汽车电工电子技术：车用起动机

发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程，称为发动机的起动。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三种方式。

人力起动方式最简单，但不方便，劳动强度大，只适用于小功率发动机；辅助汽油机起动主要用在大功率的柴油发动机上；电力起动方式操作简便，起动迅速，具有重复起动能力，并且可以远距离控制，因此被现代汽车广泛采用。

起动机的功用是将蓄电池的电能转换成机械能，以起动发动机。它一般由直流电动机、传动机构和操纵控制机构（电磁开关）三部分组成，如图5-22 所示。

图5-22　起动机的组成

1.直流电动机

直流电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换成机械能，产生电磁转矩。主要由电枢总成、磁极、电刷和电刷架、壳体、前后端盖及轴承等组成，如图5-23 所示。

图5-23　直流电动机的结构

1）电枢总成

电枢总成是电动机的转子，用于产生电磁转矩；由铁心、电枢绕组、换向器和电枢轴等组成，如图5-24 所示。

铁心：由许多互相绝缘的硅钢片叠加而成，借内圆面的花键槽压装在电枢轴上，其外圆表面有槽，用来安装电枢绕组。

电枢绕组：嵌装在铁心槽内，用于获得足够的转矩。

换向器：由截面呈燕尾形的铜片（换向片）叠压而成，相邻换向片及换向片与轴套、压环之间用云母片绝缘，如图5-25 所示。用于将蓄电池的电流传递给电枢绕组，并适时改变绕组中的电流方向。

图5-24　电枢

图5-25　换向器

2）磁 极

磁极是电动机的定子，用于产生磁场。由磁极铁心和励磁绕组两部分组成，如图5-26所示。

磁极铁心一般由低碳钢制成，由4 个或6 个励磁绕组按一定连接方式绕制在铁心上，并通过螺钉固定在壳体上。用于在磁极、外壳和电枢铁心之间形成磁路，如图5-27 所示。

图5-26　磁极的组成

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图5-27　磁场回路

3）电刷和电刷架

电刷和电刷架的作用是将电流引入电枢使之产生定向转矩。电刷用铜粉和碳粉（或石墨）压制而成，呈棕红色，置于电刷架中，借弹簧压力将它紧压在换向器上，如5-28 所示。电刷一般有4 个，相对的电刷为同极。两个负电刷搭铁，称为搭铁电刷；两个正电刷接磁场线圈，与端盖绝缘，称为绝缘电刷。

图5-28　电刷与电刷架

4）壳体、前后端盖及轴承

壳体、前后端盖及轴承主要起保护和支承作用。壳体为圆管制成，并起导磁作用；端盖有前后之分，后端盖用钢板压制，内装电刷架。前端盖用灰铸铁或用铝合金铸造，内装电动机传动机构，设拨叉座及驱动齿轮，两端盖上都压装有滑动轴承或滚动轴承等。

2.传动机构

传动机构由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成，安装在起动机轴的花键部分，其作用是当发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将直流电动机的电磁转矩通过飞轮传递给发动机曲轴，使发动机起动。发动机起动后，自动切断动力传递，防止直流电动机被发动机带动超速旋转而损坏。为了实现动力的单向传递，传动机构中设置了单向离合器，它的作用是传递直流电动机电磁转矩，起动发动机，而在发动机起动后自动打滑，保护起动机电枢。

3.操纵机构

操纵机构又称控制机构或电磁开关，其作用是控制直流电动机电路的接通与切断，同时控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。现代汽车的起动系统已完全采用电磁式操纵机构。操纵机构主要由电磁开关、拨叉等组成。

1）电磁开关的结构

电磁开关主要由电磁铁机构和电动机开关两部分组成。电磁铁机构由吸拉线圈、保持线圈、活动铁心和复位弹簧等组成；电动机开关由接触片、30 端子、C 端子和50 端子组成，如图5-29 所示。

图5-29　电磁开关的结构

2）电磁开关的工作过程

起动机的控制装置结构及电路，如图5-30 所示。

起动时，将点火开关打到起动挡时，接通了吸拉线圈与保持线圈两条电路。吸拉线圈电流经蓄电池正极→起动机30 端子→点火开关→起动机50 端子→吸拉线圈→起动机C 端子→励磁绕组→电枢绕组→搭铁，回到蓄电池负极。

保持线圈电流经蓄电池正极→起动机30 端子→点火开关→起动机50 端子→保持线圈→搭铁，回到蓄电池负极。此时两线圈电流产生的磁力线方向相同，电磁力叠加，吸引活动铁心向左移动，使推杆上的触盘将电动机开关的触点“30”与“C”接通，从而将电动机电路接通，其电流路径为蓄电池正极→起动机30 端子及其触点→触盘→起动机C 端子及其触点→励磁绕组→电枢绕组→搭铁，回到蓄电池负极。

图5-30　汽车起动机控制装置结构及电路图

发动机起动后，松开点火钥匙，点火开关从起动挡自动回到点火挡瞬间，起动挡断开，触盘仍将触点接通，吸拉线圈和保持线圈通过电流的路径为蓄电池正极→起动机30 端子及其触点→触盘→起动机C 端子及其触点→吸拉线圈→起动机50 端子→保持线圈→搭铁，回到蓄电池负极。此时两线圈电流产生的磁力线方向相反，电磁力相互削弱，在复位弹簧的张力作用下，活动铁心等可移动部件自动复位，触盘与触点断开，电动机电路即被切断，起动机停止工作。