汽车电气技术(XXXX)4.pptx

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1、汽车电气技术（4）哈工大网络与电气智能化研究所刘勇2023（秋）第三章起动机汽车发动机不能自己起动，它必须靠外力带动曲轴来帮助起动，即依靠外力拖动，使发动机依靠自身运转的惯性而进入连续不断地吸气、压缩、燃烧、排气运行循环时，发动机才能视为完全起动。发动机的起动系统一般由蓄电池、电流表、起动机、点火开关、继电器等组成。起动机的作用是将蓄电池的电能转变为机械能，驱动发动机使其起动。在各种各样的起动装置中，目前汽车上普遍使用的是电力起动机，它是采用装有电磁开关的电动机作为起动动力的。起动机一般由三局部组成：(1)直流串励式电动机其作用是产生转矩，即将蓄电池的电能转变为机械能的装置。(2)传动机构其作

2、用是在发动机起动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，防止起动机发生电枢飞散的“飞车”事故。(3)操作装置（即电磁开关）用来接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，操作起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与别离。在有些汽油机上，还具有接入和隔除点火线圈附加电阻的作用。典型起动机的结构1-后端盖 2-拔叉 3-保持线圈 4-吸引线圈 5-电磁开关 6-触点 7-接线柱8-接触盘 9-前端盖 10-电刷弹簧 11-换向器 12-电刷 13-机壳 14-磁极15-电枢 16-磁场绕组 17-移动衬套 18-单向离合器 19-电枢轴 20-驱动齿轮

3、第一节起动机的结构及工作原理一、直流电动机1直流电动机的构造直流电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等局部组成。(1)机壳用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电刷与换向器工作之用，平时用防尘箍盖住。机壳上只有一个电流输入接线柱并在内部与磁场绕组的一端相接。壳内装有磁极。(2)磁 极 磁 极 是 由 固 定 在 机 壳 上 的 铁 心 和 装 在 铁 心上 的 磁 场 绕 组 组 成。磁 极 的 作 用 是 建 立 电 动 机 的 电 磁 场。一 般 装 有4个（2对）磁 极，在 大 功 率 起 动 机 中，为 增 大起 动 机 的 电 磁 力 矩，有 的 装 有6个（3对）磁 极。磁 场

4、绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制，其产生的磁极相互交错。磁场绕组的接法a）四个绕组相互串联 b）四个绕组两串两并1-绝缘接线柱 2-磁场绕组 3-绝缘电刷 4-搭铁电刷 5-换向器(3)电 枢 电 枢 是 产 生 转 矩 的 核 心 部 件，由 外 圆 带 槽的 硅 钢 片 叠 成 的 铁 心 和 嵌 装 在 铁 心 槽 内 的 电 枢 绕 组 组 成。转 子 铁 心 与 电 枢 轴 为 过 盈 配 合。电 枢 绕 组 采 用 矩 形 裸 铜线 绕 制，可 满 足 几 百 安 培 起 动 电 流 的 要 求；汽 车 起 动 机上的电枢绕组和磁场绕组一般采用串励方式励磁。(4)换 向 器 换 向 器

5、 的 作 用 是 连 接 磁 场 绕 组、电 枢 绕组 和 电 源，并 保 证 电 枢 产 生 的 电 磁 力 矩 方 向 不 变，使 电枢 轴 能 输 出 固 定 方 向 的 转 矩。它 由 许 多 截 面 呈 燕 尾 形 的铜 片 围 合 而 成，铜 片 嵌 在 换 向 器 轴 套 和 压 环 组 成 的 槽 中，铜 片 之 间 以 及 铜 片 与 轴 套、压 环 之 间 均 用 云 母 绝 缘。铜片一端有焊接电枢绕组线头的凸缘。(5)电 刷 电 刷 的 作 用 是 将 电 流 引 入 电 动 机。一 般 有4个 电 刷 架，固 定 在 前 端 盖 上。其 中，两 个 电 刷 架 与 端

6、盖绝 缘，称 为 绝 缘 电 刷 架；另 外 两 个 电 刷 架 与 端 盖 直 接 铆合 而 搭 铁，称 为 搭 铁 电 刷 架。电 刷 由 铜 与 石 墨 粉 压 制 而成，参 加 铜 是 为 了 减 少 电 阻 并 增 加 耐 磨 性。电 刷 装 在 电刷架中，借助弹簧压力将其紧压在换向器上。(6)端 盖 起 动 机 有 前 后 两 个 端 盖。前 端 盖 一 般 用 钢板 压 制 而 成，其 上 装 有4 个 电 刷 架，后 端 盖 由 灰 铸 铁 浇 铸而 成。它 们 分 别 装 在 机 壳 的 两 端，靠 两 个 长 螺 栓 与 电 动机 机 壳 固 定 在 一 起。两 端 盖 内

7、 均 装 有 青 铜 石 墨 轴 承 套 或铁基含油轴承套，以支承电枢轴。2直流电动机的工作原理和转矩(1)工 作 原 理 直 流 电 动 机 是 将 电 能 转 变 为 机 械 能 的设 备，是 根 据 通 电 导 体 在 磁 场 中 受 到 电 磁 力 作 用 这 一 基本原理进行工作的。a)线匝中电流方向为ad b)线匝中电流方向为da电 动 机 的 电 刷 与 直 流 电 源 相 接，电 流 由 正 电 刷 和 换向 片A 输 入，经 电 枢 绕 组 后 从 换 向 片B 和 负 电 刷 流 出。此时 绕 组 中 的 电 流 方 向 为 由ad，由 左 手 定 则 可 以 确 定 导体

8、ab 受 向 左 的 作 用 力F1，cd 受 向 右 的 作 用 力F2，且F1与F2相 等，整 个 绕 组 受 到 逆 时 针 方 向 的 转 矩 作 用 而 转 动。当电 枢 转 过 半 周，换 向 片B 与 正 电 刷 接 触，换 向 片A 则 与 负电 刷 接 触，绕 组 中 的 电 流 方 向 变 为 由da，因 而 在N 极 和s 极 下 面 导 体 中 的 电 流 方 向 总 是 保 持 不 变，电 磁 转 矩 的 方向 也 就 不 变，使 电 枢 受 转 矩 作 用 仍 按 逆 时 针 方 向 转 动。这 样 在 电 源 连 续 对 电 动 机 供 电 时，电 枢 就 不 停

9、 地 按 同 一方向转动。由 于 一 个 线 圈 所 产 生 的 转 矩 太 小，转 速 又 不 稳 定，因 此 实 际 电 动 机 的 电 枢 采 用 多 匝 线 圈，换 向 片 的 数 量 随绕组匝数的增多而增加。(2)转 矩 由 电 磁 理 论 可 以 推 证，直 流 电 动 机 转 矩 的大小，与电枢电流及磁极磁通的乘积成正比，即式中Cm电动机常数，与电动机的磁极对数P、电枢 绕组总根数Z 及电枢绕组电路的支路对数 有关；Is 电枢电流；磁极磁通。由 上 述 公 式 可 知，欲 增 大 电 动 机 的 转 矩，应 增 大 其电枢电流或增强其磁通。(3)转 矩 自 动 调 节 原 理 在

10、 直 流 电 动 机 通 电 时，产 生电 磁 转 矩 使 电 枢 旋 转，电 枢 旋 转 时，其 绕 组 又 会 切 割 磁力 线，在 电 枢 绕 组 中 又 会 产 生 感 应 电 动 势，该 电 动 势 恰好与外加电枢电流方向相反，称为反电动势，其大小为 n电动机转速；直 流 电 源 加 在 电 枢 上 的 电 压，一 局 部 用 来 平 衡 反 电动势，另一局部则降落在电枢绕组的电阻上，即式中Ce与电动机有关的常数；式中Rs电枢回路的电阻，包括电枢绕组的电阻以 及电刷与换向器的接触电阻。（电压平衡方程式）由电压平衡方程式，可求出电枢电流Is为当电动机的负载增加时，由于电枢轴上的阻力矩增

11、大、电枢转速降低而使反电动势随之减小，电枢电流则增大，因此，电动机转矩将随之增大，并且直到电动机的转矩增大到与阻力矩相等时为止，这时电动机将在新的负载下以新的较低的转速平稳运转。反之，当电动机的负载减小时，电枢转速上升，反电动势增大，则电枢电流减小，电动机转矩相应减小，直至电动机的转矩减小到与阻力矩相等时为止，电动机则在较高转速下稳定运转。可见，当负载发生变化时，电动机的转速、电流和转矩将会自动地作相应的变化，以满足负载的要求。这就是直流串励式电动机的转矩自动调节原理。二、传动机构传 动 机 构 包 括 单 向 离 合 器 和 拨 叉 等。单 向 离 合 器 单向 传 递 转 矩 将 发 动

12、机 起 动，同 时 又 能 在 起 动 后 自 动 打 滑，以 防 止 发 动 机 起 动 后 飞 轮 带 动 起 动 机 电 枢 高 速 飞 转 而 造成 事 故。拨 叉 的 作 用 是 与 移 动 衬 套 一 起 使 单 向 离 合 器 作轴向移动，将驱动齿轮与发动机飞轮啮合。1滚柱式单向离合器滚 柱 式 单 向 离 合 器 是 目 前 国 内 外 汽 车 起 动 机 中 使 用最 多 的 一 种。驱 动 齿 轮1采 用40中 碳 钢 加 工 后 淬 火 而 成，与 外 壳 连 成 一 体，外 壳 内 装 有 十 字 块3和 四 套 滚 柱4及 弹簧，十 字 块 与 花 键 套 筒 固 联

13、，护 盖7与 外 壳 相 互 扣 合 密 封。花 键 套 筒 的 外 面 套 有 缓 冲 弹 簧 及 移 动 衬 套，末 端 固 装 着拨 叉 与 卡 圈。整 个 单 向 离 合 器 总 成 利 用 花 键 套 筒 套 装 在起动机轴的花键部位上，可以作轴向移动和随轴转动。滚柱式单向离合器1-驱动齿轮3-十字块5-压帽与弹簧7-护盖9-弹簧座11-移动衬套2-外壳4-滚柱6-垫圈8-花键套筒10-缓冲弹簧12-卡簧单 向 离 合 器 的 外 壳 与 十 字 块 之 间 的 间 隙 为 宽 窄 不 同的 楔 形 槽。这 种 离 合 器 就 是 通 过 改 变 滚 柱 在 楔 形 槽 中 的位置来

14、实现离合的。发 动 机 起 动 时，传 动 拨 叉 将 单 向 离 合 器 沿 花 键 推 出，驱 动 齿 轮 啮 入 发 动 机 飞 轮 齿 环。此 时 电 枢 转 动，十 字 块随 电 枢 一 起 旋 转，滚 柱 滚 入 楔 形 槽 窄 的 一 侧 而 卡 住，于是转矩传给驱动齿轮，从而传递转矩，驱动曲轴旋转。发 动 机 起 动 后，曲 轴 转 速 增 高，飞 轮 齿 环 带 动 驱 动齿 轮 旋 转，速 度 大 于 十 字 块 时，滚 柱 便 滚 入 楔 形 槽 的 宽处 而 打 滑。这 样，转 矩 就 不 能 从 驱 动 齿 轮 传 给 电 枢，从而防止了电枢超速飞散的危险。滚 柱 式

15、 单 向 离 合 器 结 构 简 单，巩 固 耐 用，工 作 可 靠，但 在 传 递 较 大 转 矩 时 容 易 卡 住，故 不 能 用 于 大 功 率 起 动机，而在中、小功率的起动机中得到广泛的应用。2摩擦片式单向离合器大 功 率 的 起 动 机 上 多 采 用 摩 擦 片 式 单 向 离 合 器，它是通过摩擦片的压紧和放松来实现离合的。摩 擦 片 式 单 向 离 合 器 的 外 接 合 鼓1用 半 圆 键 固 定 在 起动 机 轴 上，两 个 弹 性 圈2和 压 环3依 次 沿 起 动 机 轴 装 进 外接 合 鼓 中，青 铜 主 动 片4的 外 凸 齿 装 入 外 接 合 鼓 的 切

16、槽 中，钢 制 的 从 动 片5以 其 内 齿 插 入 内 接 合 鼓6的 切 槽 中。内 接合 鼓 具 有 螺 纹 孔 并 旋 在 起 动 机 驱 动 齿 轮 柄9的 三 线 螺 纹 上，齿 轮 柄 则 自 由 地 套 在 起 动 机 轴 上，内 垫 有 减 振 弹 簧8，并用 螺 母 锁 紧 以 免 从 轴 上 脱 落。内 接 合 鼓6上 具 有 两 个 小 弹簧7，轻压各片，以保证它们彼此接触。摩擦片式单向离合器1-外接合鼓2-弹性圈3-压环4-主动片5-从动片6-内接合鼓7-小弹簧8-减振弹簧9-齿轮柄10-驱动齿轮11-飞轮当 起 动 机 带 动 曲 轴 旋 转 时，内 接 合 鼓

17、沿 螺 旋 线 向 右移 动，将 摩 擦 片 压 紧，利 用 摩 擦 力 将 电 枢 的 转 矩 传 给 飞轮。发 动 机 起 动 后，起 动 机 驱 动 齿 轮 被 飞 轮 带 动 旋 转，当 其 转 速 超 过 电 枢 转 速 时，内 接 合 鼓 则 沿 着 螺 旋 线 向 左退 出，摩 擦 片 松 开，这 时 驱 动 齿 轮 虽 高 速 旋 转，但 不 驱动电枢，从而防止了电枢超速飞散的危险。摩 擦 片 式 单 向 离 合 器 所 传 递 的 最 大 转 矩 是 由 于 内 接合 鼓6顶 住 弹 性 圈 而 被 限 制 的，因 此，在 压 环 与 摩 擦 片 之间加减薄垫片即可调整最大转

18、矩。3弹簧式单向离合器这 种 单 向 离 合 器 具 有 结 构 简 单、工 艺 简 化、寿 命 长、本 钱 低 等 优 点。但 因 扭 力 弹 簧 圈 数 多，轴 向 尺 寸 较 长，故 只 适 用 于 大 功 率 柴 油 机 的 起 动，而 不 适 宜 在 小 型 起 动机上装用。弹簧式单向离合器1-驱动齿轮2-挡圈3-月牙形圈4-扭力弹簧5-护圈6-套筒7-垫圈8-缓冲弹簧9-移动衬套10-卡簧起 动 机 驱 动 齿 轮 套 在 起 动 机 电 枢 轴 的 光 滑 局 部，联接 套 筒6套 在 电 枢 轴 的 螺 旋 花 键 上，两 者 之 间 由 两 个 月 牙形 圈3连 接。月 牙

19、形 圈 的 作 用 是 使 驱 动 齿 轮 与 联 接 套 筒 之间 不 能 作 轴 向 移 动，但 可 相 对 转 动。在 驱 动 齿 轮 柄 和 联接 套 筒6上 包 有 扭 力 弹 簧4，扭 力 弹 簧 的 两 端 各 有1/4 圈 内径较小，并分别箍紧在齿轮柄和联接套筒上。当 起 动 机 带 动 曲 轴 旋 转 时，扭 力 弹 簧 扭 紧，包 紧 齿轮 柄 与 联 接 套 筒，于 是 电 枢 的 转 矩 通 过 扭 力 弹 簧4、驱 动齿 轮1传 至 飞 轮 齿 环，使 发 动 机 起 动。发 动 机 起 动 后，驱动 齿 轮 的 转 速 高 于 起 动 机 电 枢，则 扭 力 弹 簧

20、 放 松，这 样飞 轮 齿 圈 的 转 矩 便 不 能 传 给 电 枢，即 驱 动 齿 轮1只 能 在 电枢 轴 的 光 滑 局 部 上 空 转，以 防 止 电 枢 发 生 超 速 飞 散 的 危险。三、电磁式操作装置一 般 称 电 磁 式 操 作 装 置 为 起 动 机 的 电 磁 开 关，它 与电 磁 式 拨 叉 合 装 在 一 起，利 用 挡 铁 操 作 起 动 机 驱 动 齿 轮与 飞 轮 的 啮 合 与 别 离。用 按 钮 或 钥 匙 操 作 电 磁 铁，再 由电 磁 铁 操 作 主 电 路 开 关，以 接 通 或 切 断 主 电 路。可 进 行远距离操作，操作省力，现代汽车大都采用

21、这种方式。电 磁 开 关 主 要 由 活 动 铁 心、保 持 线 圈、吸 引 线 圈、接 触 盘、拨 叉 等 组 成。下 面 以 黄 河JN150 型 汽 车 用ST614型起动机为例，说明电磁开关的工作原理。当 合 上 起 动 总 开 关9，按 下 起 动 按 钮8时，吸 引 线 圈6和保持线圈5的电路接通。其电路如下：蓄 电 池 正 极接 线 柱14电 流 表16熔 丝10起 动总 开 关9起 动 按 钮8接 线 柱7 保 持 线 圈5搭 铁蓄 电 池 负 极。吸 引 线 圈6接 线 柱15起 动 机 磁 场 绕组电枢绕组搭铁蓄电池负极。这 种 电 磁 开 关 是 利 用 挡 铁 与 电

22、磁 铁 心 之 间 一 定 的 气隙，保 证 驱 动 齿 轮 先 局 部 啮 人 飞 轮 齿 环 后，才 接 通 起 动主电路。它具有操作轻便、工作可靠的优点。ST614 型起动机电磁开关的结构原理1-驱动齿轮2-回位弹簧3-拨叉4-活动铁心5-保持线圈6-吸引线圈7-接线柱8-起动按扭9-起动总开关10-熔丝11-黄铜套12-挡铁13-接触盘14、15-接线柱16-电流表17-蓄电池18-起动机这 时 活 动 铁 心4在 两 个 线 圈 电 磁 吸 力 的 共 同 作 用 下，克 服 回 位 弹 簧2的 弹 力 而 向 右 移 动，带 动 拨 叉3将 驱 动 齿轮1 推 出 与 飞 轮 齿

23、环 啮 合。这 时 由 于 吸 引 线 圈 的 电 流 流 经磁 场 绕 组 和 电 枢 绕 组，产 生 一 定 的 电 磁 转 矩，所 以 驱 动齿 轮 是 在 缓 慢 旋 转 的 过 程 中 啮 合 的。当 驱 动 齿 轮 完 全 啮合 时，接 触 盘13将 接 线 柱14、15刚 好 接 通，于 是 蓄 电 池的 大 电 流 流 经 起 动 机 的 电 枢 绕 组 和 磁 场 绕 组，产 生 正 常的 转 矩，带 动 发 动 机 旋 转，起 动 发 动 机。与 此 同 时，吸引 线 圈 被 短 路，齿 轮 的 啮 合 位 置 由 保 持 线 圈5的 吸 力 来 保持。当 发 动 机 起

24、动 后，松 开 起 动 按 钮 瞬 间，保 持 线 圈 中的 电 流 只 能 经 吸 引 线 圈 构 成 回 路。由 于 此 时 两 线 圈 所 产生 的 磁 通 方 向 相 反，磁 力 相 互 抵 消，于 是 活 动 铁 心 在 回位 弹 簧 的 作 用 下 回 至 原 位，驱 动 齿 轮 退 出 啮 合，接 触 盘13脱离接触，切断起动电路，起动机停止运转。四、起动机特性1直流串励式电动机特性(1)转 矩 特 性 转 矩 特 性 是 指 电 动 机 的 电 磁 转 矩 随 电 枢电流变化的关系，即M=f(Ia)。由 于 串 励 式 直 流 电 动 机 的 磁 场 绕 组 与 电 枢 绕 组

25、 串 联，故 电 枢 电 流 与 励 磁 电 流 相 等。因 此 在 磁 路 未 饱 和 时，磁 通 与电枢电流Ia成正比，即=ClIa。因此，电动机转矩为式中C 常数，C=CmCl；Ia电枢电流。而磁路饱和后，=常数，电动机转矩为串励式直流电动机转矩特性由 上 述 公 式 可 知，串 励式 直 流 电 动 机 的 电 磁 转 矩 在磁 路 未 饱 和 时，与 电 枢 电 流的 平 方 成 正 比；在 磁 路 饱 和后，磁 通 几 乎 不 变，电 磁转 矩 才 与 电 枢 电 流 成 线 性 关系。这 是 串 励 式 直 流 电 动 机 的 一 个 重 要 特 点，即 在 电 枢电 流 相 同

26、 的 情 况 下，串 励 式 直 流 电 动 机 的 转 矩 要 比 并 励式 直 流 电 动 机 大。特 别 在 起 动 的 瞬 间，由 于 发 动 机 的 阻力 矩 很 大，起 动 机 处 于 完 全 制 动 的 情 况 下，n=0，反 电 动势Ef=0。此 时，电 枢 电 流 将 达 最 大 值（称 为 制 动 电 流），产 生 最 大 转 矩（称 为 制 动 转 矩），从 而 使 发 动 机 易 于 起动。这是起动机采用串励电动机的主要原因之一。(1)机 械 特 性 电 动 机 转 速 随 转 矩 变 化 的 关 系，称 为机械特性，即n=f(M)。在串励式直流电动机中，由电压平衡方程

27、式可得在 磁 路 未 饱 和 时，由于 不 是 常 数，Ia增 大 时也 增 大，故 转 速n将 随Ia的增 加 而 显 著 下 降，又 由 于转 矩M 正 比 于 电 枢 电 流Ia的平 方，所 以 串 励 式 直 流 电动 机 的 转 速 随 转 矩 的 增 加而 迅 速 下 降，即 具 有 软 的机械特性。串励式直流电动机机械特性由 于 串 励 直 流 电 动 机 具 有 软 的 机 械 特 性，即 轻 载 时转 速 高、重 载 时 转 速 低，故 对 起 动 发 动 机 十 分 有 利。因为 重 载 时 转 速 低，可 使 起 动 平 安 可 靠，这 是 起 动 机 采 用串励式直流电

28、动机的又一原因。串 励 直 流 电 动 机 在 轻 载 时 转 速 很 高，易 造 成 电 动 机“飞 车”事 故。因 此，对 于 功 率 较 大 的 串 励 直 流 电 动 机，不允许在轻载或空载下运行。2起动机特性曲线起 动 机 的 转 矩、转速、功 率 与 电 流 的 关 系称 为 起 动 机 特 性 曲 线，右 图 为 QD124 型 起 动 机的特性曲线。由起动机的特性曲线可见：1)发 动 机 即 将 起 动 时，即 起 动 机 刚 接 入 瞬 间，此 时n=0，电 流 最 大（称 为 制 动 电 流），转 矩 也 达 最 大 值（称为制动转矩）。2)在 起 动 机 空 转 时，电

29、流Ia最 小（称 为 空 转 电 流），转速n达最大值（称为空转转速）。3)在 起 动 电 流 接 近 制 动 电 流 的 一 半 时，起 动 机 的 功 率最大。因 此，在 完 全 制 动(n=0)和 空 载(M=0)时，起 动 机 的 功率 都 等 于 零。当 电 流 为 制 动 电 流 的 一 半 时，起 动 机 能 发出最大功率。由 于 起 动 机 运 转 时 间 很 短，允 许 它 以 最 大 功 率 运 转，所以把起动机的最大输出功率称为起动机的额定功率。第二节起动机基本参数的选择1起动机功率的选择为 了 使 发 动 机 能 迅 速、可 靠 地 起 动，起 动 机 必 须 具有 足

30、 够 的 功 率。如 起 动 机 功 率 不 够，就 会 使 重 复 起 动 的次 数 增 多，起 动 时 间 延 长，不 仅 对 蓄 电 池 不 利，对 燃 料的消耗、零件的磨损以及车辆的工作都是极其不利的。起 动 发 动 机 所 必 需 的 功 率，决 定 于 发 动 机 的 最 低 起动转速和发动机的起动阻力矩，并可按下式计算式中P 起动机功率（kW）；MQ发动机的起动阻力矩(Nm)；nQ最低起动转速(r/min)。发 动 机 的 起 动 阻 力 矩 是 指 在 最 低 起 动 转 速 时 的 发 动机 阻 力 矩。发 动 机 的 阻 力 矩 包 括 摩 擦 阻 力 矩、压 缩 损 失力

31、 矩 和 驱 动 发 动 机 辅 助 机 构 的 阻 力 矩。摩 擦 阻 力 矩 主 要由 活 塞 与 气 缸 壁 的 摩 擦 以 及 曲 轴 轴 承 的 摩 擦 所 决 定，另外 还 取 决 于 润 滑 油 的 粘 度；压 缩 损 失 力 矩 主 要 取 决 于 气缸 的 容 积 和 压 缩 比 的 大 小，气 缸 容 积 和 压 缩 比 越 大，则压 缩 损 失 力 矩 越 大；驱 动 发 动 机 辅 助 机 构 的 阻 力 矩 包 括驱 动 发 电 机 分 电 器、汽 油 泵、机 油 泵 和 水 泵 等 的 阻 力 矩。因 此，发 动 机 的 阻 力 矩 主 要 取 决 于 气 缸 的

32、工 作 容 积、缸数、压缩比、转速和温度等。柴 油 机 的 起 动 阻 力 矩 比 汽 油 机 几 乎 大 一 倍，这 是 因为 柴 油 机 的 压 缩 比 高，且 驱 动 燃 油 泵 等 辅 助 机 构 的 功 率也较大。各型发动机的阻力矩应由试验方法确定。温度为0时发动机的阻力矩(Nm)可用以下经验公式求得：M=C0 V式中V 发动机的工作容积(L)；C0系数，不同发动机的系数，可参见下表。因此，起动发动机所必需的功率(kW)计算如下：对于汽油机P=(0.180.22)V对于柴油机 P=(0.741.1)V发动机类型 压缩比缸数4 6 8汽油机 5 3 3.5 3.8汽油机 7 3.5 4

33、 4.2柴油机 15 7 7.2 7.4发 动 机 的 最 低 起 动 转 速 是 指 保 证 发 动 机 可 靠 起 动 的曲 轴 最 低 转 速。对 于 汽 油 机 来 说，要 使 它 可 靠 起 动，需要三个条件：1)气缸中吸入可能着火的混合气。2)压 缩 行 程 终 了 时，混 合 气 要 具 有 一 定 的 温 度 和 压 力，使第一次爆发后发动机能继续工作。3)点火装置能发出可靠的火花。上 述 条 件 都 直 接 与 曲 轴 的 转 速 有 关，其 中 第 一 个 条件 对 转 速 的 要 求 起 着 决 定 作 用。根 据 汽 化 条 件，汽 油 机通 常 取 最 低 起 动 转

34、 速 为5070r/min；柴 油 机 靠 压 缩 点 火，而 压 缩 行 程 终 了 的 空 气 温 度 则 取 决 于 周 围 介 质 的 温 度、气 缸 壁 的 温 度 和 压 缩 时 间 的 长 短。柴 油 机 的 最 低 起 动 转速一般为100200r/min。2传动比的选择起 动 机 与 发 动 机 之 间 的 传 动 比，应 能 保 证 发 动 机 可靠 起 动，同 时 能 使 起 动 机 到 达 最 大 功 率。如 选 择 不 当，则起动机的功率不能充分利用，发动机仍会起动困难。选 择 传 动 比 时，应 使 起 动 机 工 作 在 最 大 功 率 则 最 为有 利，即 最

35、正 确 传 动 比 是 与 起 动 机 的 最 大 功 率 相 对 应 的。在 实 际 工 作 中，传 动 比 选 得 往 往 比 最 正 确 值 稍 小，这 时虽 然 起 动 机 的 工 作 电 流 有 所 增 大，功 率 减 小 了 一 些，但起动机的转矩却增大较多，对起动非常有利。此 外，传 动 比 的 选 择 还 受 飞 轮 齿 环 和 起 动 机 驱 动 齿轮 的 限 制。通 常 起 动 机 驱 动 齿 轮 为913 齿（个 别 情 况 有57 齿 的）。在 汽 油 机 中，起 动 机 与 曲 轴 的 传 动 比 一 般 为1317；柴 油 机 因 其 起 动 转 速 较 高，传 动

36、 比 较 小，一 般 为810。3蓄电池容量确实定起动机的功率P 确定后，可按如下经验公式确定蓄电池的容量C，即式中C 蓄电池额定容量（Ah）；P 起动机额定功率（kW）；U 起动机额定电压（V）。对于大功率的起动机（7.5kW 以上），蓄电池的容量可以选择比计算值小些。第三节典型起动机的结构及工作原理一、起动机的分类起动机可按传动机构啮入方式的不同来分类。(1)电 磁 操 作 强 制 啮 合 式 起 动 机 旋 转 时，驱 动 齿 轮借电磁力拉动杠杆，自动啮入飞轮齿环。(2)电 枢 移 动 式 靠 磁 极 磁 通 的 电 磁 力，使 电 枢 轴 向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿环。(3)齿 轮

37、移 动 式 靠 电 磁 开 关 推 动 安 装 在 电 枢 轴 孔 内的啮合杆，而使驱动齿轮啮入飞轮齿环。电 枢 移 动 式、齿 轮 移 动 式 起 动 机 性 能 较 好，但 其 结构 较 复 杂，目 前 应 用 较 多 的 是 电 磁 操 作 强 制 啮 合 式 起 动机。除 上 述 以 外，还 有 磁 极 为 永 久 磁 铁 的 永 磁 起 动 机，以及内装减速齿轮的减速起动机等。二、电磁操作强制啮合式起动机1丰田汽车常规型起动机1-小齿轮2-转轴3-传动杆4-可动铁心5-回位弹簧6-保持线圈7-吸引线圈8-端子309-端子5010-点火开关11-端子C12-励磁线圈13-蓄电池14-电

38、枢15-螺旋花键16-起动机离合器17-齿圈丰 田 汽 车 常 规 型 起 动 机 属 于 电 磁 操 作 强 制 啮 合 式 起动机，其单向离合器为滚柱式。工作原理如下：1)点 火 开 关 位 于 起 动(STA)位 置 时，端 子50将 蓄 电 池电 流 传 至 保 持 线 圈6和 吸 引 线 圈7。流 经 吸 引 线 圈 的 电 流通 过 端 子C，流 至 电 动 机 励 磁 线 圈12和 电 枢 线 圈。这 时 牵引 线 圈 两 端 的 电 压 降，使 通 过 电 动 机 励 磁 线 圈 和 电 枢 的电 流 较 小，因 此 电 动 机 运 转 速 度 较 低。与 此 同 时，吸 引线

39、 圈 与 保 持 线 圈 所 产 生 的 磁 场，将 可 动 铁 心4向 右 拉 动，压 住 回 位 弹 簧5使 小 齿 轮1通 过 传 动 杆3向 左 移 动，与 发 动机 齿 圈17啮 合。在 此 阶 段，起 动 电 动 机 低 速 运 转，使 齿轮间可以平顺啮合。螺旋花键的作用是帮助小齿轮与齿圈平顺啮合。当 电 磁 开 关 和 螺 旋 花 键 将 小 齿 轮 推 至 与 齿 圈 完 全 啮合 的 位 置 时，固 定 在 可 动 铁 心 尾 端 的 接 触 片，便 使 端 子30和 端 子C 短 路 而 接 通 主 开 关。这 使 得 较 强 的 电 流 通 过 起动 机，从 而 使 电

40、动 机 以 较 大 的 转 矩 转 动。螺 旋 花 键 也 就使 小 齿 轮 更 牢 固 地 与 齿 圈 啮 合。与 此 同 时，吸 引 线 圈 两端 的 电 压 相 等，没 有 电 流 流 过 吸 引 线 圈。因 此，这 时 可动铁心只是由保持线圈所施加的电磁力保持在原位。2)发 动 机 起 动 后，将 点 火 开 关 从 起 动(STA)位 置 扭 回至 点 火(ON)位 置，便 切 断 了 正 作 用 在 端 子50上 的 电 流。但 此 时 主 开 关 仍 保 持 闭 合 状 态，局 部 电 流 便 从 端 子C，经吸 引 线 圈 流 至 保 持 线 圈。由 于 流 经 保 持 线 圈

41、 的 电 流 与 吸引 线 圈 中 的 电 流 方 向 相 反，两 个 线 圈 所 产 生 的 磁 场 相 互抵 消，使 回 位 弹 簧 将 可 动 铁 心 拉 回。这 便 切 断 了 曾 经 作用 在 电 动 机 上 的 强 电 流，同 时 可 动 铁 心 将 驱 动 小 齿 轮 与发动机齿圈别离。2国产QD124 型起动机QD124 型 起 动 机 是 一 种 有 起 动 继 电 器 的 电 磁 操 作 强制啮合式起动机，单向离合器为滚柱式。起 动 继 电 器 的 作 用 是 用 来 接 通 电 磁 开 关 线 圈 的 电 路，借 以 保 护 点 火 开 关 起 动 触 点，防 止 烧 蚀

42、 触 点，延 长 使 用寿 命。因 为 直 接 用 点 火 开 关 起 动 触 点 操 作 电 磁 开 关 线 圈的 电 路，起 动 时，通 过 触 点 的 电 流 很 大(一 般 为3540A)，会 使 触 点 很 快 损 坏。这 种 电 磁 开 关 在 现 代 汽 车 上 使 用最为普遍。起 动 继 电 器 为 一 常 开 型 电 磁 继 电 器，其 铁 心 上 的 线圈 一 端 搭 铁，一 端 接 起 动 机 开 关 接 线 柱4，由 点 火 开 关 操作，如以下图所示。21-驱动齿轮1-继电器触点 2-继电器线圈 3-点火开关 4，5-主接线柱6-点火线圈附加电阻短路接线柱 7-导电片

43、 8-接线柱 9-电磁开关接线柱10-接触盘 11-推杆 12-固定铁心 13-吸引线圈 14-保持线圈15-可动铁心 16-回位弹簧 17-调节螺钉 18-连接片 19-拨叉20-滚柱式单向离合器 23-附加电阻线 22-限位螺母发 动 机 起 动 时，将 点 火 开 关3旋 至 起 动 挡，起 动 继 电器 线 圈 有 电 流 通 过，吸 下 可 动 触 点 臂，使 继 电 器 触 点 闭合，从 而 接 通 了 电 磁 开 关 线 圈 的 电 路，电 流 由 蓄 电 池 正极主 接 线 柱4电 流 表点 火 开 关 起 动 触 点起 动 继 电器“点 火 开 关”接 线 柱线 圈搭 铁蓄

44、电 池 负 极，起动 继 电 器 触 点1闭 合，接 通 电 磁 开 关 电 路。其 回 路 为：电磁 开 关 的 电 流 由 蓄 电 池 正 极主 接 线 柱4 起 动 继 电 器 的电 池 接 线 柱触 点1起 动 继 电 器 的 起 动 机 接 线 柱电 磁开 关 接 线 柱9 吸 引 线 圈13导 电 片7主 接 线 柱5起动 机搭 铁蓄 电 池 负 极。保 持 线 圈14蓄 电 池 负极。两 个 线 圈 的 电 流 同 方 向 产 生 合 成 电 磁 力 将 可 动 铁 心15吸 入，在 起 动 机 缓 慢 转 动 之 下，拨 叉19推 出 滚 柱 式 单向 离 合 器20，使 驱

45、动 齿 轮21柔 和 地 啮 入 飞 轮 齿 环。当 驱动 齿 轮 与 飞 轮 齿 环 接 近 完 全 啮 合 时，可 动 铁 心15推 动 接触 盘10将 起 动 机 的 主 电 路 接 通，起 动 机 便 以 正 常 转 速 起动发动机。主 电 路 接 通 时，吸 引 线 圈13被 短 接，齿 轮 的 啮 合 靠保 持 线 圈14产 生 的 电 磁 力 维 持 在 吸 合 位 置，此 时 保 持 线圈 的 工 作 电 路 为：蓄 电 池 正 极主 接 线 柱4起 动 继 电 器电 池 接 线 柱触 点起 动 继 电 器 的 起 动 机 接 线 柱电 磁开关接线柱9保持线圈14搭铁蓄电池负极

46、。当 发 动 机 起 动 后，离 合 器 开 始 打 滑，松 开 点 火 开 关钥 匙 即 自 动 转 回 到 点 火 挡 位，起 动 继 电 器 线 圈 断 电，触点1跳 开，使 电 磁 开 关 两 个 线 圈 串 联，吸 引 线 圈13 流 过 反向电流，加速电磁力的消失，其电路为：蓄 电 池 正 极主 接 线 柱4接 触 盘10主 接 线 柱5导 电 片7吸 引 线 圈13电 磁 开 关 接 线 柱9保 持 线 圈14搭 铁蓄 电 池 负 极。由 于 电 磁 开 关 电 磁 力 迅 速 消 失，可 动 铁 心15和 推 杆11 在 回 位 弹 簧 作 用 下 返 回。接 触 盘10先 离

47、 开 主 接 线 柱4、5，触 点 切 断 了 起 动 机 与 蓄 电 池 之 间的 电 路，点 火 线 圈 附 加 电 阻 也 随 即 接 入 点 火 系 统。最 后拨 叉 将 打 滑 的 离 合 器 拨 回，驱 动 齿 轮 便 脱 离 了 飞 轮 齿 环，起动机完成起开工作。三、新型起动机1电枢移动式起动机电 枢 移 动 式 起 动 机 是 借 磁 极 磁 力，移 动 整 个 电 枢 而使 驱 动 齿 轮 啮 入 飞 轮 齿 环 的。起 动 机 的 电 枢11 在 回 位 弹簧9的 作 用 下 与 磁 极12错 开 一 定 距 离，换 向 器 比 较 长。起动 机 的 壳 体 上 装 有

48、电 磁 开 关，其 励 磁 绕 组 由 起 动 开 关 操作，动 触 点 为 一 接 触 桥4，接 触 桥 上 端 较 长 下 端 较 短，使起 动 机 电 路 的 接 通 分 两 个 阶 段 进 行。起 动 机 有3个 励 磁 绕组，其 中，匝 数 少 用 扁 钢 条 绕 制 的 为 主 磁 场 绕 组1，另 外两 个 用 细 导 线 绕 制 的 分 别 为 串 联 辅 助 励 磁 绕 组2和 并 联 辅助 励 磁 绕 组3（又 称 保 持 线 圈）。起 动 机 单 向 离 合 器 一 般采用摩擦片式离合器。1-主磁场绕组2-串联辅助励磁绕组3-并联辅助励磁绕组4-接触桥5-静触点6-电磁铁

49、7-挡片8-扣爪9-回位弹簧10-圆盘11-电枢12-磁极13-摩擦式离合器电枢移动式起动机的电路图电枢移动式起动机的工作过程分为两个阶段。(1)进 入 啮 合 当 接 通 起 动 开 关 时，电 磁 铁6产 生 吸 力，吸 引 接 触 桥4，但 由 于 扣 爪8顶 住 了 挡 片7，接 触 桥 只 能 上端 闭 合，接 通 了 串、并 联 辅 助 励 磁 绕 组 电 路，其 通 路 为：蓄 电 池 正 极静 触 点5接 触 桥4上 端 并 联 辅 助 励 磁绕 组3搭 铁蓄 电 池 负 极。串 联 辅 助 励 磁 绕 组4电枢搭铁蓄电池负极。并 联 辅 助 励 磁 绕 组 和 串 联 辅 助

50、 励 磁 绕 组 产 生 的 电 磁力 克 服 回 位 弹 簧9的 反 力，吸 引 电 枢 向 左 移 动，起 动 机 驱动齿轮啮入飞轮齿环。此 时 由 于 串 联 辅 助 励 磁 绕 组 的 电 阻 大，流 过 电 枢 绕组 的 电 流 很 小，起 动 机 仅 以 较 小 的 转 速 旋 转，电 枢 低 速旋 转 并 向 左 移 动，齿 轮 啮 入 柔 和，这 是 接 入 起 动 机 的 第一阶段。(2)完 全 啮 合 电 枢 移 动 使 小 齿 轮 完 全 啮 入 飞 轮 齿 环后，固 定 在 换 向 器 端 面 的 圆 盘10顶 起 扣 爪8，使 挡 片7脱扣，于 是 接 触 桥4的 下