第6章起动和充电系统

传动机构的类型： 惯性啮合式、强制啮合式、电枢移向离合器。滚柱式单向离合器是最常 用的传动机构。起动机轴通过花键与离合器衬套的花键连接而旋转。 驱动齿轮轴相对于离合器衬套能自由地转动。
当电枢转矩传递到离合器衬套时，滚柱弹簧压迫滚柱滚向槽中窄端， 滚柱楔紧驱动齿轮轴。这样，驱动齿轮轴和离合器衬套锁定在一起， 起动机扭转传递到发动机飞轮齿圈而到达发动机。
(1)直流电动机 1)电枢(转子) 作用：产生电磁转矩，由铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成。 构成：电枢铁心由多片互相绝缘的硅钢片叠成；电枢绕组则用很粗的扁铜线，采用波 绕法绕制而成。换向器由许多换向元件组成，换向器的铜片较厚，相邻铜片之间 用云母片绝缘。国产起动机换向器的云母片高度一般不低于铜片，但许多进口汽 车起动机的换向器云母片高度却低于铜片。 2)磁极(定子) 作用: 在电动机中产生磁场 构成: 由铁心和励磁绕组构成，并通过螺钉固定在电动机壳体上。为增大电磁转矩， 电机多用两对磁极，大功率起动机还可采用三对磁极。励磁绕组也是用粗的扁铜 线绕制而成，若与电枢绕组串联在电路中，又被称为串激式直流电动机。 3)电刷。 作用: 将电流引入电动机，使电枢产生定向转动力矩。 构成: 电刷、刷架。一般可用铜和石墨粉压制而成，有利于减小电阻及增加耐磨性。 刷架多采用滑套式，包括夹持电刷块的导向部分、压紧弹簧、固定架三个部分。 电刷装在刷架中，靠弹簧压力紧压在换向器上。电动机内装有四个电刷架，一般 其中两个电刷架与机壳直接相连构成电路搭铁，称为搭铁刷架。但有些电动机是 通过励磁绕组与机壳连接构成电路搭铁，故这种电动机的所有电刷架都与机壳绝 缘，又称为绝缘刷架。
4．起动机继电器 起动机继电器一般装在靠近蓄电池的防护板上或散热器支架 上。继电器不能像电磁开关那样移动小齿轮啮入飞轮齿圈。
当点火开关拧到起动(START)位置时，从点火开关来的电流流过继电
器线圈，线圈建立磁场，拉下活动铁心，接触盘便与蓄电池和起动 机接线柱的内触头接触。全部蓄电池电流随着触头闭合而供给起动 机。 5．减速起动机 很多起动机在电枢和传动机构之间有减速机构。减速齿轮传动机构有 外啮合式、内啮合式、行星齿轮式。减速齿轮机构能使较小的、比 较紧凑的起动机输出与较大的无减速机构的起动机相同的起动功率。 6．起动机的工作过程 电磁操纵式起动开关的主要特点是起动机的拨叉运动由一个特制的电 磁铁操纵。同时，这个电磁铁又通过连动装置控制起动机主电路的 通断。
6.2.1 蓄电池
蓄电池相当于一个较大的电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，稳 定汽车上的电源电压，以保护晶体管元件不被击穿。 1．蓄电池结构
汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中 插入两组极板而构成的电能储存器，它由极板、隔板、外壳、接线柱、 电解液等部分组成。容器分为3格或6格或更多格，每格里装有电解液， 正负极板组浸入电解液中成为单格电池。每个单格电池的标称电压为 2V，3格串联起来成为6V蓄电池，6格串联起来成为12V蓄电池。
空档安全开关用于装备自动变速器的汽车。
常开式空档安全开关串接在起动系统控制电路中，并由换档 杆开动。当变速器在Park(驻车)或Neutral(空档)之外的任 何档时，此开关断开起动机控制电路。 起动—离合器连锁开关用于装备手动变速器的汽车。开关由 离合器踏板的移动来控制。当踩下离合器踏板时，开关闭 合，接通起动机控制电路；放松离合器踏板，开关断开， 切断起动机控制电路。 在很多起动机电路中，起动机开关是点火开关的一部分。当 点火开关转到起动位置时，电压加到空档安全开关上。如 果变速器处于空档，则空档安全开关闭合，电流经过这个 开关流到电磁线圈接线柱。如果变速器挂空档以外的任意 档，则空档安全开关断开，起动机电路不工作。
电磁开关的工作过程： 起动发动机时，接通起动总开关，按下起动按钮，接通吸引线圈和保持 线圈的电路。这时活动铁芯在两个线圈产生的同向电磁力的吸引下， 克服复位弹簧的推力而右行，一方面带动拨叉将离合器推出，使驱动 齿轮与飞轮齿环无冲击地啮合(因为吸引线圈的电流经过电动机的磁 场绕组和电枢绕组，产生一定的转矩，所以驱动齿轮是在缓慢旋转的 过程中与飞轮齿环啮合的)；另一方面压下接触盘，将接线柱14、15 接通。于是蓄电池的大电流流经起动机的电枢绕组和磁场绕组，产生 强大的转矩，带动曲轴旋转起动发动机。这时，吸引线圈被短接，线 圈两端的电位相等，无电流通过，仅靠保持线圈的吸力将电磁开关维 持在工作位置。 发动机起动后，放松起动按钮。此时，保持线圈与吸引线圈串联而且通 过的电流反向，使电磁力削弱，则活动铁心在回位弹簧的作用下迅速 回复原位，驱使驱动齿轮与飞轮齿环脱离啮合，接触盘在弹簧张力下 也复原，切断起动主电路，起动机停止运转。 由于这种电磁开关的操纵方便，工作可靠，适应远距离操纵，因此在汽 车上应用非常广泛。
第6章 起动和充电系统
6.1 起动系统
作用---驱使发动机曲轴转动，直至发动机能在自身动力作用下继续运转 为止。起动机的作用就是将发动机起动，发动机起动之后，起动机便 立即停止工作。 起动方式---人力起动、电力起动机起动 起动机安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上，利用起动机后端盖凸缘 孔，用螺栓紧固在发动机左侧（有的在右侧）。 1.起动系统的组成 起动机、电磁开关(起动继电器或电磁线圈)、起动开关(或起动按钮)等组 成。在装用较小功率起动机的起动系统中，常常省略起动继电器。 2．起动机结构 直流电动机、传动机构、电磁控制装置等组成。直流电动机由磁极、电 枢、换向器、电刷等组成。
4)外壳 起动机外壳是一个钢制圆筒。它是起动机的骨架，也是磁极铁芯的一部 分，具有导磁作用，同时还起着保护电枢等内部机构的作用；外壳的 两端有端盖，用以支撑电枢并使电枢与磁极掌面同心。端盖用螺栓固 定在外壳上。
起 动 机 构 造
起 动 机 构 造 2
(2)电磁控制装置 电磁控制装置即起动机的电磁线圈也可以称作电磁开关。很多 起动机的电磁线圈安装在起动机壳体上。在起动机上的电磁 开关执行两项任务： 接通蓄电池与起动机之间的电路 拉动起动机小齿轮移动，以便与发动机飞轮齿圈啮合。
(2)蓄电池盖 蓄电池盖常用聚丙烯塑料或硬质橡胶压制而成，有单格式和整体式之分。 单格电池盖上有3个孔，中间的大孔为注液口，用来向格内加注电解液， 口内有螺纹，以便旋入加液口盖；两侧小孔中嵌有铅锑合金套，以供 极柱穿出盖外，且将极柱与合金套熔焊为一体，以防止电解液溢出。
整体式电池盖只留一对极柱孔和与单格数相等的加液孔，各单格完全隔 开，用内联条连接，盖与外壳之间采用热压工艺粘合而成。电池盖上 对应于每个单格的顶部有一个加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，也 可用于检查电解液液面高度和测量电解液比重。加液孔平时旋人加液 孔螺塞以防电解液溅出，螺塞上有通气孔可使蓄电池化学反应放出的 气体(H2和O2等)能随时逸出。
发动机起动时可直接用起动开关或点火开关控制起动机的电磁开关， 使起动机工作。但由于起动机电磁开关通电时电流较大(约为 35A～40A)，若直接通过点火开关控制，点火开关会因此而烧蚀。 目前在一些汽车上的起动机控制电路中装用了起动继电器，就可 避免起动机电磁开关的电流直接通过点火开关，起到保护作用。 有的起动机控制电路还具有驱动保护功能，可保证发动机起动后，起 动机就立刻自动停止工作，以避免起动机较长时间空转而消耗电 能和增加起动机的磨损，并且在发动机工作时能够自锁，即使误 操作接通起动开关，起动机也不会因此通电工作，以免打坏驱动 齿轮和飞轮齿环。
(3)极板 极板是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板 分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色； 负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。蓄电池在充电与放电 过程中，电能和化学能的相互转换是依靠极板上活性物质和电解液中 硫酸的化学反应来实现的。 正、负极板上的活性物质分别充填在铅锑合金铸成的栅架上。铅锑合金 中，铅占94％，锑占6％。加入少量的锑是为了提高栅架的力学强度 并改善浇铸性能。但是，铅锑合金耐电化学腐蚀性能较差，在要求高 倍率放电和提高能量而采用薄形极板时，高锑含量板栅势必导致使用 寿命的降低。因此，采用低锑合金就十分重要，目前板栅含锑量为2 ％～3％。在板栅合金中加入0.1％～0.2％的砷，可以减缓腐蚀速度， 提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。 目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅。
(5)电解液 电解液在电能和化学能的转换过程即充电和放电的电化学反应中起离子 间的导电作用，并参与蓄电池的化学反应产生电压。它由纯硫酸(相 对密度为1．84)和蒸馏水按一定比例配制而成。电解液的纯度是影响 蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水 中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容 易自行放电，并且容易损坏极板。电解液对人的皮肤和眼睛极其有害， 在搬运蓄电池或电解液时，务必要小心，穿戴合适的保护装置，防止 电解液沾到皮肤或眼睛。
(4)隔板
为了减少蓄电池内部尺寸，降低蓄电池的内阻，蓄电池内部正负极板应 尽可能靠近。但为了避免相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的 隔板隔开。隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且 化学性能应稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。常见的隔板材料有 木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。
QD124型起动机的电磁开关： 活动铁心8装在电磁线圈的中心孔内，周围有两个线圈6。活 动铁心的右端连在拨叉的上端，拨叉下端装在传动机构的 滑环内。 活动铁心左端装有厚铜盘——接触盘4。起动机 大接线柱1和蓄电池电缆接线柱都安装在接触盘的前端。 活动铁心的回位弹簧9可将活动铁心推向起动机右端，而 较小的圆盘的回位弹簧拉动圆盘离开接线柱。电磁线圈前 端的小接线柱连到电磁线圈上。
起 动 机 开 关
6.2充电系统
汽车上所有用电设备所需的电能，由蓄电池和发电机两个电源装置供 给。 当发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系供电。发动机不工作时， 如果接通电气系统，则由蓄电池向电气系统供电。 当发动机工作时，主要由发电机为用电设备供电，并利用多余的电能 向蓄电池充电。当用电设备同时接入较多，充电系统不能满足电气 系统的需要时，由蓄电池和发电机共同供电。 充电系统的组成：蓄电池、交流或直流发电机、电压调节器、充电指 示器(灯或仪表)、点火开关、发电机继电器(某些系统)和易熔线(某 些系统)。