汽車控制系統(tǒng)課件

汽車電器與電子控制系統(tǒng)主講：伍時和三亞學院理工學院第三章起動機第三章起動機汽車電器與電子控制系統(tǒng)主講：伍時和三亞學院理工學院第三章1要點：1、發(fā)動機不能自行起動，必須有外力拖動才能起動。2、起動系統(tǒng)：蓄電池、電流表、起動電動機、點火開關、繼電器。將電池的能量轉換成機械能帶動發(fā)動機起動點火。3、起動機：1）直流串勵電動機。2）、傳動機構。3）、控制裝置。第三章第三章起動機要點：1、發(fā)動機不能自行起動，必須有外力拖動才能起動。第三章2起動機一般由三部分組成與作用：1)、直流串勵式電動機其作用是產(chǎn)生轉矩，即將蓄電池的電能轉變?yōu)闄C械能的裝置。2)、傳動機構其作用是在發(fā)動機起動時，使起動機驅動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動機轉矩傳給發(fā)動機曲軸；而在發(fā)動機起動后，使驅動齒輪自動打滑，避免起動機發(fā)生電樞飛散的“飛車”事故。3)、控制裝置(即電磁開關)用來接通和切斷電動機與蓄電池之間的電路，控制起動機驅動齒輪與發(fā)動機飛輪的嚙合與分離。在有些汽油機上，還具有接人和隔除點火線圈附加電阻的作用。圖3．1所示為一典型起動機的結構。第三章起動機起動機一般由三部分組成與作用：第三章起動機3第三章起動機第三章起動機4第3章汽車控制系統(tǒng)課件5第三章起動機第一節(jié)起動機的結構及工作原理第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理第四節(jié)起動機常見故障和診斷以及試驗與調整第三章第三章起動機第一節(jié)起動機的結構及工作原理第三章6第一節(jié)起動機的結構及工作原理ESM:一、直流電動機1．直流電動機的構造部件：機殼、磁極、電樞、換向器、電刷、端蓋。主要部件：定子繞組（勵磁）轉子繞組（電樞）。第一節(jié)起動機的結構及工作原理ESM:一、直流電動機部7第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩（1）工作原理（2）電磁轉矩磁場中，載流導體受力，左手定則。Cm轉矩常數(shù)，P極對數(shù)，Z電樞總導體數(shù),α支路對數(shù)。IS——電樞電流Φ——磁極磁通量第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩8第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩（3）電樞感應電動勢Ce結構常數(shù)，P極對數(shù)，Z電樞總導體數(shù),α支路對數(shù)。力矩與電流成正比，電流與轉速反向變化關系。外加電壓與電樞電流的關系。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩9第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合器。單向離合器的外殼與十字塊之間的間隙為不同寬度鍥形槽，當發(fā)動機起動時，傳動撥叉將單向離合器沿著花鍵撥出，驅動齒輪齒入發(fā)動機的飛輪齒環(huán)，此時電樞轉動，單向離合器的十字塊隨著電樞一起旋轉，滾柱滾入鍥形槽的狹窄一側而卡住，將轉矩傳給發(fā)動機的驅動齒輪。驅動曲軸起動發(fā)動機。第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合10第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合器。發(fā)動機起動后，飛輪線速度大于傳動齒輪的線速度，發(fā)動機帶動的飛輪將驅動單向離合器的驅動齒輪齒，驅動齒輪的轉速比單向離合器的十字塊轉速更快，滾柱滾入鍥形槽的較寬一側而打滑，這樣發(fā)動機的轉矩不能傳給電動機的驅動齒輪。避免電動機飛車的危險。第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合11第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器電動機輸出起動力矩時，內接合鼓沿螺旋線向右移動，將摩擦片與外接合鼓壓緊，利用摩擦力將電動機力矩傳遞給飛輪，發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器電動機12第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器當飛輪線速度大于起動齒輪時，內接合鼓沿螺旋線向左移動，將摩擦片與外接合鼓松開，飛輪力矩不能傳遞給電動機。實現(xiàn)單向力矩傳遞。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器當飛輪13第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起動時，電動機旋轉力矩將扭力彈簧收緊，于是電樞的轉矩通過扭力彈簧4，驅動齒輪傳遞給發(fā)動機的飛輪，將發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起14第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起動后，飛輪的線速度大于驅動齒輪時，驅動齒輪的逆向作用力將扭力彈簧放松，發(fā)動機的飛輪力矩不能通過驅動齒輪傳遞給電樞轉軸，實現(xiàn)單向離合器的功能。第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起15第一節(jié)起動機的結構及工作原理三、電磁式控制裝置當起動時，接通開關9，按下起動按鈕8，電磁線圈5、6通電并向電動機的電樞和勵磁繞組通電，電機低電壓低速起動，活動鐵心向右吸合，帶動撥叉將驅動此輪向左移動與飛輪齒輪齒合。當活動鐵心完全吸合時，活動觸盤將14,15觸電接通，電源與電動機繞組全電壓接通，電動機產(chǎn)生正常力矩帶動發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理三、電磁式控制裝置當起動時，接16第一節(jié)起動機的結構及工作原理控制過程為起動完成后，松開起動按鈕8，保持線圈、吸引線圈經(jīng)觸電15通電，由于吸引線圈的電流方向與齒合時的流向相反，所以保持線圈與吸引線圈產(chǎn)生相反的磁場，活動電磁鐵松開，彈簧帶動活動鐵心向左移動，驅動齒輪與飛輪齒合放開，同時接觸盤將14、15觸點斷開，電動機斷電停止運轉。第一節(jié)起動機的結構及工作原理控制過程為起動完成后，17第一節(jié)起動機的結構及工作原理四、起動機特性1．直流串勵式電動機特性第一節(jié)起動機的結構及工作原理四、起動機特性1．直流串勵式電18第一節(jié)起動機的結構及工作原理串激式直流電動機的機械特性第一節(jié)起動機的結構及工作原理串激式直流電動機的機械特性19第一節(jié)起動機的結構及工作原理一、起動機特性曲線——即轉矩、轉速、功率與電流的關系。1）、起動機起動時，n=0，電流最大，轉矩也最大。稱為制動轉矩。2）、起動機空轉時，電流最小，轉矩也最小。N最大，稱為空載轉速。3）、起動機電樞電流接近一半時，功率最大。稱為起動機的額定功率，是選擇電機的依據(jù)。第一節(jié)起動機的結構及工作原理一、起動機特性曲線——即轉矩、20第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇

NQ——最低起動轉速參數(shù)選擇包括:起動機的功率、傳動比、蓄電池容量的選擇。MQ——發(fā)動機的起動阻力轉矩N*m。P——起動機功率（kW）。ω——角速度（頻率）。1）、起動機功率的選擇

第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇NQ——21第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇

V——發(fā)動機的工作容積(L)。2）、M——柴油發(fā)動機的起動阻力轉矩N*m。C0——常數(shù)（表3-1）。根據(jù)表3-1以及公式類型壓縮比缸數(shù)468汽油機533.53.8汽油機73.544.2柴油機1577.27.4（表3-1）汽油機NQ=300~500r/min柴油機NQ=900~1500r/min電動機功率第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇V——發(fā)22第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇：發(fā)動機最低起動轉速三個條件。1）、氣缸已經(jīng)吸入能夠著火的混合氣。3）、點火裝置能夠發(fā)出可靠的火花。2）、壓縮行程終了時，混合氣具有一定的壓力和溫度，使得第一次爆發(fā)后，發(fā)電機具有一定的動能完成四沖程繼續(xù)工作。汽油機最低轉速為：50~70r/min，柴油機的最低轉速為：100~200r/min.汽油機NQ=50~70r/min柴油機NQ=100~200r/min第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇：發(fā)動機23第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇2．傳動比的選擇

1）、起動機與發(fā)動機的傳動比，應能夠保證發(fā)動機可靠的起動，同時要求能夠使得起動電動機達到最大的功率。即就是保證發(fā)動機最低轉速起動的條件下，電動機輸出功率以及轉矩最大。起動機與曲軸的傳動比：汽油機13~17；柴油機8~10。汽油機NQ——最低起動轉速650~900r/min柴油機NQ——最低起動轉速800~2000r/min第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇2．傳動比的選擇1）、起動機24第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇3．蓄電池的選擇

電池容量C

——電池容量（Ah）P

——起動電動機功率（kW）V

——起動電動機額定電壓（V）7.5kW以上的電動機，蓄電池的容量可以選擇比計算的理論值小些。第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇3．蓄電池的選擇電池容量C25第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理一、起動機的分類（1）、電磁控制強制吸合式：電機起動時，驅動齒輪借助電磁力拉動推桿，自動吸入飛輪齒環(huán)。（2）、電樞移動式：靠磁極磁通的電磁力，使電樞軸向移動，將驅動齒輪齒飛輪齒環(huán)。（3）、齒輪移動式：靠電磁開關推動安裝在電樞軸孔內的齒合桿，而使驅動齒輪齒飛輪齒環(huán)。電樞移動式、和齒輪移動式，性能較好，但機械結構較復雜。用得多的是電磁控制強制吸入式。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理一、起動機的分類（1）、26第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機1、日產(chǎn)1）日產(chǎn)車型。動作原理與第一節(jié)講解一致第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機27第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機2、國產(chǎn)QD124型起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機28第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。1）、進入齒合打開點火開關3，繼電器線圈通電，觸頭1閉開，吸合線圈，維持線圈通電，電動機以低電壓運行，將驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。電動機與發(fā)動機飛輪齒合。通電回路為：電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器線圈搭鐵電機低電壓起動齒入運行通路維持線圈電路電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器連接觸頭搭鐵導電片7接線柱8吸引線圈13接線柱9電動機線圈接線柱5電池負極維持線圈搭鐵繼電器通電回路第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階29第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。2）、完全齒合：接觸盤將4—5端接通，電動機全電壓運行，吸合線圈被接觸盤短接，靠維持線圈維持電磁鐵通電吸合，保持驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。3）、起動結束：松開點火開關鑰匙3，點火開關自動復位點火檔位，繼電器線圈斷電，觸頭1斷開，吸合線圈，維持線圈串聯(lián)，保持驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。電機低電壓起動齒入運行通路維持線圈電路電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器連接觸頭搭鐵接觸盤10接線柱9電動機線圈接線柱5電池負極維持線圈搭鐵通電回路為：第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階30第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。3）、起動結束：松開點火開關鑰匙3，點火開關自動復位點火檔位，繼電器線圈斷電，觸頭1斷開，吸合線圈，維持線圈串聯(lián)，吸合線圈與維持線圈電磁力相反，合成吸力跟小，撥叉軸上的彈簧彈力將驅動齒輪撥離飛輪環(huán)，接觸盤與4、5連接柱分離，起動結束。電動機繞組電池正極接線柱4導電片7負極連接頭9搭鐵接觸盤10接線柱8吸引線圈13接線柱5電池負極維持線圈14搭鐵通電回路為：第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階31三、新型起動機1．電樞移動式起動機圖3—13電樞移動式起動機的電路圖：l—主磁場繞組，2—串聯(lián)輔助勵磁繞組，3—并聯(lián)輔助勵磁繞組，4—接觸橋，5—靜觸點，6——電磁鐵，7—擋片，8—扣爪，9—回位彈簧10—圓盤，11一電樞，12—磁極，13—摩擦式離合器。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型起動機1．電樞移動式起動機圖3—13電樞移動式起32第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。1）、進入齒合此時，串、并聯(lián)輔助繞組通電產(chǎn)生的電磁力克服彈簧9的反力，吸引電動機電樞向左移動，電動機的驅動齒輪齒入曲軸的飛輪齒環(huán)。并接通主勵磁繞組1。蓄電池負極電池正極蓄電池負極電樞搭鐵接觸橋4上部串聯(lián)輔助線圈2靜觸點5并聯(lián)輔助線圈3搭鐵當起動點火開關接通時，電磁鐵6產(chǎn)生的吸力，吸引接觸橋4，由于扣爪8頂住了擋片7，接觸橋只能上端吸合，接通了串、并聯(lián)輔助繞組的電路：此時，串、并聯(lián)輔助繞組電阻大，產(chǎn)生的電磁磁通較小，電動機電樞低速運行，驅動齒輪齒入飛輪齒環(huán)較為柔和。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階33第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。2）、完全齒合：電樞移動使驅動齒輪齒入飛輪環(huán)后，固定在電動機換向器端面的圓盤10，托起扣爪8，使得擋片7脫扣，活動接觸橋上下觸點閉合，接通電動機主勵磁繞組1，起動電動機便以正常的工作轉矩轉速驅動發(fā)動機曲軸旋轉。3）、離合器動作：起動時，摩擦式單向離合器在電動機旋轉力矩的作用下，向著鎖緊狀態(tài)。將電動機的轉矩傳遞給發(fā)動機曲軸，發(fā)動機啟動后，當發(fā)動機帶動的飛輪齒線速度大于驅動齒輪齒環(huán)的線速度時，摩擦式單向離合器在發(fā)動機旋轉力矩的作用下，向著松動狀態(tài)變化，離合器打滑，曲軸轉矩不能傳遞給電動機電樞。避免飛散。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階34第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。4）、退出離合器動作：發(fā)動機起動后，電動機處于空載狀態(tài)，其轉速升高，使得電樞電流減小，串勵磁輔助繞組，主勵磁繞組電流減小，磁通Φ下降，電動機電樞與定子磁場的互相作用力下降，當減小到不能克服彈簧（9）反作用力時，彈簧力將電動機電樞向右側移動，驅動齒輪與飛輪齒環(huán)脫離齒合，扣爪8復位上扣，為下次起動做好準備；只有將點火開關復位至正常點火位置，起動繼電器線圈斷電，電動機電源切斷，電機才能回到停止狀態(tài)。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階352．減速式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型起動機減速式起動機的起動裝置有內齒合式、外齒合式和行星齒輪式三種。1）、內齒合式電動機用串勵磁形式，單向離合器采用滾柱式單向離合器10。傳動采用內齒合式，驅動齒輪13，內齒輪12。動作原理與前述基本相同。2．減速式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型36第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機2）、行星齒輪齒合式電動機用串勵磁形式，單向離合器采用滾柱式單向離合器9。減速傳動采用行星齒輪8。動作原理與前述基本相同。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機2）、行37第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機行星齒輪傳動過程：2）、行星齒輪齒合式電動機電樞力矩驅動太陽齒輪1，太陽輪驅動行星輪2、3、4，行星輪驅動安裝與單向離合器聯(lián)軸的內齒圈，達到減速目的。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機行星齒輪38第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外齒合式電動機用并勵磁形式。傳動機構由惰輪和離合器齒輪、小齒輪和起動離合器構成。惰輪、離合器齒輪可以將電動機電樞轉速減少1/3~1/4后傳遞給小齒輪。優(yōu)點：可以產(chǎn)生更大的起動轉矩（傳動機構同等體積相比較）。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外39圖3-18豐田車用減速式起動機的原理示意圖l一小齒輪，2一小齒輪回位彈簧，3一惰輪，4一電樞，5一勵磁線圈，6一電刷，7一端子C，8一可動鐵心回位彈簧，9一可動鐵心，10一端子30，1l一蓄電池，12一點火開關，13一端子50，14一螺旋花鍵，15一離合器齒輪，16一起動離合器，17一齒圈，HC一保持線圈，PC一吸引線圈第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外齒合式減速外齒合式起動機的工作原理圖3-18豐田車用減速式起動機的原理示意圖第三節(jié)典型起40第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外齒合式減速外齒合式起動機的工作原理第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外411

）、點火開關置于起動（STA）位置時，端子50將吸引線圈和保持線圈與蓄電池正極接通，吸引線圈經(jīng)端子C與電動機的定子（勵磁繞組）電樞繞組接通，再經(jīng)碳刷到地形成電動機的起動電流回路。電動機以低電壓起動轉速較低，有利于傳動機構齒合。

由于吸引線圈和保持線圈同時通電，電流產(chǎn)生的磁場方向一致，將可動鐵心向左推動，壓縮阻力彈簧，將小齒輪齒入飛輪齒環(huán)，由于整個過程電動機處于低速運轉，使得齒合過程平穩(wěn)。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理外齒合式起動機的工作原理：1）、點火開關置于起動（STA）位置時，端子50將吸引線圈42第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2

）、當鐵心向左推動將小齒輪完全齒入飛輪齒環(huán)時，連接盤將端子7（C）與端子10（30）聯(lián)通，吸引線圈被短接，蓄電池正極與電動機的定子（勵磁繞組）電樞繞組直接接通，電動機以全電壓運行，轉速升高，且輸出最大轉矩，電動機電樞轉矩通過傳動減速齒輪，單向離合器帶動曲軸其帶動發(fā)動機。

小齒輪與飛輪齒環(huán)的齒合靠維持線圈的電磁力維持。外齒合式起動機的工作原理：第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2）、當鐵心向左推動將43第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理外齒合式起動機的工作原理：3

）、起動完畢，點火開關從起動（STA）位置時，撥回至運行（ON）位置，端子50與蓄電池正極的連接斷開，吸引線圈和保持線圈通過接觸盤10、7端子（C）保持與蓄電池正極接通，流經(jīng)吸引線圈的電流與起動狀態(tài)電流方向相反，產(chǎn)生的電磁磁通與保持線圈產(chǎn)生的磁通反向相反而相互抵消，恢復彈簧的反作用力將可動鐵心向右推動，將小齒輪離開飛輪齒環(huán)。

當可動鐵心帶動接觸盤9也向右移動，使得10、7端子（C）連接斷開，電機和電磁線圈均斷電，電動機停止轉動。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理外齒合式起動機的工作原理44第四節(jié)起動機常見故障與診斷、試驗與調整二、起動機試驗與調整：1、空載試驗：試驗內容：測試1、電動機的運轉轉速，是否均勻。2、電刷應無火花，3、測量電動機電流、起動電壓。試驗電路圖。試驗時應將電動機用臺式虎鉗夾緊。試驗時間不宜超過1min時間，以免引起電動及發(fā)熱。第四節(jié)起動機常見故障與診斷、試驗與調整二、起動機試驗與調45第四節(jié)起動機常見故障與診斷、試驗與調整二、起動機試驗與調整：2、全制動試驗：試驗內容：測試1、離合器是否打滑。2、制動電流和電壓。3、壓桿的制動力。試驗電路圖。試驗時應將電動機用臺式虎鉗夾緊。試驗時間不宜超過1min時間，以免引起電動及發(fā)熱。并要求空載合格的電機才進行試驗。第四節(jié)起動機常見故障與診斷、試驗與調整二、起動機試驗與調46一、起動機常見故障與診斷（包括起動電動機、起動機構、起動控制電路）：第四節(jié)起動機常見故障與診斷、試驗與調整1、起動機不轉，2、起動機運轉無力，3、起動機空轉，4、驅動齒輪與飛輪環(huán)撞擊5、電磁開關吸合不牢二、起動機試驗與調整：1、起動機空載試驗，2、全制動試驗一、起動機常見故障與診斷（包括起動電動機、起動機構、起動控制47小結及必做作業(yè)習題,1、起動電動機的結構及其工作原理。機械特性。2、單向離合器的種類。單向離合器的結構及其工作原理。3、起動電動機的參數(shù)及電機選擇。4、典型起動機的種類和工作原理，尤其起動過程的控制。作業(yè)：3-4、3-6，3-9，3-11內容小結小結及必做作業(yè)習題,1、起動電動機的結構及其工作原理。機械特48第3章汽車控制系統(tǒng)課件49汽車電器與電子控制系統(tǒng)主講：伍時和三亞學院理工學院第三章起動機第三章起動機汽車電器與電子控制系統(tǒng)主講：伍時和三亞學院理工學院第三章50要點：1、發(fā)動機不能自行起動，必須有外力拖動才能起動。2、起動系統(tǒng)：蓄電池、電流表、起動電動機、點火開關、繼電器。將電池的能量轉換成機械能帶動發(fā)動機起動點火。3、起動機：1）直流串勵電動機。2）、傳動機構。3）、控制裝置。第三章第三章起動機要點：1、發(fā)動機不能自行起動，必須有外力拖動才能起動。第三章51起動機一般由三部分組成與作用：1)、直流串勵式電動機其作用是產(chǎn)生轉矩，即將蓄電池的電能轉變?yōu)闄C械能的裝置。2)、傳動機構其作用是在發(fā)動機起動時，使起動機驅動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動機轉矩傳給發(fā)動機曲軸；而在發(fā)動機起動后，使驅動齒輪自動打滑，避免起動機發(fā)生電樞飛散的“飛車”事故。3)、控制裝置(即電磁開關)用來接通和切斷電動機與蓄電池之間的電路，控制起動機驅動齒輪與發(fā)動機飛輪的嚙合與分離。在有些汽油機上，還具有接人和隔除點火線圈附加電阻的作用。圖3．1所示為一典型起動機的結構。第三章起動機起動機一般由三部分組成與作用：第三章起動機52第三章起動機第三章起動機53第3章汽車控制系統(tǒng)課件54第三章起動機第一節(jié)起動機的結構及工作原理第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理第四節(jié)起動機常見故障和診斷以及試驗與調整第三章第三章起動機第一節(jié)起動機的結構及工作原理第三章55第一節(jié)起動機的結構及工作原理ESM:一、直流電動機1．直流電動機的構造部件：機殼、磁極、電樞、換向器、電刷、端蓋。主要部件：定子繞組（勵磁）轉子繞組（電樞）。第一節(jié)起動機的結構及工作原理ESM:一、直流電動機部56第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩（1）工作原理（2）電磁轉矩磁場中，載流導體受力，左手定則。Cm轉矩常數(shù)，P極對數(shù)，Z電樞總導體數(shù),α支路對數(shù)。IS——電樞電流Φ——磁極磁通量第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩57第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩（3）電樞感應電動勢Ce結構常數(shù)，P極對數(shù)，Z電樞總導體數(shù),α支路對數(shù)。力矩與電流成正比，電流與轉速反向變化關系。外加電壓與電樞電流的關系。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2．直流電動機的工作原理和轉矩58第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合器。單向離合器的外殼與十字塊之間的間隙為不同寬度鍥形槽，當發(fā)動機起動時，傳動撥叉將單向離合器沿著花鍵撥出，驅動齒輪齒入發(fā)動機的飛輪齒環(huán)，此時電樞轉動，單向離合器的十字塊隨著電樞一起旋轉，滾柱滾入鍥形槽的狹窄一側而卡住，將轉矩傳給發(fā)動機的驅動齒輪。驅動曲軸起動發(fā)動機。第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合59第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合器。發(fā)動機起動后，飛輪線速度大于傳動齒輪的線速度，發(fā)動機帶動的飛輪將驅動單向離合器的驅動齒輪齒，驅動齒輪的轉速比單向離合器的十字塊轉速更快，滾柱滾入鍥形槽的較寬一側而打滑，這樣發(fā)動機的轉矩不能傳給電動機的驅動齒輪。避免電動機飛車的危險。第一節(jié)起動機的結構及工作原理二、傳動機構1、滾柱式單向離合60第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器電動機輸出起動力矩時，內接合鼓沿螺旋線向右移動，將摩擦片與外接合鼓壓緊，利用摩擦力將電動機力矩傳遞給飛輪，發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器電動機61第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器當飛輪線速度大于起動齒輪時，內接合鼓沿螺旋線向左移動，將摩擦片與外接合鼓松開，飛輪力矩不能傳遞給電動機。實現(xiàn)單向力矩傳遞。第一節(jié)起動機的結構及工作原理2.摩擦片式單向離合器當飛輪62第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起動時，電動機旋轉力矩將扭力彈簧收緊，于是電樞的轉矩通過扭力彈簧4，驅動齒輪傳遞給發(fā)動機的飛輪，將發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起63第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起動后，飛輪的線速度大于驅動齒輪時，驅動齒輪的逆向作用力將扭力彈簧放松，發(fā)動機的飛輪力矩不能通過驅動齒輪傳遞給電樞轉軸，實現(xiàn)單向離合器的功能。第一節(jié)起動機的結構及工作原理3．彈簧式單向離合器當發(fā)動機起64第一節(jié)起動機的結構及工作原理三、電磁式控制裝置當起動時，接通開關9，按下起動按鈕8，電磁線圈5、6通電并向電動機的電樞和勵磁繞組通電，電機低電壓低速起動，活動鐵心向右吸合，帶動撥叉將驅動此輪向左移動與飛輪齒輪齒合。當活動鐵心完全吸合時，活動觸盤將14,15觸電接通，電源與電動機繞組全電壓接通，電動機產(chǎn)生正常力矩帶動發(fā)動機起動。第一節(jié)起動機的結構及工作原理三、電磁式控制裝置當起動時，接65第一節(jié)起動機的結構及工作原理控制過程為起動完成后，松開起動按鈕8，保持線圈、吸引線圈經(jīng)觸電15通電，由于吸引線圈的電流方向與齒合時的流向相反，所以保持線圈與吸引線圈產(chǎn)生相反的磁場，活動電磁鐵松開，彈簧帶動活動鐵心向左移動，驅動齒輪與飛輪齒合放開，同時接觸盤將14、15觸點斷開，電動機斷電停止運轉。第一節(jié)起動機的結構及工作原理控制過程為起動完成后，66第一節(jié)起動機的結構及工作原理四、起動機特性1．直流串勵式電動機特性第一節(jié)起動機的結構及工作原理四、起動機特性1．直流串勵式電67第一節(jié)起動機的結構及工作原理串激式直流電動機的機械特性第一節(jié)起動機的結構及工作原理串激式直流電動機的機械特性68第一節(jié)起動機的結構及工作原理一、起動機特性曲線——即轉矩、轉速、功率與電流的關系。1）、起動機起動時，n=0，電流最大，轉矩也最大。稱為制動轉矩。2）、起動機空轉時，電流最小，轉矩也最小。N最大，稱為空載轉速。3）、起動機電樞電流接近一半時，功率最大。稱為起動機的額定功率，是選擇電機的依據(jù)。第一節(jié)起動機的結構及工作原理一、起動機特性曲線——即轉矩、69第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇

NQ——最低起動轉速參數(shù)選擇包括:起動機的功率、傳動比、蓄電池容量的選擇。MQ——發(fā)動機的起動阻力轉矩N*m。P——起動機功率（kW）。ω——角速度（頻率）。1）、起動機功率的選擇

第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇NQ——70第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇

V——發(fā)動機的工作容積(L)。2）、M——柴油發(fā)動機的起動阻力轉矩N*m。C0——常數(shù)（表3-1）。根據(jù)表3-1以及公式類型壓縮比缸數(shù)468汽油機533.53.8汽油機73.544.2柴油機1577.27.4（表3-1）汽油機NQ=300~500r/min柴油機NQ=900~1500r/min電動機功率第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇V——發(fā)71第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇：發(fā)動機最低起動轉速三個條件。1）、氣缸已經(jīng)吸入能夠著火的混合氣。3）、點火裝置能夠發(fā)出可靠的火花。2）、壓縮行程終了時，混合氣具有一定的壓力和溫度，使得第一次爆發(fā)后，發(fā)電機具有一定的動能完成四沖程繼續(xù)工作。汽油機最低轉速為：50~70r/min，柴油機的最低轉速為：100~200r/min.汽油機NQ=50~70r/min柴油機NQ=100~200r/min第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇1．起動機功率的選擇：發(fā)動機72第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇2．傳動比的選擇

1）、起動機與發(fā)動機的傳動比，應能夠保證發(fā)動機可靠的起動，同時要求能夠使得起動電動機達到最大的功率。即就是保證發(fā)動機最低轉速起動的條件下，電動機輸出功率以及轉矩最大。起動機與曲軸的傳動比：汽油機13~17；柴油機8~10。汽油機NQ——最低起動轉速650~900r/min柴油機NQ——最低起動轉速800~2000r/min第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇2．傳動比的選擇1）、起動機73第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇3．蓄電池的選擇

電池容量C

——電池容量（Ah）P

——起動電動機功率（kW）V

——起動電動機額定電壓（V）7.5kW以上的電動機，蓄電池的容量可以選擇比計算的理論值小些。第二節(jié)起動機基本參數(shù)的選擇3．蓄電池的選擇電池容量C74第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理一、起動機的分類（1）、電磁控制強制吸合式：電機起動時，驅動齒輪借助電磁力拉動推桿，自動吸入飛輪齒環(huán)。（2）、電樞移動式：靠磁極磁通的電磁力，使電樞軸向移動，將驅動齒輪齒飛輪齒環(huán)。（3）、齒輪移動式：靠電磁開關推動安裝在電樞軸孔內的齒合桿，而使驅動齒輪齒飛輪齒環(huán)。電樞移動式、和齒輪移動式，性能較好，但機械結構較復雜。用得多的是電磁控制強制吸入式。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理一、起動機的分類（1）、75第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機1、日產(chǎn)1）日產(chǎn)車型。動作原理與第一節(jié)講解一致第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機76第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機2、國產(chǎn)QD124型起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理二、電磁控制齒合式起動機77第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。1）、進入齒合打開點火開關3，繼電器線圈通電，觸頭1閉開，吸合線圈，維持線圈通電，電動機以低電壓運行，將驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。電動機與發(fā)動機飛輪齒合。通電回路為：電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器線圈搭鐵電機低電壓起動齒入運行通路維持線圈電路電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器連接觸頭搭鐵導電片7接線柱8吸引線圈13接線柱9電動機線圈接線柱5電池負極維持線圈搭鐵繼電器通電回路第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階78第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。2）、完全齒合：接觸盤將4—5端接通，電動機全電壓運行，吸合線圈被接觸盤短接，靠維持線圈維持電磁鐵通電吸合，保持驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。3）、起動結束：松開點火開關鑰匙3，點火開關自動復位點火檔位，繼電器線圈斷電，觸頭1斷開，吸合線圈，維持線圈串聯(lián)，保持驅動齒輪齒入飛輪環(huán)。電機低電壓起動齒入運行通路維持線圈電路電池正極接線柱4點火開關電流表A繼電器連接觸頭搭鐵接觸盤10接線柱9電動機線圈接線柱5電池負極維持線圈搭鐵通電回路為：第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階79第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。3）、起動結束：松開點火開關鑰匙3，點火開關自動復位點火檔位，繼電器線圈斷電，觸頭1斷開，吸合線圈，維持線圈串聯(lián)，吸合線圈與維持線圈電磁力相反，合成吸力跟小，撥叉軸上的彈簧彈力將驅動齒輪撥離飛輪環(huán)，接觸盤與4、5連接柱分離，起動結束。電動機繞組電池正極接線柱4導電片7負極連接頭9搭鐵接觸盤10接線柱8吸引線圈13接線柱5電池負極維持線圈14搭鐵通電回路為：第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階80三、新型起動機1．電樞移動式起動機圖3—13電樞移動式起動機的電路圖：l—主磁場繞組，2—串聯(lián)輔助勵磁繞組，3—并聯(lián)輔助勵磁繞組，4—接觸橋，5—靜觸點，6——電磁鐵，7—擋片，8—扣爪，9—回位彈簧10—圓盤，11一電樞，12—磁極，13—摩擦式離合器。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型起動機1．電樞移動式起動機圖3—13電樞移動式起81第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。1）、進入齒合此時，串、并聯(lián)輔助繞組通電產(chǎn)生的電磁力克服彈簧9的反力，吸引電動機電樞向左移動，電動機的驅動齒輪齒入曲軸的飛輪齒環(huán)。并接通主勵磁繞組1。蓄電池負極電池正極蓄電池負極電樞搭鐵接觸橋4上部串聯(lián)輔助線圈2靜觸點5并聯(lián)輔助線圈3搭鐵當起動點火開關接通時，電磁鐵6產(chǎn)生的吸力，吸引接觸橋4，由于扣爪8頂住了擋片7，接觸橋只能上端吸合，接通了串、并聯(lián)輔助繞組的電路：此時，串、并聯(lián)輔助繞組電阻大，產(chǎn)生的電磁磁通較小，電動機電樞低速運行，驅動齒輪齒入飛輪齒環(huán)較為柔和。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階82第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。2）、完全齒合：電樞移動使驅動齒輪齒入飛輪環(huán)后，固定在電動機換向器端面的圓盤10，托起扣爪8，使得擋片7脫扣，活動接觸橋上下觸點閉合，接通電動機主勵磁繞組1，起動電動機便以正常的工作轉矩轉速驅動發(fā)動機曲軸旋轉。3）、離合器動作：起動時，摩擦式單向離合器在電動機旋轉力矩的作用下，向著鎖緊狀態(tài)。將電動機的轉矩傳遞給發(fā)動機曲軸，發(fā)動機啟動后，當發(fā)動機帶動的飛輪齒線速度大于驅動齒輪齒環(huán)的線速度時，摩擦式單向離合器在發(fā)動機旋轉力矩的作用下，向著松動狀態(tài)變化，離合器打滑，曲軸轉矩不能傳遞給電動機電樞。避免飛散。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階83第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階段1）、進入齒合；2）、完全齒合。4）、退出離合器動作：發(fā)動機起動后，電動機處于空載狀態(tài)，其轉速升高，使得電樞電流減小，串勵磁輔助繞組，主勵磁繞組電流減小，磁通Φ下降，電動機電樞與定子磁場的互相作用力下降，當減小到不能克服彈簧（9）反作用力時，彈簧力將電動機電樞向右側移動，驅動齒輪與飛輪齒環(huán)脫離齒合，扣爪8復位上扣，為下次起動做好準備；只有將點火開關復位至正常點火位置，起動繼電器線圈斷電，電動機電源切斷，電機才能回到停止狀態(tài)。1．電樞移動式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理電動機的起動過程：兩個階842．減速式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型起動機減速式起動機的起動裝置有內齒合式、外齒合式和行星齒輪式三種。1）、內齒合式電動機用串勵磁形式，單向離合器采用滾柱式單向離合器10。傳動采用內齒合式，驅動齒輪13，內齒輪12。動作原理與前述基本相同。2．減速式起動機第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理三、新型85第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機2）、行星齒輪齒合式電動機用串勵磁形式，單向離合器采用滾柱式單向離合器9。減速傳動采用行星齒輪8。動作原理與前述基本相同。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機2）、行86第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機行星齒輪傳動過程：2）、行星齒輪齒合式電動機電樞力矩驅動太陽齒輪1，太陽輪驅動行星輪2、3、4，行星輪驅動安裝與單向離合器聯(lián)軸的內齒圈，達到減速目的。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機行星齒輪87第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外齒合式電動機用并勵磁形式。傳動機構由惰輪和離合器齒輪、小齒輪和起動離合器構成。惰輪、離合器齒輪可以將電動機電樞轉速減少1/3~1/4后傳遞給小齒輪。優(yōu)點：可以產(chǎn)生更大的起動轉矩（傳動機構同等體積相比較）。第三節(jié)典型起動機的結構及工作原理2．減速式起動機3）、外88圖3-18豐田車用減速式起動機的原理示意圖l一小齒輪，2一小齒輪回位彈簧，3一惰輪，4一電樞，5一勵磁線圈，6一電刷，7一端子C，8一可動鐵心回位彈簧，9一可動鐵心，1