汽车发动机起动系工作过程分析

1.发动机起动系的组成；

2.起动系的工作过程；

3.起动系主要部件的结构。

1.能够向客户在实际车辆上讲解起动系的工作过程、各部件的构造；

2.树立以客户为中心的理念，增强服务意识；

3.具有与客户沟通交流的能力；

4.具备信息搜集和处理的能力。

通过前面发动机工作原理的学习，我们知道四行程发动机工作时，就某个气缸而言，就是进入了一个进气、压缩、做功、排气的工作循环。但发动机由静止状态到运转工作状态，首先需要由外力使发动机运转起来，完成气缸的进气、压缩过程，才能进入做功、排气过程，实现工作循环。这个能够为发动机起动运转提供初始外力的装置就是起动装置。

起动系直接影响汽车的工作，如果起动系出现故障，往往表现为发动机不能起动着火等。请你就某一型号车辆绘制发动机起动系工作示意图，并讲解起动系的工作过程。

一、起动系统的功用与组成

起动机的作用就是起动发动机，发动机起动之后，起动机便立即停止工作。

发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动。目前大多数运输车辆都采用电力起动机起动。

电力起动系一般由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成，如图7-6所示。起动机安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上。

图7-6　电力起动系组成

二、发动机起动机组成

起动机由串激直流电动机、传动机构和操纵机构三个部分组成，如图7-7所示。

图7-7　起动机构造

1.直流电动机

电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。直流电动机主要由电枢、磁极、电刷和电刷架等主要部件构成。

（1）电枢

电枢是直流电动机的旋转部分，包括电枢轴、换向器、电枢铁芯、电枢绕组。为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流一般为200～，因此电枢绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制成成型绕组。电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流引进来。换向片和云母片叠压成换向器，为了避免电刷磨损的粉末落入换向片之间造成短路，起动机换向片间的云母一般不必割低。

（2）磁极

磁极一般是4个，两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上，低碳钢板制成的机壳也是磁路的一部分；也有用6个磁极的起动机。

（3）电刷与电刷架

电刷架一般为框式结构，其中正极刷架与端盖绝缘地固装，负极刷架直接搭铁。电刷置于电刷架中，电刷由铜粉与石墨粉压制而成，呈棕红色。刷架上装有弹性较好的盘形弹簧。

（4）轴承

因为起动机工作时间短暂，每次工作时间仅几秒钟，所以一般都是采用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。

2.传动机构

起动机的传动机构是起动机的主要组成部件，它包括离合器和拨叉两个部分。离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机使之起动，同时又能在发动机起动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏。传动机构中的离合器分为滚柱式离合器、摩擦片式离合器、弹簧式离合器3种。而拨叉的作用是使离合器做轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离飞轮齿圈。

发动机起动时，按下按钮或起动开关，线圈通电产生电磁力将铁芯吸入，于是带动拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈。发动机起动后，只要松开按钮或开关，线圈即断电，电磁力消失，在回位弹簧的作用下，铁芯退出，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿圈。

（1）滚柱式离合器

滚柱式离合器是目前国内外汽车起动机中使用最多的一种，解放牌汽车、东风牌汽车、北京牌吉普车等均使用滚柱式离合器。滚柱式离合器的构造如图7-8所示。其中，驱动齿轮与外壳连成一体。外壳内装有十字块和4套或6套滚柱及弹簧，十字块与花键套筒固定连接，壳底与外壳相互折合密封。花键套筒的外面装有缓冲弹簧及衬圈，末端固装着拨环与卡圈。整个离合器总成利用花键套筒套在起动机轴的花键部位上，可以做轴向移动和随轴移动。(www.xing528.com)

图7-8　滚柱式离合器的结构

（a）总成；（b）构件

滚柱式离合器的工作原理如下：如图7-9（a）所示，发动机起动时，经拨叉将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈。由于十字块处于主动状态，随电动机电枢一起旋转，促使滚柱进入槽的窄端，将花键套筒与外壳挤紧，于是电动机电枢的转矩就可由十字块经滚柱离合器外壳传给驱动齿轮，从而达到驱动发动机飞轮齿圈旋转、起动发动机运转的目的。如图7-9（b）所示，发动机起动后，飞轮齿圈的转速高于驱动齿轮，十字块处于被动状态，促使滚柱进入槽的宽端而自由滚动，只有驱动齿轮随飞轮齿圈做高速旋转，起动机转速并不升高，在这种离合器打滑的功能下，防止了电枢超速飞散的危险。起动完毕后，由于拨叉回位弹簧的作用，经拨环使离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿圈。

图7-9　滚柱式离合器的工作原理

（a）发动机起动时；（b）发动机起动后

这种滚柱式离合器具有结构简单、坚固耐用、体积小、质量小、工作可靠等优点，因此得到广泛采用。其不足之处是不能用于大功率起动机。

（2）摩擦片式离合器

该离合器的驱动齿轮与外接合鼓做成一个整体，如图7-10所示。在外接合鼓的内壁有4道轴向槽沟，钢质被动摩擦片利用外围4个齿插装其中。在花键套筒的一端表面也有3条螺旋花键，其上套着内接合鼓。内接合鼓的表面也有4条轴向槽沟，用钢或青铜制造的主动摩擦片利用内圆4个齿套装在沟槽内。主动摩擦片和被动摩擦片彼此相间地排列组装。内接合鼓的外面装有缓冲弹簧，端部固装着拨环。

图7-10　摩擦片式离合器的结构

1—外接合鼓；2—弹性圈；3—压环；4—主动片；5—被动片；6—内接合鼓；7—小弹簧；8—减震弹簧；9—齿轮柄；10—驱动齿轮；11—飞轮。
（a）结构；（b）压紧；（c）放松

离合器总成在起动机不工作时，主、被动摩擦片之间处于放松无摩擦力状态。发动机起动时，通过拨叉推动拨环使内接合鼓沿3条螺旋花键向外移动，主动和被动摩擦片相互压紧，具有了摩擦力。当驱动齿轮啮入飞轮齿圈时，就能利用起动机转矩驱动曲轴旋转。发动机起动后，驱动齿轮被飞轮齿圈带动做高速旋转，在惯性力和拨叉返回的作用下，内接合鼓沿3条螺旋花键向内移动，于是主动和被动摩擦片之间的摩擦力消失而打滑，避免了电枢超速飞散的危险。

摩擦片式离合器具有传递大转矩、防止超载损坏起动机的优点，多用在大功率起动机上。但由于摩擦片容易磨损而影响起动性能，需要经常检查、调整或更换摩擦片。此外，这种离合器结构比较复杂，耗用材料较多，加工费时，而且不便于维修。

（3）弹簧式离合器

弹簧式离合器的主动套筒套装在电枢轴的花键上，如图7-11所示。小齿轮套筒套在电枢轴的光滑部分，在小齿轮套筒与主动套筒外圆上装有驱动弹簧，驱动弹簧内径略大于两套筒的外径。起动发动机时，传动叉拨动滑环，并压缩弹簧，推动离合器移向飞轮齿圈一端，使小齿轮啮入飞轮齿圈。电枢旋转时带动主动套筒，在摩擦力的作用下，驱动弹簧被扭紧，将两个套筒抱死，起动机转矩便由此传给飞轮。起动机起动后，驱动小齿轮和飞轮齿圈的主动与从动关系改变，啮合器因驱动弹簧被放松而打滑，从而使电枢轴避免了超速运转的危险。

图7-11　弹簧式离合器的结构

1—衬套；2—驱动齿轮；3—挡圈；4—月形圈；5—扭力弹簧；6—护套；7—垫圈；8—传动套筒；9—缓冲弹簧；10—移动衬套；11—卡簧。

弹簧式离合器具有结构简单、制造工艺简单、成本低等优点，但由于驱动弹簧所需圈数较多，使其轴向尺寸增大。

三、控制装置

控制装置的作用是接通和断开电动机与蓄电池之间的电路。

起动机的控制装置分为直接操纵式和电磁操纵式两种形式。目前，采用电子式起动继电器的电磁操纵式起动机使用得最为广泛。

为了便于大家直观理解，下面以传统汽车采用的机械触点式起动继电器的电磁操作系统为例，介绍其工作过程。QD124型起动机为电磁操纵式起动机，其接线如图7-12所示。

图7-12　QD124型起动机控制电路

发动机起动时，将点火开关钥匙旋至起动挡位，起动继电器通电后，吸下可动臂使触点闭合，接通了电磁开关线圈电路，起动机投入工作。发动机起动后，只需松开点火开关钥匙，点火开关自动转回到点火工作挡位，起动继电器线圈断电触点打开，电磁开关也随即断开，起动机停止工作。

利用起动继电器控制电磁开关，能减小通过点火开关起动触点的电流，避免烧蚀触点，延长使用寿命。有些汽车上的起动继电器在改进控制电路以后，还能起到自动停止起动机工作及安全保护的作用。

提示：对于装有自动变速器的车辆，起动机的工作电路还将受到变速器的挡位开关信号的控制，只有在N挡（空挡）或P挡（停车挡）才允许起动机工作。

随堂测试

1.起动机的作用就是起动发动机，发动机________之后，起动机便________工作。

2.电力起动系一般由________、________、起动继电器、点火开关等组成，起动机安装在汽车发动机________前端的座孔上。

3.电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为________，产生电磁转矩。直流电动机主要由________、________、________等主要部件构成。

4.起动机的传动机构是起动机的主要组成部件，它包括________和________两个部分。离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机使之起动，同时又能在发动机起动后自动________，保护起动机不致飞散损坏。

任务实施

任务工单