起动机设计与选择简介

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起动机的设计与选择

2009-03-08 21:42:00| 分类: 我的文章 | 标签: |字号大中小 订阅

发动机的起动性能可用一般起动性能和低温起动性能来表示,汽油机在环境温度不低于-10±3℃、柴油机在环境温度不低于-5±3℃时具有的起动性能称为一般起动性能;发动机在环境温度为-20±5℃或更低时具有的起动性能称为低温起动性能。

1、起动系统设计要点

A、起动机功率选择

起动机功率选目前处于经验类比和试验验证阶段。为了保证发动机起动成功,并且满足GB/T12535的要求,起动机的起动转矩M必须大于发动机的阻力矩。发动机阻碍力矩就要包括三项:

摩擦阻力矩

来自活塞与气缸壁,以及轴承中的摩擦阻力,其大小与摩擦表面积和润滑的粘度有关。磨擦阻力矩在温度为0~5℃时,约占全部阻力矩的60%,而在-20~10℃时,占全部阻力矩的80%~90%。

压缩阻力矩

是指活塞受到压缩气体的阻力而形成的阻力矩,它取决于发动机的功率、排量和压缩比。

惯性阻力矩

主要取决于曲轴、连杆、活塞、以及与曲轴相联系的各种辅助机构,如油泵、风扇及发电机等,在加速过程中的惯性力,及其所形成的阻力矩。发动机起动所必需的转矩可粗略地用下式求得

M=CL

式中:M——起动转矩Nm;

L——发动机排量L;

C——比例系数,0℃时汽油机取30~40,柴油机取70~75。汽车工程中,发动机平均阻力矩由发动机低温起动试验验证。

发动机转速必须大于发动机能够着火并自行运转的最低曲轴转速。一般汽油发动机为50~75r/min,柴油机为100~150r/min。根据上述条件可以计算出发动机的起动功率,

P=Mn/9550(kW)

工程计算一般取η=0.85~0.95。

P’=P/η

2、传动比选择

一般以最大功率点附近的起动机转速为依据设计起动系统的传动比,并使拖动发动机的转速不低于发动机能够起动成功的转速。根据起动机工作特性可知,起动机最大功率点一般在二分之一最大电流处(制动电流)。通常汽油机传动比为13~17,柴油发动机传动比为8~10。

3、安装尺寸的确定

起动机的安装尺寸应符合QC/T28的规定,各国起动机安装尺寸所采用的标准见下表

标准代号 JIS ISO SAE GB(QC/T)

起动机功率等级 D1607 8856 JS44 -

安装尺寸 D5203 7650,9548 JS42 QC/T28-92

4、起动机的齿轮要素

起动机的齿轮要素应符合JB/T1506中的规定。起动齿轮的硬度是齿轮的重要参数,它影响到驱动齿轮和飞轮齿圈的耐磨性。通常日本规定起动机的驱动齿轮的硬度57~64HRC,飞轮齿圈的硬度55~61HRC。我国则根据起动机驱动齿轮的不同材料而选用不同的硬度。采用合金结构钢制造时,经渗碳淬火后其表面硬度应55~61HRC,渗碳深度为0.7~1.2mm;采用40#钢时,经高频淬火后其表面硬度应40~48HRC,淬硬层厚度应1~2mm。 5、电路设计

起动机电路的设计应满足QC/T467的要求,见下表

标称电压 Ud/100A(V) 使用条件

6 0.12

良好与一般 12 0.20

24 0.40

12 0.10

恶劣

24 0.17

6、起动机基本性能和蓄电池选择

起动系统采用的起动机确定之后,可以从起动机产品技术条件中查出起动机空载性能参数(电压、电流、转速)、额定功率时的性能参数(电压、电流、转速、转矩)、制动性能参数(电压、电流、力矩)。再按QC/T277规定的试验规范获得起动机特性曲线。

根据以上已知条件计算出起动机电枢回路的总电阻、制动电流和最大功率点电流(起动机拖动发动机、发动机能够起动成功时起动机需要输入的电流)。按照起动机低温起动电流合理选择蓄电池容量。

选用的蓄电池低温放电电流,应大于起动机低温起动电流,并且其端电压在放电期间的前15~30s时间内要稳定。一般采用起动用铅酸蓄电池,可以查阅GB5008.1进一步研究蓄电池性能。

7、低温起动装置

为了提高发动机的起动性能起动系统中可装备专用起动装置,如低温起动装置(燃油蒸发器、注起动液装置及预热塞和加热器等)和保温装置(发动机罩、散热器保温装置及蓄电池保温等)。

目前获得广泛应用的低温起动装置,它是对发动机进道加热的PTC(热敏陶瓷)进气预热起动器

使用该装置加上低温性能好的蓄电池,可以使具有一般起动性能的发动机,在环境温度在-35℃以下,使用权发动机起动成功。该装置预热泪盈眶排量4~6L柴油机只需要4~8min时间,加热泪盈眶器额定功率不高于960W,恒温功率小于280W,峰值勤电流60~75A,恒温电流小于10A。

齿数8~12

模数2~3

压力角14~16

齿顶圆直径25.97

齿底圆直径16.97

变位系数0.8~1.2

电压、电流、功率、扭矩

12V、600A、1.4kW、28Nm