紅興隆北雁現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)

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第10章發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)收藏

第10章 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)

內(nèi)容提要

1. 起動(dòng)系的作用、方式和基本組成

2. 電起動(dòng)機(jī)的構(gòu)和工作原理

3. 減速起動(dòng)機(jī)與永磁起動(dòng)機(jī)

4. 低溫起動(dòng)預(yù)熱裝置

10.1 起動(dòng)系作用、方式和基本組成

10.1.1 起動(dòng)系的作用

發(fā)動(dòng)機(jī)靠外力轉(zhuǎn)動(dòng)使之著火燃燒，開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程稱(chēng)為起動(dòng)。

要使發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)，必需克服運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，尤其是壓縮行程的壓縮氣體阻力和各運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力。克服這些阻力所需的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。柴油機(jī)壓縮比較汽油機(jī)大得多，起動(dòng)更困難，需要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也更大。

起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，還要求有一定的曲軸轉(zhuǎn)速，稱(chēng)之為起動(dòng)轉(zhuǎn)速。汽油機(jī)要求不低于50-70r/min，柴油機(jī)要求不低于150-300 r/min。

起動(dòng)性能是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，衡量發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能好壞一般用起動(dòng)時(shí)間。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不采用特殊的低溫起動(dòng)措施，汽油機(jī)在-10℃、柴油機(jī)在-5℃以下的氣溫條件下起動(dòng)，能在15s以?xún)?nèi)達(dá)到自行運(yùn)轉(zhuǎn)。

起動(dòng)系的作用就是按發(fā)動(dòng)機(jī)要求，提供一定的轉(zhuǎn)矩，使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速，順利完成起動(dòng)過(guò)程。

10.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式

有手起動(dòng)、電起動(dòng)、汽油機(jī)起動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)和拖動(dòng)等幾種方式。

手起動(dòng)是用手轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的起動(dòng)方式。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速低，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。一般只用于小功率發(fā)動(dòng)機(jī)。

汽油機(jī)起動(dòng)是利用小型汽油機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)方式。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起動(dòng)麻煩，一般是先用手起動(dòng)小型汽油機(jī)，再帶動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。它一般用于大功率柴油機(jī)起動(dòng)。

壓縮空氣起動(dòng)是利用壓縮空氣按一定次序充入氣缸，強(qiáng)制發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)方式。它結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜，一般用大型柴油機(jī)組（如船舶、電站等）。

電起動(dòng)是利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)方式。它具有起動(dòng)快捷方便、省力等優(yōu)點(diǎn)，但需要一套電起動(dòng)系統(tǒng)。現(xiàn)代汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，均采用電起動(dòng)方式。

除上述外，還有拖動(dòng)起動(dòng)方式，即利用旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)方式。

10.1.3 電起動(dòng)系的基本組成與工作過(guò)程

電起動(dòng)系主要由蓄電池、起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)繼電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、安全開(kāi)關(guān)(有的汽車(chē)采用)、低溫起動(dòng)預(yù)熱裝置等組成（圖10-1）。圖中粗線表示起動(dòng)機(jī)供電電路，細(xì)線表示起動(dòng)機(jī)控制電路。

圖10-1 電起動(dòng)系統(tǒng)

1-蓄電池 2-起動(dòng)機(jī) 3-起動(dòng)繼電器 4-點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 5-電流表

當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)4置于起動(dòng)檔“Start”時(shí),首先接通起動(dòng)控制電路，電磁開(kāi)關(guān)閉合，蓄電池電流經(jīng)電磁開(kāi)關(guān)流入起動(dòng)機(jī)，并使其轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)還將驅(qū)動(dòng)齒輪向外推出與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相嚙合，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成著火并加速運(yùn)轉(zhuǎn)后，飛輪有反過(guò)來(lái)帶動(dòng)起動(dòng)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的趨勢(shì)時(shí)，起動(dòng)機(jī)上的單向離合器使起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪相對(duì)于起動(dòng)機(jī)電樞軸空轉(zhuǎn)(以保護(hù)起動(dòng)機(jī))。駕駛員及時(shí)將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到點(diǎn)火檔“IG”，切斷起動(dòng)機(jī)控制電路，驅(qū)動(dòng)齒輪退回，起動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

10.2

圖10-2 起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

1-回位彈簧 2-保持線圈 3-吸引線圈 4-電磁開(kāi)關(guān)殼體 5-主觸點(diǎn) 6-接線柱 7-接觸盤(pán) 8-后端蓋 9-電刷彈簧 10-換向器 11-電刷 12-磁極 13-磁極鐵芯 14-電樞 15-磁場(chǎng)繞組 16-移動(dòng)襯套 17-緩沖彈簧 18-單向離合器 19-電樞軸花鍵 20-驅(qū)動(dòng)齒輪 21-罩蓋 22-制動(dòng)盤(pán) 23-傳動(dòng)套筒 24-撥叉

電起動(dòng)機(jī)

起動(dòng)機(jī)的作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。它一般由直流電動(dòng)機(jī)、控制裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成（圖10-2）。

10.2 1 直流電動(dòng)機(jī)

1.直流電動(dòng)機(jī)基本工作原理

直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備，它是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到電磁力作用而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理進(jìn)行工作的。

以單匝電樞繞組的直流電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明其工作

圖10-3 直流電動(dòng)機(jī)工作原理

a）電流從A→B b）電流從B→A

1-電樞繞組 2-電刷B 3-換向器銅片 4-電刷A

原理。將通電線圈置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖10-2所示，直流電通過(guò)電刷和換向器銅片引入。當(dāng)電流I_s從A電刷經(jīng)a-b-c-d到B電刷時(shí)，根據(jù)左手定則判定，匝邊ab和cd受到的磁場(chǎng)力F方向如圖10-3a所示，這個(gè)電磁力將形成力矩，使線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到換向片A與負(fù)電刷接觸，換向片B與正電刷接觸時(shí)，電流方向改變?yōu)閐-c-b-a，同時(shí)匝邊ab和cd的位置也改變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向保持不變，使線圈繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M可用下式表示：

M=C_mφI_s

式中 C_m——電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)，C_m=PN/2πα；

P——磁極對(duì)數(shù)；

N——電樞導(dǎo)線總根數(shù)；

α——電樞繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)；

圖10-4 電樞總成

1-電樞疊片 2-電樞鐵芯 3-電樞軸 4-電樞繞組 5-電樞鐵芯總成 6-換向器

φ——磁極磁通；

I_s——電樞電流。

由上分析可知，直流電動(dòng)機(jī)能通過(guò)增加磁極對(duì)數(shù)、增多電樞導(dǎo)線總根數(shù)和并聯(lián)支路對(duì)數(shù)、增大電樞和磁場(chǎng)電流來(lái)增大電磁轉(zhuǎn)矩。實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)電樞都用多匝并聯(lián)繞成，電樞電流和磁場(chǎng)電流也很大（起動(dòng)電流達(dá)600A以上），使起動(dòng)機(jī)有足夠轉(zhuǎn)矩起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造它一般由電樞總成、磁極、電刷與刷架及其它附件組成。

圖10-5 磁場(chǎng)繞組的連接

a)串連連接 b)并聯(lián)連接

1-絕緣接線柱 2-換向器 3-搭鐵電刷 4 -絕緣電刷 5-磁場(chǎng)繞組

(1)電樞總成（圖10-4）它由電樞軸、電樞鐵心、電樞繞組及換向器組成。在電樞軸3上壓有鐵芯2，鐵芯的作用是增加磁力，它是由互相絕緣的薄硅鋼片1疊成，采用疊片是為了減小鐵芯內(nèi)感應(yīng)的渦流電流的損失。每片疊片有槽，疊在一起形成溝槽，電樞繞組分多條支路嵌在鐵芯的溝槽內(nèi)，并分別接到固定在電樞軸上互相絕緣的換向器各銅片上。為了獲得較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電樞繞組采用大截面的銅導(dǎo)線制成，以便幾百安培的起動(dòng)電流通過(guò)。

(2)磁極磁極有永久磁鐵和電磁鐵兩類(lèi)，永久磁鐵的電動(dòng)機(jī)將在后介紹。電磁鐵磁極由鑄鋼鐵芯及勵(lì)磁繞組構(gòu)成（圖10-5），固定在起動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)壁上。為了產(chǎn)生足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)使電樞產(chǎn)生足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，磁極的數(shù)量一般為兩對(duì)，功率較大的起動(dòng)機(jī)也有采用三對(duì)的。勵(lì)磁繞組也采用大截面的銅導(dǎo)線制成。

4個(gè)磁場(chǎng)繞組的連接方法有串連和并聯(lián)兩種。無(wú)論采用何種連接，其產(chǎn)生的磁極須相互交錯(cuò)。

圖10-6 電動(dòng)機(jī)的串勵(lì)、并勵(lì)與復(fù)勵(lì)

a) 串勵(lì) b) 并勵(lì) c)復(fù)勵(lì)

1-勵(lì)磁繞組 2-電樞繞組 3-蓄電池

(3)電刷與刷架由于起動(dòng)機(jī)電流較大，所用電刷是用銅與石墨粉壓制而成。電刷置于電刷架架中，由盤(pán)形彈簧壓緊到換向器上，電極引線接電源或搭鐵。

(4)殼體及軸承殼體主要起支承和保護(hù)作用。起動(dòng)機(jī)軸承由于結(jié)構(gòu)限制一般采用滑動(dòng)軸承，用于支承電樞軸。

3.直流電動(dòng)機(jī)電樞與勵(lì)磁繞組連接勵(lì)磁繞組與電樞繞組的接法有三種：串聯(lián)、并聯(lián)及串、并聯(lián)均有的復(fù)式接法（圖10-6）。相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。大多數(shù)電動(dòng)機(jī)均采用串勵(lì)，大功率的起動(dòng)機(jī)也有采用復(fù)勵(lì)。

串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)，電樞電流與勵(lì)磁電流相等。它具有以下特性：

(1)M=KI_s²,式中K為結(jié)構(gòu)常數(shù)。即電磁轉(zhuǎn)矩與勵(lì)磁電流I_s的平方成正比，因此供給同樣的勵(lì)磁電流，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)可比并勵(lì)電動(dòng)機(jī)獲得更大的電磁轉(zhuǎn)矩。

圖10-7 滾柱式單向離合器的組成

a）結(jié)構(gòu) b）工作原理（起動(dòng)中） c）工作原理（起動(dòng)后）

1-驅(qū)動(dòng)齒輪 2-單向離合器外殼 3-十字塊 4-滾柱 5-彈簧及活柱 6-護(hù)蓋 7-彈簧座 8-緩沖彈簧 9-移動(dòng)襯套 10-傳動(dòng)套筒 11-卡簧 12-墊圈 13-楔形槽 14-飛輪

(2)輕載時(shí)，電樞電流與勵(lì)磁電流小，轉(zhuǎn)速高；而重載時(shí)，電樞電流與勵(lì)磁電流大，轉(zhuǎn)速低。這種“軟”的機(jī)械特性能保證起動(dòng)的安全可靠。

10.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

普通起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是單向離合器。其作用是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后則斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)起動(dòng)機(jī)的逆向驅(qū)動(dòng)，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)而使起動(dòng)機(jī)“飛散”。

起動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)的單向離合器有滾柱式、摩擦片式和扭簧式等。

1.滾柱式離合器它是目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)起動(dòng)機(jī)中使用**多的一種傳動(dòng)方式（圖10-7），其外殼2與驅(qū)動(dòng)小齒輪2連為一體，十字塊3與傳動(dòng)套筒經(jīng)滑動(dòng)花鍵與電樞軸相接，外殼與十字塊之間的間隙是寬窄不等的楔形槽結(jié)構(gòu)。

起動(dòng)時(shí)，電樞緩慢旋轉(zhuǎn)，電磁開(kāi)關(guān)通過(guò)撥叉，推動(dòng)襯套9、彈簧8等部件，使驅(qū)動(dòng)齒輪1與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪14相嚙合。

當(dāng)起動(dòng)機(jī)主電路接通，電樞快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩由傳動(dòng)套筒10傳到十字塊3，滾柱在外殼2摩擦和彈簧5作用下便滾入楔形槽13的窄處被卡死（圖10-7b），于是將轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動(dòng)齒輪，帶動(dòng)飛輪使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，曲軸轉(zhuǎn)速高于起動(dòng)機(jī)，飛輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，在外殼摩擦作用下，滾柱克服彈簧彈力，滾人楔形槽的寬處而打滑（圖10-7c），防止發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給小齒輪，從而避免電樞超速“飛散”的危險(xiǎn)。起動(dòng)后，由于撥叉回位彈簧的作用，使離合器退回，驅(qū)動(dòng)輪退出飛輪齒環(huán)。緩沖彈簧8具有緩和驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪間的沖擊，保護(hù)驅(qū)動(dòng)齒輪的作用。

圖10-8 摩擦式單向離合器

a) 結(jié)構(gòu) b) 壓緊 c) 放松

1-驅(qū)動(dòng)齒輪 2-齒輪柄 3-減振彈簧 4-內(nèi)接合鼓 5-小彈簧 6-從動(dòng)片 7-主動(dòng)片 8-壓環(huán) 9-彈性圈 10-外接合鼓 11-飛輪

滾柱式單向離合器傳遞較大扭矩時(shí)，滾柱容易卡住，不能滿(mǎn)足大功率起動(dòng)機(jī)的要求，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此在現(xiàn)代汽車(chē)上應(yīng)用廣泛。

2.摩擦片式離合器離合器的外接合鼓10（圖10-8）固定在起動(dòng)機(jī)軸上，內(nèi)接合鼓4具有螺線孔，并旋在起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪柄2的螺紋上，齒輪柄2則自由套在起動(dòng)機(jī)軸上，用螺母鎖住防止脫落。兩個(gè)彈性圈9和壓環(huán)8依次裝進(jìn)外接合鼓10中，青銅主動(dòng)片7以其外凸齒裝入外接合鼓10的切槽中，鋼制從動(dòng)片6依其內(nèi)齒插入內(nèi)接合鼓4的切槽中。內(nèi)接合鼓上的兩個(gè)彈簧5輕壓摩擦片，使摩擦片具有傳力作用(力較小)。

起動(dòng)時(shí)，經(jīng)外接合鼓摩擦片帶動(dòng)內(nèi)接合鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)小齒輪與飛輪嚙合后，由于內(nèi)接合鼓和驅(qū)動(dòng)小齒輪柄之間的螺旋結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)接合鼓向右移動(dòng)，壓緊摩擦片(力較大)，電樞的轉(zhuǎn)矩傳遞給飛輪（圖10-8b）。起動(dòng)后，飛輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)小齒輪，內(nèi)接合鼓與驅(qū)動(dòng)小齒輪的螺旋結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)接合鼓向左移動(dòng)，摩擦片松開(kāi)，飛輪不能帶動(dòng)電樞，避免了電樞超速“飛散”的危險(xiǎn)（圖10-8c）。

摩擦片式離合器可以傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，摩擦片磨損后，需經(jīng)常檢修調(diào)整，常用在電樞移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)上。

圖10-9 扭簧式單向離合器

1-驅(qū)動(dòng)齒輪 2-擋圈 3-月形圈 4-扭力彈簧 5-護(hù)圈 6-連接套筒 7-墊圈

8-緩沖彈簧 9-撥環(huán) 19-卡簧

3．扭簧式離合器其結(jié)構(gòu)如圖10-9 所示。驅(qū)動(dòng)齒輪1空套在電樞軸的前端的光滑部分，連接套筒6套在電樞軸的花鍵部分，扭力彈簧兩端各有1／4圈內(nèi)徑較小的部分，箍緊驅(qū)動(dòng)齒輪1與連接套筒6。

起動(dòng)時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)鐵心經(jīng)撥叉移動(dòng)撥環(huán)9，由緩沖彈簧8推動(dòng)離合器使驅(qū)動(dòng)齒輪1與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪嚙合。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)花鍵帶動(dòng)連接套筒6，在彈簧與驅(qū)動(dòng)齒輪和主動(dòng)套筒之間摩擦力作用下，將連接套筒和齒輪柄抱死，電樞轉(zhuǎn)矩便由此傳給飛輪，起動(dòng)后，飛輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，扭力彈簧被放松而打滑，保護(hù)電樞不致被飛輪帶動(dòng)而“飛散”，同時(shí)撥叉在回位彈簧作用下，經(jīng)撥環(huán)使驅(qū)動(dòng)小齒輪回位。

扭簧式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，但軸向尺寸較大，故在小型機(jī)上的應(yīng)用受到限制。

10.2.3 控制裝置

起動(dòng)機(jī)的控制裝置一般是電磁開(kāi)關(guān)，有的還采用了一些中間繼電器。

1.電磁開(kāi)關(guān) 它安裝于直流電動(dòng)機(jī)殼體上方（圖10-10），用于控制起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的嚙合與分離及電動(dòng)機(jī)電路的通斷。吸引線圈5與保持線圈4的匝數(shù)相同，繞向也相同，都繞在套筒外側(cè)。吸引線圈與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，保持線圈與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)。

圖10-10 電磁開(kāi)關(guān)

1-起動(dòng)開(kāi)關(guān) 2-定觸點(diǎn) 3-動(dòng)觸點(diǎn) 4-保持線圈 5-吸引線圈 6-動(dòng)鐵芯 7-拉桿 8-撥叉 9-單向離合器 10-驅(qū)動(dòng)齒輪 11-電樞 12-電刷 13-磁極

當(dāng)接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)1時(shí)，吸引線圈中的電流經(jīng)起動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組F和電樞繞組后搭鐵，保持線圈則直接搭鐵。此時(shí)兩個(gè)線圈產(chǎn)生較強(qiáng)的相同方向的電磁吸力，吸引動(dòng)鐵芯6向左移動(dòng)。

圖10-11 起動(dòng)繼電器控制的起動(dòng)機(jī)電路

1-起動(dòng)繼電器 2-起動(dòng)機(jī) 3-蓄電池接線柱 4-動(dòng)觸點(diǎn) 5-吸引線圈 6-保持線圈 7-鐵芯 8-撥叉 9-驅(qū)動(dòng)齒輪 10-起動(dòng)機(jī)接線柱 11-起動(dòng)開(kāi)關(guān) 12-起動(dòng)繼電器觸點(diǎn) 13-起動(dòng)繼電器線圈

鐵芯的移動(dòng)通過(guò)撥叉8將驅(qū)動(dòng)齒輪10推向飛輪，同時(shí)通過(guò)電樞中的較小電流使電樞軸較緩慢地旋轉(zhuǎn)，因而有利于嚙合。當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈完全嚙合時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)與接觸點(diǎn)也剛好完全閉合。此時(shí)，吸引線圈被短路，只靠保持線圈吸力將觸點(diǎn)與定觸點(diǎn)保持在接通狀態(tài)，強(qiáng)大的起動(dòng)電流通過(guò)勵(lì)磁繞組F和電樞繞組使電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，從起動(dòng)開(kāi)關(guān)到保持線圈的電流被切斷，但在斷開(kāi)起動(dòng)開(kāi)關(guān)的瞬間，觸點(diǎn)仍在閉合位置，電流從觸點(diǎn)到吸引線圈，再經(jīng)保持線圈搭鐵。這時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的電磁力大小相同，方向相反，相互抵消。在回位彈簧的作用下，鐵芯返回原位，觸點(diǎn)斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪退回。

2.起動(dòng)繼電器為了產(chǎn)生足夠的吸力，起動(dòng)機(jī)電磁開(kāi)關(guān)的電流較大(一般為35～40A)，如此大的電流會(huì)影響起動(dòng)開(kāi)關(guān)的壽命，同時(shí)也不安全。為此，有些汽車(chē)在控制電路中裝有起動(dòng)繼電器，由起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)閉控制電磁開(kāi)關(guān)的通斷，而起動(dòng)開(kāi)關(guān)(或點(diǎn)火開(kāi)關(guān))只控制起動(dòng)繼電器線圈電路的通斷，因而減小了起動(dòng)開(kāi)關(guān)(或點(diǎn)火開(kāi)關(guān))的通過(guò)的電流。控制電路如圖10-11所示。

起動(dòng)時(shí)，接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)，起動(dòng)繼電器線圈13通電，觸點(diǎn)12閉合，起動(dòng)機(jī)電磁開(kāi)關(guān)被接通，起動(dòng)機(jī)工作。

圖10-12 CA1091汽車(chē)起動(dòng)機(jī)保護(hù)電路

1-組合繼電器 2-發(fā)電機(jī) 3-起動(dòng)機(jī) 4-點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 5-充電指示燈

3.起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，若駕駛員未及時(shí)斷開(kāi)起動(dòng)開(kāi)關(guān)，就會(huì)造成單向離合器的磨損；若發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，駕駛員誤將起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，就會(huì)造成起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)著的飛輪齒圈撞擊，從而加速齒圈及起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的損壞。有些汽車(chē)的起動(dòng)系統(tǒng)中采用了起動(dòng)保護(hù)電路，其作用就是防止上述情況的發(fā)生。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)后，起動(dòng)機(jī)能自動(dòng)停止工作；發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作后，即使誤將起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，起動(dòng)機(jī)也不會(huì)工作。

不同的車(chē)型的起動(dòng)保護(hù)電路可能不同，但大都采用汽車(chē)發(fā)電機(jī)中點(diǎn)電壓來(lái)進(jìn)行控制。圖10-12為CA1091汽車(chē)的起動(dòng)保護(hù)電路。起動(dòng)組合繼電器1是由起動(dòng)繼電器和充電指示控制繼電器組合而成。起動(dòng)繼電器的線圈L₁通過(guò)充電指示燈繼電器觸點(diǎn)K₂搭鐵，使之具有驅(qū)動(dòng)保護(hù)作用。K₂同時(shí)是充電指示燈5的搭鐵通路，用于指示充電是否正常，其通斷由發(fā)電機(jī)中點(diǎn)電壓來(lái)控制。

起動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于起動(dòng)檔時(shí)，充電指示燈亮，組合繼電器中的起動(dòng)繼電器L₁通電，其電路為：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)電源接線柱→電流表→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)→“SW” →線圈L₁→觸點(diǎn)K₂→“E”搭鐵→蓄電池負(fù)極。起動(dòng)機(jī)線圈L₁通電，使觸點(diǎn)K₁閉合，接通起動(dòng)機(jī)電磁開(kāi)關(guān)電路，起動(dòng)機(jī)通電工作。

起動(dòng)后，發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，其中點(diǎn)電壓使L₂無(wú)電，K₂斷開(kāi)，起動(dòng)繼電器線圈L₁斷電，其觸點(diǎn)K₁斷開(kāi)，起動(dòng)機(jī)電磁開(kāi)關(guān)斷電，起動(dòng)機(jī)停止工作。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，即使點(diǎn)火開(kāi)關(guān)誤撥至起動(dòng)檔，由于發(fā)電機(jī)中點(diǎn)電壓的作用而使充電指示燈繼電器觸點(diǎn)保持K₂斷開(kāi)，因此起動(dòng)機(jī)也不會(huì)通電工作。

10.3 減速起動(dòng)機(jī)與永磁起動(dòng)機(jī)

10.3.1 減速起動(dòng)機(jī)

圖10-13 減速起動(dòng)機(jī)的類(lèi)型

a) 外嚙合式 b)內(nèi)嚙合式 c)行星齒輪式

1-驅(qū)動(dòng)齒輪 2-減速機(jī)構(gòu)從動(dòng)齒輪及單向離合器 3-惰輪 4-減速機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪 5-電樞 6-電磁開(kāi)關(guān) 7-單向離合器 8-撥叉 9-減速機(jī)構(gòu)從動(dòng)齒輪 10-行星齒輪減速機(jī)構(gòu)

普通起動(dòng)機(jī)電樞轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速相同。減速起動(dòng)機(jī)在電樞與驅(qū)動(dòng)齒輪之間裝有一級(jí)減速齒輪(一般速比為3～4)，它的優(yōu)點(diǎn)是：采用了高速低扭矩的電動(dòng)機(jī)，可使起動(dòng)機(jī)重量和體積減小，且便于安裝；提高了起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而有利于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；電樞軸較短而不易彎曲等。

減速齒輪有外嚙合式、內(nèi)嚙合式和行星齒輪式三種(圖10-13 )。

1.外嚙合式外嚙合式減速起動(dòng)機(jī)有的用惰輪作為過(guò)渡傳動(dòng)，電磁開(kāi)關(guān)鐵芯與驅(qū)動(dòng)齒輪同軸，直接推動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪進(jìn)入嚙合，無(wú)須撥叉(圖10-14)。也有一些外嚙合式減速機(jī)構(gòu)不設(shè)惰輪，驅(qū)動(dòng)齒輪進(jìn)入嚙合通過(guò)撥叉來(lái)?yè)軇?dòng),圖10-15所示是豐田皇冠轎車(chē)用的外嚙合式起動(dòng)機(jī)。

圖10-14 外嚙合式減速起動(dòng)機(jī)(有惰輪、無(wú)撥叉)

1-后端蓋 2-電刷架 3-定子總成 4-電樞總成 5-減速機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪 6-惰輪 7-螺栓 8-驅(qū)動(dòng)端蓋 9-驅(qū)動(dòng)齒輪 10-減速機(jī)構(gòu)從動(dòng)齒輪及單向離合器 11-鋼球 12-回位彈簧 13-電磁開(kāi)關(guān) 14-直流電動(dòng)機(jī) 15-螺栓 16-氈圈

圖10-15 外嚙合式減速起動(dòng)機(jī)(無(wú)惰輪、有撥叉)

1-電磁開(kāi)關(guān) 2-活動(dòng)鐵芯 3-撥叉 4-驅(qū)動(dòng)齒輪 5-單向離合器 6-從動(dòng)齒輪軸 7-減速機(jī)構(gòu)從動(dòng)齒輪 8-外殼 9-電樞 10-勵(lì)磁繞組 11-磁場(chǎng)繞組 12-蓄電池接線柱 13-換向器

圖10-17 DW-1型行星齒輪式減速起動(dòng)機(jī)

1-電刷 2-滾珠軸承 3-換向器 4-導(dǎo)線插頭 5-電磁開(kāi)關(guān) 6-永久磁鐵磁極 7-撥叉 8-行星減速齒輪 9-驅(qū)動(dòng)齒輪 10-軸承 11-單向離合器 12-電樞總成 13-行星齒輪 14-主動(dòng)齒輪(太陽(yáng)輪) 15-齒圈 16-撥叉環(huán)

圖10-16 內(nèi)嚙合式減速起動(dòng)機(jī)

1-起動(dòng)開(kāi)關(guān) 2-起動(dòng)繼電器線圈 3-起動(dòng)繼電器觸點(diǎn) 4-電磁開(kāi)關(guān)主觸點(diǎn) 5-接觸盤(pán) 6-吸引線圈 7-保持線圈 8-活動(dòng)鐵芯 9-撥叉 10-單向離合器 11-螺旋花鍵軸

12-內(nèi)嚙合減速齒輪 13-主動(dòng)齒輪 14-電樞 15-磁場(chǎng)繞組

2.內(nèi)嚙合式內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中心距小，可以有較大的傳動(dòng)比，適合于較大功率的起動(dòng)機(jī)。圖10-16所示為國(guó)產(chǎn)QD254型內(nèi)嚙合式減速起動(dòng)機(jī)原理圖。

3.行星齒輪式行星齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高的特點(diǎn)。圖10-17所示為德國(guó)Bosch公司生產(chǎn)的DW-1型行星齒輪式減速起動(dòng)機(jī)(永磁式)。

減速起動(dòng)機(jī)除在電樞與驅(qū)動(dòng)齒輪間增加一級(jí)減速齒輪，以起減速增扭作用外，其它工作原理與普通起動(dòng)機(jī)類(lèi)似。

10.3.2 永磁起動(dòng)機(jī)

定子磁場(chǎng)采用永磁體的起動(dòng)機(jī)稱(chēng)永磁起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)的其他部分結(jié)構(gòu)基本不變。永磁體材料主要有鍶鐵氧體和釹鐵硼材料。

永磁式起動(dòng)機(jī)主要有如下性能特點(diǎn)：

因磁力來(lái)源于永磁材料做的磁瓦，磁場(chǎng)穩(wěn)定，是一種他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。工作特性與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相近，一般多用作小功率起動(dòng)機(jī)。

因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)為他勵(lì)，所以空載轉(zhuǎn)速小，使用安全性較串勵(lì)電動(dòng)機(jī)好。

圖10-18 永磁減速起動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電氣連接原理圖

1- 驅(qū)動(dòng)齒輪 2-飛輪齒圈 3-單向離合器 4-傳動(dòng)撥叉 5-行星齒輪減速器

6-永久磁鐵 7-電樞 8-換向器及炭刷 9-電磁開(kāi)關(guān) 10-起動(dòng)開(kāi)關(guān) 11-蓄電池

由于鍶鐵氧體的磁能較低，而釹鐵硼體格昂貴，所以永磁式起動(dòng)機(jī)主要用在功率2kW以下的小型起動(dòng)機(jī)上。

現(xiàn)在轎車(chē)所用的永磁式起動(dòng)機(jī)通常與減速器結(jié)合使用，永磁式減速起動(dòng)機(jī)體積和重量指標(biāo)都更好。

圖10-18為捷達(dá)轎車(chē)所用的永磁式減速起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意和電氣連接圖。

由圖可見(jiàn)，永磁起動(dòng)機(jī)除用永久磁鐵6作為磁極外，其它結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與行星齒輪減速起動(dòng)機(jī)類(lèi)似。

10.4 低溫起動(dòng)與預(yù)熱

圖10-19 電熱塞

1-固定螺母 2-中心螺桿 3-膠合劑 4-絕緣體 5-墊圈 6-外殼 7-密封墊圈 8-填充劑 9-電阻絲 10-發(fā)熱體鋼套

低溫嚴(yán)寒氣候，燃料汽化及燃燒困難(尤其是柴油)，機(jī)油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難。為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)，需要采取相應(yīng)措施，常見(jiàn)的有預(yù)熱空氣、預(yù)熱機(jī)油、預(yù)熱冷卻水、噴起動(dòng)液、減壓起動(dòng)等。

10.4.1 預(yù)熱空氣

目前普遍使用的發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱方法是采用預(yù)熱裝置，對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)行預(yù)熱。常見(jiàn)的預(yù)熱裝置有電熱塞、熱敏電阻預(yù)熱器和電火焰預(yù)熱器。

1.電熱塞現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用封閉式電熱塞(圖10-19)，安裝于燃燒室內(nèi)。螺旋形電阻絲9焊于中心螺桿2與發(fā)熱體鋼套10底部，電阻絲周?chē)涮钣薪^緣的氧化鋁填充劑8，中心螺桿與外殼絕緣，外殼帶密封圈裝于氣缸蓋上。

圖10-20 熱敏電阻預(yù)熱器

1-陶瓷熱敏電阻加熱器 2-鋁合金散熱柱 3-密封圈 4-密封墊 5-進(jìn)氣支管

起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋到預(yù)熱檔，電流通過(guò)預(yù)熱指示器，再到各缸預(yù)熱塞，電流經(jīng)中心螺桿→電阻絲→發(fā)熱體鋼套→氣缸蓋→車(chē)身搭鐵→蓄電池負(fù)極。電阻絲通電后，金屬鋼套變得紅熱，加熱燃燒室內(nèi)空氣。

2. 熱敏電阻預(yù)熱器它安裝在進(jìn)氣支管總?cè)肟谔?圖10-20)，由安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口處的預(yù)熱溫度開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)起動(dòng)溫度低于一定值時(shí)，預(yù)熱溫度開(kāi)關(guān)控制接通電路，陶瓷熱敏電阻通電升溫，加熱進(jìn)入器缸的空氣。

3. 電火焰預(yù)熱器柴油機(jī)由于壓縮比大，起動(dòng)更困難，常采用電火焰預(yù)熱器（圖10-21），其閥體2是用線脹系數(shù)較大的金屬材料制成。閥體的內(nèi)部有空腔，其一端有進(jìn)油孔1，另一端有內(nèi)螺紋。在預(yù)熱器不工作時(shí)，閥芯3的錐形尖端將進(jìn)油孔1阻死，閥的另一端有外螺紋旋在閥體2的內(nèi)腔中。閥體2的外部繞有用鎳鉻絲制成的電阻絲4。

圖10-21 電火焰預(yù)熱器

1-油孔 2-閥體 3-閥心 4-電阻絲 5-蓄電池 6-開(kāi)關(guān)

當(dāng)柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，接通預(yù)熱器開(kāi)關(guān)6，蓄電池5對(duì)電阻絲供電，電阻絲變?yōu)闊霟釥顟B(tài)而加熱閥體，因?yàn)殚y體的熱膨脹系數(shù)較大而伸長(zhǎng)，帶動(dòng)閥芯3向右移動(dòng)，使進(jìn)油孔1打開(kāi)，燃油經(jīng)進(jìn)油孔流入閥體的內(nèi)腔受熱而汽化，從閥體內(nèi)腔噴出，被熾熱的電阻絲4點(diǎn)燃形成火焰，加熱進(jìn)入氣缸的空氣。

10.4.2 預(yù)熱機(jī)油和冷卻水

可以采用外部加熱方法，將機(jī)油和冷卻水加熱到一定溫度，再加入發(fā)動(dòng)機(jī)，可以有效改善起動(dòng)性能。

也可以采用電熱絲等發(fā)熱元件，直接插入油底殼或散熱器，加熱機(jī)油和冷卻水。

一些重型汽車(chē)，還采用起動(dòng)預(yù)熱鍋爐對(duì)冷卻水和機(jī)油進(jìn)行加熱。

10.4.3 噴起動(dòng)液

起動(dòng)液由容易著火燃燒的燃料（乙醚、丙酮、石油醚等）組成，與壓縮氣體氮?dú)庖黄饍?chǔ)藏在專(zhuān)用噴射罐內(nèi)（有商品出售）。使用時(shí)，取下空氣濾清器（有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有起動(dòng)液噴嘴），將噴射罐出口對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣管，輕壓噴射罐單向閥，起動(dòng)液噴出，隨空氣進(jìn)入氣缸，迅速著火燃燒，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

10.4.4 減壓起動(dòng)

一些柴油機(jī)設(shè)有起動(dòng)減壓裝置（一般是頂壓排氣門(mén)機(jī)構(gòu)），使部分或全部氣缸在起動(dòng)時(shí)先與大氣相通，不受壓縮，減少起動(dòng)力矩。待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)一定值時(shí)，再撤除減壓，利用活塞連桿組和曲軸飛輪組的運(yùn)動(dòng)慣性，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

本章小結(jié)

2. 起動(dòng)系主要包括蓄電池、起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)繼電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、安全開(kāi)關(guān)(有的汽車(chē)采用)、低溫起動(dòng)預(yù)熱裝置等。

3. 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)有手起動(dòng)、電起動(dòng)、汽油機(jī)起動(dòng)、壓縮空氣起動(dòng)和拖動(dòng)等幾種方式。現(xiàn)代汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，均采用電起動(dòng)方式。

4. 電起動(dòng)機(jī)的作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)一般由直流電動(dòng)機(jī)、控制裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。

5. 直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備，它是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到電磁力作用而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理進(jìn)行工作的，其由電樞總成、磁極、電刷與刷架及其它附件組成。根據(jù)勵(lì)磁繞組和電樞繞組聯(lián)接方式分有串勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種方式。

6. 普通起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要組成部分是單向離合器。其作用是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后則斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)起動(dòng)機(jī)的逆向驅(qū)動(dòng)。常見(jiàn)的單向離合器有滾柱式、摩擦片式及扭簧式。

7. 起動(dòng)機(jī)的控制裝置一般是電磁開(kāi)關(guān)，有的還采用了一些中間繼電器。其作用是控制起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的嚙合與分離以及電動(dòng)機(jī)電路的通斷。為了防止誤操作而使起動(dòng)機(jī)損壞，有些汽車(chē)的起動(dòng)系統(tǒng)中采用了起動(dòng)保護(hù)電路。

8. 減速起動(dòng)機(jī)在電樞與驅(qū)動(dòng)齒輪之間裝有一級(jí)減速齒輪，具有重量輕、體積小、便于安裝、起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩提高而有利于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

9. 永磁起動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)采用永磁體材料，具有磁場(chǎng)穩(wěn)定，體積小，重量輕，使用安全性好等特點(diǎn)，適用于小功率的起動(dòng)機(jī)。

10. 低溫嚴(yán)寒氣候，燃料汽化及燃燒困難，機(jī)油粘度加大，蓄電池能量下降，造成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難。為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)，需要采取相應(yīng)措施，常見(jiàn)的有預(yù)熱空氣、預(yù)熱機(jī)油、預(yù)熱冷卻水、噴起動(dòng)液、減壓起動(dòng)等。

【復(fù)習(xí)思考題】

1. 名詞解釋?zhuān)浩饎?dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)速、起動(dòng)時(shí)間、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。

2. 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)有哪些方式？各有何特點(diǎn)？

3. 起動(dòng)機(jī)由哪三大部分組成？各部分的作用是什么？

4. 電磁開(kāi)關(guān)的作用是什么？吸拉線圈和保持線圈分別起什么作用？

5. 以CA1091汽車(chē)起動(dòng)保護(hù)電路為例說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后如何防止司機(jī)誤操作而使起動(dòng)機(jī)以旋轉(zhuǎn)？

6. 單向離合器的作用是什么？滾柱式單向離合器是如何工作的？

7. 減速起動(dòng)機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)？齒輪減速器有幾種類(lèi)型？

8. 永磁起動(dòng)機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)？

9. 改善低溫起動(dòng)的措施有哪些？它們分別是如何工作的？

發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:54:00 |點(diǎn)擊數(shù)（）