第十一章 發(fā)動機起動系 教學要求：了解發(fā)動機起動原理、...

1、第十一章第十一章 發(fā)動機起動系發(fā)動機起動系 教學要求：了解發(fā)動機的起動原理、起動方式，掌握起動教學要求：了解發(fā)動機的起動原理、起動方式，掌握起動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。機的結(jié)構(gòu)和工作原理。為了使靜止的發(fā)動機開始進入工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)為了使靜止的發(fā)動機開始進入工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使氣缸吸入可燃混合氣，并將其壓縮、動發(fā)動機的曲軸，使氣缸吸入可燃混合氣，并將其壓縮、點燃，混合氣燃燒、膨脹產(chǎn)生強大的動力，推動活塞向下點燃，混合氣燃燒、膨脹產(chǎn)生強大的動力，推動活塞向下運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機自動進入工作循環(huán)。發(fā)動運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機自動進入工作循環(huán)。發(fā)動機的曲軸在外力作

2、用下開始轉(zhuǎn)動，到發(fā)動機自動的怠速運機的曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動，到發(fā)動機自動的怠速運轉(zhuǎn)的全過程，為發(fā)動機的起動過程。轉(zhuǎn)的全過程，為發(fā)動機的起動過程。電力起動機（簡稱起電力起動機（簡稱起動機）起動，幾乎是現(xiàn)代汽車唯一的起動方式。動機）起動，幾乎是現(xiàn)代汽車唯一的起動方式。第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的起動發(fā)動機的起動使發(fā)動機從靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)的全過程，叫發(fā)動機的起動。使發(fā)動機從靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)的全過程，叫發(fā)動機的起動。完成起動所需要的裝置叫起動系完成起動所需要的裝置叫起動系。 起動開關(guān)起動開關(guān)起動電路鐵芯鐵芯短路開關(guān)短路電路短路電路驅(qū)動杠桿驅(qū)動杠桿馬達馬達齒輪齒輪彈簧彈簧蓄蓄電電池池馬達馬達飛

3、輪齒圈飛輪齒圈第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機的起動發(fā)動機的起動1起動條件起動條件 起動轉(zhuǎn)矩：起動轉(zhuǎn)矩：能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩，能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)起動轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力矩必須克服壓縮阻力、發(fā)動機本身的機件及其附件內(nèi)相對運動零件之間的摩、發(fā)動機本身的機件及其附件內(nèi)相對運動零件之間的摩擦擦阻力阻力所產(chǎn)生的力矩所產(chǎn)生的力矩。起動阻力矩與發(fā)動機壓縮比、溫度、機油粘度等有關(guān)起動阻力矩與發(fā)動機壓縮比、溫度、機油粘度等有關(guān)。 起動轉(zhuǎn)速：起動轉(zhuǎn)速：能使發(fā)動機起動的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn)速，在能使發(fā)動機起動的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn)速，在020時，汽油機的起動轉(zhuǎn)速為時，汽油機的起動轉(zhuǎn)

4、速為3040 r/min，柴油機的起動轉(zhuǎn)柴油機的起動轉(zhuǎn)速為速為150300r/min。2.起動方式起動方式 轉(zhuǎn)動曲軸使發(fā)動機起動的方式很多，汽車發(fā)動機常用的有兩種：轉(zhuǎn)動曲軸使發(fā)動機起動的方式很多，汽車發(fā)動機常用的有兩種： 人力起動：人力起動：起動最為簡單，只須將起動手搖柄端頭的橫銷嵌入發(fā)動機曲起動最為簡單，只須將起動手搖柄端頭的橫銷嵌入發(fā)動機曲軸前端的起動爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動曲軸。軸前端的起動爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動曲軸。 電動機起動：電動機起動：電動機起動是用電動機作為機械動力，當將電動機軸上的電動機起動是用電動機作為機械動力，當將電動機軸上的齒輪與發(fā)動機飛輪周緣的齒圈嚙合時，動力就傳到飛輪和曲軸，使之

5、旋轉(zhuǎn)。電齒輪與發(fā)動機飛輪周緣的齒圈嚙合時，動力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉(zhuǎn)。電動機本身又用蓄電池作為電源。動機本身又用蓄電池作為電源。3、起動輔助裝置、起動輔助裝置 發(fā)動機在嚴寒冬季起動困難，這是由于機油粘度增高，發(fā)動機在嚴寒冬季起動困難，這是由于機油粘度增高，起動阻力矩增大，蓄電池工作能力降低，以及燃油氣化起動阻力矩增大，蓄電池工作能力降低，以及燃油氣化性能變壞的緣故。為使之便于起動，在冬季應(yīng)設(shè)法將性能變壞的緣故。為使之便于起動，在冬季應(yīng)設(shè)法將進進氣、潤滑油和冷卻水氣、潤滑油和冷卻水預(yù)熱。預(yù)熱。車用柴油機車用柴油機為了能在低溫下為了能在低溫下迅速可靠的起動，常采用一些用以改善燃料著火條件和迅速

6、可靠的起動，常采用一些用以改善燃料著火條件和降低起動轉(zhuǎn)矩的起動輔助裝置，如電熱塞、進氣預(yù)熱器、降低起動轉(zhuǎn)矩的起動輔助裝置，如電熱塞、進氣預(yù)熱器、起動液噴射裝置以及減壓裝置等。起動液噴射裝置以及減壓裝置等。1）、電熱塞（參課本）、電熱塞（參課本 圖圖11-1 ）電熱塞決非火花塞一般在采用渦流室式或預(yù)燃室式燃燒室的發(fā)動機一般在采用渦流室式或預(yù)燃室式燃燒室的發(fā)動機(柴油機柴油機)中裝有電熱塞，以便中裝有電熱塞，以便在起動時對燃燒室內(nèi)的空氣進行預(yù)在起動時對燃燒室內(nèi)的空氣進行預(yù)熱熱。 螺旋形的電阻絲一端焊于中心螺桿上，另一端焊在耐螺旋形的電阻絲一端焊于中心螺桿上，另一端焊在耐高溫不銹鋼制造的發(fā)熱鋼套底部

7、，在鋼套內(nèi)裝有具有一高溫不銹鋼制造的發(fā)熱鋼套底部，在鋼套內(nèi)裝有具有一定絕緣性能、導熱好、耐高溫的氧化鋁填充劑。各電熱定絕緣性能、導熱好、耐高溫的氧化鋁填充劑。各電熱塞中心螺桿用導線并聯(lián)，并連接到蓄電池上。在發(fā)動機塞中心螺桿用導線并聯(lián)，并連接到蓄電池上。在發(fā)動機起動以前，先起動以前，先用專用的開關(guān)接通用專用的開關(guān)接通電熱塞電路，電熱塞電路，很快紅熱的發(fā)熱鋼套很快紅熱的發(fā)熱鋼套使汽缸內(nèi)使汽缸內(nèi)空氣空氣溫度升高溫度升高，從而提高，從而提高了壓縮終了時的空氣溫度，使噴入了壓縮終了時的空氣溫度，使噴入汽缸的柴油容易著火。汽缸的柴油容易著火。 2）、進氣預(yù)熱器（參課本）、進氣預(yù)熱器（參課本 圖圖11-2

8、） 在中、小功率柴油機在中、小功率柴油機上常采用進氣預(yù)熱器作為上常采用進氣預(yù)熱器作為冷起動的輔助裝置。冷起動的輔助裝置。 空心閥體由膨脹系數(shù)較大的空心閥體由膨脹系數(shù)較大的金屬材料制成。其一端與金屬材料制成。其一端與進油管接頭進油管接頭相連，另一端相連，另一端有內(nèi)螺紋與一端帶有外螺紋的閥芯相連。閥芯的錐有內(nèi)螺紋與一端帶有外螺紋的閥芯相連。閥芯的錐形端在預(yù)熱器不工作時將油管接頭的進油口堵塞。形端在預(yù)熱器不工作時將油管接頭的進油口堵塞。閥體外繞有外表面絕緣的電熱絲。閥體外繞有外表面絕緣的電熱絲。 柴油機起動時，柴油機起動時，接通預(yù)熱器電路后，接通預(yù)熱器電路后，電熱絲發(fā)熱電熱絲發(fā)熱，同時加熱閥體，同時

9、加熱閥體，閥體受熱伸長，閥體受熱伸長，帶動閥芯移動，使閥芯的錐形端離開進油孔帶動閥芯移動，使閥芯的錐形端離開進油孔。燃。燃油流進閥體內(nèi)腔受熱氣化，從閥體的內(nèi)腔噴出，并被熾熱的電熱油流進閥體內(nèi)腔受熱氣化，從閥體的內(nèi)腔噴出，并被熾熱的電熱絲點燃生成火焰噴入絲點燃生成火焰噴入進氣管進氣管，使進氣得以預(yù)熱使進氣得以預(yù)熱。當關(guān)閉預(yù)熱開關(guān)。當關(guān)閉預(yù)熱開關(guān)時，電路切斷，電熱絲變冷，閥體冷卻收縮，其錐形端又堵住進時，電路切斷，電熱絲變冷，閥體冷卻收縮，其錐形端又堵住進油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄滅，預(yù)熱停止。油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄滅，預(yù)熱停止。 3）、減壓裝置（圖）、減壓裝置（圖11-5） 為了

10、降低起動力矩，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，在某些車用柴油為了降低起動力矩，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，在某些車用柴油機上采用減壓裝置。發(fā)動機起動時，首先通過機上采用減壓裝置。發(fā)動機起動時，首先通過手柄手柄驅(qū)使驅(qū)使調(diào)整螺釘旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整螺釘旋轉(zhuǎn)，并略微頂開氣門（氣門一般下降略微頂開氣門（氣門一般下降1-1.25mm），），以降低初壓縮阻力以降低初壓縮阻力。這樣在柴油機起動前。這樣在柴油機起動前起動機轉(zhuǎn)動曲軸比較容易。起動機轉(zhuǎn)動曲軸比較容易。 當曲軸轉(zhuǎn)動起來后當曲軸轉(zhuǎn)動起來后，各零件工，各零件工作表面溫度升高，潤滑油粘度作表面溫度升高，潤滑油粘度降低，摩擦阻力減小，從而降降低，摩擦阻力減小，從而降低了起動阻力矩。這時低了起

11、動阻力矩。這時將手柄將手柄扳回原來位置扳回原來位置，柴油機即可順，柴油機即可順利起動。利起動。 4）、起動液噴射裝置）、起動液噴射裝置（圖（圖11-4）：低溫起動使用）：低溫起動使用在在柴油機進氣管柴油機進氣管內(nèi)安裝一個噴嘴，起動液壓力噴射罐內(nèi)內(nèi)安裝一個噴嘴，起動液壓力噴射罐內(nèi)充有壓縮氣體（充有壓縮氣體（氮氣氮氣）和易燃燃料和易燃燃料（乙醚、丙酮、石油乙醚、丙酮、石油醚醚等）。當?shù)蜏仄饎硬裼蜋C時，將噴射罐倒立，罐口對等）。當?shù)蜏仄饎硬裼蜋C時，將噴射罐倒立，罐口對準噴嘴上端的管口。輕壓起動液準噴嘴上端的管口。輕壓起動液噴射罐，即噴射罐，即打開噴射罐口處的單打開噴射罐口處的單向閥向閥，則，則起動液

12、通過單向閥、噴起動液通過單向閥、噴嘴噴入柴油機進氣管嘴噴入柴油機進氣管，并隨同進，并隨同進氣管內(nèi)的空氣一起被吸入燃燒室。氣管內(nèi)的空氣一起被吸入燃燒室。因為起動液是易燃燃料，故可在因為起動液是易燃燃料，故可在較低的溫度和壓力下迅速著火，從而點燃噴入燃燒室的較低的溫度和壓力下迅速著火，從而點燃噴入燃燒室的柴油。柴油。第二節(jié)第二節(jié) 起動機的組成起動機的組成 1 組成：組成： 直流電動機常采用串激直流電動機，其特點是低速時轉(zhuǎn)矩很大，直流電動機常采用串激直流電動機，其特點是低速時轉(zhuǎn)矩很大，隨轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T，這一特征非常適合發(fā)動機起動的要求這一特征非常適合發(fā)動機起動的要求。汽油機用起動機汽油機用

13、起動機：功率為功率為1.5kw ，電壓為電壓為12v 柴油機用起動機柴油機用起動機：功率為功率為5kw，電壓為電壓為24v 2操縱機構(gòu)操縱機構(gòu)直流電動機直流電動機操縱機構(gòu)操縱機構(gòu)離合機構(gòu)離合機構(gòu)直接直接操縱操縱電磁操縱（遠距離操縱）電磁操縱（遠距離操縱） 直接操縱：直接操縱：由駕駛員通過起動踏板和杠桿機構(gòu)直接操縱起動開由駕駛員通過起動踏板和杠桿機構(gòu)直接操縱起動開關(guān)并使傳動齒輪副進入嚙合。結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、但操作不便，關(guān)并使傳動齒輪副進入嚙合。結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、但操作不便，且當駕駛員座位距起動機較遠時難以布置，目前以很少使用且當駕駛員座位距起動機較遠時難以布置，目前以很少使用。 電磁操縱：電

14、磁操縱：由駕駛員通過起動開關(guān)操縱繼電器（電磁開關(guān)），由駕駛員通過起動開關(guān)操縱繼電器（電磁開關(guān)），而由繼電器操縱起動機電磁開關(guān)和齒輪副或通過起動開關(guān)直接操而由繼電器操縱起動機電磁開關(guān)和齒輪副或通過起動開關(guān)直接操縱起動機電磁開關(guān)和齒輪副。縱起動機電磁開關(guān)和齒輪副。 布置靈活、使用方便、適宜于遠距布置靈活、使用方便、適宜于遠距離操縱，目前，車用汽油機或柴油機均采用電磁操縱式起動機。離操縱，目前，車用汽油機或柴油機均采用電磁操縱式起動機。起動機齒較與飛輪齒圈傳動比為起動機齒較與飛輪齒圈傳動比為1015。3離合機構(gòu)離合機構(gòu) 起動機應(yīng)該只在起動時才與發(fā)動機曲軸相聯(lián)，而當發(fā)動機開起動機應(yīng)該只在起動時才與發(fā)動

15、機曲軸相聯(lián)，而當發(fā)動機開始工作之后，起動機應(yīng)立即與曲軸分離。否則，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速始工作之后，起動機應(yīng)立即與曲軸分離。否則，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高，將使起動機大大超速，產(chǎn)生很大的離心力，而使起動機的升高，將使起動機大大超速，產(chǎn)生很大的離心力，而使起動機損壞（起動機電樞繞組松弛，甚至飛散損壞（起動機電樞繞組松弛，甚至飛散）。）。 因此，起動機中裝有離合機構(gòu)。在起動時，它保證起動機的因此，起動機中裝有離合機構(gòu)。在起動時，它保證起動機的動力能夠通過飛輪傳遞給曲軸；起動完畢，發(fā)動機開始工作時，動力能夠通過飛輪傳遞給曲軸；起動完畢，發(fā)動機開始工作時，立即切斷動力傳遞路線，使發(fā)動機不可能反過來通過飛輪驅(qū)動起立

16、即切斷動力傳遞路線，使發(fā)動機不可能反過來通過飛輪驅(qū)動起動機以高速旋轉(zhuǎn)。動機以高速旋轉(zhuǎn)。 滾柱式離合機構(gòu)是常用的離合機構(gòu)。滾柱式離合機構(gòu)是常用的離合機構(gòu)。 滾柱式離合機構(gòu)由開有楔滾柱式離合機構(gòu)由開有楔形缺口的外座圈、內(nèi)座圈、滾形缺口的外座圈、內(nèi)座圈、滾子以及連同彈簧一起裝在外座子以及連同彈簧一起裝在外座圈孔中的柱塞組成。圈孔中的柱塞組成。作為內(nèi)座作為內(nèi)座圈轂的套筒和起動機軸用花鍵圈轂的套筒和起動機軸用花鍵連接連接。固定在外座圈上的齒輪固定在外座圈上的齒輪隨電樞軸一起轉(zhuǎn)動，驅(qū)動飛輪隨電樞軸一起轉(zhuǎn)動，驅(qū)動飛輪齒圈而使曲軸旋轉(zhuǎn)齒圈而使曲軸旋轉(zhuǎn)。（圖圖118 d） ）外座圈外座圈馬達馬達齒輪齒輪（與外座

17、（與外座圈固接）圈固接）內(nèi)內(nèi)座座圈圈滾子彈簧柱塞滾子彈簧柱塞飛輪齒圈飛輪齒圈 當電樞連同內(nèi)座圈依箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)時，滾子借摩擦當電樞連同內(nèi)座圈依箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)時，滾子借摩擦力和彈簧推力而楔緊在內(nèi)外座圈之間的楔形槽的窄端。力和彈簧推力而楔緊在內(nèi)外座圈之間的楔形槽的窄端。于是起動機軸上的轉(zhuǎn)矩便可通過楔緊的滾子傳到外座圈，于是起動機軸上的轉(zhuǎn)矩便可通過楔緊的滾子傳到外座圈，因此固定在外座圈上的齒輪隨電樞軸一同旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動飛因此固定在外座圈上的齒輪隨電樞軸一同旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動飛輪齒圈而使曲軸旋轉(zhuǎn)。輪齒圈而使曲軸旋轉(zhuǎn)。 當發(fā)動機開始工作，曲軸轉(zhuǎn)速升高以后，即有飛輪齒圈當發(fā)動機開始工作，曲軸轉(zhuǎn)速升高以后，即有飛輪

18、齒圈帶動起動機齒輪高速旋轉(zhuǎn)的趨勢。帶動起動機齒輪高速旋轉(zhuǎn)的趨勢。此時雖然齒輪的旋轉(zhuǎn)此時雖然齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變，但已由主動輪變成了從動輪。于是，滾子在方向不變，但已由主動輪變成了從動輪。于是，滾子在摩擦力的作用下克服彈簧張力而向楔形槽較寬的一端滾摩擦力的作用下克服彈簧張力而向楔形槽較寬的一端滾動動，從而，高速旋轉(zhuǎn)的小齒輪與電樞軸脫開，防止了起，從而，高速旋轉(zhuǎn)的小齒輪與電樞軸脫開，防止了起動機超速的危險。動機超速的危險。 滾柱式離合機構(gòu)滾柱式離合機構(gòu)動畫演示（動畫演示（圖圖118 d）起動初期起動初期，滾子借摩滾子借摩擦力和彈簧推力而楔擦力和彈簧推力而楔緊緊在在楔形槽的窄端楔形槽的窄端當滾子楔緊在

19、窄端時，動力當滾子楔緊在窄端時，動力傳遞路線是：傳遞路線是：電樞及內(nèi)座圈電樞及內(nèi)座圈滾子滾子外座外座圈及馬達齒輪圈及馬達齒輪飛輪齒圈飛輪齒圈內(nèi)外座圈內(nèi)外座圈同步旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)起動后，發(fā)動機轉(zhuǎn)起動后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升，因飛輪齒速上升，因飛輪齒帶動馬達齒，故外帶動馬達齒，故外圈轉(zhuǎn)速高于內(nèi)圈圈轉(zhuǎn)速高于內(nèi)圈當內(nèi)外圈分離后，馬達齒將在當內(nèi)外圈分離后，馬達齒將在飛輪齒圈離心力作用下被甩出飛輪齒圈離心力作用下被甩出動動畫畫結(jié)結(jié)束束4起動過程起動過程：起動時，接通起動開關(guān)，起動機電路通電，繼電器起動時，接通起動開關(guān)，起動機電路通電，繼電器的吸引線圈和保持線圈通電，產(chǎn)生很強的磁力，吸引鐵芯的吸引線圈和保持線圈通電，

20、產(chǎn)生很強的磁力，吸引鐵芯右（?。┯遥ǎ。┮?，并帶動驅(qū)動杠桿繞其銷軸轉(zhuǎn)動，使齒輪移出與飛輪齒圈嚙合。移，并帶動驅(qū)動杠桿繞其銷軸轉(zhuǎn)動，使齒輪移出與飛輪齒圈嚙合。與此同時，由于吸引線圈的電流通過電動機的繞組，電樞開始轉(zhuǎn)與此同時，由于吸引線圈的電流通過電動機的繞組，電樞開始轉(zhuǎn)動，齒輪在旋轉(zhuǎn)中移出動，齒輪在旋轉(zhuǎn)中移出（離合（離合機構(gòu)略）機構(gòu)略），減小沖擊。，減小沖擊。如果齒輪與飛輪齒端相對，不能馬如果齒輪與飛輪齒端相對，不能馬上嚙合，此時彈簧壓縮，當齒輪轉(zhuǎn)上嚙合，此時彈簧壓縮，當齒輪轉(zhuǎn)過一個角度后，齒輪與飛輪迅速嚙過一個角度后，齒輪與飛輪迅速嚙合。合。當鐵芯移動到使短路開關(guān)閉合當鐵芯移動到使短路開關(guān)閉合

21、的位置時的位置時，短路線路接通，吸引線，短路線路接通，吸引線圈被短路，失去作用，保持線圈所圈被短路，失去作用，保持線圈所產(chǎn)生的磁力足以維持鐵芯處于開關(guān)產(chǎn)生的磁力足以維持鐵芯處于開關(guān)吸合的位置吸合的位置。說明：說明：起動過程起動過程原理參課本原理參課本P334圖圖1112電磁嚙合式電磁嚙合式起動機的電路原理。起動機的電路原理。起動過程起動過程動畫演示動畫演示起動開關(guān)起動開關(guān)鐵芯右移鐵芯右移齒輪左移齒輪左移鐵芯右移導致短路鐵芯右移導致短路開關(guān)接通開關(guān)接通動畫結(jié)束動畫結(jié)束第三節(jié)第三節(jié) 電磁嚙合式起動機電磁嚙合式起動機因目前各種汽油機、柴油機幾乎都使用電磁嚙合式起動機，故重因目前各種汽油機、柴油機幾乎都使用電磁嚙合式起動機，故重點講解電磁嚙合式起動機結(jié)構(gòu)和工作原理（參點講解電磁嚙合式起動機結(jié)構(gòu)和工作原理（參P334圖圖111