面的圆盘10，托起扣爪8，使得挡片7脱扣，活动接触桥上下触点闭合，接通电动机主励磁绕组1，起动电动机便以正常的工作转矩转速驱动发动机曲轴旋转。,3）、离合器动作：,起动时，摩擦式单向离合器在电动机旋转力矩的作用下，向着锁紧状态。将电动机的转矩传递给发动机曲轴，发动机启动后，当发动机带动的飞轮齿线速度大于驱动齿轮齿环的线速度时，摩擦式单向离合器在发动机旋转力矩的作用下，向着松动状态变化，离合器打滑，曲轴转矩不能传递给电动机电枢。避免飞散。,1电枢移动式起动机,第三节
15、典型起动机的结构及工作原理,电动机的起动过程：两个阶段1）、进入齿合；2）、完全齿合。,4）、退出离合器动作：,发动机起动后，电动机处于空载状态，其转速升高，使得电枢电流减小，串励磁辅助绕组，主励磁绕组电流减小，磁通下降，电动机电枢与定子磁场的互相作用力下降，当减小到不能克服弹簧（9）反作用力时，弹簧力将电动机电枢向右侧移动，驱动齿轮与飞轮齿环脱离齿合，扣爪8复位上扣，为下次起动做好准备；只有将点火开关复位至正常点火位置，起动继电器线圈断电，电动机电源切断，电机才能回到停止状态。,1电枢移动式起动机,2减速式起动机,第三节 典型起动机的结构及工作原理,三、新型起动机,减速式起动机的起动装置有内
16、齿合式、外齿合式和行星齿轮式三种。,1）、内齿合式,电动机用串励磁形式，单向离合器采用滚柱式单向离合器10。传动采用内齿合式，驱动齿轮13，内齿轮12。,动作原理与前述基本相同。,第三节 典型起动机的结构及工作原理,2减速式起动机,2）、行星齿轮齿合式,电动机用串励磁形式，单向离合器采用滚柱式单向离合器9。减速传动采用行星齿轮8。,动作原理与前述基本相同。,第三节 典型起动机的结构及工作原理,2减速式起动机,行星齿轮传动过程：,2）、行星齿轮齿合式,电动机电枢力矩驱动太阳齿轮1，太阳轮驱动行星轮2、3、4，行星轮驱动安装与单向离合器联轴的内齿圈，达到减速目的。,第三节 典型起动机的结构及工作原理,2减速式起动机,3）、外齿合式,电动机用并励磁形式。,传动机构由惰轮和离合器齿轮、小齿轮和起动离合器构成。惰轮、离合器齿轮可以将电动机电枢转速减少1/31/4后传递给小齿轮。优点：可以产生更大的起动转矩（传动机构同等体积相比较）。,
