第一章 起动系

第一章起动系

发动机进入正常工作循环之前，必须依靠外力进行起动。常用的起动方法有：人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动等。人力起动，最为简单，但不方便；目前手摇起动只作为汽车的起动后备手段；辅助汽油机起动，比较笨重，仅用大功率柴油机或大型拖拉机上；电力起动机起动，简称电动机起动，操作轻便，起动迅速可靠，还可重复起动，在现代汽车上得到广泛应用。

第一节概述

一、起动系统的组成和作用

发动机起动系统的组成，主要由蓄电池、点火开关、起动机、起动机继电器等组成。起动系的作用就是通过起动机将蓄电池的电能转化为机械能，通过传动装置将电磁转矩传递给发动机飞轮，驱动飞轮旋转，实现发动机的起动。

1、起动机

起动机一般由三部分组成：

（1）直流串励式电动机。用于将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生转矩。

（2）传动装置（啮合机构）。其作用是在发动机起动时，使起动机的驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将电动机的转矩传给发动机飞轮；在发动机起动后，使起动机与飞轮自动脱离。

（3）控制装置，即电磁开关等。其作用是接通或切断电动机与蓄电池之间的电路；对于某些汽油发动机，还兼有在起动时短路点火线圈附加电阻的作用。

2、起动开关与起动继电器

（1）起动开关。起动开关的作用是接通起动机电磁开关电路，使电磁开关通电工作。汽油发动机的起动开关与点火开关组合在一起，即点火开关设有起动档。

（2）起动继电器。由于起动机电磁开关的电流较大（一般为35～40A），直接由起动开关控制，起动开关会因通过的电流过大而容易烧坏。因此，一些汽车的起动机控制电路中装有起动继电器，由起动继电器触点的开闭控制起动机电磁开关电路的通断，起动开关只是控制起动继电器线圈电路的通断，因而减小了通过起动开关的电流。

二、起动机的种类

现代汽车普遍采用电磁控制式起动机。在起动机的组成中，电动机一般没有多大的差别，而传动装置与控制装置差异较大，因此分类有所不同。

1．按电动机磁场产生的方式

（1）励磁式起动机：通过向励磁绕组通电产生磁场。一直以来，汽车上的起动机普遍都采用直流串励式电动机，如桑塔纳轿车用QD1225型、东风EQ2120型汽车用QD2623型起动机。

（2）永磁式起动机：以永久磁铁作磁极产生磁场。由于磁极采用永磁材料支撑，无需磁场绕组，因此电动机结构简化、体积小、质量轻。永磁式起动机是近年来出现的新型起动机，但目前在汽车上使用还比较少，如奥迪100型轿车。

2、按传动机构啮合方式分类

起动机可分为强制啮合式、电枢移动式和同轴齿轮移动式起动机。

（1）强制啮合式起动机：利用电磁力拉动杠杆机构，使驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈的起动机。主要优点是工作可靠性高，因此现代汽车广泛采用。

（2）电枢移动式起动机：利用磁极产生的电磁力使电枢产生轴向移动，从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机。其特点是结构比较复杂，主要用于大功率发动机的汽车，如太脱拉T138、斯柯达706R等汽车起动机。

（3）同轴移动式起动机：利用电磁开关推动电枢轴孔内的啮合推杆移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起动机。主要用于大功率发动机的汽车，如斯泰尔SXZ190型汽车用QD2745

型起动机和奔驰Benz2026型汽车用KB 型起动机。

三、起动机型号

根据QC/T73——1993《汽车电气设备产品型号编制方法》规定，国产起动机的型号表示如下：

说明：

① 产品代号：QD 一起动机：QDJ 一减速起动机；QDY 一永磁起动机；

② 电压等级代号：1～12V ；2～24V ；

③ 功率等级代号：其含义如表 2－1所示；

④ 设计代号：按产品设计先后顺序，以1～2位阿拉伯数字组成；

⑤ 变型代号：主要电器参数和基本结构不变的情况下，一般电器参数的变化和某些结构改变称为变型，以汉语拼音大写字母A 、B 、C 等表示。

第二节 起动机的构造及工作原理

本节介绍目前应用最为广泛的电磁操纵强制啮合式起动机，结构如图1-1所示。

一、起动机的构造

（一）直流电动机

1．串励式直流电动机的结构，主要由电枢、换向器、磁极以及机壳等部件组成。

（1）电枢与换向器。电枢由电枢轴、电枢铁心、电枢绕组等组成，电枢的结构如图1-2所示，它的作用是产生电磁转矩。

电枢铁心由硅钢片叠压而成，借花键压装在电枢轴上。电枢绕组嵌装在铁心的槽内，绕组两端分别焊接在换向器的铜片上。为了得到较大的转矩，流经电枢绕组的电流很大，一般为200～600A ，因此电枢绕组采用横截面积较大的矩形裸铜线绕制。为了防止裸铜线绕组间短路，在铜线与铜线之间、铜线与铁心之间用绝缘性能较好的绝缘纸隔开。

换向器的功能是保证电枢绕组产生的电磁转矩的方向保持不变。换向器由铜片和云母片相互叠压而成，压装在电枢轴的一端，云母片使铜片间、铜片与轴之间均绝缘。根据材质的不同，换向器铜片之间的云母片有低于铜片和与铜片平齐两种。云母片低于铜片主要是为了避免钢片磨损后云母片外突而造成电刷与换向器接触不良；云母片与铜片平齐则主要是防止电刷粉末落人铜片之间的槽中而造成短路。国产起动机换向器云母片一般不低于铜片。

但许多进口汽车起动机换向器云母片却低于铜片。

（2）磁极。磁极由铁心和励磁绕组构成，并通过螺钉固定在电动机壳体上。磁极的作

用是产生磁场，一般采用四个磁极，为增大电磁转矩，大功率起动机采用六个磁极。励磁绕组也是用粗扁铜线绕制而成，与电枢绕组串联 。四个励磁绕组的连接方式有两种，一种是

四个绕祖串联后再与电枢绕组串联，另一种是两个绕祖先串联后并联，

然后再与电枢绕组串联。如图1-3所示。

（3）电刷组件。电刷组件的功用是将电源电压引入电枢绕组，主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷用铜粉与石墨粉压制而成，起动机电刷的含铜量为80％左右，石墨含量为20％左右。加人较多铜粉的目的是减小电阻，提高导电性能和耐磨性能。

电刷架固定在电刷端盖上，电刷安放在电刷架内。直接固定在端盖上的电刷架称为搭铁电刷架或负电刷架，安装在负电刷架中的电刷称为负电刷。用绝缘板将电刷架绝缘固定在电刷架盖上的电刷架称为绝缘电刷架或称正电刷架，安装在正电刷架上的电刷称为绝缘电刷或称正电刷。电刷弹簧压在电刷上，其作用是保证电刷与换向器接触良好。

（4）轴承。起动机的工作时间很短，一般采用青铜石墨轴承或铁基含油滑动轴承。减速起动机由于电枢的转速较高，采用滚柱轴承或滚珠轴承。

（二）直流串励式电动机的工作原理

直流电动机根据通电导体在磁场中受电磁力作用而发生运动的原理工作的。由于换向器的作用，使在N极和S极之间，处于上、下面导体的电流方向保持不变，电磁力形成的转矩方向保持不变，使电枢始终按一定的方向转动。

电枢绕组虽然能按一定的方向转动，但是每当转到垂直位置时，都是依靠惯性转过，转动很不平稳，电磁力产生的电磁转矩也很小。为了增大电磁转矩和提高电动机的平顺性，实际使用的电动机采用了多组电枢绕组和多对磁极。对于结构一定的电动机，其电磁转矩M 与磁极磁通φ和电枢电流I成正比，其数学表达式为：

M＝C mφI （1－l）

式中C m—电机结构常数，取决于电动机的结构。

2．传动装置

起动机的传动装置由单向离合器和拨叉组成。单向离合器的功用是单方向传递力矩，即起动发动机时，将电动机的驱动转矩传递给发动机曲轴（传递动力）；当发动机起动后又能自动打滑（切断动力），以免损坏电动机。这是因为发动机飞轮与起动机驱动齿轮之间的传动比为1:10~1:15，当发动机起动后如果动力联系不及时切断，飞轮就会带动电枢以8000~15000r/min的转速高速旋转，从而导致电枢绕组从铁心槽中甩出而损坏电枢。

起动机采用的单向离合器有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。滚柱式和弹簧式离合器主要用于功率较小的汽油发动机起动机，摩擦片式离合器可以传递较大转矩，主要用于柴油发动机起动机。单向离合器工作原理大同小异，下面以滚柱式单向离合器为例介绍其结构原理。

滚柱式单向离合器的结构如图1－4所示。

单向离合器外壳2与驱动齿轮1连为一体，离合器外壳和十字块装配后形成四个楔形槽，槽中有四个滚柱4，滚柱的直径大于槽窄端又小于槽宽端，弹簧及活柱5将滚柱推向槽窄端，使得滚柱与十字块及外壳表面有较小的摩擦力。十字块3与传动套筒l0刚性连接，传动套筒安装在电枢轴花键部位，使单向离合器总成可以轴向移动和随轴转动。

起动时，拨叉通过移动村套推动单向离合器总成作轴向移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的同时，电枢轴通过花键带动传动套筒使十字块移动，十字块相对于外壳的转动使滚柱在小