起动机

null第三章 起动机第三章 起动机了解起动机的起动性能 了解起动机的工作原理和特性 掌握起动机的组成和结构 掌握几种单向离合器的构造和工作过程 掌握电磁控制装置的构造及工作原理 掌握装用交流发电机的驱动保护电路 掌握几种减速起动机的特点及减速装置 通过对起动机的工作原理、特性、结构组成及控制装置的工作过程的了解能够对起动系的一些典型的故障进行检测并排除 第三章 起动机第三章 起动机起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成，其主要功用是起动发动机。 发动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。 第一节 发动机的起动性能第一节 发动机的起动性能起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成。 其主要功用是起动发动机。 发动机的起动性能评价指标有： 起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。一、起动转矩一、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。 二、最低起动转速 二、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。汽油机中，约为50~70r/min。最好100 70r/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分，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。三、起动功率 三、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成正比 P=(450~600)P/U四、起动极限温度四、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 加大蓄电池容量 进气加热 电喷车低温补偿第二节 起动机的原理和特性第二节 起动机的原理和特性直流电动机的工作原理　 直流电动机转矩自动调节特性 起动机的工作特性第二节 起动机的原理和特性第二节 起动机的原理和特性起动电动机均采用直流电动机。 直流电机由磁场部分、电枢部分、电刷装置等组成一、直流电动机的工作原理一、直流电动机的工作原理1.功用 直流电动机时将电能转变为机械能的设备。 2.原理 载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。 工作原理图见图3-1。直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理3.直流电动机的电磁转矩3.直流电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、电枢电流Ia的乘积，即 　　M= CmφIa 　　其中Cm—电机结构常数二、直流电动机 转矩自动调节特性二、直流电动机 转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。其原理如下： 通电的线圈在磁场中受力而转动，运动的线圈切割磁力线产生电动势，电动势的方向和线圈电流方向相反，电动势的大小为二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性E反=Ceφn 其中，Ce——电机结构常数； 　 φ——磁极磁通； 　　　n——电枢转速 电动机工作时，电压平衡方程式为： 　　　Ub=E反+IaRa 则电枢电流为：Ia=（Ub- E反）/Ra二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性： Ia=（Ub- E反）/Ra 负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转速↑→E反↑→Ia↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻转矩相等→电机拖动负载以较高转速平稳运转； 负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Ia↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩增至与阻转矩相等→电机拖动负载以较低转速平稳运转。二、直流电动机转矩自动调节特性二、直流电动机转矩自动调节特性电动机工作时，电压平衡方程式为： 　　　Ub=E反+IaRa 该称为电动机发电机一体公式 即电动机在一定条件下可以变成发电机，用于电机制动和储能三、起动机的工作特性三、起动机的工作特性1.直流电动机的型式 按照磁场绕组和电枢绕组连接方法不同，可分为并激、串激、复激。 见图3-3。2.直流电动机的机械特性2.直流电动机的机械特性（1）定义 当电源电压为额定值，励磁电路电阻为常数时，电动机的电磁转矩与转速之间的关系。 即：U b = U e，R f =常数，n=f（M）。 并励电动机和串励电动机的关系曲线如下：见图3-4，图3-5。并励电动机机械特性并励电动机机械特性串励电动机机械特性串励电动机机械特性分析分析并励式起动机中由于磁场电流不变，磁通为常数，电枢电路电阻又很小，所以电枢电流增大使电磁转矩增大时，电机转速下降并不多，称为硬的机械特性，不适合汽车用； 串励式起动机具有软的机械特性，即：轻载时转速高，重载时转速低，对起动发动机十分有利，要求与工作机械的联结为刚性或齿轮联结，避免“飞车”。复励式电动机复励式电动机大功率起动机多采用复励式，为防止轻载时转速过高造成“飞车”。 复励式电动机机械特性见图3-6。串、并、复励电动机机械特性比较串、并、复励电动机机械特性比较3.串励式起动机的工作特性3.串励式起动机的工作特性起动机的工作特性包括： 电枢转速与电流的关系:n=(Eb-I∑R)/CeФ； 电磁转矩与电流的关系: M=CmФI； 功率与电流的关系Pd=E反I=(Eb-I∑R)=Eb-I2∑R)。串励式电动机工作电路串励式电动机工作电路起动机工作特性图起动机工作特性图分析分析当I=0时，M=0，所以，P=0，转速n达到最大，n=nmax（起动机空载）； 当I=Imax时，n=0，所以，P=0，输出转矩达到最大M=Mmax（起动机制动）。 空载和制动的工作情况，常用来检验起动机的故障：分析分析空载时转速低于值，同时电流大，说明有机械故障； 制动实验时，电源电压和电流正常，转矩下降，有电路故障。 4.影响起动机工作特性的因素4.影响起动机工作特性的因素（1）蓄电池的容量和充电情况 容量大，充电充足，内阻小，供给起动机电流大，起动机的功率、转速、制动力矩都大。 （2）起动电路的电阻影响 起动机内部电阻和起动线路电阻越大，起动机得输出功率、转速、制动力矩均会降低。 （3）环境温度的影响。 环境温度低时，起动性能不好。第三节 起动机的组成和结构 第三节 起动机的组成和结构 一、起动机的型号 根据中华人民共和国行业QC/T73-1993汽车电气设备产品型号编制方法?规定，起动机的型号如下： 　　1 2 3 4 5 1.产品代号 起动机的产品代号：QD表示起动机；QDJ表示减速起动机；QDY表示永磁型起动机（包括永磁减速型起动机）。起动机的型号起动机的型号2.电压等级代号 1表示12V；2表示24V。 3.功率等级代号 功率等级代号含义见表 4.设计序号 5.变型代号二、起动机组成二、起动机组成汽车用起动机由直流电动机、传动机构、控制装置三部分组成。 构造见图3-9。起动机组成起动机组成直流电动机直流电动机汽车用起动机的直流电动机的励磁：串励式和复励式两种。 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3.组成3.组成磁场 电枢 电刷及电刷架磁场磁场由磁极、磁场绕组和机壳组成。 磁场与磁路见图3-10。磁场磁场磁场绕组的连接型式见图3-11。电枢电枢由铁心、绕组、电枢轴和换向器组成，见图3-12。传动机构传动机构1.作用 发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮；发动机起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动，超速旋转而破坏。起动机驱动齿轮与曲轴飞轮齿环之间的传动比很大，在传动机构中设置了单向离合器，起动时传递断联系。外形见图3-14null滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器如图3-15示，传动导管1与外座圈2制成一体，外座圈内部制成“十”字型空腔，驱动齿轮的尾部成圆柱形伸在外座圈的空腔内，将“十”字型空腔分割成四个锲形腔室。腔内放置滚柱3，在腔室较宽的一边的座圈孔内，还装有弹簧4和压帽5。平时靠弹簧张力经压帽将滚柱压向锲型腔室较窄的一端。座圈的外面包有铁壳，起密封和保护作用。滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器传动导管内制有键槽，套在电枢轴的花键部分，而驱动齿轮则套在轴的光滑部位，它们可以随轴转动，又可以在轴上前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮合与分离。传动导管的外侧活络的套装有弹簧和拨叉环，并由卡簧限位。拨叉操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向滑动，平时在回位弹簧的张力作用下，驱动齿轮与飞轮保持分离状态。滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器1） 起动发动机时，控制装置迫使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，电枢轴带动花键套筒旋转，在摩擦力的作用下离合弹簧扭缩，直径缩小，抱紧两个套筒外圆表面，使其成一刚体，于是电动机产生的转矩经花键套筒，离合弹簧传给驱动齿轮，从而带动飞轮旋转。 2）起动发动机后，由于飞轮带动驱动齿轮的转速高于花键套筒，迫使弹簧扭力放松，使弹簧直径扩大，驱动齿轮和花键套筒不再成为一刚体，可以相对滑动，从而避免了电动机超速旋转的危险。滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器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，适用于大功率起动机。摩擦片式离合器构造摩擦片式离合器构造控制装置控制装置1.作用： 控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离； 控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式和电磁式 汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁开关）。 QD124型起动机电磁控制装置构造null控制装置控制装置组成 由电磁铁机构、电动机开关、起动继电器和起动开关组成。 结构原理见图 工作过程工作过程起动开关未接通时，起动继电器触点张开，电动机开关断开，离合器驱动齿轮与飞轮处于分离状态。 起动继电器线圈电路接通 其电路为：蓄电池正极→点火开关接柱1→接柱3→起动继电器“点火开关”接柱→线圈搭铁→蓄电池负极。工作过程工作过程电磁铁线圈电路接通 继电器触点闭合，同时接通吸引线圈和保持线圈电流电路， 两线圈产生同方向的磁场，磁化铁心，吸动引铁前移， 引铁前端带动触盘接通两个开关（起动机开关和附加电阻短路开关）， 后端通过耳环带动拨叉移动使驱动齿轮与飞轮啮合。工作过程工作过程吸引线圈电路： 蓄电池正极→电动机开关接柱21→起动继电器“电池”接柱、支架、触点、“起动机”接柱→电磁开关接柱23→吸引线圈1→电动机开关接柱19→电动机磁场绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。工作过程工作过程保持线圈电路： 蓄电池正极→电动机开关接柱21→起动继电器“电池”接柱、支架、触点、“起动机”接柱→电磁开关接柱23→保持线圈2→搭铁→蓄电池负极。 工作过程工作过程电动机电路接通 触盘将电动机开关接柱19、21连通后，电动机电路接通。 此电路电阻极小，电流可达几百安培，电动机产生较大转矩，带动飞轮转动。 电动机开关接通后，吸引线圈和附加电阻短路。 其电路为：蓄电池正极→电动机开关接柱19、21→导电片17→磁场绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。工作过程工作过程起动开关断开 起动继电器停止工作，触点张开。 电动机开关断开，驱动齿轮和飞轮分离。 起动继电器触点张开后电动机开关断开瞬间，保持线圈电流通路为：蓄电池正极→电动机开关接柱21→触盘18→接柱19→吸引线圈1→保持线圈2→搭铁→蓄电池负极。起动机驱动保护电路起动机驱动保护电路一、作用 　 （1）发动机一旦起动，应使起动机自动停止工作。 （2）发动机正常工作后，即使误将起动开关接通，起动机也不会工作。起动机驱动保护电路起动机驱动保护电路第四节 减速式起动机第四节 减速式起动机起动机的分类 1．直接啮合强制起动式起动机（普通式起动机） 2．减速式起动机 3．永磁式起动机二、减速起动机的优点 二、减速起动机的优点 1.单位重量的输出功率增加； 2.缩小了外部尺寸,便于安装； 3.提高了起动转矩,有利于发动机的低温起动； 4.减轻了蓄电池的负担,延长了使用寿命。减速式起动机减速式起动机三、电动机三、电动机采用直流电动机。其磁场型式有： 1.永磁式 电动机不需要磁场绕组，节省材料，体积小，换向性能好。用在小功率起动机上。 2.电磁式 适用于输出功率大于1.9KW的电动机。四、减速装置四、减速装置在电动机的电枢轴和输出轴之间，设置了齿轮减速装置。 1.作用：通过转矩的倍增作用，使起动机的输出特性适应发动机的起动要求。齿轮减速比一般为3～5。 2.结构型式：见图减速装置减速装置null四、减速装置结构形式四、减速装置结构形式（1）外啮合齿轮减速器； （2）内啮合齿轮减速器； （3）行星齿轮减速器。五、传动机构及控制装置五、传动机构及控制装置五、传动机构及控制装置五、传动机构及控制装置1.减速起动机的传动装置（单向离合器） 仍采用滚柱式单向离合器，结构形式和普通起动机相同，但耐冲击要求提高了。 2.减速起动机的控制装置 电磁开关和普通起动机相同。但单向离合器的操纵有两种型式： （1）拨叉式：和普通起动机相同，用在行星减速机构上。 （2）直动齿轮式：驱动齿轮和引铁装在一起，用在平行轴外啮合式减速机构上六、减速起动机实例 六、减速起动机实例 （一）12V11E14型减速起动机 用于皇冠轿车，结构见图第五节 起动机的使用与维修 第五节 起动机的使用与维修 起动机的正确使用 起动机的维护 起动机的修理 一、起动机的正确使用 一、起动机的正确使用 1、 起动机每次使用不超过5秒 2、 电喷车和自动变速器车不能采用推车启动 3、发动机起动后必须切断控制电路 二、起动机的维护 二、起动机的维护 1、 起动机的保养 清洁（3000公里）和更换炭刷（5000公里或根据需要）。 2、 起动机的调整（实习中进行） 电磁开关接通时刻调整 起动继电器闭合电压与断开电压的调整   轴承的配合 3、单向离合器的调整三、起动机的修理 三、起动机的修理 1、 起动机的解体与装复 （1）      起动机的解体与清理 （2）      检验与修理 （3）      装复与试验 2、起动机的故障分析与处理方法 起动机的故障分析与处理方法起动机的故障分析与处理方法起动机的常见故障有：起动机不转，起动机运转无力，驱动齿轮运转不良，起动机不停止工作，起动机空转等。 起动机故障分析的首要条件是区分起动机故障和起动系电路故障，一般应先判断电路故障。 (1)   区分起动机故障与线路故障 （2）区分起动机故障与蓄电池故障 实例说明故障处理方法作业作业1. 影响起动机工作性能的因素有哪些？ 2. 蓄电池容量对起动机性能有何影响？ 3. 起动机单向离合器的作用是什么？ 4. 起动机单向离合器的种类有哪些？ 5. 控制装置的作用是什么