汽车起动机课件

由以上推导可知，电磁转矩的大小与电枢电流Ia及磁极的磁通φ成正比
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第二节直流串励式电动机
四、直流电动机转矩自动调节原理
直流电动机接入直流电源后，产生电磁转矩，使电枢旋转，但是， 当电枢旋转时，由于电枢绕组又切割磁力线，则其中又产生了感应电动 势，其方向按右手定则判断，恰与电枢电流方向相反，故称为反电动势。 其大小为
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第二节直流串励式电动机
3.电刷及刷架 电刷由铜与石墨粉压制而成，呈红棕色，加入铜可减小电阻并增加
其耐磨性。电刷一般含铜80%~90%，石墨10%~20 %。 刷架多制成框式，正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁。
刷架上装有弹力较大的盘形弹簧。 4.机壳
机壳的一端有四个检查窗口，中部只有一个电流输入接线柱，并 在内部与激磁绕组的一端相连接。 5.端盖
根据通电线匝在磁场中将产生电磁转矩的理论，就可以制成实用 的直流电动机。其工作原理如图3一9所示。
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第二节直流串励式电动机
三、直流电动机的转矩
当直流电动机接上直流电源时，由于载流导体在磁场中受到电磁 力的作用，产生电磁转矩使电枢旋转。
由安培定律可知，作用在电枢上每根导线上的平均电磁力为：
由电磁理论知，将直导体置于磁场中，使其通过一定方向的电流 时，直导体就会受到定向电磁力作用而运动，且运动方向与导体中电流 方向和磁场方向有一定关系，可用左手定则判断，如图3一8所示。
如果将直导线做成一个线匝，并通上直流电时，则线匝两边在磁 场中受到大小相等、方向相反的电磁力偶作用而转动，形成电磁转矩， 其方向仍按左手定则判断。
(3-9) 这样外加于电枢上的电压，一部分消耗在电枢电阻上，另一部分则 用来平衡电动机的反电动势。即

第三章 起动系统
概述 起动机
1
起动系统
本章主要介绍的内容有： ● 起动系统的组成和原理（难点） ● 起动机（了解） ● 传动机构（了解） ● 起动系统的检修（重点）
2
起动系统 起动机外观
3
§10.1 概 述
一、发动机的起动 作用：提供发动机启动所必需的转矩和转速。
1、含义：
使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程，叫 发动机的起动。
外壳
电磁开关
前端盖
拨叉 后端盖
电刷
磁场绕组 电枢
限位螺母 中间支撑板 离合器
10
直流电动机------电 枢部分
电枢
磁极 电刷及 电刷架
换向器
11
1、直流电动机----电 枢
• 组成：
电枢轴 电枢绕组 铁心 换向器
照片
作用：通电后产 生转动力矩
12
2、磁极
机壳
铁心
励 磁 绕 组
13
2、磁极
由铁心、励磁线 圈、外壳组成。
2、起动条件
① 起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩。 起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力矩 与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。
② 起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转 速。在0～20℃时，汽油机的起动转速为30～40 r/min， 柴油机的起动转速为150～300r/min。
辅助汽油机起动
机壳：起动机的躯干，为起动机磁极形成导磁回路
19
起动系统
2．传动机构 传动机构主要由传动杠杆机构和单向离合器组
成。 传动杠杆机构主要由拨叉，拨环等结构组成， 作用是实现驱动齿轮的轴向移动，以实现与飞
轮齿圈的啮合和分离，啮合如图所示。

特点，所以也被广泛应用。
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电刷与电刷架
其作用是将电流引入电动机。 电刷一般用铜粉和石墨粉压 制而成，以减小电阻同时增 加耐磨性。电刷装在电刷架 中，借弹簧压力紧压在换向 器上。电动机内装有四个电 刷架，其中两个电刷架与机 壳直接相连而搭铁，称
起动机的传动机构又称啮合机构或啮合器，其主 要组成部分是单向离合器。
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磁极
磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴， 它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场 分布，并使励磁绕组容易固定。
主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固 定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁 绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N， S 极交替出现。
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磁路就是磁极磁通经过的路径。
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串励电动机
串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接 直流电源。串励电动机励磁绕组的特点是其励 磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较 大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻 也较小。
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复励电动机
这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一 个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，所以 复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的
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起动机电磁开关的组成
1—驱动齿轮 2—回位弹簧 3—拨叉 4—活 动铁心 5—保持 线圈 6—吸拉线 圈 7—电磁开关 接线柱
8—起动开关 9—铁心套筒 10—接触盘
11、12—接线 柱 13—蓄电池 14—电动机
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起动机电磁开关的工作原理（1）
接通起动开关后，吸 拉线圈和保持线圈通 电，在电磁力的共同 作用下，使活动铁心 克服弹簧力右移，活 动铁心带动拨叉移动， 将驱动齿轮推向飞轮。

组成：主要由吸拉线圈、保持线圈、活动 铁心、接触盘等组成。
第二节 直流串励式电动机的工作原理
直流电动机是将电能转 变为机械能的装置，是 以通电导体在磁场中受 磁场力作用这一原理为 基础制成的。见P54
如图3－3a所示线圈abcd 的电流方向是：蓄电池 正极－励磁绕组－电刷 －换向片A－线圈（a至d） - 换 向 片 B－ 电 刷 － 搭 铁 。
3）汽车每行使6000～7500KM，检查起动机工作是 否正常，有无异常噪声。
4）汽车每行驶12000～15000KM，检查起动机外观、 导线连接与紧固情况；用发动机检测仪或专用仪器检 测启动电流和起动电压。桑塔纳、捷达轿车起动机稳 定运转5S时的电流应为110A左右，蓄电池电压不低于 9.6V；切诺基吉普车起动机稳定运转5S时的电流应为 160A左右，蓄电池电压不得低于9.6V。
2）电枢绕组断路的检修。因为电枢绕组导线的截面 积较大，所以不易断路。如有断路发生，一般都是 端头与换向器片之间的焊点脱焊或虚焊所致。因此， 有无断路故障可通过外观检查判断。发现断路时， 可用220W/220V电烙铁焊接修复。
第三节 起动保护电路
1)起动时，将点火开关旋至起动（II）档，组合继电器 线圈L1通电，其电路为：蓄电池正极－电磁开关主触 头Z1－30A熔断器7－电流表5－点火开关“II”档－组 合继电器“SW”接线柱－起动继电器线圈L1－保护继
电器常闭触点K2－E接线柱－搭铁－蓄电池负极。
线圈L1通电后，产生电磁力，使起动继电器触点K1闭 合，接通了起动机电磁开关中吸引线圈与保持线圈的
第五节 启动系统的检修与试验
一. 启动系统的正确使用
由于起动机工作电流大、转速高，因此在使用时，应 当注意以下几点：
1）每次接通起动机时间不得超过5S，连续两次接通 起动机应间隔15S以上时间，当连续三次接通起动机 仍不能启动时，应查明原因并排除故障后再使用起动 机。

（3）换向器
换向器由铜片和云母片相间叠压 而成，压装在电枢轴上。
（4）电刷组件
电刷与电刷架的作用是将电流 引入电动机，使电枢产生定向转 动力矩。
电刷一般用铜粉（80%-90%） 和石墨粉压制而成，以有利于减 小电阻及耐磨性。
（5）壳体（前、后端盖）
端盖分为前、后两 个 后端盖一般用钢板 压制而成，其上装 有4个电刷架 前端盖用铸铁浇铸 而成。它们分别装 在机壳的两端，靠 两个长螺栓与起动 机壳紧固在一起。
端子50-壳体 ＜2Ω 正常
磁场绕组（定子）的检测
导通 正常
∞ 正常
转子的检测
转向器片-转向器片 导通 正常
转子的检测
转向器片-电枢铁芯 ∞ 正常
电刷测量
检查传动机构（单向离合器）
握住外座圈，转动驱动齿轮，应能自由转动；反 转时不应转动，否则就有故障，应更换单向离合器。
检查电磁开关
端子C-端子50 ＜2Ω 正常
检查电磁开关
二、传 动 机 构
传动机构（啮合机构或啮合器）
作用 （1）起动时将电枢的电磁转矩传递给发动 机飞轮； （2）起动后，发动机带动起动机时，啮合 机构立即打滑，即具有单向传递动力的作用
类型 滚柱式、摩擦片式、扭簧式、棘轮式
三、控 制 装 置
控制装置（电磁开关）
发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动 机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮
传动机构 ：起动时，使小齿轮与飞轮齿圈
啮合，将起动机转矩传给发动机飞轮； 起动后，使起动机脱开飞轮齿圈。
电磁操纵机构
控制起动机的运转和传动机构的啮合与分离。
一、直 流 电 动 机
直流电动机结构和工作原理
串励直流电动机由转子、定子、前后 端盖、电刷与电刷架等组成

簧
；.
23
滚柱式单向离合器工作原理
a)发动机起动时
b)发动机起动后
1-驱动齿轮 2-外壳 3-十字块 4-滚柱 5-飞轮
；.
24
（2）摩擦片式单向离合器
大、中功率的起动机多采用摩擦片式单向离合器，它是通过摩擦片的压紧和放 松来实现单向传力的
磨擦片式单向离合器
1-驱动齿轮 2-齿轮柄 3-减振弹簧 4-小弹簧 5-主动磨
• （1）单联式起动继电器
；.
28
（2）组合式起动继电器
JD171型组合式起动继电器 1、8—磁轭2、6—铁芯3、5—衔铁4、7—弹
簧
；.
29
§3-4 起动机的使用与故障诊断
• 学习目标 • 1．熟悉起动机的正确使用方法。 • 2．掌握起动机常见故障的诊断方法。
；.
30
一、起动机的正确使用
• 1．为了确保汽车发动机可靠地起动，应保持蓄电池处于充足电状态，保证起动 机、蓄电池、点火开关以及搭铁线等连接牢固，接触良好。
擦片
6-压环 7-弹性圈 8-外接合鼓 9-从动磨擦片 10-内接
合鼓 11-；飞. 轮
25
（3）弹簧式单向离合器
弹簧式单向离合器 1-驱动齿轮 2-挡圈 3-月牙键 4-扭力弹簧 5-
护圈 6-花键套筒 7-垫圈 8-缓冲弹簧 9-移动衬套 10-卡簧
；.
26
二、起动机控制装置
• 1．电磁开关 • 电磁开关一般固定在起动机机壳上，其作用是接通和切断起动机与蓄电池的主
弹簧压力减弱，换向器烧蚀而使接触电阻增大。 • (3)电动机电枢绕组或励磁绕组局部搭铁或短路。 • (4)起动机安装不当;电枢轴弯曲;电枢轴与轴承配合过紧或间隙过大;装配过紧。

3
工作原理
行星齿轮可以在离合器的配合下，将电枢的转速 减缓到适合发动机起动的转速，从而保证发动机 能够顺利起动。
03
汽车起动机性能指标与 测试
起动机性能指标
启动电流
衡量起动机在发动 机冷启动瞬间需要 提供的最大电流。
噪音与振动
衡量起动机在运转 过程中产生的噪音 和振动程度。
启动转矩
衡量起动机在发动 机冷启动瞬间能够 提供的最大转矩。
未来展望
未来，随着技术的不断进步和应用，起动机将更 加高效、紧凑、智能和环保。同时，随着新能源 汽车的快速发展，纯电动驱动和燃料电池驱动等 新型驱动方式也将逐渐成为主流。
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转速测试
通过测量起动机在无负载情况 下的最高转速来判断其性能。
耐久性测试
通过模拟起动机在长时间使用 后的性能衰减程度来判断其耐 久性。
起动机测试方法与设备
转矩测试设备
使用专门的转矩测量仪器，如转矩传感器 或扭力计等，来测量起动机的启动转矩。
耐久性测试设备
使用模拟实际行驶条件的测试设备，如发 动机台架、车辆道路试验场等，来模拟起 动机在长时间使用后的性能衰减程度。
空载转速
衡量起动机在无负 载情况下的最高转 速。
耐久性
衡量起动机在长时 间使用后的性能衰 减程度。
起动机测试原理
电流测试
通过测量起动机在启动发动机 时需要提供的电流来判断其性 能。
噪音与振动测试
通过专业仪器测量起动机在运 转过程中产生的噪音和振动程 度来判断其性能。
转矩测试
通过测量起动机在启动发动机 时能够提供的转矩来判断其性 能。
02
起动机内部齿轮或电枢轴弯曲、轴承磨损、电刷磨损或弹簧松

一、基本起动电路
二、具有安全开关的起动电路
三、具有防盗功能的起动电路
别克轿车的防盗起动系统
四、具有安全带监控的起动电路
德国产的帕萨特轿车
§3-4、起动机测试与故障分析
一、起动机的测试
采用空载试验、制动试验及电磁开关的性能测 试等，来判别其性能和技术状况的好坏。 1、空载（空转）试验 （教材P64）
起动时，单 向离合器弹簧在 两端摩擦力的作 用下被扭紧而传 递转矩；
发动机起动 后，驱动齿轮的 转速高于电动机 的转速，单向离 合器弹簧被放松。
3、电磁操纵机构 （教材P53） 电磁操纵机构又称电磁
开关、控制装置等。它用来 控制起动机主电路的通与断， 并操纵传动机构的工作。
电磁操纵机构有二个 线圈，一个与电枢绕组串 联，能产生较大的磁场力， 称为吸引线圈；另一个与 电动机并联，在吸引线圈 被短路后，提供磁场力， 保持铁芯被吸住，称为保 持线圈。
电磁啮合式起动机 由于结构简单、工作可 靠等特点，因而在现代 汽车上被广泛应用，在 各种轿车上几何都采用 电磁啮合式起动机。
电枢移动式起动机主要应用于大功率的柴油 发动机上。
§3-2、起动机的结构与工作原理
一、起动机的结构
㈠ 电磁啮合式起动机 电磁啮合
式起动机的由 直流电动机、 电磁操纵机构 和传动机构等 几部分组成。
二、起动系统的电压降测试
电压降的测试主要检查起动机主电路的导线连接情 况，用数字万用表的直流电压档，按下图所示进行测量， 每个地方测量得到的电压值应≤0.2V。如果测得某处电压 ＞0.2V，说明该处的连线有问题。
三、常见故障分析
1、起动机不转
可能原因有： ①蓄电池无电或连线松动； ②点火开关触点不通； ③起动继电器工作不正常； ④起动机的电磁开关故障； ⑤起动机的直流电动机故障。

1.机壳
机壳内装有铁心和励磁绕组 如图：P79图4-14
〔某些机壳上有一个电流输入接线极柱，并在内部与 励磁绕组衔接〕
实物对照：
2. 励磁绕组
又称定子绕组。
位置：绕在铁心的周围。普通装有4个〔2对〕，4 个励磁绕组
实物对照：
讲解作用：建立电磁场
3．电枢 又称转子： 实物对照：P79图4-16 组成：1 外圆带槽 的 硅钢片 铁心 2 嵌装在铁心槽内 的 电枢绕组 3 换向器 作用：在定子绕组产生的电磁场作用下，产生转动。
课后作业：书本P105页 二 2、3小题
任务：电刷装在电刷架中，借助电刷 弹簧的压力将它紧压在换向器上。
〔三〕、控制安装 组成：电磁开关、传动杆
〔1〕 电磁开关〔又叫机电开关〕 组成：坚持线圈、吸引线圈、回位弹簧、活动铁
心、主开关活动触片 作用：当电磁线圈通电或断电时，活动铁心挪动，
用来接通和断开起动系统电路。 (2)传动杆安装 实物演示： 作用：使驱动齿轮与飞轮齿圈进入和退出齿合
(3)制安装的任务原理 控制安装在起动操作时分为:
吸引、坚持、前往三个步骤： (1)电磁开关吸引活动铁心 (2)坚持驱动齿轮与飞轮齿圈齿合 (3)驱动齿轮前往 用示教板演示
(4)电枢制动安装 作用：电磁开关使驱动齿轮前往时，制动 弹簧拉_______、 _______________、________________三部 分组成。 2 直流电动机主要由___________、 __________、_________、________及 ________等组成。 3电磁开关主要由_________、___________、 __________、_______、主开关活动触片等 组成。
起动机主要三个部分：