第一节 起动系统的构造 第二节 起动机的使用与检修 第三节 起动系统的故障诊断 练习与思考题,第三章起动系统,第一节 起动系统的构造一、起动系统的功用与组成发动机在燃料供给系统、点火系统(汽油机)、汽缸压力正常的情况下，设法使曲轴转速达到一定值即可被起动。起动系统(简称起动系)的功用就是通过转动曲轴起动发动机，发动机起动之后，起动系便立即停止工作。,发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动三种。目前大多数运输车辆都已采用电力起动机起动，电力起动机起动方式是由直流电动机通过传动机构将发动机起动，它具有操作简单、体积小、质量轻、安全可靠、起动迅速并可重复起动等优点。电力起动系一般由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成，见图3.1。起动机安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上。,图3.1 起动机在发动机上的安装,二、起动机的结构与类型1起动机的组成起动机由直流电动机、传动机构和操纵机构三部分组成，见图3.2。,图3.2 起动机的构造,1) 直流电动机电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。2) 传动机构 传动机构又称起动机离合器或啮合器。传动机构的作用是在发动机起动时使起动机轴上的小齿轮啮入飞轮齿圈，将起动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使起动机小齿轮与飞轮齿圈自动脱开。,3) 操纵机构(控制装置) 操纵机构的作用是用来接通和断开电动机与蓄电池之间的电路。对于传统点火系，起动机工作时操纵机构还能短接点火线圈的附加电阻，以增加起动时的点火能量。,2起动机的类型1) 按电动机磁场产生方式分类(1) 励磁式起动机。励磁式起动机一般采用串励直流电动机，各型号的结构相差不大。(2) 永磁式起动机。永磁式起动机以永磁材料为磁极，由于电动机中无磁极绕组，故可使起动机结构简化，体积和质量都可相应减小。,2) 按操纵机构分类(1) 直接操纵式起动机。直接操纵式起动机是由脚踏或手拉杠杆联动机构直接控制起动机的主电路开关来接通或切断主电路，也称机械式起动机。这种方式虽然结构简单、工作可靠，但由于要求起动机、蓄电池靠近驾驶室而受安装布局的限制，而且操作不便，已很少采用。(2) 电磁操纵式起动机。电磁操纵式起动机是由按钮或点火开关控制继电器，再由继电器控制起动机的主开关来接通或切断主电路，也称电磁控制式起动机。这种方式可实现远距离控制，操作方便，在现代汽车上广泛采用。,3) 按传动机构的啮合方式分类 (1) 惯性啮合式起动机。起动机旋转时，其啮合小齿轮靠惯性力自动啮入飞轮齿圈。起动后，小齿轮又借惯性力自动与飞轮齿圈脱离。这种啮合机构结构简单，但不能传递较大的转矩，而且可靠性较差，已很少采用。(2) 强制啮合式起动机。强制啮合式起动机是靠人力或电磁力拉动杠杆强制小齿轮啮入飞轮齿圈的。这种啮合机构结构简单、动作可靠、操作方便，仍被现代汽车所采用。,(3) 电枢移动式起动机。电枢移动式起动机是靠起动机磁极磁通的吸力，使电枢沿轴向移动而使小齿轮啮入飞轮齿圈的，起动后再由回位弹簧使电枢回位，让驱动齿轮退出飞轮齿圈。这种啮合机构多用于大功率的柴油发动机上。(4) 齿轮移动式起动机。它是由电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆，使小齿轮啮入飞轮齿圈的。,(5) 减速式起动机。减速式起动机是靠电磁吸力推动单向离合器，使小齿轮啮入飞轮齿圈的。减速起动机的结构特点是在电枢和驱动齿轮之间装有一级减速齿轮(一般速比为34)，它的优点是： 可采用小型高速低转矩的电动机，使起动机的体积减小、质量约减少35%，并便于安装； 提高了起动机的起动转矩，有利于发动机的起动； 电枢轴较短，不易弯曲； 减速齿轮的结构简单、效率高，保证了良好的机械性能。,三、直流电动机的构造1直流电动机的工作原理直流电动机是根据载流导体在磁场中受力运动的原理设计而成。图3.3表示的是串励式起动机的工作原理。当电路接通时，蓄电池的电流经励磁线圈和转子线圈形成回路。励磁绕组通电后形成电磁场，转子绕组通电后受到电磁作用力产生旋转运动。换向片和电刷保证旋转的转子线圈某有效导体从一个磁极范围转到另一个异性磁极范围时，导体中的电流方向能够同时改变。,图3.3 串励式起动机的工作原理,2串励直流电动机的构造串励直流电动机主要由电枢(转子)、磁极(定子)、电刷架与电刷等主要部件构成，见图3.4。1) 电枢电枢是直流电动机的旋转部分，包括电枢轴、换向器、电枢铁芯和电枢绕组，见图3.5。为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流一般为200600 A，因此电枢绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制成成型绕组。,图3.4 串励直流电动机的构造,图3.5 电枢总成,电枢绕组的常见故障有匝间短路、断路或搭铁等。可用万用表检查电枢绕组是否搭铁，检查方法见图3.6。换向片和云母片叠压成换向器，电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流引进来。换向器故障多为表面烧蚀、云母片突出等。轻微烧蚀用“00”号砂纸打磨即可，严重烧蚀或失圆(径向圆跳动0.05 mm)时应精加工，但加工后换向器铜片厚度不得少于2 mm。云母片如果高于钢片也应车削修整，但云母片是否割低要看具体的起动机。一般进口小汽车用起动机云母片低于钢片，检修时，若换向器铜片间槽的深度小于0.2 mm，就需用锯片将云母片割低至规定的深度。,图3.6 电枢绕组搭铁检查,2) 磁极磁极是电动机的定子部分，它由固定在机壳上的磁极(定子)铁芯和磁场绕组组成，见图3.7。磁极一般是4个，两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上，定子与转子铁芯形成的磁回路见图3.8。低碳钢板制成的机壳也是磁路的一部分。4个励磁线圈有的是互相串联后再与电枢绕组串联，有的是每2个分别串联再并联，然后再与电枢绕组串联，见图3.9。,图3.7 电动机定子总成,图3.8 电动机的磁路,图3.9 励磁绕组的接法(a) 四励磁绕组串联；(b) 励磁绕组两两串联后并联,起动机内部接线见图3.10。励磁绕组一端接在外壳的绝缘接线柱上，另一端与两个非搭铁电刷相连。当起动开关接通时，起动机的电路为：蓄电池正极接线柱1励磁绕组4电刷6电枢绕组搭铁电刷5搭铁蓄电池负极。,1接线柱；2起动开关；3蓄电池；4励磁绕组；5搭铁电刷；6非搭铁电刷；7换向器 图3.10 起动机接线图,励磁绕组的常见故障有接头脱焊、绕组短路、断路或搭铁等。接头松脱故障，解体后可直接看到，绕组搭铁与否可用万用表的欧姆挡测量绕组端子与外壳之间的电阻。电动机定子的检查见图3.11。,图3.11 定子检查,3) 电刷架与电刷电刷架一般为框式结构，其中正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁，见图3.12。电刷置于电刷架中，电刷由铜粉与石墨粉压制而成，呈棕红色。电刷架上装有弹性较好的盘形弹簧。电刷的高度一般不应低于标准的2/3，电刷的接触面积不应少于75%，并且要求电刷在电刷架内无卡滞现象，否则需进行修磨或更换。用万用表的欧姆挡或试灯法可检查绝缘电刷架的绝缘性。最后用弹簧秤测电刷弹簧的弹力，若不符合要求应予以更换或修理。,图3.12 电刷架与电刷,四、起动机的传动机构起动机的传动机构是起动机的主要组成部件，它包括离合器和拨叉两个部分。离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机使之起动，同时又能在发动机起动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏。传动机构中的离合器分为滚柱式离合器、摩擦片式离合器、弹簧式离合器等几种。而拨叉的作用是使离合器作轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离飞轮齿圈。发动机起动时，按下按钮或起动开关，线圈通电产生电磁力将铁芯吸入，于是带动拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈。发动机起动后，只要松开按钮或开关，线圈即断电，电磁力消失，在回位弹簧的作用下，铁芯退出，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿圈。,1. 滚柱式离合器 滚柱式离合器是目前国内外汽车起动机中使用最多的一种，我国解放牌汽车、东风牌汽车、北京牌吉普车等均使用滚柱式离合器。滚柱式离合器的构造见图3.13。其中，驱动齿轮采用40号中碳钢经加工淬火而成，与外壳连成一体。外壳内装有十字块和4套滚柱及弹簧，十字块与花键套筒固定连接，壳底与外壳相互折合密封。花键套筒的外面装有缓冲弹簧及衬圈，末端固装着拨环与卡圈。整个离合器总成利用花键套筒套在起动机轴的花键部位上，可以作轴向移动和随轴移动。,1外壳；2花键套简；3卡圈；4拨环；5、9弹簧；6滚柱；7驱动齿轮；8铜衬套；10十字块图3.13 滚柱式离合器的结构(a) 总成；(b) 构件,滚柱式离合器的工作原理如下：在图3.14(a)中，发动机起动时，经拨叉将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈。由于十字块处于主动状态，随电动机电枢一起旋转，促使4套滚柱进入槽的窄端，将花键套筒与外壳挤紧，于是电动机电枢的转矩就可由十字块经滚柱离合器外壳传给驱动齿轮，从而达到驱动发动机飞轮齿圈旋转、起动发动机运转的目的。在图3.14(b)中，发动机起动后，飞轮齿圈的转速高于驱动齿轮，十字块处于被动状态，促使滚柱进入槽的宽端而自由滚动，只有驱动齿轮随飞轮齿圈作高速旋转，起动机转速并不升高，在这种离合器打滑的功能下，防止了电枢超速飞散的危险。起动完毕，由于拨叉回位弹簧的作用，经拨环使离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿圈。,1驱动齿轮；2外壳；3十字块；4滚柱；5弹簧；6飞轮齿圈图3.14 滚柱式离合器的工作原理(a) 发动机起动时； (b) 发动机起动后,2. 摩擦片式离合器 摩擦片式离合器的驱动齿轮与外接合鼓做成一个整体，见图3.15。在外接合鼓的内壁有4道轴向槽沟，钢质被动摩擦片利用外围4个齿插装其中。在花键套筒的一端表面有3条螺旋花键，其上套着内接合鼓。内接合鼓的表面也有4条轴向槽沟，用钢或青铜制造的主动摩擦片利用内圆4个齿套装在沟槽内。主动摩擦片和被动摩擦片彼此相间地排列组装。内接合鼓的外面装有缓冲弹簧，端部固装着拨环。,1外接合鼓；2弹性圈；3压环；4主动片；5被动片；6内接合鼓；7小弹簧；8减振弹簧；9齿轮柄；10驱动齿轮；11飞轮图3.15 摩擦片式离合器(a) 结构；(b) 压紧；(c) 放松,离合器总成在起动机不工作时，主、被动摩擦片之间处于放松无摩擦力状态。发动机起动时，通过拨叉推动拨环使内接合鼓沿3条螺旋花键向外移动，主动和被动摩擦片相互压紧，从而具有了摩擦力。当驱动齿轮啮入飞轮齿圈时，就能利用起动机转矩驱动曲轴旋转。发动机起动后，驱动齿轮被飞轮齿圈带动作高速旋转，在惯性力和拨叉返回的作用下，内接合鼓沿3条螺旋花键向内移动，于是主动和被动摩擦片之间的摩擦力消失而打滑，防止了电枢超速飞散的危险。摩擦片式离合器具有传递大转矩，防止超载损坏起动机的优点，多用在大功率起动机上。但由于摩擦片容易磨损而影响起动性能，需要经常检查、调整或更换摩擦片。此外，这种离合器结构比较复杂，耗用材料较多，加工费时，而且不便于维修。,3. 弹簧式离合器弹簧式离合器的主动套筒套装在电枢轴的花键上，见图3.16。小齿轮套筒套在电枢轴的光滑部分，在小齿轮套筒与主动套筒外圆上装有驱动弹簧，驱动弹簧内径略大于两套筒的外径。起动发动机时，传动叉拨动滑环，并压缩弹簧，推动离合器移向飞轮齿圈一端，使小齿轮啮入飞轮齿圈。电枢旋转时带动主动套筒，在摩擦力的作用下，驱动弹簧被扭紧，将两个套筒抱死，起动机转矩便由此传给飞轮。起动机起动后，驱动小齿轮和飞轮齿圈的主动与从动关系改变，啮合器因驱动弹簧被放松而打滑，从而使电枢轴避免了超速运转的危险。,1衬套；2驱动齿轮；3挡圈；4月形圈；5扭力弹簧；6护套；7垫圈；8传动套筒；9缓冲弹簧；10移动衬套；11卡簧图3.16 弹簧式离合器,