汽車起動系統(tǒng)

汽車電器主講：毛矛1第三章起動系統(tǒng)3．1起動系統(tǒng)的組成和作用起動系統(tǒng)作用:經(jīng)過起動機(jī)將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，起動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。起動系統(tǒng)的組成如以下圖。2主要由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、起動繼電器、起動機(jī)等組成。33.2起動機(jī)的構(gòu)造與任務(wù)原理3.2.1起動機(jī)的組成起動機(jī)普通由直流電動機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)和電磁支配機(jī)構(gòu)三部分組成43.2.1起動機(jī)的組成直流電動機(jī)：產(chǎn)生電磁力矩傳動機(jī)構(gòu)：起動時(shí)，使小齒輪與飛輪齒圈嚙合，將起動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機(jī)飛輪；起動后，使起動機(jī)脫開飛輪齒圈。53.2.1起動機(jī)的組成電磁支配機(jī)構(gòu)：控制起動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和傳動機(jī)構(gòu)的嚙合與分別。6起動機(jī)〔左〕&發(fā)電機(jī)〔右〕起動機(jī)VS發(fā)電機(jī)73.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理1、直流電動機(jī)的構(gòu)造任務(wù)原理通電導(dǎo)體在磁場中遭到電磁力83.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理起動電動機(jī)普通為串勵(lì)式直流電動機(jī)，主要由電樞、換向器、磁極及機(jī)殼等組成。93.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理⑴電樞與換向器：電樞由電樞軸、電樞鐵心和電樞繞組等組成，電樞的構(gòu)造如圖。103.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理直流電動機(jī)任務(wù)原理通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力作用113.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理鐵心由外園帶槽的硅鋼片疊制而成，壓裝在電樞軸上，電樞繞組嵌裝在鐵心的槽內(nèi)。12133.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理電樞繞組的電流很大〔產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩〕，故電樞繞組采用較粗的裸銅線繞制。143.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理為防止短路，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。153.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理較粗的裸銅線在高速時(shí)易在離心力的作用下被甩出，因此在鐵心槽口兩側(cè)用軋線將鐵心擠緊。163.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理電樞繞組各線圈的端頭均焊接在換向器上。換向器由銅片和云母片相間疊壓而成，壓裝在電樞軸上。173.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理〔2〕磁極磁極由固定在機(jī)殼上的鐵心和纏繞在鐵心上的磁場繞組組成。18193.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理磁極的作用是建立電動機(jī)磁場，普通多為4個(gè)磁極。功率超越7.35kW的起動機(jī)也有用6個(gè)磁極的。203.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理磁場繞組與電樞繞組串聯(lián)，用裸銅線繞制。4個(gè)磁場繞組的銜接方式有兩種，如右圖。不論采用哪一種銜接方式，4個(gè)磁場繞組所產(chǎn)生的磁極應(yīng)該是相互交錯(cuò)的。213.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理223.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理〔3〕電刷與電刷架電刷與電刷架的作用是將電流引入電動機(jī)，使電樞產(chǎn)生定向轉(zhuǎn)動力矩。電刷普通用銅粉和石墨粉壓制而成，以有利于減小電阻及耐磨性。233.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理電刷裝在電刷架中，由彈簧壓在換向器上。共有4個(gè)電刷架，2個(gè)與機(jī)殼直接相連搭鐵，稱為搭鐵電刷架；另外2個(gè)稱為絕緣電刷架。243.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理2、直流電動機(jī)的任務(wù)原理通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力作用。換向器作用：線圈轉(zhuǎn)動時(shí)，其電流方向隨磁極〔N級和S級〕的改動而改動，使電磁力構(gòu)成的轉(zhuǎn)矩方向一直堅(jiān)持不變，使電樞一直按一定的方向轉(zhuǎn)動。253.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理263.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理∵一個(gè)線圈的轉(zhuǎn)矩不夠大、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。∴電樞上有多組線圈，換向器片數(shù)也相應(yīng)添加。273.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理電動機(jī)轉(zhuǎn)矩為M=CmIs∮式中Cm——電動機(jī)常數(shù)；Is——電樞電流∮——磁極磁通當(dāng)接入直流電源時(shí)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使電樞旋轉(zhuǎn)。283.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理而電樞旋轉(zhuǎn)，其繞組又切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。按右手法那么判別，恰與電樞電流的方向相反，稱為反電動勢，其值為Ef=Cm∮n式中n——電動機(jī)的轉(zhuǎn)速293.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理這樣，外加電壓U一部分落在電樞繞組電阻Rs和勵(lì)磁繞組電阻Rl上，另一部分用來平衡電動機(jī)的反電動勢Ef，得電動機(jī)的電壓平衡方程式U=Ef+IsRs+IsRl303.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理由上式可知，當(dāng)電動機(jī)軸上的阻力矩增大時(shí)，電樞轉(zhuǎn)速n就會降低→Ef減小→電樞電流Is增大→電磁轉(zhuǎn)矩〔M=CmIs∮〕隨之增大，直到電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與阻力矩到達(dá)平衡。313.2.2直流電動機(jī)構(gòu)造和任務(wù)原理反之，電動機(jī)負(fù)載減小時(shí)，電樞轉(zhuǎn)速n升高，Is減小，電樞轉(zhuǎn)矩M也隨之減小，直到電磁轉(zhuǎn)矩與阻力矩到達(dá)平衡?！啻畡?lì)直流電動機(jī)的負(fù)載變化時(shí)，其轉(zhuǎn)速、電流和轉(zhuǎn)矩會自動變化，以滿足負(fù)載變化的需求。323.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性1、轉(zhuǎn)矩特性電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩M隨電樞電流Is變化的關(guān)系M=f〔Is〕稱為轉(zhuǎn)矩特性。電磁轉(zhuǎn)矩M=CmIs∮333.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性串勵(lì)直流電動機(jī)→電樞電流=勵(lì)磁電流∴在磁路未飽和時(shí)，磁通∮與電流成正比∮=C1Is那么電磁轉(zhuǎn)矩M=CmIs∮=CmC1Is2=CIs2343.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性即磁路未飽和時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比；磁路飽和后，電流增大，磁通堅(jiān)持不變，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成線性關(guān)系。353.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性2、機(jī)械特性電動機(jī)轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M而變化的關(guān)系n=f〔M〕稱為機(jī)械特性。由電壓平衡方程式可得363.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性在磁路未飽和時(shí)，Is增大時(shí)，∮也增大，其轉(zhuǎn)速n將迅速下降，如圖。由于M∝Is2，所以轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的添加而迅速下降，即具有軟的機(jī)械特性，如下圖。373.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性3、起動機(jī)功率及影響要素〔1〕起動機(jī)功率P=Mn/9550〔kW〕式中：M——輸出轉(zhuǎn)矩〔N·m〕n——起動機(jī)轉(zhuǎn)速〔rpm〕383.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性在全制動〔n=0〕和空載〔M=0〕時(shí)，輸出功率P均為零。在Is接近全制動電流的一半時(shí)其輸出功率最大。由于起動機(jī)任務(wù)時(shí)間短，允許輸出最大功率。∴將最大功率作為其額定功率。393.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性〔2〕影響起動機(jī)功率的要素起動機(jī)任務(wù)電流大，所以其輸出功率受電阻影響大。除起動機(jī)內(nèi)部電阻之外，還有以下幾方面：403.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性1〕接觸電阻和導(dǎo)線電阻。接觸電阻包括導(dǎo)線與蓄電池極樁、起動機(jī)接線柱以及電刷與換向器等的接觸電阻。接觸電阻大、導(dǎo)線截面積過小或過長→較大的電壓降→起動機(jī)功率下降。413.2.3串勵(lì)直流電動機(jī)的特性2〕蓄電池的容量蓄電池的容量越小，其內(nèi)阻越大，起動時(shí)電動機(jī)的端電壓就越低，引起起動機(jī)輸出功率減小。3〕溫度溫度降低，蓄電池的容量下降，內(nèi)阻變大，導(dǎo)致起動機(jī)輸出功率下降。423.2.4起動機(jī)型號和分類行業(yè)規(guī)范QC/T73-93<汽車電器設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法>規(guī)定，起動機(jī)的規(guī)格型號由五部分組成：①②③④⑤第一部分是產(chǎn)品代號：QD、QDJ、QDY分別表示起動機(jī)、減速起動機(jī)及永磁起動機(jī)。第二部分是電壓等級代號：1代表12V，2代表24V，6代表6V。433.2.4起動機(jī)型號和分類第三部分是功率等級代號，含義見表。第四部分是設(shè)計(jì)序號。〔可省略〕第五部分是變型代號。〔可省略〕例如：QD124表示額定電壓為12V、功率為1~2kW、第四次設(shè)計(jì)的起動機(jī)。功率等級代號123456789功率/kW~11~22~33~44~55~66~77~88~9443．3傳動機(jī)構(gòu)和電磁支配機(jī)構(gòu)3．3．1傳動機(jī)構(gòu)又稱嚙合機(jī)構(gòu)或嚙合器作用：〔1〕起動時(shí)將電樞的電磁轉(zhuǎn)矩傳送給發(fā)動機(jī)飛輪；〔2〕起動后，發(fā)動機(jī)帶動起動機(jī)時(shí)，嚙合機(jī)構(gòu)立刻打滑，即具有單向傳送動力的作用。常見有滾柱式、摩擦片式、扭簧式和棘輪式等。451．滾柱式單向離合器驅(qū)動齒輪與外殼連成一體，外殼內(nèi)裝有十字塊，十字塊與花鍵套筒固定銜接→成一體。461．滾柱式單向離合器在外殼與十字塊構(gòu)成的四個(gè)楔形槽內(nèi)分別裝有滾柱及壓帽與彈簧。外殼與護(hù)蓋扣合密封。在花鍵套筒外面套有挪動襯套及緩沖彈簧。471．滾柱式單向離合器整個(gè)單向離合器總成利用花鍵套筒套在電樞軸的花鍵上。單向離合器總成在撥叉作用下，可以在電樞軸上軸向挪動，也可以隨電樞軸轉(zhuǎn)動。481．滾柱式單向離合器任務(wù)原理：起動時(shí)，電樞軸經(jīng)過花鍵套筒帶動十字塊旋轉(zhuǎn)，這時(shí)滾柱在摩擦力作用下，滾入楔形槽的窄端，491．滾柱式單向離合器將十字塊與外殼楔成一體，于是將轉(zhuǎn)矩傳給了驅(qū)動齒輪，帶動飛輪齒圈轉(zhuǎn)動，起動發(fā)動機(jī)。501．滾柱式單向離合器511．滾柱式單向離合器起動后，曲軸轉(zhuǎn)速升高，飛輪帶動驅(qū)動齒輪高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)其轉(zhuǎn)速大于十字塊時(shí)，滾柱滾入楔形槽的寬端而打滑。521．滾柱式單向離合器所以轉(zhuǎn)矩不能從驅(qū)動齒輪傳給電樞軸，防止了電樞超速飛散。滾柱式單向離合器構(gòu)造簡單，任務(wù)可靠，但傳送轉(zhuǎn)矩受限制。53542．摩擦片式單向離合器摩擦片式單向離合器多用于功率較大的柴油機(jī)起動機(jī)。552．摩擦片式單向離合器花鍵套筒〔螺旋套〕套在電樞軸的螺旋花鍵上，它的外外表上有三條螺旋花鍵套著內(nèi)接合轂。內(nèi)接合轂上有四個(gè)軸上槽，插放自動片的內(nèi)凸齒。562．摩擦片式單向離合器從動片的外凸齒插在與驅(qū)動齒輪成一體的外接合轂〔驅(qū)動齒輪套筒〕的槽中。主、從動片相間陳列。離合器任務(wù)時(shí)，利用主、從動片的摩擦力傳送轉(zhuǎn)距。572．摩擦片式單向離合器起動時(shí)：內(nèi)接合轂由于花鍵套筒的旋轉(zhuǎn)而左移，使主、從動片壓緊而傳送動力，電樞轉(zhuǎn)距傳給驅(qū)動齒輪，起動發(fā)動機(jī)。582．摩擦片式單向離合器起動后，飛輪齒圈轉(zhuǎn)速高于驅(qū)動齒輪，于是內(nèi)接合轂又沿花鍵套筒的螺旋花鍵右移，使主、從動片出現(xiàn)間隙而打滑，防止電樞超速飛散。592．摩擦片式單向離合器摩擦片離合器可傳送較大轉(zhuǎn)距，并能在超載時(shí)自動打滑，但摩擦片易磨損，需經(jīng)常檢查調(diào)整，其構(gòu)造也較復(fù)雜。603．彈簧式單向離合器花鍵套筒〔傳動套〕套在電樞軸的螺旋花鍵上，驅(qū)動齒輪套在電樞軸的光滑部分，兩者之間用月形鍵結(jié)合，使兩者之間不能作軸向挪動，但可以相對轉(zhuǎn)動。613．彈簧式單向離合器在驅(qū)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(nèi)徑較小，分別箍緊在齒輪柄和花鍵套筒上。623．彈簧式單向離合器起動時(shí)，電樞軸帶動傳動套轉(zhuǎn)動，扭力彈簧順著螺旋方向?qū)X輪柄與傳動套包緊，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)距經(jīng)扭力彈簧傳給驅(qū)動齒輪，起動發(fā)動機(jī)。633．彈簧式單向離合器起動后，驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速高于傳動套，扭力彈簧放松，驅(qū)動齒輪與傳動套松開，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)距不能傳送給電動機(jī)電樞。643．彈簧式單向離合器彈簧式單向離合器的構(gòu)造簡單，壽命長，本錢低。但其軸向尺寸大，主要用在一些大功率起動機(jī)上。653．3．2 起動機(jī)電磁支配機(jī)構(gòu)起動機(jī)的支配機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和電磁控制式2類?，F(xiàn)代汽車均采用電磁支配機(jī)構(gòu)，由電磁開關(guān)控制。電磁支配機(jī)構(gòu)安裝在起動機(jī)的上部，控制起動機(jī)的接通和關(guān)斷。66676869斷開點(diǎn)火開關(guān)70713．3．2 起動機(jī)電磁支配機(jī)構(gòu)任務(wù)原理如上圖。接通起動開關(guān)后，吸拉線圈和堅(jiān)持線圈通電，在吸拉線圈和堅(jiān)持線圈電磁力的共同作用下，使活動鐵心抑制彈簧力右移，活動鐵心帶動拔叉挪動，接觸盤也被活動鐵心推至與觸點(diǎn)接觸位置，使起動機(jī)通入起動電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距起動發(fā)動機(jī)。接觸盤接通觸點(diǎn)后，吸拉線圈被短路，活動鐵心靠堅(jiān)持線圈的電磁力堅(jiān)持其嚙合位置。723．3．2 起動機(jī)電磁支配機(jī)構(gòu)發(fā)動機(jī)起動后，斷開起動開關(guān)，此時(shí)流經(jīng)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→堅(jiān)持線圈5→搭鐵→蓄電池負(fù)極。由于吸引線圈產(chǎn)生了與堅(jiān)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(qū)動齒輪退出嚙合形狀；接觸盤同時(shí)回位，切斷起動機(jī)電路，起動機(jī)停頓任務(wù)。733．4汽車起動系統(tǒng)電路實(shí)例分析3.4.1CA1091汽車起動系統(tǒng)解放CA1091汽車運(yùn)用QD151、QD1518、QD124A或QD124H等型號電磁嚙合式起動機(jī)，解放CA1091K2型柴油車那么運(yùn)用QD25型減速式起動機(jī)。這里重點(diǎn)引見組合繼電器。74組合繼電器解放CA1091起動系統(tǒng)在控制電路中采用了JD171型組合繼電器。組合繼電器由起動繼電器和維護(hù)繼電器兩部分組成。75組合繼電器起動繼電器：控制起動機(jī)電磁開關(guān)中吸引線圈和堅(jiān)持線圈中電流的通斷；維護(hù)繼電器：使起動電路具自動維護(hù)功能。76組合繼電器起動維護(hù)：〔1〕在將發(fā)動機(jī)起動后自動停頓起動機(jī)任務(wù)；〔2〕在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止誤起動。還控制充電指示燈任務(wù)。77組合繼電器觸點(diǎn)K1為常開式，觸點(diǎn)K2為常閉式。由于起動繼電器線圈與觸點(diǎn)K2串聯(lián)，當(dāng)K2翻開時(shí)，K1不能夠閉合。78起動系統(tǒng)的任務(wù)過程〔1〕點(diǎn)火開封鎖合，電流回路為：蓄電池正極→電流表→點(diǎn)火開關(guān)SW→線圈L1→常閉觸點(diǎn)K2→搭鐵→蓄電池負(fù)極?！ｉ_觸點(diǎn)K1閉合，接通了電磁開關(guān)電路。79起動系統(tǒng)的任務(wù)過程〔2〕起動機(jī)電磁開關(guān)電路接通：電池正極→B→起動繼電器觸點(diǎn)K1→S→起動機(jī)吸引線圈3→搭鐵→蓄電池負(fù)極?！饎訖C(jī)起動80起動系統(tǒng)的任務(wù)過程〔3〕起動后，松開點(diǎn)火開關(guān)，線圈L1斷電→起動繼電器觸點(diǎn)K1翻開→切斷了電磁開關(guān)電路→電磁開關(guān)復(fù)位→起動機(jī)停。81起動系統(tǒng)的任務(wù)過程〔4〕假設(shè)起動后，點(diǎn)火開關(guān)沒斷開，這時(shí)線圈L2有中性點(diǎn)N的電壓，使常閉觸點(diǎn)K2翻開，切斷了線圈L1的電路，觸點(diǎn)K1斷開，使電磁開關(guān)斷電，起動機(jī)自動停頓。82起動系統(tǒng)的任務(wù)過程〔5〕假設(shè)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)誤起動，由于線圈L2總有發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓，維護(hù)繼電器觸點(diǎn)K2處于翻開形狀，線圈L1不能構(gòu)成電流回路，電磁開關(guān)不動作，起動機(jī)不任務(wù)。833.4.2東風(fēng)EQ1090起動系統(tǒng)電路該汽車采用的是QD124或QD1212型起動機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)采用滾柱式單向離合器，在控制電路中采用了起動繼電器。843.4.2東風(fēng)EQ1090起動系統(tǒng)電路起動繼電器的作用是用來接通或切斷起動機(jī)電磁開關(guān)線圈的電路。起動系統(tǒng)電路如以下圖：853.4.2東風(fēng)EQ1090起動系統(tǒng)電路863.4.2東風(fēng)EQ1090起動系統(tǒng)電路1、控制電路包括起動繼電器控制電路和起動機(jī)電磁開關(guān)控制電路。接通點(diǎn)火開關(guān)，電流：從蓄電池正極→電流表→點(diǎn)火開關(guān)→繼電器線圈→蓄電池負(fù)極?！^電器電磁吸力→使繼電器觸點(diǎn)閉合→接通起動機(jī)電磁開關(guān)控制電路。873.4.2東風(fēng)EQ1090起動系統(tǒng)電路2、主電路電磁開關(guān)控制電路接通后，吸引線圈和堅(jiān)持線圈產(chǎn)生的電磁力，將起動機(jī)主電路接通。此時(shí)電流：蓄電池正極→主觸點(diǎn)→接觸盤→主觸點(diǎn)→起動機(jī)勵(lì)磁繞組→電樞繞組→搭鐵→蓄電池負(fù)極?！饎訖C(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距起動發(fā)動機(jī)。883.5減速起動機(jī)和永磁起動機(jī)一、減速起動機(jī)在起動機(jī)電動機(jī)軸與驅(qū)動齒輪之間裝有減速器的起動機(jī)稱為減