第3章起动系统.

汽车电器设备构造与检修第3章起动系统汽车电器设备构造与检修第3章起动系统本章内容汽车电器设备构造与检修教学目标1.了解起动机的功用和类型。2.掌握起动机（直流串励式电动机、传动机构、操纵机构）的构造、工作原理及控制电路。3.掌握起动机的正确使用、检测与维护。4.掌握起动系统常见故障的诊断与排除方法。汽车电器设备构造与检修3.1汽车起动系统的组成组成：蓄电池、起动机、起动开关（点火开关）、起动继电器汽车电器设备构造与检修起动系统的组成汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修一、起动机的结构车用起动机组成：串励直流电动机、传动机构和操纵机构。直流电动机操纵机构传动机构3.2起动机的结构及类型汽车电器设备构造与检修电刷及电刷架磁极电枢换向器1串励直流电动机汽车电器设备构造与检修电枢是产生电磁转矩的核心部件，主要由电枢轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器组成，如图所示。1）电枢汽车电器设备构造与检修换向器由铜质换向片和云母片叠压而成，电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流传递给电枢绕组，并适时改变绕组中电流的流向。汽车电器设备构造与检修2)磁极由铁心、励磁绕组组成，主要是产生磁场。铁心励磁绕组汽车电器设备构造与检修励磁绕组的接法（直流串激）汽车电器设备构造与检修励磁绕组的接法（直流串激）汽车电器设备构造与检修励磁绕组磁场回路汽车电器设备构造与检修电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机，如图所示。3）电刷及电刷架汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修4）端盖、机壳端盖分为前、后两个，后端盖一般用铸铁浇铸而成，其上装有4个电刷架，前端盖用钢板压制而成。它们分别装在机壳的两端，靠两个长螺栓与起动机壳紧固在一起。汽车电器设备构造与检修2传动机构组成：单向离合器和驱动齿轮汽车电器设备构造与检修3操纵机构汽车电器设备构造与检修起动机的组成汽车电器设备构造与检修二、起动机的分类按直流电动机励磁方式分类永磁式电磁式汽车电器设备构造与检修1按操纵机构分类1）直接操纵式起动机——已淘汰2）电磁操纵式起动机——广泛应用2按传动机构的啮合方式分类1）惯性啮合式起动机——已淘汰2）强制啮合式起动机——工作可靠、操纵方便、广泛应用3）电枢移动式起动机——结构较复杂，大功率柴油车4）减速式起动机——质量体积小，结构工艺复杂汽车电器设备构造与检修强制啮合（同轴、齿轮移动）式起动机汽车电器设备构造与检修减速装置齿轮结构形式（1）外啮合齿轮减速器；（2）内啮合齿轮减速器；（3）行星齿轮减速器。汽车电器设备构造与检修1）外啮合式减速起动机该起动机的传动中心距离为30mm左右，在电枢轴与驱动齿轮之间，利用惰轮作中间传动，且电磁开关铁心与驱动齿轮同轴心，电磁开关直接推动驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，无需拨叉，起动机的减速传动效率高，成本适中，广泛应用于小功率的起动机上。汽车电器设备构造与检修2）内啮合式减速起动机该种起动机的传动中心距离为20mm左右，减速传动效率高，但成本也高，其结构图如图所示。汽车电器设备构造与检修3）行星齿轮式减速起动机该种起动机的传动中心距离为零，输出轴与电枢轴同心，可使整机尺寸减小。同时该种起动机传动比最大，可达4.5:1，大大减少了起动机的起动电流。汽车电器设备构造与检修减速式起动机汽车电器设备构造与检修三、起动机的型号QDY122E产品代号（字母）电压等级代号功率等级代号设计序号变形代号QDY122E产品代号（字母）电压等级代号功率等级代号设计序号变形代号汽车电器设备构造与检修起动机的型号第1部分为产品代号：QD-起动机、QDJ-减速起动机、QDY-永磁起动机。第2部分为电压等级代号：l－12V；2－24V；6－6V。第3部分为功率等级代号：“1”代表0～1Kw，“2”代表1～2Kw，…“9”代表8～9Kw。第4部分为设计序号。第5部分为变形代号：拼音大写字母，多表示电气参数的变化。汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修起动机的接线汽车电器设备构造与检修3.3起动机的工作原理及特性一、直流电动机的工作原理将通电导线放入磁场中，导线会在磁场力的作用下做有规律的运动（其运动方向可以用电动机左手定则来判断），这是直流电动机能够转动的基本道理。汽车电器设备构造与检修1电动机的工作原理（a）电流方向a→b汽车电器设备构造与检修电动机的电磁转矩M取决于磁通Φ、电枢电流Is的乘积，即M=CmΦIs其中Cm—电动机的转矩常数汽车电器设备构造与检修2直流电动机转矩自动调节原理直流电动机的电枢在电磁力矩M作用下产生转动的同时，由于绕组在转动时切割磁力线而产生感生电动势，且其方向与电枢电流Is的方向相反，故称反电动势Ef。反电动势Ef与磁极的磁通量Φ和电枢的转速n成正比，即Ef＝CeΦn式中Ce为电动机的电机常数。由此可推出电枢回路的电压平衡方程式，即U＝Ef＋IsRs＋IsRj式中：U为加在起动机上的电压。Rs为电枢回路电阻，其中包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。Rj为励磁绕组等效电阻。汽车电器设备构造与检修如果直流电动机在工作过程中负载发生变化，就会出现如下的变化。工作负载增大时，M＜Ms→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M＝Ms，达到新的平衡；工作负载减小时，M＞Ms→n↑→Ef↑→Is↓→M↓→M＝Ms，达到新的平衡。可见，当负载变化时，电动机能通过转速、电流和转矩的自动变化来满足负载的需要，使之能在新的转速下稳定工作。因此直流电动机具有自动调节转矩功能。汽车电器设备构造与检修二、起动机的工作特性1转矩特性汽车电器设备构造与检修2转速特性直流串励电动机转速n与电枢电流Is的关系式为n＝式中U—加在起动机上的电压(V)Is—电枢电流ΣR—包括电枢、励磁绕组电阻ΔUds—电刷接触电压降FD--mdssCURIU汽车电器设备构造与检修转速特性相对而言，串励电动机在磁路未饱和时，由于Φ不为常数，当Is增加，即电磁转矩增大时，由于Φ与IsΣR同时随之增加。因此，电枢转速n随Is的增大而下降较快，因此说直流串励电动机具有较软的机械特性，如图4-10所示。汽车电器设备构造与检修功率特性图当M=0时,P=0，转速n达到最大，n=nmax(起动机空载)；当I=Imax时，n=0，所以，P=0，输出转矩达到最大M=Mmax(起动机制动)。空载和制动的工作情况，常用来检验起动机的故障。3功率特性9550MnP＝汽车电器设备构造与检修起动阻力矩起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。起动阻力矩包括：１）摩擦阻力矩２）压缩阻力矩３）惯性阻力矩最低起动转速(1)在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机一般约为50～70r/min，柴油机是100～200r/min以上。(2)起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速.若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不能起动。汽车电器设备构造与检修3.4传动机构工作原理汽车电器设备构造与检修一、滚柱式单向离合器汽车电器设备构造与检修起动时：起动后：滚柱式单向离合器工作原理视频1视频2汽车电器设备构造与检修这种单向离合器的打滑功能，防止了电枢超速飞散的危险。起动完毕，由于拨叉回位弹簧的作用，经拨环使单向离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿圈。这种滚柱式离合器具有结构简单。坚固耐用、体积小、质量轻、工作可靠等优点，因此得到广泛采用。其不足是不能用于大功率起动机上。汽车电器设备构造与检修二、摩擦片式单向离合器汽车电器设备构造与检修摩擦片式离合器工作原理：通过主、从动摩擦片的压紧和放松来实现结合和分离的。汽车电器设备构造与检修摩擦片式离合器具有传递大转矩，扭矩是可调的，防止超载损坏起动机的优点，多用在大功率起动机上。但由于摩擦片容易磨损而影响起动性能，需要经常检查、调整或更换。此外，结构复杂，耗用材料较多，加工费时，而且不便于维修。汽车电器设备构造与检修三、弹簧式单向离合器工作原理：通过扭力弹簧的径向收缩和放松来实现分离和接合的。汽车电器设备构造与检修弹簧式离合器具有结构简单、制造工艺简单、成本低，使用寿命长等优点，但由于驱动弹簧所需圈数较多，使其轴向尺寸增大，一般只用在功率较大的发电机上。汽车电器设备构造与检修传动机构的工作过程汽车电器设备构造与检修3.5操纵机构工作原理汽车电器设备构造与检修一、直接控制式电磁开关汽车电器设备构造与检修电磁开关端子位置1-“30”端子2-“15a”端子（备用端子）3-“50”端子4-“C”端子汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修一、直接控制式电磁开关汽车电器设备构造与检修起动过程起动时，接通起动开关，起动机电路通电，电磁开关的吸引线圈和保持线圈通电，产生很强的磁力，吸引铁芯右移，并带动驱动杠杆绕其销轴转动，使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时，由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组，电枢开始缓慢转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。汽车电器设备构造与检修如果齿轮与飞轮齿端相对，不能马上啮合，此时弹簧压缩，当齿轮转过一个角度后，齿轮与飞轮迅速啮合。汽车电器设备构造与检修当驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时，铁芯移动到触盘与触点闭合的位置，短路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于开关吸合的位置。汽车电器设备构造与检修发动机起动后，松开点火开关，吸引线圈与保持线圈的电流方向相反，电磁力相互抵消，铁心在弹簧力的作用下回位，使起动机退出啮合状态。同时，接触盘回位，切断起动机电路，起动机停止工作。汽车电器设备构造与检修起动机停止工作汽车电器设备构造与检修二、起动继电器控制的电磁开关区别：多了一条点火开关控制起动继电器磁场线圈的控制回路。控制回路：蓄电池正极→主触头→电流表→点火开关→起动继电器线圈→搭铁→蓄电池负极；(电磁)开关回路：蓄电池正极→主触头→继电器磁轭→继电器触点→起动机接线柱→保持线圈→搭铁→蓄电池负极→吸拉线圈接柱→吸拉线圈→导电片→主触头→励磁绕组→电枢→搭铁→蓄电池负极主回路：蓄电池正极→主触头→接触盘→主触头→励磁绕组→电枢→搭铁→蓄电池负极。汽车电器设备构造与检修起动机电池搭铁点火开关起动继电器线圈附加电阻线至分电器点火线圈点火开关蓄电池起动机接线柱回位弹簧拨叉离合器电流表吸引线圈接线柱引铁附加电阻线短路接柱电动机接柱触盘吸引线圈保持线圈带有起动继电器控制电磁开关的起动系控制电路视频1视频2汽车电器设备构造与检修3.6起动机的正确使用、检测与维护一、起动机使用与维护使用起动机时，应注意如下事项：①起动机每次起动时间不超过5s，再次起动时应停止2min，使蓄电池得以恢复。如果有连续第三次起动，应在检查与排除故障的基础上停歇15min以后进行。②在冬季或低温情况下起动时，应采相应的措施，例如对蓄电池保温，确保蓄电池有充足的起动容量、手摇发动机进行预润滑等。③发动机起动后，必须立即切断起动机控制电路，使起动机停止工作。汽车电器设备构造与检修二、起动机的试验（1）空载实验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。汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修（2）全制动试验全制动试验的目的是通过测量全制动时的电流和转矩来判断起动机有无故障。汽车电器设备构造与检修三、起动机常见故障部位汽车电器设备构造与检修1起动机的检修（1）检查直流电动机汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修检查转子（电枢部分）1）使用万用表对电枢绕组搭铁的检查汽车电器设备构造与检修2）使用万用表对电枢绕组断路的检查检查电枢绕组是否断路汽车电器设备构造与检修3）使用短路测试仪对电枢绕组短路的检查汽车电器设备构造与检修4）用偏摆仪对电枢绕组跳动的检查汽车电器设备构造与检修检查电刷、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。汽车电器设备构造与检修汽车电器设备构造与检修（2）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