1、2第三章第三章 起動系統起動系統n31 起動系統的組成和作用起動系統的組成和作用n起動系統作用起動系統作用:n通過起動機將蓄電池的電能轉換為機械能，起動發動機運轉。n起動系統的組成如下圖。3n主要由蓄電池、點火開關、起動繼電器、起動機等組成。43. 2 起動機的結起動機的結構與工作原理構與工作原理3.2.1 起動機的組成起動機的組成n起動機一般由直流電動機，傳動機構和電磁操縱機構 三部分組成53.2.1 起動機的組成起動機的組成n直流電動機直流電動機：產生電磁力矩n傳動機構傳動機構：n起動時，使小齒輪與飛輪齒圈嚙合，將起動機轉矩傳給發動機飛輪；n起動后，使起動機脫開飛輪齒圈。63.2.1 起動

2、機的組成起動機的組成n電磁操縱機構電磁操縱機構：n控制起動機的運轉和傳動機構的嚙合與分離。7起動機（左）&發電機（右）n起動機 VS 發電機83.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n1、直流電動機的、直流電動機的結構結構n工作原理工作原理n通電通電 導體導體 在磁場磁場中受到電磁力93.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n起動電動機一般為串勵式串勵式直流電動機，主要由電樞電樞、換向換向器器、磁極磁極 及機殼機殼 等組成。103.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n電樞與換向器：電樞與換向器：由電樞軸、電樞鐵心和電樞繞組等組成，電

3、樞的結構如圖。113.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n直流電動機工作原理直流電動機工作原理n通電通電 導體導體 在磁場磁場中受電磁力作用123.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理由外園帶槽的硅鋼片疊制而成，壓裝在電樞軸上，嵌裝在鐵心的槽內。13143.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n電樞繞組的電流很大（產生大的轉矩），故電樞繞組采用較粗的裸銅線繞制。153.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n為防止短路，在銅線與銅線之間、銅線與鐵心之間，用絕緣性較好的絕緣紙隔開。163.2.2 直流電動機結構和工作

4、原理直流電動機結構和工作原理n較粗的裸銅線在高速時易在離心力的作用下被甩出，因此在鐵心槽口兩側用軋線將鐵心擠緊。173.2.2 直流電動機結構直流電動機結構和工作原理和工作原理n電樞繞組各線圈的端頭均焊接在換向器上。n換向器由銅片和云母片相間疊壓而成，壓裝在電樞軸上。183.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n磁極由固定在機殼上的鐵心鐵心和纏繞在鐵心上的磁磁場繞組場繞組組成。19203.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n磁極的作用是建立電動機磁場，一般多為4個磁極。n功率超過7.35kW的起動機也有用6個磁極的。213.2.2 直流電動機結構和工作

5、原理直流電動機結構和工作原理n磁場繞組與電樞繞組串聯，用裸銅線繞制。n4個磁場繞組的連接方式有兩種，如右圖。n不管采用哪一種連接方式，4個磁場繞組所產生的磁極應該是相互交錯的。 223.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理233.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n（3）電刷與電刷架）電刷與電刷架n電刷與電刷架的作用是將電流引入電動機，使電樞產生定向轉動力矩。n電刷一般用銅粉和石墨粉壓制而成，以有利于減小電阻及耐磨性。243.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n電刷裝在電刷架中，由彈簧壓在換向器上。n共有4個電刷架，2個與機殼直接

6、相連搭鐵，稱為搭鐵電刷架搭鐵電刷架；另外2個稱為絕緣電刷絕緣電刷架架。253.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n2、直流電動機的工作原理、直流電動機的工作原理n通電通電 導體導體 在磁場磁場中受電磁力作用。：線圈轉動時，其電流方向隨磁極（N級和S級）的改變而改變，使電磁力形成的轉矩方向始終保持不變，使電樞始終按一定的方向轉動。263.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理273.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n一個線圈的轉矩不夠大、轉速不穩定。n電樞上有多組線圈，換向器片數也相應增加。283.2.2 直流電動機結構和工作原理直

7、流電動機結構和工作原理為 M=Cm Is n式中Cm電動機常數；n Is電樞電流n 磁極磁通n當接入直流電源時，產生的電磁轉矩使電樞旋轉。293.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n而電樞旋轉，其繞組又切割磁力線產生感應電動勢。n按右手法則判斷，恰與電樞電流的方向相反，稱為反電動勢反電動勢，其值為Ef = Cmnn 式中 n 電動機的轉速303.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n這樣，外加電壓U一部分落在電樞繞組電阻Rs和勵磁繞組電阻Rl上，另一部分用來平衡電動機的反電動勢Ef，得電動機的n U=Ef+IsRs+IsRl 313.2.2 直流電動機

8、結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n由上式可知，當電動機軸上的阻力矩增大時，電樞轉速n就會降低 Ef減小n電樞電流Is增大n電磁轉矩（M=CmIs）隨之增大，n直到電動機的電磁轉矩與阻力矩達到平衡。323.2.2 直流電動機結構和工作原理直流電動機結構和工作原理n反之，電動機負載減小時，電樞轉速n升高，Is減小，電樞轉矩M也隨之減小，直到電磁轉矩與阻力矩達到平衡。n串勵直流電動機的負載變化時，其轉速、電流和轉矩會自動變化，以滿足負載變化的需要。 333.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n1、轉矩特性、轉矩特性n電動機電磁轉矩M隨電樞電流Is變化的關系M=f（Is）稱為轉矩特

9、性。n電磁轉矩M= CmIs343.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性直流電動機電樞電流=勵磁電流n在時，磁通與電流成正比n =C1Isn則電磁轉矩n M= CmIs= CmC1Is2=CIs2 353.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n即磁路未飽和時，電磁轉矩與電流的平方成正比；n磁路飽和后，電流增大，磁通保持不變，電磁轉矩與電樞電流成線性關系。363.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n2、機械特性、機械特性n電動機轉速n隨電磁轉矩M而變化的關系n=f（M）稱為機械特性。n由電壓平衡方程式可得373.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特

10、性n在磁路未飽和時，Is增大時，也增大，其轉速n將迅速下降，如圖。n由于MIs2，所以轉速隨轉矩的增加而迅速下降，即具有，如圖所示。 383.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n3、起動機功率及影響因素、起動機功率及影響因素（1）起動機功率）起動機功率n P=Mn/9550 （kW）n式中 ：nM輸出轉矩（Nm）nn起動機轉速（rpm）393.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n在全制動（n=0）和空載（M=0）時，輸出功率P均為零。n在Is接近的一半時其輸出功率最大。n由于起動機工作時間短，允許輸出最大功率。n將。403.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機

11、的特性n（2）影響起動機功率的因素影響起動機功率的因素n起動機工作電流大，所以其輸出功率受電阻影響大。n除起動機內部電阻之外，還有以下幾方面：413.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n1）接觸電阻和導線電阻。n接觸電阻包括導線與蓄電池極樁、起動機接線柱以及電刷與換向器等的接觸電阻。n接觸電阻大、導線截面積過小或過長較大的電壓降起動機功率下降。423.2.3 串勵直流電動機的特性串勵直流電動機的特性n2）蓄電池的容量n蓄電池的容量越小，其內阻越大，起動時電動機的端電壓就越低，引起起動機輸出功率減小。n3）溫度n溫度降低，蓄電池的容量下降，內阻變大，導致起動機輸出功率下降。 433

12、.2.4 起動機型號和分類起動機型號和分類n行業標準QC/T 73-93汽車電器設備產品型號編制方法規定，起動機的規格型號由五部分組成：n n第一部分第一部分是產品代號：QD、QDJ、QDY分別表示起動機、減速起動機及永磁起動機。n第二部分第二部分是電壓等級代號：1代表12V，2代表24V，6代表6V。443.2.4 起動機型號和分類起動機型號和分類n第三部分是功率等級代號，含義見表。n第四部分是設計序號。（可省略）n第五部分是變型代號。（可省略）n例如：QD124表示額定電壓為12V、功率為12kW、第四次設計的起動機。功率等級代號 123456789功率/kW 112 23 344556

13、67 78 894533 傳動機構和電磁操縱機構傳動機構和電磁操縱機構n331 傳動機構傳動機構n又稱嚙合機構或嚙合器n作用：n（1）起動時將電樞的電磁轉矩傳遞給發動機飛輪；n（2）起動后，發動機帶動起動機時，嚙合機構立即打滑，即具有單向傳遞動力的作用。n常見有滾柱式滾柱式、摩擦片式摩擦片式、扭簧式扭簧式和棘輪式棘輪式等。 461滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n驅動齒輪與外殼連成一體，n外殼內裝有十字塊，n十字塊與花鍵套筒固定連接 成一體。471滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n在外殼與十字塊形成的四個楔形槽內分別裝有滾柱及壓帽與彈簧。n外殼與護蓋扣合密封。n在花鍵套筒外面套有移動襯套及

14、緩沖彈簧。481滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n整個單向離合器總成利用花鍵套筒套在電樞軸的花鍵上。n單向離合器總成在撥叉撥叉作用下，可以在電樞軸上軸向移動，也可以隨電樞軸轉動。491滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n工作原理：工作原理：起動時，電樞軸通過花鍵套筒帶動十字塊旋轉，這時滾柱在摩擦力作用下，滾入楔形槽的窄端，501滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n將十字塊與外殼楔成一體，于是將轉矩傳給了驅動齒輪，帶動飛輪齒圈轉動，起動發動機。511滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器521滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n起動后，曲軸轉速升高，飛輪帶動驅動齒輪高速旋轉。n當其轉速大于十字塊時，

15、滾柱滾入楔形槽的寬端而打滑。531滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器 n所以轉矩不能從驅動齒輪傳給電樞軸，防止了電樞超速飛散。n滾柱式單向離合器結構簡單，工作可靠，但傳遞轉矩受限制。54552摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器n摩擦片式單向離合器多用于功率較大的柴油機起動機。NoImage562摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器n花鍵套筒（螺旋套）套在電樞軸的螺旋花鍵上，它的外表面上有三條螺旋花鍵套著內接合轂。內接合轂上有四個軸上槽，插放的內凸齒。NoImage572摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器的外凸齒插在與驅動齒輪成一體的外接合轂（驅動齒輪套筒）的槽中。n主、從動片主、從動片相間排

16、列。離合器工作時，利用主、從動片的摩擦力傳遞轉距。NoImage582摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器n起動時：內接合轂由于花鍵套筒的旋轉而左移，使主、從動片壓緊而傳遞動力，電樞轉距傳給驅動齒輪，起動發動機。NoImage592摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器n起動后，飛輪齒圈轉速高于驅動齒輪，于是內接合轂又沿花鍵套筒的螺旋花鍵右移，使主、從動片主、從動片出現間隙而打滑，避免電樞超速飛散。NoImage602摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器n摩擦片離合器可傳遞較大轉距，并能在超載時自動打滑，但摩擦片易磨損，需經常檢查調整，其結構也較復雜。 NoImage613彈簧式單向離合器彈簧式

17、單向離合器n花鍵套筒（傳動套）套在電樞軸的螺旋花鍵上，驅動齒輪套在電樞軸的光滑部分，兩者之間用月形鍵聯結，使兩者之間不能作軸向移動，但可以相對轉動。NoImage623彈簧式單向離合器彈簧式單向離合器n在驅動齒輪柄和花鍵套筒外裝有扭力彈簧，彈簧的兩端各有1/4圈內徑較小，分別箍緊在齒輪柄和花鍵套筒上。 NoImage633彈簧式單向離合器彈簧式單向離合器n起動時，電樞軸帶動傳動套轉動，扭力彈簧順著螺旋方向將齒輪柄與傳動套包緊，發動機轉距經扭力彈簧傳給驅動齒輪，起動發動機。NoImage643彈簧式單向離合器彈簧式單向離合器n起動后，驅動齒輪轉速高于傳動套，扭力彈簧放松，驅動齒輪與傳動套松開，發

18、動機的轉距不能傳遞給電動機電樞。NoImage653彈簧式單向離合器彈簧式單向離合器n彈簧式單向離合器的結構簡單，壽命長，成本低。n但其軸向尺寸大，主要用在一些大功率起動機上。 NoImage66332 起動機電磁操縱機構起動機電磁操縱機構n起動機的操縱機構分為機械式和電磁控制式2類。n現代汽車均采用電磁操縱機構，由電磁開關控制。n電磁操縱機構安裝在起動機的上部，控制起動機的接通和關斷。NoImage67686970斷開點火開關7172332 起動機電磁操縱機構起動機電磁操縱機構n工作原理工作原理如上圖。n接通起動開關后，吸拉線圈和保持線圈通電，在吸拉線圈和保持線圈電磁力的共同作用下，使活動鐵

19、心克服彈簧力右移，活動鐵心帶動拔叉移動，接觸盤也被活動鐵心推至與觸點接觸位置，使起動機通入起動電流，產生電磁轉距起動發動機。n接觸盤接通觸點后，吸拉線圈被短路，活動鐵心靠保持線圈的電磁力保持其嚙合位置。NoImage73332 起動機電磁操縱機構起動機電磁操縱機構n發動機起動后，斷開起動開關，此時流經電磁線圈電流為：蓄電池正極接線柱11接觸盤10接線柱12吸引線圈6保持線圈5搭鐵蓄電池負極。n由于吸引線圈產生了與保持線圈相反方向的磁通，兩線圈電磁力相互抵消，活動鐵心在彈簧力的作用下回位，使驅動齒輪退出嚙合狀態；n接觸盤同時回位，切斷起動機電路，起動機停止工作。NoImage7434 汽車起動系

20、統電路實例分析汽車起動系統電路實例分析n3.4.1 CA1091汽車起動系統汽車起動系統n 解放CA1091汽車使用QD151、QD1518、QD124A或QD124H等型號電磁嚙合式起動機，解放CA1091K2型柴油車則使用QD25型減速式起動機。n這里重點介紹組合繼電器組合繼電器 。NoImage75組合繼電器組合繼電器n解放CA1091起動系統在控制電路中采用了JD171型組合繼電器。n組合繼電器由起動繼電器和保護繼電器兩部分組成。 NoImage76組合繼電器組合繼電器：控制起動機電磁開關中吸引線圈和保持線圈中電流的通斷；：使起動電路具自動保護功能。 NoImage77組合繼電器組合繼

21、電器n起動保護起動保護：n（1）在將發動機起動后自動停止起動機工作；n（2）在發動機運轉時防止誤起動。n還控制充電指示燈工作。 NoImage78組合繼電器組合繼電器n觸點K1為常開式，觸點K2為常閉式。n由于起動繼電器線圈與觸點K2串聯，當K2打開時，K1不可能閉合。NoImage79起動系統的工作過程起動系統的工作過程n（1）點火開關閉合，電流回路為：蓄電池正極電流表點火開關SW 線圈L1 常閉觸點K2搭鐵蓄電池負極。n常開觸點K1閉合，接通了電磁開關電路。NoImage80起動系統的工作過程起動系統的工作過程n（2）起動機電磁開關電路接通：電池正極B 起動繼電器觸點K1 S起動機吸引線圈

22、3搭鐵蓄電池負極。n 起動機起動起動機起動NoImage81起動系統的工作過程起動系統的工作過程n（3）起動后，松開點火開關，線圈L1斷電起動繼電器觸點K1打開切斷了電磁開關電路電磁開關復位起動機停。NoImage82起動系統的工作過程起動系統的工作過程n（4）如果起動后，點火開關沒斷開，這時線圈L2有中性點N的電壓，使常閉觸點K2打開，切斷了線圈L1的電路，觸點K1斷開，使電磁開關斷電，起動機自動停止。 NoImage83起動系統的工作過程起動系統的工作過程n（5）若發動機運轉時誤起動，因為線圈L2總有發電機中性點電壓，保護繼電器觸點K2處于打開狀態，線圈L1不能形成電流回路，電磁開關不動作

23、，起動機不工作。NoImage843.4.2 東風東風EQ1090起動系統電路起動系統電路n該汽車采用的是QD124或QD1212型起動機，傳動機構采用滾柱式單向離合器，在控制電路中采用了起動繼電器。NoImage853.4.2 東風東風EQ1090起動系統電路起動系統電路n起動繼電器的作用是用來接通或切斷起動機電磁開關線圈的電路。n起動系統電路如下圖：NoImage863.4.2 東風東風EQ1090起動系統電路起動系統電路873.4.2 東風東風EQ1090起動系統電路起動系統電路NoImagen1、控制電路、控制電路n包括起動繼電器控制電路和起動機電磁開關控制電路。n接通點火開關，電流電

24、流：從蓄電池正極電流表點火開關繼電器線圈蓄電池負極。n繼電器電磁吸力使繼電器觸點閉合接通起動機電磁開關控制電路。 883.4.2 東風東風EQ1090起動系統電路起動系統電路NoImagen2、主電路、主電路n電磁開關控制電路接通后，吸引線圈和保持線圈產生的電磁力，將起動機主電路接通。n此時電流：蓄電池正極主觸點接觸盤主觸點起動機勵磁繞組電樞繞組搭鐵蓄電池負極。n起動機產生電磁轉距起動發動機。893.5 減速起動機和永磁起動機減速起動機和永磁起動機NoImagen一、減速起動機一、減速起動機n在起動機電動機軸與驅動齒輪之間裝有減減速器速器的起動機稱為減速起動機。90一、減速起動機一、減速起動機NoImagen減