第11章-发动机起动系统

电刷端盖实物
起动机电刷通常用铜粉（80％～90％）和石墨粉压制 而成，以减少电阻并提高耐磨性。电刷架上有盘形弹簧，用 以压紧电刷。
起动机用电刷及端盖
驱动端盖
驱动端盖上有拨叉座和驱动齿轮行程调整螺钉，还有支撑拨叉的轴销 孔。为了避免电枢轴弯曲变形，一些起动机装有中间支撑板。端盖及中间 支撑板上的轴承多用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。 轴承一般采用滑动式，以承受起动机工作时的冲击性载荷。有些减速 型起动机采用球轴承。 两端盖与机 壳靠两个较 长的穿心连 接螺栓将起 动机组装成 一个整体。 端盖与机壳 之间的接合 面上一般制 有定位用安 装记号。
转子轴驱动端制有螺旋形花键，用以套装传动机构中的 单向离合器。
转子与定子铁心之间的气隙，普通起动机一般为0.5～0.8 mm，减速型起动机一般为0.4～0.5 mm。
电刷端盖
电刷端盖，一般用浇铸或冲压法制成，盖内装有四个电刷 架及电刷，其中两只搭铁电刷利用与端盖相通的电刷架搭 铁。另外两只电刷的电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷引线 与励磁绕组的一个端头相连接。
（2）起动转矩应随转速的升高而降低
（3）具有足够大的起动电流和必要的持续时间，蓄电池必
须有足够的容量。
三、起动方式
（1）人力起动。轿车基本不用。 （2）辅助汽油机起动。用于大功率柴油机。
（3）压缩空气起动。用于大功率柴油机
（4）电力起动机起动。
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电力起动机起动是由直流电动机通过传动机构将发 动机起动，具有操作简单，起动迅速可靠，重复起动能 力强等优点。目前，绝大多数汽车都采用电力起动机起 动。 电力起动机简称为起动机（俗称马达），均安装在 汽车发动机飞轮壳的座孔上，用螺栓紧固。
第二节、起动机
3.超速保护装置
三、起动机的传动机构
超速保护装置是起动机驱动齿轮与电枢轴之间的离 合器，也称为单向离合器。 常用的单向离合器有 滚柱式、弹簧式、摩擦片式等 多种形式。
1）滚柱式单向离合器 a、构造
滚柱式单向离合器是通过改变滚柱在楔形槽中的位置实现接合和分离的。 主要由驱动齿轮、外壳及十字槽套筒（或外座圈及十字块套筒）、滚柱、 弹簧等组成。
5、电火焰预热器
这种预热装置除了电热塞产生热量外，还通过供油装置向 其周围喷油，从而形成电火焰，以产生更多的热量，通常用于 集中式预热的柴油发动机。 电火焰预热器主要由电热 塞和电磁喷油器组成，装 在发动机进气管上，电热 塞用来点燃柴油，加热空 气。喷油器电磁阀控制其 油路，在电磁阀通电时， 阀门开启，喷油器将燃油 喷向电热塞而形成电火焰， 电热塞及电磁阀受限时控 制器的控制。
图4-20 滚柱式单向离合器
单向离合器的套筒内有螺旋花键，此花键与起动机电枢轴前端的花 键结合。单向离合器既可在拨叉作用下沿电枢轴轴向移动，又可在电枢 驱动下作旋转运动。
1）滚柱式单向离合器
b、工作过程
（a）起动时
（b）起动后
图: 滚柱式单向离合器工作原理
滚柱式单向离合器工作时属于线接触传力，所以不能传 递大转矩，一般用于小功率（2 kW以下）的起动机上，否则 滚柱易变形、卡死，造成单向离合器分离不彻底。由于它结 构简单，目前广泛用于汽油发动机上。
励磁式电动机定子
采用励磁式定子的电动机，其励磁绕组与转子串 联连接，故称串励式电动机。
具体连接如右图所 示，先将励磁绕组 两两串联后并联再 与电枢（转子）绕 组串联。
串励式电动机
电枢（转子）
转子亦称电枢，由电枢轴、铁心、电枢绕组和换 向器等组成。转子的作用是产生电磁转矩。
转子（亦称电枢）实物照片
短路，在铜线与铜线之间及铜线与铁心之间用性能 良好的绝缘纸隔开。 减速型起动机转子速度较普通型转子转速提高了 50％～70％，绝缘性能及动平衡要求均较高，因此
采用环氧树脂涂封或耐热尼龙纸作为转子槽绝缘纸。
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换向器由铜片和云母叠压而成，压装于电枢轴前端，铜 片间绝缘，铜片与轴之间也绝缘，换向片与线头采用锡焊连 接。减速型起动机的换向器用塑料取代了云母，换向片与线 头采用了银铜硬钎焊，既耐高速又耐高温。 考虑到云母的耐磨性较好，当换向片磨损以后，云母片 就会凸起，影响电刷与换向片的接触，因此，有些起动机的 换向片之间的云母片较换向片割低0.5～0.8 mm。
图
起动机转子
典型起动机转子结构如图所示。转子铁心由硅钢片叠成后固 定在转子轴上。铁心外围均匀地开有线槽，用以放置转子绕 组；转子绕组由较大矩形截面的铜带或粗铜线绕制而成。
在铁心线槽口两侧，用轧纹将转子绕组挤紧以 免转子高速旋转时由于惯性作用将绕组甩出，转子
绕组的端头均匀地焊在换向片上。为防止铜制绕组
1、进气预热装置
电热陶瓷进气加热器（多用于化油器发动机）
电热陶瓷进气加热器 1-导线（耐200℃高温）；2-铆钉； 3-电极（4个）； 4-屏蔽板；5-卡环； 6-弹簧固定板；7-弹簧； 8-镍-银电极（4个）； 9-散热片； 10-PTC陶瓷片（4个）
PTC电热陶瓷材料的温度、电流特性
2、电热塞（用于涡流式或预燃式柴油机）
电动机磁路
励磁式定子。
励磁式电动机定子铁心为低碳钢，铁心磁场要靠绕在外面的 励磁绕组通电建立。为使电动机磁通能按设计要求分布，将 铁心制成如下图所示的形状，并用埋头螺栓紧固在机壳上。 励磁绕组由扁铜 带（矩形截面） 绕制而成，其匝 数一般为6～10 匝；铜带之间用 绝缘纸绝缘，并 用白布带以半叠 包扎法包好后浸 上绝缘漆烘干而 成。
图：上海桑塔纳2000型轿车采用的SD6RA型永磁减速起动机结构简图
图： 北京切诺基BJ2021型吉普车采用的12VDW1.4型永磁减速式起动机原理简图
第三节 汽车起动发电一体化系统



电气系统发展的一个主要趋势：从14V系统到42V系统 。 起动机-发动机 一体化系统（ISA: Integrated Starter/ Alternator），油耗降低30%。 ISG（Integrated starter/gennerator）在轻度混合 汽车上的应用。
图： 摩擦片式单向离合器
摩擦片式单向离合器传递的最大转矩可通过增减调整垫片 进行调整。但结构较复杂，在大功率起动机上应用比较广泛。
四、起动机的控制机构
起动机控制机构也叫操纵机构，有机械控制式（亦称直接操纵式，现 已淘汰）和电磁控制式（电磁操纵式）两类。
图： 电磁操纵式起动机电路原理
五、 减速起动机和永磁起动机


四、起动系统的基本结构与原理 组成：起动机、传动机构和控制机构。 见图11-1；11-2

五、改善发动机低温冷启动的主要措施
为保证低温条件下迅速可靠地起动发动机，在多数柴 油机和少数汽油机上设有低温起动预热装置，以提高进 入气缸的空气（或可燃混合气）、润滑油和冷却液的温 度。

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进气预热的类型有集中预热和分缸预热两种，集中式 预热装置安装在发动机的进气总管上，分缸预热装置安装 在各气缸内或进气岐管上。汽油机和一部分柴油机的预热 采用集中式，分缸式预热装置一般用在柴油机上。 目前，汽车上常采用的低温起动预热装置有电热塞、电 热陶瓷进气加热器和电火焰预热器等。
（a）外啮合齿轮式
（b）内啮合齿轮式 图： 减速机构的结构形式
（c）行星齿轮式
减速起动机的电动机转速高达15000～20000r／min，在 同样输出功率条件下比普通起动机的质量减少约20％～40％， 体积约减少一半，转矩增高。这不仅提高了起动性能，而且也 相对减轻了蓄电池的负担。
（2）工作过程分析

1、减速起动机
图： QDJ254减速起动机（24V、功率4.9kW，匹配玉柴4110ZD、云内4100系列柴油机）
（1）结构特点
减速起动机基本结构与电磁强制啮合式起动机相同，只是 在电枢和驱动齿轮之间，装有减速机构。经减速机构将起动机 转速降低后，再带动驱动齿轮。由于应用了减速机构，可采用 小型、高速、低转矩的电动机。 起动机的减速机构，常见的有三种形式：内啮合齿轮式、 外啮合齿轮式和行星齿轮式，如下图所示。
直流电动机工作原理
直流电动机的结构组成
起动机的直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷 及端盖等组成，如图4-7所示。
起动机用直流电动机结构
磁极（定子）
定子亦称磁极，其作用是产生磁场，分励磁式和永磁式两 类。为增大转矩，汽车起动机通常采用四个磁极，两对磁极相 对交错安装，定子与转子铁心形成的磁力线回路如图4-8所示， 低碳钢板制成的机壳是磁路的一部分。
1-发热体钢套； 2-电阻丝； 3-填充剂； 4、6-密封垫圈； 5-外壳； 7-绝缘体； 8-胶合剂； 9-中心螺杆；
10-固定螺母；
11-压紧螺母； 12-压紧垫圈；
13-弹簧垫圈






3、起动液喷射装置 主要用于某些柴油发动机的起动预热。 喷射液：乙醚、丙酮、石油醚等易燃燃料。 4、起动减压装置 采用降低起动转矩、提高起动转速的方式来改善柴 油机的起动性能。 利用传动装置，微微顶开门，降低压缩行程的阻力 。 一般多采用进气门减压。
一、概述
起动机的组成
起动机由直流电 动机、传动机构 和控制机构三大 部分组成。
QDJ1316型起动机 （逆时针旋转，匹配北汽福田CA483型发动机）
QDY1202型起动机 （逆时针旋转，匹配北京现代J-2型发动机）
汽车用起动机实物照片
起动机的组成
第二节 起动机
二、直流电动机
直流电动机 的工作原理
2)弹簧式单向离合器
弹簧式单向离合器是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来 实现接合和分离的，其结构如下图所示。
图： 弹簧式单向离合器
弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。 因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型起动机。
3）摩擦片式单向离合器