起動機及控制電路講課教案

起動機及控制電路魏幫頂?shù)谝豁?，?3頁。第一節(jié)、概述(ɡàishù)及結(jié)構(gòu)一、起動系的組成：蓄電池、起動機、起動繼電器、點火開關(guān)二、起動機的組成：直流串勵式電動機控制裝置(電磁開關(guān))傳動(chuándòng)機構(gòu)第二頁，共63頁。第三頁，共63頁。三、起動機的分類(fēnlèi)1、按操縱機構(gòu)分類1）直接(zhíjiē)操縱式起動機2）電磁操縱式起動機2、按傳動機構(gòu)的嚙合方式分類1）慣性嚙合式起動機2）強制嚙合式起動機3）電樞移動式起動機4）減速式起動機第四頁，共63頁。四、起動機的型號(xínghào)1）產(chǎn)品代號：QD——表示起動機QDJ——表示減速起動機QDY——表示永磁起動機2）電壓等級(děngjí)：1—12V；2—24V3）功率等級(děngjí)：1—0-1KW；2—1-2KW;9—8-KW4）設(shè)計序號5）變型代號：拼音大寫字母表示，多表示電氣參數(shù)的變化例如：QD1225——12V，1-2KW，第25次設(shè)計，普通式起動機第五頁，共63頁。五、直流串勵式電動機在現(xiàn)代汽車中，普遍采用電力起動，它以蓄電池為電源，以直流電動機為動力(dònglì)，通過傳動裝置和控制機構(gòu)進行工作。它在工作時有兩個顯著特點：一、是扭矩大；二、是工作時間短。第六頁，共63頁。（一）、工作(gōngzuò)原理第七頁，共63頁。電動機工作時，電流通過(tōngguò)電刷和換向器流入電樞繞組。如圖4-8a）所示，換向片A與正電刷接觸，換向片B與負電刷接觸，繞組中的電流方向為a→b→c→d，根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力的原理(左手定則)，繞組ab邊、cd邊均受到電磁力F的作用，由此產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩M使電樞轉(zhuǎn)動；當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動至換向片A與負電刷接觸，換向片B與正電刷接觸時，電流改由d→c→b→a(換向器適時地改變了電樞繞組中的電流方向)，如圖4-8b）所示，但電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍保持不變，使電樞按逆時針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。第八頁，共63頁。（二）、直流串勵式電動機構(gòu)造(gòuzào)1、作用：產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。2、要求(yāoqiú)：零件的機械強度高，電路電阻小。3、組成：電樞：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩磁極：產(chǎn)生磁場換向器：改變引入電流方向電刷組件：引入電流殼體：安裝磁極，固定機件第九頁，共63頁。電樞產(chǎn)生(chǎnshēng)電磁轉(zhuǎn)矩第十頁，共63頁。第十一頁，共63頁。電樞線圈是用扁銅線繞成，較粗且匝數(shù)少；電樞軸中部位置制有螺旋齒槽，用以裝置嚙合器，有些(yǒuxiē)起動機除兩端裝有襯套外，中間還裝有支承襯套。為了防止軸向竄動，軸的前端制有槽，用于裝置鎖板機構(gòu)，軸的后端制有槽，用于裝置止動擋圈及彈性檔圈。第十二頁，共63頁。磁極第十三頁，共63頁。由外殼、磁極(cíjí)、磁場線圈等部分組成。外殼內(nèi)壁裝有四個磁極(cíjí)（有些是二個磁極(cíjí)），在其上面裝有磁場線圈，相對的是同極，相鄰的是異極。磁場線圈用扁而粗的銅線（或小銅線并聯(lián)的方法）繞成。磁場線圈采用串聯(lián)或并聯(lián)，一端與外殼上的絕緣接柱（即磁場接柱）相連，另一端與正電刷相連，線路連接如圖所示。第十四頁，共63頁。由磁極、磁場繞組(ràozǔ)和機殼組成。磁場與磁路見圖。第十五頁，共63頁。換向器和電刷用銅粉和碳粉（或石墨）壓制而成。一般(yībān)有四個，相對的電刷為同極。兩個負電刷搭鐵，兩個正電刷接磁場線圈，它們在壓簧的作用下緊密地與換向器接觸。第十六頁，共63頁。第二節(jié)、傳動(chuándòng)機構(gòu)及電磁開關(guān)一、汽車發(fā)動機對起動機的傳動機構(gòu)有以下要求小齒輪與發(fā)動機的飛輪嚙合時要平穩(wěn)，不能發(fā)生沖擊現(xiàn)象(轉(zhuǎn)子軸上帶螺旋齒）。發(fā)動機起動后，小齒輪應(yīng)能自動打滑或脫離嚙合，以免發(fā)動機帶動起動機電樞高速旋轉(zhuǎn)，造成電樞繞組“飛散”（速比(sùbǐ)一般大于15）。要防止點火開關(guān)誤操作，使起動機的小齒輪再次與發(fā)動機的飛輪嚙合。導(dǎo)致起動機與發(fā)動機飛輪的損壞（P\N檔開關(guān)復(fù)合繼電器)。第十七頁，共63頁。第十八頁，共63頁。二、常見(chánɡjiàn)起動機的單向離合器第十九頁，共63頁。

1、滾柱式單向(dānxiànɡ)離合器

1-驅(qū)動(qūdònɡ)齒輪；2-外殼；3-十字塊；4-滾柱；5-壓帽彈簧；6-墊圈；7-護蓋；8-花鍵套筒；9-彈簧座；10-嚙合彈簧；11-撥環(huán)；12-卡簧第二十頁，共63頁。單向(dānxiànɡ)離合器的工作1、飛輪(fēilún)2、起動齒輪3、外座圈4、起動尾部5、滾柱6、壓帽7、彈簧第二十一頁，共63頁。離合器的作用是：①在起動發(fā)動機時，將起動機產(chǎn)生的動力傳給飛輪，以帶動發(fā)動機起動；②當(dāng)發(fā)動機起動后，迅速將發(fā)動機與起動機間的動力切斷，避免起動機超速旋轉(zhuǎn)而損壞(sǔnhuài)。離合器的工作情況如下：A、起動時：電樞旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩經(jīng)套筒帶動十字塊旋轉(zhuǎn)，滾柱逆時針自轉(zhuǎn)，滾入楔形槽窄端，將十字塊與外殼卡緊，使十字塊與外殼之間傳遞動力。B、起動后：飛輪齒圈帶著驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速超過電樞轉(zhuǎn)速時滾柱順時針自傳，十字塊與外殼打滑防止電樞繞組飛散。第二十二頁，共63頁。滾柱式單向(dānxiànɡ)離合器優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單(jiǎndān)、加工方便，成本低；軸向尺寸長，適用于中小功率起動機。第二十三頁，共63頁。第三節(jié)、電磁開關(guān)及起動機工作(gōngzuò)特性一、電磁(diàncí)開關(guān)的結(jié)構(gòu)第二十四頁，共63頁。

1、組成：吸拉線圈、保持線圈、活動心、接觸盤。2、結(jié)構(gòu)：（1）吸拉線圈與電動機串聯(lián)且在起動機殼體搭鐵。（2）保持線圈與電動機并聯(lián)(bìnglián)，直接電磁開關(guān)殼體搭鐵搭鐵。電磁開關(guān)(kāiguān)的結(jié)構(gòu)

第二十五頁，共63頁。二、發(fā)動機的起動性能(xìngnéng)和工作特性（一）發(fā)動機的起動性能評價指標(zhǐbiāo)有：1）起動轉(zhuǎn)矩2）最低起動轉(zhuǎn)速3）起動功率4）起動極限溫度第二十六頁，共63頁。起動轉(zhuǎn)矩(qǐdònɡzhuǎnjǔ)起動機要有足夠大的轉(zhuǎn)矩來克服發(fā)動機初始轉(zhuǎn)動時的各種(ɡèzhǒnɡ)阻力。起動阻力包括：１）摩擦阻力矩２）壓縮阻力矩３）慣性阻力矩第二十七頁，共63頁。最低起動(qǐdònɡ)轉(zhuǎn)速（１）在一定(yīdìng)溫度下，發(fā)動機能夠起動的最低曲軸轉(zhuǎn)速。汽油機一般約為50-70r/min，最好70-100r/min以上。（２）起動機傳給發(fā)動機的轉(zhuǎn)速要大于發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速：若低于這個轉(zhuǎn)速，汽油泵供油不足，氣流速度過低，可燃混合氣形成不充分，還會使壓縮行程的散熱損失和漏氣損失增加，導(dǎo)致發(fā)動機不能起動。第二十八頁，共63頁。起動(qǐdònɡ)功率起動機所具有(jùyǒu)的功率應(yīng)和發(fā)動機起動所必需的起動功率相匹配。而蓄電池的容量與起動機的容量應(yīng)成正比

第二十九頁，共63頁。起動極限(jíxiàn)溫度當(dāng)環(huán)境溫度低于起動極限溫度時，應(yīng)采取起動輔助(fǔzhù)措施：１）加大蓄電池容量２）進氣加熱３）電噴車低溫補償?shù)谌?，?3頁。（二）起動機的工作(gōngzuò)特性1、轉(zhuǎn)矩特性對于直流串勵電動機，其磁場電流Ij與電樞電流Is相等，并且磁路未飽和時，磁通Φ與電樞電流成正比，即Φ＝C1Is。所以，串勵直流電動機的轉(zhuǎn)矩可表示為M＝CmIsΦ＝CmC1Is2可見，在磁路未飽和的情況下，直流串勵電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M與電樞電流Is的平方(píngfāng)成正比，如圖所示。在起動發(fā)動機的瞬間，由于發(fā)動機的阻力矩很大，發(fā)動機處于完全制動狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速為零，反電動勢也為零。此時電樞電流將達到最大值，電動機產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，從而使起動機易于起動發(fā)動機。這也是汽車上多采用直流串勵電動機的主要原因。第三十一頁，共63頁。2、轉(zhuǎn)速(zhuànsù)特性直流串勵電動機轉(zhuǎn)速n與電樞(diànshū)電流Is的關(guān)系式為

n＝式中U—加在起動機上的電壓(V)Is—電樞(diànshū)電流ΣR—包括電樞(diànshū)、勵磁繞組電阻ΔUds—電刷接觸電壓降相對而言，串勵電動機在磁路未飽和時，由于Φ不為常數(shù)，當(dāng)Is增加，即電磁轉(zhuǎn)矩增大時，由于Φ與IsΣR同時隨之增加。因此，電樞(diànshū)轉(zhuǎn)速n隨Is的增大而下降較快，因此說直流串勵電動機具有較軟的機械特性，如圖所示。故對于功率較大的串勵直流電動機，不允許在輕載或空載下長時間運行。第三十二頁，共63頁。3、功率(gōnglǜ)特性起動機的輸出功率由電動機電樞轉(zhuǎn)矩M和電樞的轉(zhuǎn)速n來確定，即P＝由此可以得出起動機的功率特性曲線，如圖4-11所示。從特性曲線可以看出，在完全制動狀態(tài)（n＝0）和空載（M＝0）時，起動機的功率等于零；電樞電流接近制動電流的一半時，電動機輸出功率最大。由于(yóuyú)起動機起動時間很短，起動機可以最大功率運轉(zhuǎn)，因此將其最大功率作為額定功率。第三十三頁，共63頁。第四節(jié)、起動機的典型(diǎnxíng)結(jié)構(gòu)一、普通(pǔtōng)起動機第三十四頁，共63頁。二、減速(jiǎnsù)起動機1、外嚙合(nièhé)減速起動機第三十五頁，共63頁。2、內(nèi)嚙合(nièhé)減速起動機第三十六頁，共63頁。

3、行星(xíngxīng)齒輪式減速起動機第三十七頁，共63頁。第三十八頁，共63頁。行星(xíngxīng)架第三十九頁，共63頁。太陽(tàiyáng)輪第四十頁，共63頁。三、永磁式起動機第四十一頁，共63頁。第五節(jié)、起動機的控制電路一帶起動(qǐdònɡ)繼電器的起動(qǐdònɡ)控制電路第四十二頁，共63頁。2.裝有組合(zǔhé)繼電器的起動控制電路第四十三頁，共63頁。豐田轎車起動(qǐdònɡ)電路圖中，起動繼電器的線圈繞組受點火開關(guān)ST2的控制，如果配置的自動變速器，起動繼電器的線圈繞組還受停車/空檔繼電器的控制，也就是說，只有自動變速器的檔位處于停車/空檔時，才有可能起動發(fā)動機。此外，當(dāng)點火開關(guān)旋到起動位置時，從點火開關(guān)的ST2端子還給發(fā)動機ECU及組合儀表提供一個信號，用作與起動有關(guān)的其它控制或指示。該圖主要體現(xiàn)了起動系的外部電路，便于查找(cházhǎo)起動系電路故障。第四十四頁，共63頁。第六節(jié)、起動機的故障診斷起動系統(tǒng)常見故障主要有：起動機不轉(zhuǎn)、起動機運轉(zhuǎn)(yùnzhuǎn)無力及其它故障幾種。在診斷與排除起動系的故障時，要根據(jù)控制電路的不同情況來具體分析?，F(xiàn)以帶起動繼電器的控制電路為例來說明起動系故障的診斷與排除方法。第四十五頁，共63頁。一、起動機不轉(zhuǎn)的故障診斷與排除(páichú)1、現(xiàn)象：將點火開關(guān)旋到起動位置，起動機不運轉(zhuǎn)。2、故障原因：該故障可以歸納為三類，即電源及線路部分、起動繼電器、起動機三類故障。1）電源及線路部分的故障有：①蓄電池嚴重虧電；②蓄電池正、負極柱上的電纜接頭(jiētóu)松動或接觸不良；③控制線路斷路。2）起動繼電器的故障有：①繼電器線圈繞組燒毀可斷路；②繼電器觸點嚴重?zé)g或觸點不能閉合。第四十六頁，共63頁。3）起動機的故障有：①起動機電磁開關(guān)觸點嚴重?zé)g或兩觸點高度調(diào)整不當(dāng)而導(dǎo)致觸點表面不在同一平面(píngmiàn)內(nèi)，使觸盤不能將兩個觸點接通；②換向器嚴重?zé)g而導(dǎo)致電刷與換向器接觸不良；③電刷彈簧壓力過小或電刷卡死在電刷架中；④電刷與勵磁繞組斷路或正電刷搭鐵；⑤磁場繞組或電樞繞組有斷路、短路或搭鐵故障；⑥電樞軸的銅襯套磨損過多，使電樞軸偏心或電樞軸彎曲，導(dǎo)致電樞鐵心“掃膛”(即電樞鐵心與磁極發(fā)生摩擦或碰撞）。第四十七頁，共63頁。3、故障診斷與排除方法根據(jù)故障排除從易到難的一般原則，首先應(yīng)檢查蓄電池儲電情況和蓄電池搭鐵線、火線(huǒxiàn)的連接是否有松動，然后再做進一步的檢查。故障診斷與排除程序如下：1）打開前照燈開關(guān)或按下喇叭按鈕，若燈光較亮或喇叭聲音宏亮，說明蓄電池存電較足，故障不在蓄電池；若燈光很暗或喇叭聲音很小，說明蓄電池容量嚴重不足；若燈不亮或喇叭不響，說明蓄電池或電源線路有故障，應(yīng)檢查蓄電池火線(huǒxiàn)及搭鐵電纜的連接有無松動以及蓄電池儲電是否充足。第四十八頁，共63頁。2）若燈亮或喇叭響，說明故障發(fā)生在起動機、電磁開關(guān)或控制電路。可用螺絲刀將電磁開關(guān)的30#接柱與C接柱接通。若起動機不轉(zhuǎn)，則起動機有故障；若起動機空轉(zhuǎn)正常，說明電磁開關(guān)或控制電路有故障。3）診斷起動機故障時，可用螺絲刀短接30#接柱與C接柱時產(chǎn)生火花的強弱來辨別。若短接時無火花，說明磁場繞組、電樞繞組或電刷引線(yǐnxiàn)等有斷路故障；若短接時有強烈火花而起動機不轉(zhuǎn)，說明起動機內(nèi)部有短路或搭鐵故障，須拆下起動機進一步檢修。4）診斷電磁開關(guān)或控制電路故障時，可用導(dǎo)線將蓄電池正極與電磁開關(guān)50#接柱接通(時間不超過3-5s)，如接通時起動機不轉(zhuǎn)，說明電磁開關(guān)故障，應(yīng)拆下檢修或更換電磁開關(guān)；如接通時起動機轉(zhuǎn)動，說明開關(guān)回路或控制回路有斷路故障。5）排除是開關(guān)回路還是控制回路故障時，可以根據(jù)是否有起動繼電器吸合的響聲來判斷。若有繼電器吸合的響聲，說明是開關(guān)回路有斷路故障；若無繼電器吸合的響聲，說明是控制回路有斷路故障。6）排除線路的斷路故障，可用萬用表或試燈逐段檢查排除。第四十九頁，共63頁。二、起動機起動無力(wúlì)的故障診斷與排除1、現(xiàn)象：將點火開關(guān)旋至起動檔時，起動機能運轉(zhuǎn)，但功率明顯不足，時轉(zhuǎn)時停。2、故障原因：1）蓄電池儲電不足或有短路故障致使供電能力降低；2）起動機主回路接觸電阻增大使起動機工作電流減小，接觸電阻增大的原因包括：蓄電池正、負極柱上的電纜(diànlǎn)緊固不良；超動機電磁開關(guān)觸點與導(dǎo)電盤燒蝕；電刷與換向器接觸不良或換向器燒蝕等；3）起動機磁場繞組或電樞繞組匝間短路使起動機輸出功率降低；4）起動機裝配過緊或有“掃膛”現(xiàn)象；5）發(fā)動機轉(zhuǎn)動阻力矩過大。第五十頁，共63頁。3、故障診斷與排除方法：1）檢查蓄電池容量(用高率放電計檢查)，若容量不足(bùzú)，可用容量充足的蓄電池輔助供電的方法加以排除；2）檢查蓄電池樁頭接柱及起動電磁開關(guān)主觸頭接柱的松動情況，若松動，加以緊固。3）若懷疑是起動機內(nèi)部故障，可用同型號無故障的起動機替換加以排除。確認是起動機內(nèi)部故障時，應(yīng)進一步拆檢起動機。第五十一頁，共63頁。三、起動機其他(qítā)故障診斷與排除起動機其他故障包含起動機空轉(zhuǎn)、驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈嚙合異響、電磁開關(guān)異響等故障。1、起動機空轉(zhuǎn)的故障診斷與排除1）現(xiàn)象：起動發(fā)動機時，起動機運轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速很高，響聲較大而發(fā)動機不運轉(zhuǎn)。2）故障原因：單向離合器打滑，不能傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。3）排除方法：更換單向離合器故障即可排除。2、驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈嚙合異響的故障診斷與排除1）現(xiàn)象：起動發(fā)動機時，驅(qū)動齒輪不能順利嚙入飛輪齒圈，有齒輪撞擊聲。2）故障原因①驅(qū)動齒輪輪齒或飛輪齒圈輪齒磨損過甚或個別齒損壞；②起動機調(diào)整(tiáozhěng)不當(dāng)，驅(qū)動齒輪端面與端蓋凸緣間的距離過小。當(dāng)驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈尚未嚙合或剛剛嚙合時，起動機主電路就已接通，于是驅(qū)動齒輪高速旋轉(zhuǎn)著與靜止的飛輪齒圈嚙合而發(fā)生的撞擊聲。第五十二頁，共63頁。3）排除方法若是齒輪磨損或個別齒損壞，則更換驅(qū)動齒輪、飛輪齒圈。若是起動機調(diào)整不當(dāng)，則按要求調(diào)整好起動機。3、起動機電磁開關(guān)異響的故障診斷與排除1）現(xiàn)象：啟動發(fā)動機時，電磁開關(guān)發(fā)出“打機槍”似的“噠、噠、噠”聲。2）故障原因①電磁開關(guān)保位線圈(xiàn