汽车电器3 起动系统

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第 3 章 起 动 系 统
使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫发动机的起动。 完成起动所需要的装置叫起动系。
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1．起动条件 ① 起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起 动转矩，起动转矩必须克服压缩阻力矩、摩擦阻 力矩及惯性阻力矩。起动阻力矩与发动机的功率、 排量、压缩比、温度、机油粘度等有关。
活动磁极式起动机结构图
汽车电器 活动磁极式起 动机 与一般 起动机的主要 区别是它的4 个磁极中有一 个是活动的。 这个活动磁极 兼作电磁铁， 其绕组（兼作 吸引线圈）与 保持线圈构成 电磁开关。
活动磁极式起动机控制电路
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活动磁极式起动机控制电路 工作过程：
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打开点火开关，起动继电器线圈通电，触点 K1 闭合，接通 了起动机电路，一方面电流经励磁绕组（吸引线圈）D、搭铁 触点K2和保持线圈E并联搭铁，产生电磁力，吸引活动磁极向 下运动，拨叉逆时针摆动，推动右端离合器向右运动，使驱动 齿轮与飞轮齿环啮合。另一方面，励磁绕组 A 、 B 及电枢绕组 （励磁绕组C与电枢绕组并联）通电，使起动机驱动齿轮在电 枢缓慢转动下柔和地啮入飞轮齿环。 驱动齿轮与飞轮齿环啮合后，拨叉左端将电磁开关触点 K2 压开。于是励磁绕组 A 、 B 、 C 、 D 和电枢绕组形成 4 极串励式 直流电动机标准电路，产生强大转矩，起动发动机。 发动机起动后，断开点火开关，起动继电器线圈断电，触 点K1打开，起动机断电，拨叉复位，起动机停止工作。
3.2.2 直流电动机的结构和工作原理
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结构：一般为串励式直流电动机，主要由电枢、换向器、 磁极、机壳及电刷与电刷架等部件组成。
电枢绕组采用波形绕法
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汽车电器 电动机是根据通电导体在磁场中受电磁力作用的原理工作的。 M = Cm Φ ΙS
Cm= PN 2πa
直流电动机转矩自动调节过程：
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（2）传动机构的作用:是发动机起动时，使起动机 小齿轮与飞轮齿圈啮合，将起动机的动力通过飞轮 传给曲轴，发动机起动完毕后，立即使起动机单向 啮合器自动打滑，切断动力传递路线，避免发动机 通过飞轮驱动起动机高速旋。
起动机齿轮与飞 轮齿圈传动比为 10～15。
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（3）操纵机构 作用： 控制起动机主电路的通断及传动机构驱动齿轮与 飞轮齿圈的啮合与分离。在有些起动机上还具有接入 和短接点火线圈附加电阻的作用。 按操纵方式的不同，起动机的操纵机构有直接操 纵和电磁操纵式两种。
汽车电器 电磁操纵机构
传动机构
直流串励电动机
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起动机结构
汽车电器 l-电磁开关 2-轴承盖和O形密 封圈 3-锁片 4-螺栓 5-电刷端盖 6-电刷架 7-电动机壳体 8-橡胶密封圈 9-移动叉支点螺栓 和螺母 10-驱动端盖 11-移动叉 12-止推垫圈与卡 环 13-单向离合器 14-中间轴承 15-电枢
汽车电器 起动机传动机构的要求： （1）齿轮啮合容易，不发生冲击现象。 （2)因为起动机齿轮与发动机飞轮齿圈的速比很大(一般为 15或更大)，所以起动机起动小齿轮应能自动打滑和脱离啮 合，以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成“飞车”。 （3)发动机工作时，起动机的小齿轮不能再啮入飞轮齿圈。 （4）结构简单，工作可靠。
型式
滚柱式 弹簧式 摩擦片式 棘轮式
1. 滚柱式单向离合器
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滚柱式单向离合器构造
特点：结构简单， 工作可靠，但传递 转矩受限制，因此 主要用于较小功率 起动机。
1-起动齿轮 2-外座圈 3-十字头（内座圈） 4-滚柱 5-柱塞 6、12-弹簧 7-楔形槽 8-飞轮齿圈 9-内有螺旋槽的花健套 筒 10-卡簧 11-挡圈 13-滑套（拔叉用）
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a) 起动齿轮与飞轮齿圈接合
b) 起动齿轮与飞轮齿圈脱离
1-起动齿轮 2-外座圈 3-十字头（内座圈） 4-滚柱 5-柱 塞 6-弹簧 7-楔形槽 8-飞轮齿圈
汽车电器 2. 摩擦片式单向离合器 特点： 可传递较大转 矩，并在超载 时自动打滑， 但摩擦片易磨 损，需经常检 查调整，结构 也较复杂。
原理：
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滚柱式单向离合器是常用的传动机构。滚柱式单向离合器 由外座圈、开有楔形缺口的内座圈（十字块）、滚子以及连同 弹簧一起装在外座圈孔中的柱塞组成。作为内座圈毂的套筒和 起动机轴用花键连接。固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一起转 动，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。 当电枢连同内座圈依箭头所示方向旋转时，滚子借摩擦力 和弹簧推力而楔紧在内外座圈之间的楔形槽的窄端。于是起动 机轴上的转矩便可通过楔紧的滚子传到外座圈，因此固定在外 座圈上的齿轮随电枢轴一同旋转，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。 当发动机开始工作，曲轴转速升高以后，即有飞轮齿圈带 动起动机齿轮高速旋转的趋势。此时虽然齿轮的旋转方向不变， 但已由主动轮变成了从动轮。于是，滚子在摩擦力的作用下克 服弹簧张力而向楔形槽较宽的一端滚动，从而，高速旋转的小 齿轮与电枢轴脱开，防止了起动机超速的危险。
起动机一般由三大部分组成
传动机构
操纵机构
（1）直流电动机的作用:是将电能转变为机械能，产生 电磁转矩。
直流电动机常采用串励直流电动机，其特点是低速 时转矩很大，随转速 n↑，转矩 M↓，这一特征非常适合 发动机起动的要求。 汽油机用起动机 柴油机用起动机 功率为1.5kW 功率为5kW 电压为12V 电压为24V
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2. 具有起动保护的起动系电路
对起动保护电路的要求是： 1 ）发动机一旦起动后，应能使起动机自动 停止工作。 2 ）发动机工作时，即使错误地接通了起动 开关，起动机也不会工作。 现代汽车应用的起动机保护电路都是依靠汽 车交流发电机的中性点电压和相应的继电器来 完成的。
汽车电器 JD171型组合继电器是解放CA1091型汽车的起动机保护电路，它 由起动继电器和保护继电器两部分组成，如图3-13所示。起动继电 器的触点是常开的，它的作用是控制起动机电磁开关的工作。保护 继电器的触点是常闭的，它的磁化线圈一端搭铁，另一端接至发电 机的中性点，承受交流发电机中性点电压，其作用是保护起动机并 控制充电指示灯。
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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。
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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。
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北京切诺基汽车起动机控制电路
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北京切诺基汽车起动机与一般起动机的主要区别是它的4个磁极中有一个是活动 的。这个活动磁极兼作电磁铁，其绕组（兼作吸引线圈）与保持线圈构成电磁开 关。搭铁触点控制励磁绕组和电枢绕组的联接关系（励磁方式）。啮合前构成复 励式电动机，以限制电动机空载转速；啮合后构成串励式电动机，以产生强大转 矩。
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3. 北京切诺基汽车起动系统电路
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1—点火开关 2—熔断器连接线（20号） 3—前围板插接器 4—起动线圈 5—点火线圈附加电阻短路接线柱 6— 搭铁支架（手动变速器） 7— 接其 它电路 8—熔断器连接线（16号） 9—起动继电器 10—蓄电池 11—搭 铁触点 12、15 、19、20— 磁场绕组（15 并兼吸引线圈） 13— 起动机 14— 可活动极靴（活动铁心） 16—保持线圈 17—电刷 18—电枢
汽车电器 （3）功率特性： 起动机的输出功率P可以通过 测量电枢轴上的输出转矩M和电枢 的转速n来确定。 1）完全制动时，相当于起动机刚 接通的瞬间，n=0，电流为最大值 ( 称为制动电流），转矩到最大值 ( 称为制动转矩 ) ，但输出功率为 零。 2) 起动机空载时电流最小 ( 称为空 载电流 i0)，但转速达最大值( 称为 空载转速 )，输出功率亦为零。 3) 当电流接近制动电流的一半时， 起动机的功率最大（作为额定功 率）。
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①直接操纵：由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构 直接操纵起动开关并使传动齿轮副进入啮合。结 构简单、使用可靠、但操作不便，且当驾驶员座 位距起动机较远时难以布置，目前以很少使用。
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②电磁操纵：由驾驶员通过起动开关操纵起动继电 器（或电磁开关），而由起动继电器操纵起动机电 磁开关和齿轮副（或通过起动开关直接操纵起动机 电磁开关和齿轮副）。 布置灵活、使用方便、适宜 于远距离操纵，目前，车用汽油机或柴油机均采用 电磁操纵式起动机。
② 起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称 为起动转速，在0～20℃时，汽油机的起动转速为 30～40 r/min，柴油机的起动转速为150～300 r/min。
柴油机的压缩比比汽油机大，因而其起动转 矩和起动转速都比较大。
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2. 起动方式 转动曲轴使发动机起动的方式很多，汽车 发动机常用的有两种： ① 人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄 端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人 力转动曲轴。 ② 电力起动：电力起动是用电动机作为机械动力， 当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮 合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机 本身又用蓄电池作为电源。
3. 弹簧式单向离合器
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特点：结构简单，寿命长，成本低。但轴向尺寸较大，因此 主要用于一些大功率起动机。
3.3.2 起动机电磁操纵机构
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起动过程
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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 左移，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。
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3.1 起动系统的组成和作用
起动继电器的作用是用来接 通电磁开关线圈的电路，借 以保护点火开关。