汽车启动系工作原理

汽车启动系工作原理 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

汽车启动系统

学习目标：

1.掌握启动机的组成和结构；

2.掌握几种单向离合器的构造和工作过程；

3.掌握电磁控制装置的构造及工作原理；

4.通过对启动机的工作原理、特性、结构组成及控制装置工作过程的了解能够对启动系的一些典型的故障进行检测并排除

学习方法

从了解启动机的启动性能、工作原理和特性出发，掌握启动机的组成和结构特点并详细掌握几种单向离合器的构造、工作原理和电磁控制装置的构造与工作原理。并通过以上系统的学习，对启动系的组成和结构特点有一个全面的认识，再通过对典型车辆启动系的认识做到能够对启动系的一些典型故障进行诊断和排除。

学习内容

1.启动系统的功用和类型与基本组成；

2.启动机的结构；

3.汽车启动系统电路分析；

4.启动机的正确使用与故障诊断；

5.启动系统常见故障的诊断与排除；

学习内容启动系统的基本组成和功用启动机的类型

一、启动系统的基本组成和作用

现代汽车发动机以电动机作为启动动力。启动系统的基本组成如图3—1所示，由蓄电池、点火开关、启动继电器、启动机等组成。启动系统的功用是通过启动机将蓄电池的电能转换成机械能，启动发动机运转。

1.启动开关接通启动机电磁开关电路，以使电磁开关通电工作。汽油发动机的启动开关与点火开关组合在一起。

2.启动继电器由启动继电器触点（常开型）控制启动机电磁开关电路的通断，启动开关只是控制启动继电器线圈电路，从而保护了启动开关，有单联型（保护启动开关）和复合型（既保护启动开关又保护启动机）。

二、启动机的类型

1.按驱动齿轮啮合方式

（1）惯性啮合式

启动时，依靠驱动齿轮自身旋转的惯性与飞轮齿环啮合。惯性啮合方式结构简单，但工作可靠性较差，现很少采用。

（2）电枢移动式

靠磁极产生的电磁力使电枢作轴向移动，带动固定在电枢轴上的驱动齿轮与飞轮齿环啮合。电枢移动式启动机其结构较为复杂，在欧洲国家生产的柴油车上使用较多。

（3）磁极移动式

靠磁极产生的磁力使其中的活动铁心移动，带动驱动齿轮与飞轮齿环啮合。磁极移动式启动机其磁极的结构较为复杂，目前采用此种结构形式的启动机已不多见。

（4）齿轮移动式

靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆而使驱动齿轮与飞轮齿环啮合。齿轮移动式其结构也比较复杂，采用此种结构的一般为大功率的启动机。

（5）强制啮合式

靠电磁力通过拨叉或直接推动驱动齿轮作轴向移动与飞轮齿环啮合。强制啮合式启动机工作可靠、结构也不复杂，因而使用最为广泛。

2.按传动机构结构

（1）非减速启动机

启动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动。一直以来，汽车上使用的启动机其传动机构均为这种机构。

（2）减速启动机

在启动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮。减速启动机具有结构尺寸小、重量轻、启动可靠等优点，在一些轿车上应用日渐增多。

学习内容启动机的组成直流电动机的结构传动机构电磁开关

一、启动机的组成

启动机一般由直流电动机、传动机构和电磁操纵机构三部分组成，如图3—2所示，其各部分功用：

直流电动机：产生电磁转矩。

传动机构：在发动机启动时，使启动机小齿轮与飞轮齿圈啮合，将启动机转矩传给发动机飞轮；在发动机启动后，使启动机自动脱开飞轮齿圈。

电磁操纵机构：控制启动机的运转和传动机构的啮合与分离。

二、直流电动机的结构

汽车用启动电动机一般为直流电动机，主要由磁极、电枢、换向器以及机壳等部件组成。电枢绕组与磁场绕组串联，称此种直流电动机为串励式直流电动机。

1.磁极。由固定在机壳上的磁极铁心和缠绕在铁芯上的磁场绕组组成，磁场绕组所产生的磁极应该是相互交错的。一般采用四个磁极，功率大于的启动机个别采用6个磁极。

2.电枢与换向器。电枢由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯、电枢轴和电枢绕组等组成，启动机工作时，通过电枢绕组和磁场绕组的电流达几百安或更大，因此其磁场绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。

换向器由许多换向片组成，换向片的内侧制成燕尾形，嵌装在轴套上，其外圆车成圆形。换向片与换向片之间均用云母绝缘。

3.电刷与电刷架。用来联接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上产生的电磁力矩保持固定方向。

电刷用含铜石墨制成，装在端盖上的电刷架中，通过电刷弹簧保持与换向片之间具有适当的压力。电动机内装有四个电刷架，其中两个电刷架与机壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁电刷架。

三、传动机构

普通启动机传动机构又称啮合机构或啮合器，其主要组成部分是单向离合器。其作用是：启动时将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，而在发动机启动后，就立即打滑，以防止发动机飞轮带动启动机电枢高速旋转而造成飞散事故。

启动机常见的单向离合器有：滚柱式、磨擦式、扭簧式、棘轮式等几种式。

滚柱式单向离合器材滚柱式单向离合器的结构，如图3—3所示，驱动齿轮1与外壳2连接成一体，外壳内装有十字块3，十字块3与花键套筒10固定连接，在外壳2与十字块形成的四个楔形槽内分别装有一套滚柱4及压帽与弹簧5，外壳2与护盖6相互密封，在花键套筒10外面套有移动衬套9及缓冲弹簧8。整个单向离合器总成利用花键套筒10套在电枢轴的花键上，单向离合器总成在传动拨叉作用下，可以在电枢轴上轴向移动，也可以随电枢轴转动。

滚柱式单向离合器工作原理如图3—4所示，发动机启动时，电枢轴通过花键套筒带动十字块旋转，这时滚柱8在摩擦力作用下，滚入楔形槽的窄端，将十字块1与外壳4形成一体，于是将转矩传给了驱动齿轮5，带动飞轮齿圈6转动，启动发动机。

发动机启动后，随着曲轴转速升高，飞轮齿圈将带动驱动齿轮高速旋转，当其转速大于十字块转速时，在摩擦力作用下，滚柱滚入楔形槽的宽端而打滑，这样转矩不能从驱动齿轮传给电枢轴，从而防止了电枢超速飞散。滚柱式单向离合器结构简单，工作可靠，但传递转矩受限制。

四、电磁开关

电磁开关安装在启动机的上部，用来控制启动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离，以及电动机电路的接通和关断，电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、活动铁芯、接触盘、触点等组成。对于汽油发动机用启动机、电磁开关内还有点火线圈附加电阻短路触点，通过电磁开关外壳上的接线柱与点火线圈初级绕组相连。

如图3—5所示，接通启动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在吸拉线圈和保持线圈电磁力的共同作用下，使活动铁芯克服弹簧力右移，活动铁芯带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮，当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁芯推至与触点接触位置，使启动机通入启动电流，产生电磁转矩启动发动机。接触盘接触后，吸拉线圈被短路，活动铁芯靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。

发动机启动后，断开启动开关，此时流经电磁线圈电流为：蓄电池正极→接线柱12→接触盘11→接线柱14→吸引线圈6→保持线圈5→搭铁→蓄电池负极。由于吸引线圈产生了与保持线圈相反方向的磁通，两线圈电磁力相互抵消，活动铁心在弹簧力的作用下回位，使驱动齿轮退出啮合状态；接触盘同时回位，切断启动机电路，启动机便停止工作。

学习内容CA1091型汽车启动机控制电路

CA1091型汽车启动机控制电路，如图3—6所示。

一、控制电路特点

根据电路分析，CA1091型汽车启动机由复合继电器控制。而复合继电器又由启动继电器和充电指示灯继电器组成。启动继电器中的L1线圈通过充电指示灯继电器常闭触点K2搭铁，使之具有驱动保护作用。充电指示灯继电器触点K2同时也是充电指示灯的搭铁通路，用于监测充电系统是否工作正常，触点K2由发电机的中性点的电压控制。

二、工作原理

1.当点火开关旋至启动挡时，启动继电器线圈通电，电流回路为：蓄电池正极→熔断器→电流表→点火开关启动挡→启动继电器线圈L1→充电指示灯继电器常闭触点K2→搭铁→蓄电池负极。于是启动继电器的常开触点K1闭合，接通了电磁开关电路。

2.电磁开关电路接通，由蓄电池正极→启动继电器触点K1→吸引线圈→搭铁→蓄电池负极。

3.发动机启动后，松开点火开关，点火开关自动返回点火挡（一挡），启动继电器触点K1断开，切断了电磁开关的电路，电磁开关复位，启动机停止工作。