第八章_啟動系統(tǒng)

1、第八章第八章 啟動系統(tǒng)啟動系統(tǒng)啟動系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)的一個非常重要的輔助工作系統(tǒng)啟動系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)的一個非常重要的輔助工作系統(tǒng),內(nèi)燃機(jī)能內(nèi)燃機(jī)能否迅速可靠地啟動取決啟動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式及其工作性能否迅速可靠地啟動取決啟動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式及其工作性能.第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的啟動和啟動方式內(nèi)燃機(jī)的啟動和啟動方式第二節(jié)第二節(jié) 電啟動系統(tǒng)電啟動系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 啟動輔助裝置啟動輔助裝置第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的啟動和啟動方式內(nèi)燃機(jī)的啟動和啟動方式發(fā)動機(jī)的曲軸在外力的作用下開始轉(zhuǎn)動，到發(fā)動發(fā)動機(jī)的曲軸在外力的作用下開始轉(zhuǎn)動，到發(fā)動機(jī)開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，為發(fā)動機(jī)的機(jī)開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，為發(fā)動機(jī)的啟動啟動過

2、程過程。 一、內(nèi)燃機(jī)的啟動一、內(nèi)燃機(jī)的啟動啟動轉(zhuǎn)速：能使發(fā)動機(jī)啟動所必須的曲軸轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)啟動阻力發(fā)動機(jī)啟動阻力:l氣缸內(nèi)被壓縮氣體的阻力氣缸內(nèi)被壓縮氣體的阻力l發(fā)動機(jī)本身的機(jī)件發(fā)動機(jī)本身的機(jī)件l發(fā)動機(jī)附件內(nèi)相對運動零件之間的摩擦阻力。發(fā)動機(jī)附件內(nèi)相對運動零件之間的摩擦阻力。啟動轉(zhuǎn)矩：克服發(fā)動機(jī)啟動阻力所需要的轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩：克服發(fā)動機(jī)啟動阻力所需要的轉(zhuǎn)矩車用汽油發(fā)動機(jī)在溫度為車用汽油發(fā)動機(jī)在溫度為020時，最低啟動轉(zhuǎn)速一般為時，最低啟動轉(zhuǎn)速一般為3040r/min。為了使發(fā)動機(jī)能在更低的溫度下順利可靠的啟動，。為了使發(fā)動機(jī)能在更低的溫度下順利可靠的啟動，要求啟動轉(zhuǎn)速不低于要求啟動轉(zhuǎn)速不低于507

3、0r/min。若啟動轉(zhuǎn)速過低、氣體的流速。若啟動轉(zhuǎn)速過低、氣體的流速過低、壓縮行程的熱量損失過大，將使汽油霧化不良，氣缸內(nèi)的過低、壓縮行程的熱量損失過大，將使汽油霧化不良，氣缸內(nèi)的混合氣不易著火?；旌蠚獠灰字稹?二、內(nèi)燃機(jī)的啟動方式二、內(nèi)燃機(jī)的啟動方式發(fā)動機(jī)常用的啟動方式有：n人力啟動n電力啟動機(jī)啟動n輔助汽油機(jī)啟動n1人力啟動人力啟動n啟動時，只需將啟動手柄端頭的橫銷嵌入發(fā)動機(jī)曲軸前端的啟動爪內(nèi)，搖動手柄即可轉(zhuǎn)動曲軸，使發(fā)動機(jī)啟動。這種啟動方式操作不便，且加重了駕駛?cè)藛T的勞動強(qiáng)度，故目前主要用于大功率柴油機(jī)的輔助汽油機(jī)的啟動。 2電力啟動機(jī)啟動電力啟動機(jī)啟動 以電動機(jī)作為動力源，當(dāng)電動機(jī)軸

4、上的驅(qū)動齒輪與發(fā)動機(jī)飛輪周緣上的環(huán)齒嚙合時，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的動力，就通過飛輪傳遞給發(fā)動機(jī)的曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)、發(fā)動機(jī)啟動。 電動機(jī)以蓄電池為電源，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、啟動迅速而可靠。目前，幾乎所有的汽車發(fā)動機(jī)都采用電力啟動機(jī)啟動 3輔助汽油機(jī)啟動 其啟動裝置體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只用于大功率的啟動。 第二節(jié)第二節(jié) 電啟動系統(tǒng)電啟動系統(tǒng)電力啟動機(jī)啟動的優(yōu)點：u結(jié)構(gòu)簡單u操作方便u啟動迅速u成本低u可靠性好所以現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、軍用車輛、摩托車都采用這種啟動方式。 電啟動機(jī)主要由直流串激式電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和控制裝置三部分組成。 電啟動機(jī)的電源一般采用12V或24V的蓄電池作電源。 起動機(jī)的類

5、型電磁開關(guān)構(gòu)造原理吸引保持返回超速離合器嚙合/脫開機(jī)構(gòu)(傳動機(jī)構(gòu))一、直流串激式電動機(jī)一、直流串激式電動機(jī)直流串激式電動機(jī)的功用是在直流電作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。而直流串激式電動機(jī)低速時扭矩大,適合于內(nèi)燃機(jī)的啟動要求,廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的電啟動系統(tǒng).直流串激式電動機(jī)的結(jié)構(gòu)1-磁場繞組2-磁極鐵心3-外殼4-磁極固定螺釘 5-換向器6-轉(zhuǎn)子鐵心1-電樞繞組 8-電樞軸1、主要結(jié)構(gòu)、主要結(jié)構(gòu)直流串激式電動機(jī)主要由機(jī)殼、磁極、電樞、換向器及電刷等組成 （1）磁極磁極的作用是產(chǎn)生磁場，由鐵心和磁場繞組組成。 磁極的數(shù)目一般為4個(兩對)，功率超過7.5kW的啟動機(jī)有用6個(三對)的。 4個磁場繞組的連接方法

6、有兩種，一種是4個相互串聯(lián)，另一種是兩串兩并，即先將兩個串聯(lián)后再并聯(lián)。不論采用哪一種連接方式，4個磁場繞組產(chǎn)生的極性是相互交錯的。4個繞組相互串聯(lián) 兩串兩并 磁場繞組的連接方法1-絕緣接線柱期2-磁場繞組3-絕緣電刷4-搭鐵電刷5-換向器（2）電樞和換向器 電樞是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的核心部件，主要由電樞軸、電樞鐵心、電樞繞組和換向器組成。 流經(jīng)電樞繞組的電流很大(一般為200A600A)，故電樞繞組采用較粗的矩形裸銅線繞制，繞線方式多采用波繞法。 為了防止裸銅線繞組簡短路，在銅線與銅線、銅線與鐵心之間均用絕緣性能較好的絕緣紙隔開。 換向器的作用是把通入電刷的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌欣@組中導(dǎo)體所需的交變電流

7、。 （3）電刷與電刷架 電刷與電刷架的作用是將電流引入電動機(jī)。 4個電刷架均固定在前端蓋上，其中兩個電 刷架與端蓋絕緣，稱為絕緣電刷架 兩個電刷架與端蓋直撬鉚合而搭鐵，稱為搭鐵電刷 （4）端蓋 端蓋分為前、后兩個端蓋。 前端蓋一般用鋼板壓制而成，其上裝有4個電刷架，后端蓋用鑄鐵澆鑄而成。 （5）機(jī)殼機(jī)殼用鋼管制成，一端開有窗口，作為觀察電刷與換向器之用，平時用防塵箍蓋住。 2、直流電動機(jī)的工作原理、直流電動機(jī)的工作原理 (1)直流電動機(jī)的工作原理 直流電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，是以通電導(dǎo)體在磁場中受電場力作用的原理而制成的。 a電流從a至d b電流從d至a 當(dāng)電流由正電刷和換向片A流入

8、，從換向片B和負(fù)電刷流出時(見圖88(a)，電樞繞組線圈中的電流方向為abcd，此時轉(zhuǎn)矩方向為逆時針方向。 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180后，電流由正電刷和換向片B流入，從換向片A和負(fù)電刷流出，線圈中的電流方向為dcba，轉(zhuǎn)矩為仍為逆時針方向。電樞軸便可在一個固定轉(zhuǎn)向的電磁轉(zhuǎn)矩作用下而不斷旋轉(zhuǎn)。(2)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 電樞軸上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M的大小，與電樞電流I，及磁極磁通的大小成正比，即：amICM 式中：Cm電機(jī)常數(shù)，與電動機(jī)的磁極對數(shù)、繞組個數(shù)有關(guān) (3)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)原理 當(dāng)直流電動機(jī)接入直流電源時，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電樞旋轉(zhuǎn)。但當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，由于電樞繞組又切割磁力線，則其中又產(chǎn)生了一感應(yīng)電動

9、勢。按右手定則可知，該電動勢的方向恰與電樞電流的方向相反。由于它與外加電壓的方向相反，故稱反電動勢. 直流電動機(jī)的反電動勢 反電動勢大小為： nCEf1外加于電樞上的電壓U1，一部分消耗在電樞電阻只。上一部分則用來平衡電動機(jī)的反電動勢Ef。即： aafRIEU1上式是電動機(jī)運轉(zhuǎn)時，必須滿足的一個基本條件，稱為電壓平衡方程式。 aaaRnCUREfUI111 分析可知： 當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載增加時，電樞軸上的阻力轉(zhuǎn)矩增加，電樞轉(zhuǎn)速降低，而使反電動勢正隨之減小，電樞電流Ia增大，因此電磁轉(zhuǎn)矩也將隨之增大(由式(81)可知)，直至電磁轉(zhuǎn)矩增加到與阻力矩相等時為止，這時電動機(jī)將在新的負(fù)載下以較低的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運

10、轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載減小時，電樞轉(zhuǎn)速升高，反電動勢增大，電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩則隨之減小，直至電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小到與阻力矩相等時為止，電動機(jī)將在較高的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。 3.3.直流串激式電動機(jī)的特性直流串激式電動機(jī)的特性 (1)轉(zhuǎn)矩特性 在直流串激式電動機(jī)中，因電樞電流Ia與激磁電流是相等的，故在磁路未飽和時，磁通與電樞電流Ia成正比。即： aIC2（） 將式(-5)代人式(-1)，則得： 2aaamCICIICM（） 式中：C=CmC2，為一常數(shù)。 式(-6)表明，直流串激式電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，在磁路未飽和時，與電樞電流的平方成正比；在磁路飽和后，磁通與電流無關(guān)，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比

11、 .(2)轉(zhuǎn)速特性 電壓平衡方程為： )(faafRRIEU即電源電壓U的一部分消耗在電樞繞組電阻Ra和磁場繞組電阻只Rf 上，一部分用來與電動機(jī)的反電動勢Ef平衡。其轉(zhuǎn)速則為: 1)(CRRIUnfaa在磁路未飽和時，由于Ia增加時，和Ia(Ra十Rf)均增大，因而電動機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降 直流串激式電動機(jī)具有在重載時轉(zhuǎn)速低而轉(zhuǎn)矩大的特性，可以保持啟動安全可靠。但在輕載或空載下轉(zhuǎn)速很高，易造成“飛車”事故。因此，對于功率較大的直流串激式電動機(jī)，不允許在輕載或空載下運行。 (3)功率特性 啟動機(jī)的輸出功率由電樞軸的轉(zhuǎn)矩M和電樞軸的轉(zhuǎn)速”確定 9550MnP 式中：P-功率，kW； M-轉(zhuǎn)矩，Nm；

12、n-轉(zhuǎn)速，rmin。 當(dāng)啟動機(jī)完全制動時，相當(dāng)于啟動機(jī)剛接通的瞬間，轉(zhuǎn)速和輸出功率均為零。電流最大，轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值?？蛰d時電流最小，但轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，輸出功率亦為零。只有當(dāng)電樞電流接近制動電流的一半時，啟動機(jī)的輸出功率最大 4.啟動機(jī)的規(guī)格型號 根據(jù)QCT73-93汽車電器設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法的規(guī)定，啟動機(jī)的型號為： DJ表示減速啟動機(jī)；QDY表示永磁啟動機(jī)(包括永磁減速啟動機(jī))，J、Y分別表示“減”、“永”。 電壓等級：1-12V；2-24V。功率等級：含義見表8-1 表8-1 啟動機(jī)的功率等級代號 功率等級代號123456789功率（KW）1122334455667788二、電啟動機(jī)的傳動

13、機(jī)構(gòu)二、電啟動機(jī)的傳動機(jī)構(gòu) 傳動機(jī)構(gòu)又稱嚙合機(jī)構(gòu)或嚙合器，實際上是一個單向離合器。 單向離合器的作用是單方向傳遞轉(zhuǎn)矩，即啟動發(fā)動機(jī)時將啟動機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給飛輪齒圈，而當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，它又能自動打滑，不使飛輪齒圈帶動啟動機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)，以免損壞啟動機(jī)。 1.單向滾柱式嚙合器單向滾柱式嚙合器 單向滾柱式嚙合器l-外殼2-驅(qū)動齒輪3-十字塊4-傳動套筒5-外殼蓋6-緩沖彈簧 7-止推盤8-止推擋圈9-鎖環(huán)10-滾柱11-活動柱12-活動柱彈簧 單向滾柱式嚙合器結(jié)構(gòu)簡單，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力有限，故不能用于大功率啟動機(jī)，主要用于中、小功率的啟動機(jī)。 單向滾柱式離合器工作原理1-驅(qū)動齒輪 2-外殼 3-十字塊 4-

14、滾柱5-飛輪齒圈2.摩擦片式嚙合器摩擦片式嚙合器 摩擦片式嚙合器1-驅(qū)動齒輪與外接合鼓2-螺母3-彈性圈 4-壓環(huán)5-調(diào)整墊圈 6-從動摩擦片7、12-卡環(huán)8-主動摩擦片9-內(nèi)接合鼓 10-花鍵套筒 11-移動襯套13-緩沖彈簧14-擋圈 摩擦片式嚙合器能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故多用于大功率啟動機(jī)。但摩擦片磨損后，摩擦力會大大降低，故需經(jīng)常調(diào)整。 3.彈簧式嚙合器彈簧式嚙合器 彈簧式嚙合器1-驅(qū)動齒輪2-擋圈3-月形圈 4-扭力彈簧5-護(hù)圈6-連接套筒 7-墊圈8-緩沖彈簧 9-移動襯套10-卡簧 彈簧式嚙合器結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、壽命長、成本低，并能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，但扭力彈簧圈數(shù)多，軸向尺寸較長，不能在

15、小型啟動機(jī)上裝用。 三、電磁操縱強(qiáng)制嚙合式啟動機(jī) 由電磁開關(guān)控制啟動機(jī)主電路的通、斷及驅(qū)動齒輪的嚙人與退出的啟動機(jī)稱為電磁嚙合式啟動機(jī) 特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，在現(xiàn)代汽車上應(yīng)用最為廣泛。 電磁控制強(qiáng)制嚙合式啟動機(jī)電路1-驅(qū)動齒輪 2-回位彈簧3-撥叉 4-活動鐵心 5-保持線圈 6-吸引線圈 7-接線柱 8-啟動按鈕 9-電源總開關(guān) 10-熔斷絲 11-電流表12-蓄電池13-電動機(jī)14-啟動機(jī)接線柱 15-接觸盤 16-擋鐵17-黃銅套18-蓄電池接線柱 QDl24型啟動機(jī)結(jié)構(gòu)1-前端蓋2-機(jī)殼3-電磁開關(guān)4-調(diào)節(jié)螺釘5-撥叉6-后端蓋7-限位螺釘 8-單向離合器9-中蓋10-電樞11-磁

16、極12-磁場繞組13-電刷 QDl24型啟動機(jī)電路1-1-點火開關(guān)點火開關(guān)2-2-點火開關(guān)接線柱點火開關(guān)接線柱3-3-搭鐵接線柱搭鐵接線柱4-4-電池接線柱電池接線柱5-5-啟動機(jī)接線柱啟動機(jī)接線柱6-6-啟動繼電器啟動繼電器觸點觸點7-7-啟動繼電器啟動繼電器8-8-附加電阻線出境附加電阻線出境 9-9-點火線圈附加電阻短路接線柱點火線圈附加電阻短路接線柱10-10-導(dǎo)電片導(dǎo)電片11-11-接線柱接線柱12-12-啟動機(jī)電磁開關(guān)接線柱啟動機(jī)電磁開關(guān)接線柱13-13-吸拉線圈吸拉線圈14-14-保持線圈保持線圈15-15-活動鐵心活動鐵心16-16-回位彈簧回位彈簧17-17-調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘

17、18-18-連接片連接片19-19-撥叉撥叉20-20-定位螺釘定位螺釘21-21-單向離合器單向離合器22-22-驅(qū)驅(qū)動齒輪動齒輪23-23-限位螺釘限位螺釘24-24-固定鐵心固定鐵心 25-25-推桿推桿26-26-接觸盤接觸盤2727、28-28-啟動機(jī)開關(guān)接線柱啟動機(jī)開關(guān)接線柱 四、其他形式的啟動機(jī) 1.減速啟動機(jī)減速啟動機(jī) 在電樞軸與驅(qū)動齒輪之間裝有減速器的啟動機(jī)稱為減速啟動機(jī)。 減速啟動機(jī)的電樞工作轉(zhuǎn)速設(shè)定得較高，通過減速器使驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速降低并使轉(zhuǎn)矩增加。 減速啟動機(jī)中的減速器有三種型式，即內(nèi)嚙合齒輪式、外嚙合齒輪式和行星齒輪式 外嚙合齒輪式的主動齒輪軸與從動齒輪軸平行，但兩軸

18、中心距較大，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、噪音小、便于維修，缺點是增加了啟動機(jī)的徑向尺寸。 內(nèi)嚙合齒輪式的特點是兩軸中心距較小，工作可靠，但噪音較大。 行星齒輪式的減速器兩軸中心重合，有利于啟動機(jī)的安裝，因扭力負(fù)載平均分布在幾個行星齒輪上，故可采用塑料內(nèi)齒圈和粉末冶金的行星齒輪，既減輕了重量又抑制了噪聲，是應(yīng)用最廣泛的一種。 (a)外嚙合齒輪式 (b)內(nèi)嚙合齒輪式 (c)行星齒輪式 2.永磁式啟動機(jī)永磁式啟動機(jī) 永磁式啟動機(jī)利用永久磁鐵制作磁極，取代了普通啟動機(jī)中的磁場繞組和磁極鐵心。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點，適合安裝于空間較小的車輛上。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點，適合安裝于空間較小的

19、車輛上。 永磁減速式啟動機(jī)結(jié)構(gòu)1、16-電樞2-單向離合器3、10-軸承4-行星齒輪減速器 5-撥叉6-永久磁鐵，7-電磁開關(guān)活動鐵心-8-接線柱 9-換向器11-電刷；12-驅(qū)動圈13-固定內(nèi)齒圈 14-行星齒輪架15-電樞軸主動齒輪 3.電樞移動式啟動機(jī)電樞移動式啟動機(jī) 電樞移動式啟動機(jī)是利用磁極磁通的吸力，使整個電樞軸向移動來實現(xiàn)驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈的嚙合過程。 電樞移動式啟動機(jī)工作示意 五、電啟動機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路 對啟動機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路的要求：一是發(fā)動機(jī)啟動后，應(yīng)能使啟對啟動機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路的要求：一是發(fā)動機(jī)啟動后，應(yīng)能使啟動機(jī)自動停止工作。二是發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，即使錯誤地接通了啟動開關(guān)，動機(jī)自動停止工作。二是發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，即使錯誤地接通了啟動開關(guān)，啟動機(jī)也不會工作。啟動機(jī)也不會工作。啟動機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路都是依靠硅整流發(fā)電機(jī)的中性點電壓及相啟動機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路都是依靠硅整流發(fā)電機(jī)的中性點電壓及相應(yīng)的繼電器來完成的。應(yīng)的繼電器來完成的。 JDl36型啟動復(fù)合繼電器電路1、2-接線柱3-電磁開關(guān)六、電壓轉(zhuǎn)換開關(guān) JK-270型電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)l-啟動機(jī)按鈕 2-點火開關(guān) 3-鐵芯 4-繞圈 5-推桿 6-小接觸盤 7-大接觸盤 8-觸點 9-夾布膠木圈 10-觸點 11-吸拉線圈 12-保位線圈 13-保