发布于 10-16 11:03:12
1.启动系统的组成
汽车启动系统一般由蓄电池、起动机、启动继电器等组成（图5-49）。启动发动机时，将点火开关置于“启动”位置，则启动继电器工作，接通起动机电磁开关电路，从而接通起动机与蓄电池之间的电路，蓄电池向起动机供给200～600A的大电流，起动机转动带动发动机运转。发动机启动后，若没有及时松开点火开关，由于交流发电机电压升高，当中性点电压达5V时，在启动继电器的作用下，起动机的电磁开关释放，切断蓄电池与起动机之间的电路，起动机自动停止工作。
图5-49 汽车启动系统电路
2.启动系统的功能
（1）汽车启动系统主要功能 为直流启动电动机提供强大电流（400～600A），使起动机产生驱动转矩将发动机点火启动；在发动机已点火运转的情况下，防止再次发生误启动。
（2）汽车启动系统各组件的功能 以图5-50为例说明各组件功能。
图5-50 汽车启动系统原理图
①起动机 车用起动机为直流电动机，在通入启动电流后，产生驱动转矩，依靠机械拨叉，使齿轮与发动机飞轮齿圈啮合，带动发动机旋转，配合点火系统点火启动。
②蓄电池 蓄电池为起动机提供400～600A的启动电流，供起动机使用。
③启动继电器（或组合继电器）和电磁开关 利用点火开关接通继电器线圈电流，使继电器触点吸合，从而使电磁开关的保持线圈通电，产生吸力，连同吸引线圈的吸力一起驱动活动接触盘右移，闭合两固定触点，电流由蓄电池正极经B→M进入启动电动机，实现电动机旋转。
组合继电器除具有启动继电器的功能之外，还具有防止误码启动功能。
起动机由直流串励式电动机、传动机构和电磁开关三大部分组成。汽车上广泛使用的电磁操纵强制啮合式起动机的组成如图5-51所示。
图5-51 汽车上广泛使用的电磁操纵强制啮合式起动机的组成
1.直流串励式电动机
（1）电动机的基本组成 电动机的作用是通入电流后产生电磁转矩，将蓄电池输出的电能转变为电磁转矩。直流电动机主要由定子（磁极）、转子（电枢）、换向器、电刷与刷架及其他附件组成（图5-52），其具体说明见表5-5。
图5-52 电动机的基本组成
表5-5 电动机基本组成的说明
图5-53 励磁绕组的连接方式
图5-54 电枢总成及电枢绕组的内部电路连接方式
图5-55 换向器的结构
图5-56 电刷与刷架
（2）电动机的电路原理 直流串励式电动机的内部电路如图5-57所示。
图5-57 直流串励式电动机的内部电路
电动机接通电源后，励磁绕组和电枢绕组通电，励磁绕组通电后产生方向不变的磁场，通过电刷和换向器引入直流电的电枢绕组则在磁场中受磁场力的作用（称为安培力），并形成一个电磁转矩，使电动机电枢转动起来。
2.传动机构
起动机传动机构的作用是将电枢的电磁转矩传递给发动机飞轮，并在发动机启动后自动打滑，以防止发动机带动电动机高速旋转而损坏起动机。
（1）传动机构的基本组成 普通的强制啮合式起动机的传动机构主要由传动套筒、单向离合器和驱动齿轮等（图5-51）组成。
起动机传动机构中的单向离合器只是在启动时接合，将电动机电枢产生的电磁转矩传递给驱动齿轮，并带动发动机转动。一旦发动机启动，单向离合器便立刻打滑，以防止电动机转子被发动机带动而转速太高，造成飞散事故。
一些轿车上使用了减速起动机，这种起动机在电枢轴与驱动齿轮之间增设了一套减速齿轮。传动机构增设减速齿轮后，可使用高转速、低转矩的电动机，使得起动机的体积减小、重量减轻而便于安装。减速起动机具有良好的启动性能，在汽车上的使用已逐渐增多。
（2）传动机构的类型 按单向离合器的结构形式不同，可分为滚柱式、弹簧式、摩擦片式和惯性式等。滚柱式是中小功率起动机上普遍使用的单向离合器，弹簧式和摩擦片式则在功率比较大的起动机上使用，惯性式单向离合器目前已很少使用。
减速起动机按减速齿轮的结构形式不同，可分为外啮合式、内啮合式和行星齿轮式，起动机的类型如图5-58所示。
图5-58 减速起动机的类型
1—驱动齿轮；2—带从动齿轮的单向离合器；3—惰轮；4—减速主动齿轮；5—电枢；6—电磁开关；7—单向离合器；8—拨叉；9—减速从动齿轮；10—行星齿轮机构
3.电磁开关
（1）电磁开关的基本组成 电磁开关用于控制起动机的工作。在启动时，它使起动机驱动齿轮与发动机飞轮啮合，同时接通电动机电路，使得电动机产生电磁转矩，通过传动机构带动发动机转动。
电磁开关的组成与内部电路如图5-59所示，它主要由电磁线圈（吸引线圈、保持线圈）、活动铁芯、接触盘及触点等组成。
图5-59 电磁开关的组成与内部电路
活动铁芯在电磁线圈通电所产生的磁力作用下移动，通过与其连接的拉杆拉动拨叉而使驱动齿轮与飞轮啮合。与此同时，带动接触盘移动而使触点闭合，接通电动机电路。
（2）电磁开关的其他形式
①电枢移动式 电枢移动式起动机的电磁开关控制方式是通过使电枢的轴向移动带动驱动齿轮与飞轮啮合，并接通电动机电路。吸引线圈和保持线圈绕制在磁极上，所以，通常把它们称为副励磁绕组。启动时，首先使磁极的副励磁绕组通电，产生的磁力使电枢做轴向移动，将固定在电枢轴上的驱动齿轮推向飞轮齿圈，并使连接电动机电路的触点闭合。
②磁极移动式 磁极移动式起动机的电磁开关控制方式是通过某个磁极上的活动铁芯的移动使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，同时接通电动机电路。吸引线圈和保持线圈也是绕制在磁极上，启动时，吸引线圈和保持线圈通电，所产生的磁力使磁极的活动铁芯移动，通过拨叉将驱动齿轮推入飞轮齿圈，并接通电动机电路。
1.桑塔纳2000GSi型轿车减速起动机启动电路
如图5-60所示为桑塔纳2000GSi型轿车减速起动机启动回路。与普通电磁式起动机相比，该起动机的输出端通过一个行星减速装置减速后再与飞轮齿圈啮合，以增加对发动机的启动转矩，使发动机启动更为有效。启动电动机一般是没有磁场线圈的永磁直流电动机，电磁开关接线座上的“C”端子直接与电动机的正电刷引线相连接。
图5-60 桑塔纳2000GSi型轿车减速起动机启动回路
1—驱动齿轮；2—飞轮齿圈；3—滚柱式单向离合器；4—移动叉；5—行星齿轮减速装置；6—永久磁铁；7—电枢；8—正电刷；9—电磁开关；10—点火开关；11—蓄电池
（1）启动发动机时启动回路工作情况
①接通启动开关，电磁开关线圈电路接通。
当点火开关转到启动“START”位置时，起动机使电磁开关吸引线圈和保持线圈的电路接通。
吸引线圈电流电路为蓄电池正极→点火开关→启动机“50”端子→电磁开关的吸引线圈→起动机“C”端子→正电刷→电枢线圈→负电刷→搭铁→蓄电池负极。
保持线圈电流电路为蓄电池正极→点火开关→启动机“50”端子→电磁开关的保持线圈→搭铁→蓄电池负极。
②电磁开关与传动机构工作，起动机主电路接通并启动发动机。
电磁开关的吸引线圈和保护线圈通电后，其磁通使固定铁芯与活动铁芯磁化。由于此时两线圈产生的磁通方向相同，因此磁场叠加，固定铁芯与活动铁芯的磁力增强。在其磁力的共同作用下，活动铁芯向右移动，并通过拉杆带动挂在拉杆左端方形小孔上的移动叉绕支点转动，移动叉下端便拨动单向离合器向左移动，使驱动齿轮与发动机飞轮齿圈进入啮合。
当吸引线圈电流流过电枢线圈时，电枢轴便以较慢速度旋转，以便驱动齿轮与飞轮齿圈啮合柔和。当驱动齿轮左移与飞轮齿圈发生抵住现象时，移动叉下端则先推动左半滑环压缩锥形弹簧继续向左移动，待电动机主电路接通使电枢轴稍微转动、驱动齿轮的轮齿与飞轮齿圈的齿槽对正时，即可进入啮合。
在移动叉下端拨动离合器向左移动的同时，活动铁芯克服复位弹簧弹力并推动触盘及触盘推杆向右移动。当驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时，触盘将起动机“30”端子与“C”端子接通，使电动机主电路接通，其电路为蓄电池正极→起动机“30”端子→电动机开关触盘→起动机“C”端子→正电刷→电枢线圈→负电刷→搭铁→蓄电池负极。
电动机主电路接通时，电枢线圈通过电流很大（稳定运转时为160A左右），电动机产生电磁转矩经减速装置和离合器传给发动机飞轮齿圈。动力传递路径为电枢轴齿轮（太阳轮）→行星齿轮→行星齿轮架→输出轴外螺旋键槽→离合器传动导管→离合器滚柱→离合器驱动齿轮→发动机飞轮。
当电枢轴上的转矩经行星齿轮减速装置减速增扭后，并使单向离合器驱动齿轮上的驱动转矩超过发动机阻力矩时，便驱动飞轮旋转，使发动机被启动。
当单向离合器驱动齿轮沿减速器输出轴螺旋键槽向左移动（实为右转右移）时具有惯性力作用。左移极限位置是抵住安装在输出轴上的止推垫圈为止。因此，止推垫圈的作用是将驱动齿轮移动的惯性冲击力加到输出轴上，防止冲击力作用到驱动端盖上而打坏驱动端盖。
③当主电路接通时，吸引线圈被触盘短路，保持线圈继续工作。
在开关触盘将电动机开关触点“30”与“C”端子接通之前，吸引线圈的电流是从点火开关经起动机“50”端子流至起动机“C”端子。当触盘将起动机“30”端子与“C”端子直接连通时，吸引线圈便被触盘短路，吸引线圈无电流流过而磁力消失。此时保持线圈继续通电，因为此时活动铁芯与固定铁芯之间的气隙很小（约为0.6mm，静态时约为6.2mm），所以保持线圈的磁力能够将活动铁芯保持在吸合位置。
（2）发动机启动后启动回路工作情况 当发动机启动后放松点火钥匙时，点火开关将自动转回一个角度并切断开关电路，此时吸引线圈电流方向将改变，其电路为蓄电池正极→起动机“30”端子→触盘→起动机“C”端子→吸引线圈→起动机“50”端子→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。
可见，此时吸引线圈重新通电，但其电流和磁通方向与启动时相反。由于保持线圈的电流和磁通方向并未改变，因此两个线圈产生的磁力相互抵消。在复位弹簧弹力作用下，活动铁芯立即左移复位，触盘在触盘弹簧的弹力作用下迅速向左移动，使起动机主电路切断。与此同时，移动叉绕支点转动，其下端带动离合器向右移动，使驱动齿轮与飞轮齿圈分离，启动过程结束。
2.奥迪100轿车启动预热电路
奥迪100轿车启动预热电路主要由陶瓷热敏电阻混合气预热器、阻风门开关、发动机冷却液温度开关、混合气预热继电器等组成，如图5-61所示。
图5-61 奥迪100轿车启动系统预热电路
混合气预热器安装在发动机的进气管里，预热器上压铸有45个铝合金的散热柱，以增大受热面积，对流经进气管的混合气进行加热。
混合气预热器的发热元件是具有正温度系数的陶瓷热敏电阻（PTC），它具有随温度升高而电阻增大的特性，因此可使加热温度得到控制。温度超过某一温度值时，其电阻可增加几十倍，从而使通过的电流减小，温度下降，直到冷却下来，又恢复到正常工作状态。利用这一特性，在发动机启动时，在短时间内对可燃混合气预热，使汽车低温启动性能大为改善。
预热启动前，先将阻风门开关手柄完全拉出，锁止在第四个棘爪上，将阻风门关闭，阻风门开关触点闭合。启动发动机时，将点火开关钥匙转至预热挡，点火开关接线柱30与15连通，使手动阻风门电路和发动机冷却液温度开关与混合气预热器电路接通。手动阻风门电路为蓄电池正极→点火开关接线柱30与15→熔丝→组合仪表中的混合气预热器指示灯→阻风门开关→搭铁→蓄电池负极。指示灯发亮，表明启动预热开始。
发动机冷却液温度开关安装在发动机冷却液出口处，其触点平时闭合。它可通过发动机冷却液温度的变化控制混合气预热器的工作。当冷却液温度低于55℃时，冷却液温度开关触点闭合，此时电流为从蓄电池正极→点火开关接线柱30与15→混合气预热继电器线圈→冷却液温度开关→搭铁→蓄电池负极。此时继电器两对触点同时闭合，接通混合气预热器电路，其回路为蓄电池正极→点火开关接线柱30与15→混合气预热继电器触点→混合气预热器→搭铁→蓄电池负极，使得混合气预热器发热，对混合气加热，发动机在环境温度至30℃以上时可直接启动，同时还使启动时的碳氢化合物和CO的排放量减少。当发动机冷却液温度升至65℃以上时，冷却液温度开关触点断开，使混合气预热器断电而停止工作。
3.天津夏利TJ7100型汽车启动电路
天津夏利TJ7100型汽车的启动系统也采用了具有启动保护装置的控制回路，其电路原理如图5-62所示。
图5-62 天津夏利TJ7100型汽车启动电路示意
1—启动钥匙开关；2—易熔线L2、L3、L5；3—电源继电器；4—熔断器；5—空挡开关；6—辅助启动按钮；7—24V蓄电池；8—发电机；9—起动机；10—组合启动继电器
启动时，将点火开关钥匙置于ST（启动）挡，构成了启动控制回路。电流流向为蓄电池正极→易熔线L2→L5→点火开关B→S→继电器→启动保护装置的B端搭铁→蓄电池负极。此时，继电器动作，使主触点接通，电流为L2→主触点→50→起动机→搭铁→蓄电池负极，使电动机带动发动机启动。
发动机运转之后，发电机中性点N产生的中性电压加到启动保护装置的A端，使D端不再搭铁。此时，如误操作再启动，继电器线圈将无电流流通，主触点不会闭合，使误启动失效，起到了保护作用。
4.别克轿车起动机控制电路
如图5-63所示为别克轿车起动机控制电路的原理，从图中可以很清楚地看出，启动时通过点火开关C201的D1端子给动力系统控制模块的C2/23号端子提供的是启动请求信号，而点火开关C201的C5端子给曲轴继电器线圈提供的是正极性的准备信号，曲轴继电器线圈能否得到负极性的控制信号，则必须由动力系统控制模块的C2/76号端子来提供，这样，在空挡开关处于P或N位置时，起动机电路才能接通。
图5-63 别克轿车起动机控制电路的原理
如图5-64所示是别克轿车起动机控制电路，从图中可以看出该车起动机控制电路除了常规的启动开关、启动继电器、空挡开关以外，启动时还必须得到动力系统控制模块（PCM）的认可方可接通起动机电路，而动力系统控制模块是根据车身控制ECU提供的点火钥匙确认信号，才能使动力系统控制模块内部启动电路工作，这是车辆防盗装置的一种控制方法。
图中对起动机控制电路所涉及的部件、线路走向、导线颜色、导线横截面积以及导线号码等都反映得较为清楚，对于查找线路故障、确定故障部位有很好的指导意义。通过对电路图的阅读和理解，将原图改绘成原理图的形式，对起动机控制电路的工作原理，会有更深刻的理解，也会加深对电路结构的印象，同时也是对该电路学习、掌握原理的一种很好的方法。
5.东风系列柴油车启动回路
东风系列柴油车启动回路如图5-65所示。
图5-65 东风系列柴油车启动回路
（1）常温启动 柴油车采用24V蓄电池作为启动电源。当点火锁处于“ST”挡时，电流通过41号线、19号线进入启动继电器的线圈，使常开触点吸合，起动机工作。驾驶室外面设置了一个副启动按钮。当驾驶员在车下维修发动机时，可将点火锁置于“ON”挡，使点火继电器的触点吸合；并将变速器置于空挡，使空挡开关接通，这时，驾驶员在车下按动副启动按钮，启动机便可启动。
启动继电器的作用是利用铁芯线圈的高电阻，减少在启动时通过点火锁的电流，保护点火锁不被烧坏。
（2）低温启动 低温条件下（-40～5℃）启动柴油车需进行预热。一般用装有PTC陶瓷的预热装置进行预热，达到预热温度要求时，再按正常启动进行操作。PTC陶瓷预热装置的接线如图5-66所示。预热装置的使用步骤如下。
图5-66 PTC陶瓷预热装置的接线
①闭合预热启动开关、拉开气门手柄，绿色指示灯亮，预热开始。
②预热时间设定为6min，预热时间到，绿色指示灯闪烁，蜂鸣器呜叫，可按常规启动发动机。
③启动成功后，立即关闭预热启动开关，推回气门手柄。
④若启动不成功，可重复上述操作，直至发动机启动为止。
