起动机的工作原理

第三章 起动机

概述

一、发动机起动方式

发动机靠外力起动，常用起动方式有：

1、人力起动（手摇或绳拉，小功率发动机）2、电力起动机起动（简称起动机起动，电动机带动，现代汽车发动机广泛应用）3、汽油机起动（小型汽油机带动，大功率柴油机）

4、压缩空气起动（压缩空气冲入气缸，大型柴油机组如轮船、电站）

二、起动机功用、组成与工作过程

电力起动机简称起动机。

1、起动机功用：起动发动机（将蓄电池的电能转换为机械能-电磁转矩，驱动发动机飞轮旋转）。

2、起动机组成：一般由三部分组成（1）直流电动机：产生转矩。普遍采用串激（励）式直流电动机。（2）传动机构（啮合机构）：传递动力和切断动力（起动时将起动机转矩传给发动机曲轴，起动后断开发动机向发电机的逆向动力传递）。（3）控制装臵（操纵机构）：控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断（对于某些汽油发动机还兼有短路点火线圈附加电阻的作用）。

三、起动机的种类

1、起动机分类

随着起动机结构与性能的不断发展，出现了多种结构型式。

（1）按总体结构

①普通起动机：无特殊结构和装臵（电磁式电动机即磁场由电产生，起动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动即传动机构无减速装臵）。汽车起动机普遍使用。如EQ1090配用的QD124、QD1212型，CA1090配用的QD1215型和桑塔纳轿车配用的QD1225型起动机。

②永磁起动机：以永久磁铁作磁极，取消磁场线圈。结构简化、体积小、重量轻。近年出现的新型起动机。

③减速起动机：在起动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮，即传动机构设有减速装臵。具有结构尺寸小、重量轻、起动可靠等优点（可采用小型高速、低转矩电动机，质量和体积比普通起动机减小30%-35%），在轿车上的应用日渐增多。

（3）按传动机构驱动齿轮啮入方式

①惯性啮合式：依靠驱动齿轮自身旋转的惯性力啮入飞轮齿环。结构简单，但工作可靠性较差，现很少采用。

汽车起动机的工作原理以及常见故障检修方法

汽车起动机的工作原理以及常见故障检修方法

汽车的启动系统包括：启动机、启动开 关、启动继电器及空挡启动开关。

启动发动机所需要的曲轴转矩和最低 启动转速取决于发动机的型式、发动机的 排量、汽缸数、压缩比、轴承的摩擦力，以及 由发动机曲轴带轮所驱动的附加负荷、燃 油的供给方式及机油温度等。通常．随着机 油温度的下降．启动机要求的启动转矩和 启动转速会升高；所以在设计启动机时上 述因素都应予以考虑。

一、概述

1．启动机功用 汽车发动机是靠外力启动的，必须依靠 外力使曲轴旋转，并要求曲轴的旋转达到一 定的转速，才能启动内燃机。汽车发动机常 用的启动方式有人力启动和电力启动机启 动两种。

人力启动(手摇)最简单，但劳动强度大， 且不安全，目前只作为后备启动方式。电力 启动机启动具有操作方便、启动迅速可靠、 有重复启动能力等特点，因而被广泛采用。 用于启动内燃机的电动机及附属装置，叫作 启动装置o

- 2．对启动电动机的基本要求

(1)必须有足够的转矩和转速 转矩和 转速是对电动机最主要的要求， 因为：

1)要带动发动机旋转，必须克服发动机 的阻力矩。发动机的阻力矩与发动机的工作 容积、汽缸数、压缩比等有关。对于构造一定 的发动机来说，当温度降低时，润滑油的黏 度增大，阻力矩显著增加；在启动加速过程 中，还要克服各运动机件的惯性力，故启动 电动机必须具备足够的转矩。 ’

2)要保证启动发动机除具备足够转矩 外，还必须使发动机的转速升至一定程度。 因为转速过低时，对于化油器式发动机来 说．化油器中的气流速度过低，低压程度过 ．小，汽油不易喷出，也不易雾化，造成混合气 过稀，发动机便不能发动。当温度较低(在冬 天)时，雾化条件变坏，混合气变得更稀，启动 更加因难。一般要求化油器发动机的启动转 速应在40,．-50转／分以上。

空气涡轮起动机工作原理

空气涡轮起动机工作原理是利用风力转动涡轮叶轮，驱动转子产生动力。风从进口导流器进入涡轮叶轮，使涡轮叶轮和动叶轮相对转动，将动能传递到机械驱动系统上，进而实现启动发动机。

空气涡轮起动机，也称ATS，全称是“空气涡轮起动机”（air turbine

starter）。它的外观和风扇相似，区别在于风扇接收其他部件的机械能，生产出空气的动能，而空气涡轮起动机接收高速空气的动能，生产出用于驱动其他部件的机械能。

在空气涡轮起动机中，涡轮叶轮与动叶轮之间是由空气旋涡所组成的。当机械带动涡轮叶轮旋转时，空气受到旋转涡的作用，形成加速风流，进一步加速涡轮叶轮旋转。在旋转涡风牵引下，高速流过的空气流向动叶轮，使动叶轮随之旋转，并通过输出轴输出动力，启动发动机。

当空气涡轮起动机的转速达到一个特定的值时，还需要将起动机的主要部分（涡轮端）与输出轴脱开，仅保留输出轴与附件齿轮箱的连接，因此空气涡轮起动机内部还有“离合装置”。

1.2 常规起动机的组成、结构和工作原理

常规起动机一般由直流串励式电动机、传动机构和控制装置（也称电磁开关）三部分组成。如图2－1所示是其和发动机飞轮的啮合关系，图2－2所示是起动机的组成。由图可以看出，把点火开关旋至起动档时，电动机产生转矩开始转动，同时电磁开关把传动机构中的小齿轮推出，使其与发动机的飞轮齿圈啮合，这样就把电动机的转矩通过传动机构传递给飞轮，使发动机起动。

图2-1 起动机和发动机的啮合关系

图2－2 常规起动机的组成

1.2.1 直流串励式电动机

直流电动机的作用是产生力矩。一般均采用直流串励式电动机。“串励”是指电枢绕组与磁场绕组串联。

1.2.1.1 直流电动机的结构 直流电动机由磁极、电枢、换向器和外壳等组成如图2－3所示，

图2-3 直流电动机

(1) 磁极 磁极的作用是产生电枢转动时所需要的磁场，它由固定在机壳上的磁极铁心和磁场绕组组成，见图2－4。如图2－5所示为励磁绕组的内部电路连接方法，励磁绕组一端接在外壳的绝缘接线柱上，另一端与两个非搭铁电刷相

图2－4 磁极

图2-5 励磁绕组的接法

a)四个绕组相互串联；b）两个绕组串联后再并联

(2) 电枢 如图2－6所示为电枢总成，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心和电枢绕组组成，磁场绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。

图2-6 电枢总成

换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。

(3) 电刷 电刷和换向器配合使用用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁力矩保持固定方向。

电刷装在端盖上的电刷架中，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力以保持配合，如图2-7所示。

图2-7 电刷及电刷架的组合

以四磁极电动机为例，其中两个电刷与机壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组，另外两个为搭铁电刷，通过电枢绕组的电流通过这两个电刷搭铁。