汽车结构第11章发动机起动系.ppt

汽车构造电子教案汽车构造电子教案 第十一章第十一章 发动机起动系发动机起动系4/13/20231 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，称为起动转速起动转速。4/13/20232哈尔滨工业大学（威海）起动转速 汽油机在温度为汽油机在温度为020时，最低起动转速一般为时，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。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。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。内形成足够强的空气涡流。柴油机要求的起动转速较高，柴油机要求的起动转速较高，达达150300r/min，否则柴油机雾化效果不良，混合气质量不好，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，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。所以柴油机的起动功率大。4/13/20233哈尔滨工业大学（威海）起动方式(1)(1)人力起动人力起动 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)(2)辅助汽油机起动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)(3)电力起动机起动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。4/13/20234哈尔滨工业大学（威海）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：1.1.进气预热器进气预热器 2.2.电热塞电热塞 3.3.起动预热锅炉起动预热锅炉 4.4.起动液喷射装置起动液喷射装置 5.5.起动减压装置起动减压装置4/13/20235哈尔滨工业大学（威海）1.1.进气预热器进气预热器在中、小功率柴油机上，常采用进气预热器作为冷起动预热装置。其结构如图图11-2 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。4/13/20236哈尔滨工业大学（威海）2.2.电热塞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。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。电热塞的结构电热塞的结构4/13/20237哈尔滨工业大学（威海）4/13/20238哈尔滨工业大学（威海）3.3.起动预热锅炉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。图图11-411-4 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驱动的泵组及燃烧器26等组成。4/13/20239哈尔滨工业大学（威海）4.4.起动液喷射装置起动液喷射装置 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。4/13/202310哈尔滨工业大学（威海）5.5.起动减压装置起动减压装置图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。4/13/202311哈尔滨工业大学（威海）4/13/202312哈尔滨工业大学（威海）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、直流电动机一、直流电动机 二、传动机构二、传动机构 三、控制机构三、控制机构起动机的分类起动机的分类4/13/202313哈尔滨工业大学（威海）二.传动机构1.传动机构的作用传动机构的作用2.传动机构的类型传动机构的类型3.超速保护装置超速保护装置4/13/202314哈尔滨工业大学（威海）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。4/13/202315哈尔滨工业大学（威海）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 1）惯性啮合式传动机构）惯性啮合式传动机构接通起动机起动发动机时，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 2）强制啮合式传动机构）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 3）电枢移动式传动机构）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。4/13/202316哈尔滨工业大学（威海）3.超速保护装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 1）滚柱式单向离合器）滚柱式单向离合器 （2 2）弹簧式单向离合器）弹簧式单向离合器 （3 3）摩擦片式单向离合器）摩擦片式单向离合器4/13/202317哈尔滨工业大学（威海）（1）滚柱式单向离合器4/13/202318哈尔滨工业大学（威海）（1）滚柱式单向离合器4/13/202319哈尔滨工业大学（威海）（2）弹簧式单向离合器起动时，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。4/13/202320哈尔滨工业大学（威海）（3）摩擦片式单向离合器4/13/202321哈尔滨工业大学（威海）三、控制机构（1 1）控制机构的功用）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 2）控制机构的类型）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 1）直接操纵式控制机构）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 2）电磁操纵式控制电路）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。4/13/202322哈尔滨工业大学（威海）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 1）惯性啮合式起动机）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 2）机械啮合式起动机）机械啮合式起动机3 3）电磁啮合式起动机）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 4）电枢移动式起动机）电枢移动式起动机 电枢移动式起动机结构复杂，但可以传递较大的转矩，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。4/13/202323哈尔滨工业大学（威海）4/13/202324哈尔滨工业大学（威海）第三节 减速起动机和永磁起动机一、减速起动机一、减速起动机二、永磁起动机二、永磁起动机 三、永磁减速起动机三、永磁减速起动机4/13/202325哈尔滨工业大学（威海）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。4/13/202326哈尔滨工业大学（威海）二、永磁起动机 4/13/202327哈尔滨工业大学（威海）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。4/13/202328哈尔滨工业大学（威海）