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起动系统

蓄电池内电能转为机械能的系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。

介绍
起动系统将储存在蓄电池内的电能转换为机械能，要实现这种转换，必须使用起动机。起动机的功用是由直流电动机产生动力，经传每机构带动发动机曲轴转动，从而实现发动机的起动。起动系统包括以下部件：蓄电池、点火开关（起动开关）、起动机总成、起动继电器等。起动系统如图1所示。
系统的设计
功率选择
为了使发动机能迅速可靠地起动，起动机必须具有足够的功率。
起动机的功率P根据发动机起动所需的功率选取，它取决于发动机的起动阻力矩和最低起动转速，并可由下式计算：
P≥Msns/9550
式中：P——起动机的功率（kW）；
Ms——起动机的输出转矩（N·m）；
ns——起动机的转速（r/min）。
发动机的起动阻力矩是指在最低起动转速时的发动机阻力矩，主要包括气缸压缩阻力矩、运动件的摩擦阻力矩和惯性阻力矩。
发动机的最低起动转速是指起动时能保证进入气缸内的混合气在压缩终了时具有一定的温度且雾化良好，能使发动机可靠点火发动所需的最低转速。汽油发动机的最低起动转速为50～70r/min，而柴油发动机的最低起动转速为100～200r/min。
温度为0℃时，发动机起动所需功率P可由以下的经验公式推算。
汽油发动机：P=（0.18～0.22）L
柴油发动机：P=（0.74～1.1）L
式中：L——发动机的工作容积（L）。
传动比选择
起动机与发动机之间的最佳传动比应能保证发动机可靠起动，同时能使起动机达到最大功率。在实际选择中，由于受飞轮齿圈和驱动齿轮的结构限制，传动比往往稍小于最佳值。这种选择结果，使起动机在工作时并没有达到最大功率，但起动机的转矩增大，对起动是有利的。起动机与发动机的传动比一般在如下范围内选择。汽油发动机为13～17，柴油发动机为8～10。
蓄电池选择
起动机的功率确定后，可以按如下经验公式确定蓄电池的容量：
C=（610～810）P/U
式中：U——起动机的额定电压（V）；
P——起动机的额定功率（kW）；
C——蓄电池的额定容量（A·h）。
对于大功率起动机（7.0～10kW），蓄电池的容量可以选择得比计算值小一些。
组成和原理
组成
汽车起动系统主要由蓄电池、点火开关、起动机、继电器或电磁开关、起动机啮合传动机构几部分组成，如图2所示。
工作原理
汽车起动系统的工作原理是，由蓄电池提供电能，在点火开关和起动继电器的控制下，起动机将电能转化为机械能，带动发动机飞轮齿圈和曲轴转动，从而使发动机进入自行运转状态，如图3所示。
汽车起动系统的工作过程有如下几项内容。
（1）用钥匙将点火开关转到ON挡（起动的前一个挡），仪表通电，数秒后汽车进入准备起动状态。
（2）开启点火开关的SRART挡，接通蓄电池和起动系统的电路。
（3）起动机继电器通电，这里继电器有两个作用，一是接通起动机与蓄电池的电路，二是控制拨叉拨动，使起动机的驱动齿轮与发动机飞轮啮合。
（4）起动机通电后，在电磁作用下，主轴转动。
（5）起动机主轴上的驱动齿轮转动，带动发动机飞轮和曲轴旋转。这里为了增大转矩，起动机齿轮与发动机飞轮的传动比一般为13：17（柴油机一般为8：10），这使得发动机起动更容易。
（6）在正常隋况下，短暂的起动后，发动机就能进入自动运转状态。
（7）当发动机进入自动运转状态后，就会起动，同时在单向离合器的作用下，起动机的驱动齿轮会自动脱离与发动机的啮合。
（8）到此为止，一次正常的起动就完成了。但现在一般的起动系统还带有安全保护电路，这是为了保证在发动机转动的时候，起动机不会因为误操作而起动。这通常是通过监测发动机的运转情况来控制是否能开启起动机。
系统电路
针对不同车型，起动系统电路图的基本结构也有所不同。比较常见的控制电路有开关直接控制的电路、起动继电器控制的电路和组合继电器控制的电路。由起动继电器控制的起动电路中，装配自动变速器和手动变速器车型的起动电路也是不同的。
起动系统基本电路
起动机基本控制电路如下图4所示。
1）起动时，将点火开关4打到起动档，电磁开关通电，其电路如下：
蓄电池正极→主接线柱3→点火开关4→起动接线柱5→（分两路）一路为保持线圈8→搭铁；另一路为吸拉线圈7→主接线柱1→串励式直流电动机→搭铁。
此时，吸拉线圈7与保持线圈8的电流绕向相同，磁场方向相同，活动铁心9在两个线圈磁场力的共同作用下克服回位弹簧的作用向左移动，通过拨叉11使驱动齿轮13与飞轮啮合。当驱动齿轮13与飞轮啮合后，接触盘6将主接线柱1、3内侧触头接通，于是起动机的主电路接通（电流为200～600A），电路如下：
蓄电池正极→主接线柱3→接触盘6→主接线柱1→励磁绕组→电刷→电枢绕组→电刷→搭铁。
这时直流电动机产生电磁转矩，通过单向离合器带动曲轴旋转，起动发动机。
2）发动机起动后，单向离合器打滑。
3）松开点火开关4，点火开关4从起动挡回到点火档，这时从点火开关4到起动接线柱5之间已没有电流，吸拉线圈7与保持线圈8的电路变为：
蓄电池正极→主接线柱3→接触盘6→主接线柱1→吸拉线圈7→保持线圈8→搭铁。
此时，由于吸拉线圈7与保持线圈8的电流绕向相反，磁场方向相反，磁吸力相互抵消，因此，活动铁心9在回位弹簧的作用下，迅速右移，使主电路断开，驱动齿轮13与飞轮脱离啮合，起动机停止工作。
在接触盘6接通主电路之前，由于电流经吸拉线圈7到励磁绕组与电枢绕组，所以电枢产生了一个较小的电磁转矩，使驱动齿轮13在缓慢旋转状态下与飞轮平稳啮合。主电路接通后，吸拉线圈7被短路，活动铁心9的位置由保持线圈产生的磁吸力来保持。
主电路接通的同时，接触盘6将接线柱2接通，使点火线圈的附加电阻短接，提高点火电压。现在附加电阻已经很少采用，所以这个接线柱或不接线，或已经取消。
使用与检修
使用与保养
1、正确使用
由于起动机起动时电流可达到几百安培，连续长时间起动会产生大量的热，容易烧毁电动机绝缘而造成短路。因此使用时应注意：
（1）起动时间尽量短。每次起动时间不超过5s，若第一次不能起动，应停歇10～15s再进行第二次起动。
（2）蓄电池亏电或冬季低温情况下起动时，应对发动机和蓄电池进行预热，对发动机“盘车”后再起动。
2、正确保养
起动机工作时间短，其使用频率的高低决定保养间隔里程，一般使用情况下所需的保养工作量不大，如需要保养应注意以下几点：
（1）平时注意保持起动机外部清洁，保证连接导线连接牢固。
（2）注意检查蓄电池充电是否充足。
（3）汽车每行驶5000～6000km，应检查电刷的磨损情况及弹簧弹力情况，发现其不符合标准时应及时更换。
（4）定期检查起动机的轴承润滑。
原因与检查
（1）起动机不起动或起动运转无力。
故障原因：蓄电池严重亏电；起动机线路接触不良；起动机开关接触不良；起动机励磁绕组或电枢绕组有短路、断路或搭铁；电刷与整流器接触不良；电磁开关线圈短路或断路；控制线路有故障。
故障检查：
1）首先检查蓄电池电量。方法是开大灯或按喇叭，灯光明亮、喇叭响亮，说明蓄电池正常，否则说明蓄电池有故障。
2）检查起动机的电动机部分运转是否正常。短接起动机开关接线柱，利用短接瞬间的火花强弱判断故障。火花强烈说明起动机内部有搭铁，火花微弱说明内部接触不良。
3）检查电磁开关。将电磁开关接线柱和点火开关上的接线柱短接。如果起动机运转无力，说明点火开关接触不良；短接接线柱时火花过强或过弱，说明其线圈有搭铁或断路。
4）检查起动附加断电器。首先将电源接线柱和电动机接线柱短接，起动机能起动说明匣动机与继电器的连接线路正常，再将电源接线柱和点火开关接线柱短接，起动机能起动则说明继电器正常，故障在点火开关电路上。如果在短接时听到其内部有“嗒嗒”的声响，说明触点烧蚀接触不良；无声响，说明线路断路或相应的电路上有断路。
（2）发动机起动时有强烈的轮齿撞击声响。
故障原因：
1）发动机飞轮齿圈、起动机小齿轮严重磨损。
2）起动机开关调整不当。
故障检查：
1）调整起动机开关和拨叉连接机构。
2）拆下起动机，检查发动机飞轮齿圈和起动机小齿轮。
（3）发动机起动时起动机高速空转。
故障原因：起动机的单向离合器打滑。
（4）发动机起动时起动机内部有撞击声响。
故障原因：
1）起动机轴弯曲。
2）起动机轴严重磨损。
3）起动机磁极松动。
4）起动机电枢线圈脱落。
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