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1、汽车构造电子教案 第十一章 发动机起动系,2019/4/3,第2页,第一节 发动机的起动,为了使静止的发动机开始进入工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使气缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，混合气燃烧、膨胀产生强大的动力，推动活塞向下运动并带动曲轴旋转，使发动机自动进入工作循环。发动机的曲轴在外力的作用下开始旋转，到发动机开始自动地怠速运转的全过程，为发动机的起动过程。 发动机起动时，必须克服气缸内被压缩气体的阻力，发动机本身的机件及其附件内相对运动零件之间的摩擦阻力。克服这些阻力所需要的转矩称为起动转矩。 能使发动机起动所必须的曲轴转速，称为起动转速。,2019/4/3,第3页,起动
2、转速,汽油机在温度为020时，最低起动转速一般为3040r/min。为了使发动机能够在更低的温度下起动，要求起动机转速不低于5060r/min。若起动转速过低，气体的流速过低，压缩行程的能量损失过大，将使汽油的雾化不良气缸内的混合气不易着火。 对于车用发动机，为了防止气缸漏气和热量损失过多，以保证压缩终了时气缸内有足够的温度和压力，还要保证喷油泵有足够高的压力，使气缸内形成足够强的空气涡流。柴油机要求的起动转速较高，达150300r/min，否则柴油机雾化效果不良，混合气质量不好，发动机起动不良。此外，柴油机的压缩比较汽油机大，其起动转矩也大，所以柴油机的起动功率大。,2019/4/3,第4页
3、,起动方式,(1)人力起动 手摇起动或拉绳起动，其结构十分简单。这种方式起动不便，并且加重了驾驶员的劳动强度，故目前只用于大型柴油机的辅助汽油机起动。 (2)辅助汽油机起动起动装置体积大，结构复杂，只用于大功率柴油机的起动。 (3)电力起动机起动以电动机作为动力源，当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮上的环齿啮合时，电动机旋转产生动力，就通过飞轮传递给发动机的曲轴，使曲轴旋转，发动机起动。电动机以蓄电池为电源，结构简单，操作方便，起动迅速而可靠。目前，几乎所有的汽车多采用电动机起动。,2019/4/3,第5页,起动预热,在寒冷地区和严寒季节起动发动机由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，同时燃料汽化
4、性能变差，蓄电池的工作性能下降，使发动机起动困难。为此，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水加以预热。柴油机冬季起动更为困难。为了使车用柴油机在冬季能够迅速可靠的起动，常采用一些可以改变燃料着火条件和减低起动转矩的辅助装置，如： 1.进气预热器 2.电热塞 3.起动预热锅炉 4.起动液喷射装置 5.起动减压装置,2019/4/3,第6页,1.进气预热器,在中、小功率柴油机上，常采用进气预热器作为冷起动预热装置。其结构如图11-2 所示。空心阀体2由热线胀系数大的金属材料制成，其一端与油管接头5相连，另一端通过内螺纹与阀心相连。在预热器不工作时，阀心的锥形端将进油管的进油孔堵塞。阀体的外侧绕有外壳
5、绝缘的电热丝1。 起动发动机时，预热开关接通后，电热丝接通发热并加热阀体，阀体受热伸长带动阀心下移，其锥形端堵住进油孔。燃油流进阀体内受热而气化，从阀体的内腔喷出，并将炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管道，使进气得到预热。切断预热开关时，电热丝断电，阀体温度降低而收缩，阀心上移，其锥形端堵住进油孔，火焰熄灭，停止预热。,2019/4/3,第7页,2.电热塞,采用涡流室或预热室式燃烧室的柴油机，由于燃烧室表面积大，在压缩过程中的热量损失较燃料直接喷射式大，起动更为困难。因此，一般在涡流式和预燃式柴油机的燃烧室中装有预热塞，在起动时对燃烧室内的空气进行加以预热。 安装于各缸的电热塞并联与电源相接。
6、起动发动机之前，首先通过电热塞的电路，电阻丝通电后迅速将发热体缸套加热到红热状态，使气缸内的温度升高，从而可以提高压缩终了时的混合气温度。电热塞通电的时间，一般不超过1分钟。发动机起动后，应立即将电热塞断电。若起动失败，应停歇一分钟，再将电热塞通电，进行第二次起动，否则将降低电热塞的寿命。,电热塞的结构,2019/4/3,第8页,2019/4/3,第9页,3.起动预热锅炉,有些重型汽车使用起动预热锅炉作为起动预热装置，对冷却水和机油进行加热。图11-4 是用于前苏联生产的克拉斯-256B型汽车的亚姆丝-238V型8缸柴油机起动预热锅炉的组成与工作示意图。它由起动预热锅炉11、由电动机16驱动的
7、泵组及燃烧器26等组成。,2019/4/3,第10页,4.起动液喷射装置,图11-5是起动液喷射装置示意图，它主要用于某些柴油发动机的起动预热。 喷嘴3安装在发动机进气管4上，起动液喷射罐1内充有压缩气体氮气和乙醚、丙酮、石油醚等易燃燃料。当低温起动柴油机时，将喷射罐倒置，罐口对准喷嘴上端的管口，轻压起动液喷射罐，打开其端门上的单向阀2，起动液即通过单向阀、喷嘴喷入发动机进气管，并随着吸人进气道的空气一道进入燃烧室。由于起动液是易燃燃料，可以在较低的温度下迅速着火，点燃喷入燃烧室内的柴油。,2019/4/3,第11页,5.起动减压装置,图11-6所示是起动减压装置的组成和工作示意图。它采用降低
8、起动转矩、提高起动转速的方法来改善柴油机的起动性能。 起动发动机时，将转换手柄1转到减压位置，使调整螺钉3按图中箭头方向转动，并微微顶开气门 (气门一般压下11.25mm)，以降低压缩行程的初始阻力，使起动机转动曲轴时的阻力矩减小。此后，将手柄扳回原位，发动机即可顺利起动。,2019/4/3,第12页,2019/4/3,第13页,第二节 起动机,电力起动机（简称为起动机）起动，几乎是现代汽车唯一的起动方式。 起动机的组成部分有： 一、直流电动机 二、传动机构 三、控制机构 起动机的分类,2019/4/3,第14页,二. 传动机构,1.传动机构的作用 2.传动机构的类型 3.超速保护装置,201
9、9/4/3,第15页,1.传动机构的作用,起动机的传动机构安装在发动机电枢的延长轴上，用来在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢轴连成一体，并使驱动齿轮沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合，将起动机产生的电动转矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动；发动机起动后，飞轮转速提高，带着驱动齿轮高速旋转，将使电枢轴高速旋转而损坏，因此，发动机起动后，驱动齿轮转速超过电枢轴转速时，传动机构应使驱动齿轮与电枢轴自动脱开，防止电动机超速。为此，起动机的传动机构必须具有超速保护装置。,2019/4/3,第16页,2.传动机构的类型,车用起动机的传动机构也称为啮合机构，它分为如下类型： （1）惯性啮合式传动机构接通起动机起动发动
10、机时，驱动齿轮靠惯性力的作用，沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合，使发动机起动。发动机起动后，驱动齿轮转速提高在惯性力的作用下自动沿电枢轴退回，脱离与飞轮的啮合。 （2）强制啮合式传动机构接通起动机起动发动机时，驱动齿轮靠杠杆机构的作用沿电枢轴移出，与飞轮环齿啮合。发动机起动后，切断起动开关，外力的作用消除后，驱动齿轮在回位弹簧的作用下沿电枢轴退回，脱离与飞轮的啮合。 （3）电枢移动式传动机构起动机不工作时，在弹簧的作用下起动机的电枢与磁极错开，接通起动开关起动发动时，靠磁极磁力克服弹簧拉力的作用移动整个电枢，在电枢与磁极对齐的过程中驱动齿轮移出与飞轮啮合。,2019/4/3,第17页,3.超速保护装
11、置,超速保护装置是起动机的离合机构，称为单向离合器。单向离合器安装在驱动齿轮与电枢轴之间，再接通起动开关起动发动机时，它将驱动齿轮与电枢轴连成一体，使起动机的电磁转矩通过驱动齿轮和飞轮传递到发动机的曲轴，发动机起动；发动机起动后，立即将驱动齿轮和电枢轴脱开，防止发动机高速旋转的转矩通过飞轮传递到电枢轴，起到超速保护的作用。 起动机常用的单向离合器有多种形式： （1）滚柱式单向离合器 （2）弹簧式单向离合器 （3）摩擦片式单向离合器,2019/4/3,第18页,（1）滚柱式单向离合器,2019/4/3,第19页,（1）滚柱式单向离合器,2019/4/3,第20页,（2）弹簧式单向离合器,起动时，
12、起动机的电枢轴带动花键套筒旋转，有使弹簧5收缩的趋势，弹簧被箍紧在相应外圆面上。于是，起动机的转矩靠弹簧与外圆面之间的摩擦传递给驱动齿轮，通过飞轮环齿带动曲轴旋转，使发动机起动。发动机一且起动，驱动齿轮的转速超过花键套筒的转速，弹簧5张开，驱动齿轮2在花键套筒7上滑转，与电枢轴脱开，防止电动机超速。,2019/4/3,第21页,（3）摩擦片式单向离合器,2019/4/3,第22页,三、控制机构,（1）控制机构的功用 控制起动机主电路的通、断和驱动齿轮的移出与退回。 （2）控制机构的类型 起动机的控制机构也称为操纵机构，分为两种形式： 1）直接操纵式控制机构 由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构，直接
13、操纵起动开关接通起动机的主电路，并使驱动齿轮移出与飞轮环齿啮合。 2）电磁操纵式控制电路 由驾驶员通过起动开关操纵起动机的电磁开关，或通过起动继电器操纵起动机的电磁开关，接通起动机的主电路，并将驱动齿轮推出与飞轮啮合。,2019/4/3,第23页,起动机的分类,按起动机传动机构和控制机构的不同，可分为如下类型： 1）惯性啮合式起动机 惯性啮合式起动机和机械啮合式起动机，因结构复杂、可靠性差或操作不便，目前已很少使用。 2）机械啮合式起动机 3）电磁啮合式起动机 电磁啮合式起动机结构简单、工作可靠、操作方便，在国内、外汽车上的应用十分广泛。 4）电枢移动式起动机 电枢移动式起动机结构复杂，但可以
14、传递较大的转矩，适用于起动功率大、在平坦路面上工作的工程车和特种车辆。,2019/4/3,第24页,2019/4/3,第25页,第三节 减速起动机和永磁起动机,一、减速起动机 二、永磁起动机 三、永磁减速起动机,2019/4/3,第26页,一、减速起动机,在起动机中采用高速、低转矩的直流电动机时，在电动机的电枢轴与驱动齿轮之间安装齿轮减速器，可以在降低电动机转速的同时提高其转矩。 减速起动机的齿轮减速器有外啮合式、内啮合式和行星齿轮式等三种不同形式，如图11-18所示。,2019/4/3,第27页,二、永磁起动机,2019/4/3,第28页,三、永磁减速起动机,采用高速、低转矩的永磁电动机，并在驱动齿轮与电枢轴之间安装齿轮减速器的起动机，称为永磁减速起动机。永磁减速起动机的体积和质量可以进一步减小，目前已得到广泛应用。图11-24所示为永磁减速起动机示意图。,