起动机及控制电路

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
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n ＝
U I s R U ds Cm
• 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 • 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 ，如图所示。 • 故对于功率较大的串励直流电动机，不 允许在轻载或空载下长时间运行。
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2）若灯亮或喇叭响，说明故障发生在起动机、电磁开关或控制电 路。可用螺丝刀将电磁开关的30#接柱与C接柱接通。若起动机不转， 则起动机有故障；若起动机空转正常，说明电磁开关或控制电路有故 障。 3）诊断起动机故障时，可用螺丝刀短接30#接柱与C接柱时产生火 花的强弱来辨别。若短接时无火花，说明磁场绕组、电枢绕组或电刷 引线等有断路故障；若短接时有强烈火花而起动机不转，说明起动机 内部有短路或搭铁故障，须拆下起动机进一步检修。 4）诊断电磁开关或控制电路故障时，可用导线将蓄电池正极与电 磁开关50#接柱接通(时间不超过3-5s)，如接通时起动机不转，说明 电磁开关故障，应拆下检修或更换电磁开关；如接通时起动机转动， 说明开关回路或控制回路有断路故障。 5）排除是开关回路还是控制回路故障时，可以根据是否有起动继 电器吸合的响声来判断。若有继电器吸合的响声，说明是开关回路有 断路故障；若无继电器吸合的响声，说明是控制回路有断路故障。 6）排除线路的断路故障，可用万用表或试灯逐段检查排除。
滚柱式单向离合器
• 优缺点： 结构简单、加工方便，成本低； 轴向尺寸长，适用于中小功率起动机。
第三节、电磁开关及起动机工作特性
一、电磁开关的结构
电磁开关的结构
• 1、组成：吸拉线圈 、保持线圈、活动心 、接触盘。 • 2、结构： • （1）吸拉线圈与电动机串联且在起动机壳 体搭铁。 • （2）保持线圈与电动机并联，直接电磁开 关壳体搭铁搭铁。
五、直流串励式电动机
在现代汽车中，普遍采用电力起动，它以蓄 电池为电源，以直流电动机为动力，通过传 动装置和控制机构进行工作。它在工作时有 两个显著特点： • 一 、是扭矩大； • 二、 是工作时间短。
（一）、工作原理
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电动机工作时，电流通过电刷和换向器流入电 枢绕组。如图4-8 a）所示，换向片A与正电刷接 触，换向片B与负电刷接触，绕组中的电流方向为 a→b→c→d，根据通电导体在磁场中受电磁力的 原理(左手定则)，绕组ab边、cd边均受到电磁力F 的作用，由此产生逆时针方向的电磁转矩M使电枢 转动；当电枢转动至换向片A与负电刷接触，换向 片B与正电刷接触时，电流改由d→c→b→a(换向 器适时地改变了电枢绕组中的电流方向)，如图48 b）所示，但电磁转矩的方向仍保持不变，使电 枢按逆时针方向继续转动。
（二）、直流串励式电动机构造
1、作用：产生转矩。 2、要求：零件的机械强度高，电路电阻小。 3、组成： 电枢：产生电磁转矩 磁极：产生磁场 换向器：改变引入电流方向 电刷组件：引入电流 壳体：安装磁极，固定机件
电 枢
产生电磁转矩
电枢线圈是用扁铜线绕成，较粗且匝数少 ；电枢轴中部位置制有螺旋齿槽，用以装 置啮合器，有些起动机除两端装有衬套外 ，中间还装有支承衬套。为了防止轴向窜 动，轴的前端制有槽，用于装置锁板机构 ，轴的后端制有槽，用于装置止动挡圈及 弹性档圈。
• 由磁极、磁场绕组 和机壳组成。 • 磁场与磁路见图。
换向器和电刷
用铜粉和碳粉（或石墨）压制而成。一 般有四个，相对的电刷为同极。两个负电 刷搭铁，两个正电刷接磁场线圈，它们在 压簧的作用下紧密地与换向器接触。
第二节、传动机构及电磁开关
一、汽车发动机对起动机的传动机构有以下要求 • 小齿轮与发动机的飞轮啮合时要平稳，不能发生冲 击现象(转子轴上带螺旋齿）。 • 发动机起动后，小齿轮应能自动打滑或脱离啮合， 以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成电枢绕组 “飞散” （速比一般大于15）。 要防止点火开关误操作，使起动机的小齿轮再次与 发动机的飞轮啮合。导致起动机与发动机飞轮的损坏 （P\N档开关 复合继电器)。
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二、常见起动机的单向离合器
1、滚柱式单向离合器
1-驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-压帽弹簧；6垫圈；7-护盖；8-花键套筒；9-弹簧座；10-啮合弹簧；11拨环；12-卡簧
单向离合器的工作
1、飞轮 2、起动齿轮 3、外座圈 4、起动尾部 5、滚 柱 6、压帽 7、弹簧
离合器的作用是： ①在起动发动机时，将起动机产生的动力传给飞轮， 以带动发动机起动； ②当发动机起动后，迅速将发动机与起动机间的动力 切断，避免起动机超速旋转而损坏。 离合器的工作情况如下： A、起动时：电枢旋转，转矩经套筒带动十字块旋转 ，滚柱逆时针自转，滚入楔形槽窄端，将十字块与外 壳卡紧，使十字块与外壳之间传递动力。 B、起动后：飞轮齿圈带着驱动齿轮旋转，当齿轮转 速超过电枢转速时滚柱顺时针自传，十字块与外壳打 滑防止电枢绕组飞散。
磁 极
由外壳、磁极、磁场线圈等部分组成。 外壳内壁装有四个磁极（有些是二个磁极 ），在其上面装有磁场线圈，相对的是同 极，相邻的是异极。磁场线圈用扁而粗的 铜线（或小铜线并联的方法）绕成。磁场 线圈采用串联或并联，一端与外壳上的绝 缘接柱（即磁场接柱）相连，另一端与正 电刷相连，线路连接如图所示。
二、起动机起动无力的故障诊断与排除
• 1、现象：将点火开关旋至起动档时，起动机能运转， 但功率明显不足，时转时停。 • 2、故障原因： • 1）蓄电池储电不足或有短路故障致使供电能力降 低； • 2）起动机主回路接触电阻增大使起动机工作电流 减小，接触电阻增大的原因包括：蓄电池正、负极柱 上的电缆紧固不良；超动机电磁开关触点与导电盘烧 蚀；电刷与换向器接触不良或换向器烧蚀等； • 3）起动机磁场绕组或电枢绕组匝间短路使起动机 输出功率降低； • 4）起动机装配过紧或有“扫膛”现象； • 5）发动机转动阻力矩过大。
• 3）起动机的故障有： • ① 起动机电磁开关触点严重烧蚀或两触点高度调整 不当而导致触点表面不在同一平面内，使触盘不能将 两个触点接通； • ② 换向器严重烧蚀而导致电刷与换向器接触不良； • ③ 电刷弹簧压力过小或电刷卡死在电刷架中； • ④ 电刷与励磁绕组断路或正电刷搭铁； • ⑤ 磁场绕组或电枢绕组有断路、短路或搭铁故障； • ⑥ 电枢轴的铜衬套磨损过多，使电枢轴偏心或电枢 轴弯曲，导致电枢铁心“扫膛”(即电枢铁心与磁极 发生摩擦或碰撞）。
第六节、起动机的故障诊断
• 起动系统常见故障主要有：起动机不转、起动 机运转无力及其它故障几种。 • 在诊断与排除起动系的故障时，要根据控制电 路的不同情况来具体分析。现以带起动继电器的 控制电路为例来说明起动系故障的诊断与排除方 法。
一、起动机不转的故障诊断与排除
• 1、现象：将点火开关旋到起动位置，起动机不运转。 • 2、故障原因： • 该故障可以归纳为三类，即电源及线路部分、起动继 电器、起动机三类故障。 • 1）电源及线路部分的故障有： • ① 蓄电池严重亏电； • ② 蓄电池正、负极柱上的电缆接头松动或接触不良； • ③ 控制线路断路。 • 2）起动继电器的故障有： • ① 继电器线圈绕组烧毁可断路； • ② 继电器触点严重烧蚀或触点不能闭合。
起动机及控制电路
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第一节、概述及结构
• 一、起动系的组成： • 蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关 • 二、起动机的组成： • 直流串励式电动机 控制装置(电磁开关) 传动机构
三、起动机的分类
• 1、按操纵机构分类 • 1）直接操纵式起动机 • 2）电磁操纵式起动机 • 2、按传动机构的啮合方式分类 • 1）惯性啮合式起动机 • 2）强制啮合式起动机 • 3）电枢移动式起动机 • 4）减速式起动机
第四节、起动机的典型结构
• 一、普通起动机
二、减速起动机
1、外啮合减速起动机
2、内啮合减速起动机
3、行星齿轮式减速起动机
行星架
太阳轮
三、永磁式起动机
第五节、起动机的控制电路
一 带起动继电器的起动控制电路
2. 装有组合继电器的起动控制电路
丰田轿车起动电路
• 图中，起动继电器的 线圈绕组受点火开关ST2 的控制，如果配置的自动 变速器，起动继电器的线 圈绕组还受停车/空档继 电器的控制，也就是说， 只有自动变速器的档位处 于停车/空档时，才有可 能起动发动机。此外，当 点火开关旋到起动位置时 ，从点火开关的ST2端子 还给发动机ECU及组合仪 表提供一个信号，用作与 起动有关的其它控制或指 示。 • 该图主要体现了起动 系的外部电路，便于查找 起动系电路故障。
二、发动机的起动性能和工作特性
（一）发动机的起动性能评价指标有： 1）起动转矩 2）最低起动转速 3）起动功率 4）起动极限温度
起动转矩
• 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 ，最好70-100 r/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Biblioteka Baidu， 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。
四、起动机的型号
1）产品代号： QD——表示起动机 QDJ——表示减速起动机 QDY——表示永磁起动机 2）电压等级：1—12V；2—24V 3）功率等级：1—0-1KW；2—1-2KW ;9—8-KW 4）设计序号 5）变型代号：拼音大写字母表示，多表示电气参数的 变化 例如：QD1225——12V，1-2KW，第25次设计，普 通式起动机
• 3、故障诊断与排除方法 • 根据故障排除从易到难的一般原则，首先应检 查蓄电池储电情况和蓄电池搭铁线、火线的连接 是否有松动，然后再做进一步的检查。故障诊断 与排除程序如下： • 1）打开前照灯开关或按下喇叭按钮，若灯光 较亮或喇叭声音宏亮，说明蓄电池存电较足，故 障不在蓄电池；若灯光很暗或喇叭声音很小，说 明蓄电池容量严重不足；若灯不亮或喇叭不响， 说明蓄电池或电源线路有故障，应检查蓄电池火 线及搭铁电缆的连接有无松动以及蓄电池储电是 否充足。
起动功率
• 起动机所具有的功率应和发动机起动所必 需的起动功率相匹配。 • 而蓄电池的容量与起动机的容量应成正比
起动极限温度
• 当环境温度低于起动极限温度时，应采取 起动辅助措施： １）加大蓄电池容量 ２）进气加热 ３）电喷车低温补偿
（二）起动机的工作特性
• 1、转矩特性 • 对于直流串励电动机，其磁场 电流Ij与电枢电流Is 相等，并 且磁路未饱和时，磁通Φ与电枢 电流成正比，即Φ＝C1 Is。所 以，串励直流电动机的转矩可表 示为 • M＝ Cm IsΦ ＝ Cm C1 Is2 • 可见，在磁路未饱和的情况下 ，直流串励电动机的电磁转矩 M 与电枢电流Is的平方成正比，如 图所示。 • 在起动发动机的瞬间，由于发 动机的阻力矩很大，发动机处于 完全制动状态下，转速为零，反 电动势也为零。此时电枢电流将 达到最大值，电动机产生最大转 矩，从而使起动机易于起动发动 机。这也是汽车上多采用直流串 励电动机的主要原因。
3、功率特性
• 起动机的输出功率由电动机电 枢转矩M和电枢的转速n来确定， 即
•
P＝
Mn 9550
•
由此可以得出起动机的功率 特性曲线，如图4-11所示。 • 从特性曲线可以看出，在完 全制动状态（n＝0）和空载（M＝ 0）时，起动机的功率等于零；电 枢电流接近制动电流的一半时， 电动机输出功率最大。由于起动 机起动时间很短，起动机可以最 大功率运转，因此将其最大功率 作为额定功率。