第十一章发动机启动系统 教学提要 目的与要求：1.掌握发动机启动系统的组成与功用 2.掌握起动机的维护保养方法 3.了解启动方式的分类 内容：1.概述 2.起动机 3.减速起动机和永磁起动机 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践（拆装）相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：3学时 地，点：多媒体专业教室 器材保障：减速起动机 永磁起动机 回弹式人力启动装置
1 第十一章 发动机启动系统 教学提要 目的与要求：1．掌握发动机启动系统的组成与功用 2．掌握起动机的维护保养方法 3.了解启动方式的分类 内容：1．概述 2．起动机 3．减速起动机和永磁起动机 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践(拆装)相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：3 学时 地点：多媒体专业教室 器材保障：减速起动机 永磁起动机 回弹式人力启动装置
教学进程 教学环节设计 为了使静止的发动机进入工作状态，必须先用 外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气 缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积 迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动 曲轴旋转，发动机才能自动地进入工作循环。发 动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自 动怠速运转的全过程，称为发动机的起动过程。 完成起动所需要的装置叫起动系。 第一节概述 配套课件： konr11_01_01.htm- 发动机起动时，必须克服气缸内被压缩气体的 Kenr11_01_03.htm 阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件 之间的摩擦阻力，克服这些阻力所需的力矩称为 起动转矩。 能使发动机顺利起动所必需的曲轴转速，称为 起动转速。车用汽油发动机在温度为0~20℃时， 最低起动转速一般为30~40r/min。为了使发动机 能在更低的温度下迅速起动，要求起动转速不低 于50~70rmin。若起动转速过低，压缩行程内的 热量损失过多，气流的流速过低，将使汽油雾化
2 教 学 进 程 教学环节设计 为了使静止的发动机进入工作状态，必须先用 外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气 缸内吸入可燃混合气，并将其压缩、点燃，体积 迅速膨胀产生强大的动力，推动活塞运动并带动 曲轴旋转，发动机才能自动地进入工作循环。发 动机的曲轴在外力作用下开始转动到发动机自 动怠速运转的全过程，称为发动机的起动过程。 完成起动所需要的装置叫起动系。 第一节 概述 发动机起动时，必须克服气缸内被压缩气体的 阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件 之间的摩擦阻力，克服这些阻力所需的力矩称为 起动转矩。 能使发动机顺利起动所必需的曲轴转速，称为 起动转速。车用汽油发动机在温度为 0～20℃时， 最低起动转速一般为 30～40r/min。为了使发动机 能在更低的温度下迅速起动，要求起动转速不低 于 50～70r/min。若起动转速过低，压缩行程内的 热量损失过多，气流的流速过低，将使汽油雾化 配套课件： kcnr11_01_01.htm— Kcnr11_01_03.htm
不良，导致气缸内的混合气不易着火。 对于车用柴油机的起动，为了防止气缸漏气和 热量散失过多，保证压缩终了时气缸内有足够的 压力和温度，还要保证喷油泵能建立起足够的喷 油压力，使气缸内形成足够强的空气涡流，要求 的起动转速较高，可达150~300rmin,否则柴油 雾化不良，混合气质量不好，发动机起动困难。 此外，柴油发动机的压缩比较汽油机大，因此起 动转矩也大，所以起动柴油发动机所需要的起动 机功率也比汽油机大。 一、起动方式 通过手摇拖拉机引 发动机常用的起动方式有人力起动、电力起动 入教学内容 机起动和辅助汽油机起动等多种形式。 )人力起动即手摇起动或绳拉起动。其结构十 分简单，主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的 起动，或在有些装用中、小功率汽油发动机的车 辆上作为后备起动装置。手摇起动装置由安装在 发动机前端的起动爪和起动摇柄组成。 2)辅助汽油机起动起动装置的体积大、结构
3 不良，导致气缸内的混合气不易着火。 对于车用柴油机的起动，为了防止气缸漏气和 热量散失过多，保证压缩终了时气缸内有足够的 压力和温度，还要保证喷油泵能建立起足够的喷 油压力，使气缸内形成足够强的空气涡流，要求 的起动转速较高，可达 150～300r/min，否则柴油 雾化不良，混合气质量不好，发动机起动困难。 此外，柴油发动机的压缩比较汽油机大，因此起 动转矩也大，所以起动柴油发动机所需要的起动 机功率也比汽油机大。 一、起动方式 发动机常用的起动方式有人力起动、电力起动 机起动和辅助汽油机起动等多种形式。 1)人力起动即手摇起动或绳拉起动。其结构十 分简单，主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的 起动，或在有些装用中、小功率汽油发动机的车 辆上作为后备起动装置。手摇起动装置由安装在 发动机前端的起动爪和起动摇柄组成。 2)辅助汽油机起动 起动装置的体积大、结构 通过手摇拖拉机引 入教学内容
复杂，只用于大功率柴油发动机的起动。 3)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周缘上的 环齿啮合时，电动机旋转时产生的电磁转矩通过 飞轮传递给发动机的曲轴，使发动机起动。电力 起动机简称起动机。它以蓄电池为电源，结构简 单、操作方便、起动迅速可靠。目前，几乎所有 的汽车发动机都采用电力起动机起动。 二、起动预热 1进气预热装置 为了改善发动机的起动性能，一些化油器式发 动机的进气道上装有进气预热装置，它在进气温 度或冷却水的温度低于一定值时通电，使进气管 中的空气迅速加热，以利于发动机起动和混合气 燃烧。进气预热装置一般由电混合气预热器、进 气预热温控开关、进气预热继电器等组成。 中、小功率柴油发动机常用冷起动预热装置的 进气预热器。起动发动机时，接通预热器开关后 电热丝通电温度升高并将阀体加热。阀体受热伸 长并带动阀芯下移，其锥形端离开进油孔。燃油
4 复杂，只用于大功率柴油发动机的起动。 3)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周缘上的 环齿啮合时，电动机旋转时产生的电磁转矩通过 飞轮传递给发动机的曲轴，使发动机起动。电力 起动机简称起动机。它以蓄电池为电源，结构简 单、操作方便、起动迅速可靠。目前，几乎所有 的汽车发动机都采用电力起动机起动 。 二、起动预热 1.进气预热装置 为了改善发动机的起动性能，一些化油器式发 动机的进气道上装有进气预热装置，它在进气温 度或冷却水的温度低于一定值时通电，使进气管 中的空气迅速加热，以利于发动机起动和混合气 燃烧。进气预热装置一般由电混合气预热器、进 气预热温控开关、进气预热继电器等组成。 中、小功率柴油发动机常用冷起动预热装置的 进气预热器。起动发动机时，接通预热器开关后， 电热丝通电温度升高并将阀体加热。阀体受热伸 长并带动阀芯下移，其锥形端离开进油孔。燃油
流入阀体内腔因受热而汽化，从阀体内腔喷出， 并被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，阀芯上移使锥形端堵住进 油孔，火焰熄灭而停止预热。 2.电热塞 采用涡流室式或预燃室式燃烧室的柴油发动 配合实物教学 机，由于燃烧室表面积大，在压缩行程中的热量 损失较直接喷射式大，更难以起动。为此，在润 流室式或预燃室式柴油机的燃烧室中可以安装 预热塞，在起动时对燃烧室内的空气加以预热。 常用的电热塞有开式电热塞、密封式电热塞等多 种形式。每缸一个电热塞，每个电热塞的中心螺 杆并联与电源相接。发动机起动前首先接通电热 塞的电路，电阻丝通电后迅速将发热体钢套加热 到红热状态，使气缸内的空气温度升高，从而可 提高压缩终了时的温度，使喷入气缸的柴油容易 着火。 3起动液喷射装置 它主要用于某些柴油发动机的起动预热。 喷
5 流入阀体内腔因受热而汽化，从阀体内腔喷出， 并被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，阀芯上移使锥形端堵住进 油孔，火焰熄灭而停止预热。 2.电热塞 采用涡流室式或预燃室式燃烧室的柴油发动 机，由于燃烧室表面积大，在压缩行程中的热量 损失较直接喷射式大，更难以起动。为此，在涡 流室式或预燃室式柴油机的燃烧室中可以安装 预热塞，在起动时对燃烧室内的空气加以预热。 常用的电热塞有开式电热塞、密封式电热塞等多 种形式。每缸一个电热塞，每个电热塞的中心螺 杆并联与电源相接。发动机起动前首先接通电热 塞的电路，电阻丝通电后迅速将发热体钢套加热 到红热状态，使气缸内的空气温度升高，从而可 提高压缩终了时的温度，使喷入气缸的柴油容易 着火。 3.起动液喷射装置 它主要用于某些柴油发动机的起动预热。 喷 配合实物教学
嘴安装在发动机进气管上，起动液喷射罐内充有 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 口上的单向阀，起动液即通过单向阀、喷嘴喷入 发动机进气管，并随着吸入进气道的空气一起进 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起动减压装置 起动减压装置采用降低起动转矩、提高起动转 配合实物教学 速的方法来改善柴油机的起动性能。发动机各 缸的减压装置是一套联动机构。中、小型柴油机 的联动机构一般采用同步式，即各减压气门同时 打开，同时关闭。大功率柴油机减压装置的联动 机构一般为分级式，即起动前各减压气门同时打 开，起动时各减压气门分级关闭，使部分气缸先 进入正常工作，发动机预热后其余各缸再转入正 常工作。减压的气门可以是进气门，也可以是邦 气门。用排气门减压会由于炭粒吸入气缸，加速 机件的磨损，一般多采用进气门减压
6 嘴安装在发动机进气管上，起动液喷射罐内充有 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 口上的单向阀，起动液即通过单向阀、喷嘴喷入 发动机进气管，并随着吸入进气道的空气一起进 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.起动减压装置 起动减压装置采用降低起动转矩、提高起动转 速的方法来改善柴油机的起动性能。 发动机各 缸的减压装置是一套联动机构。中、小型柴油机 的联动机构一般采用同步式，即各减压气门同时 打开，同时关闭。大功率柴油机减压装置的联动 机构一般为分级式，即起动前各减压气门同时打 开，起动时各减压气门分级关闭，使部分气缸先 进入正常工作，发动机预热后其余各缸再转入正 常工作。减压的气门可以是进气门，也可以是排 气门。用排气门减压会由于炭粒吸入气缸，加速 机件的磨损，一般多采用进气门减压。 配合实物教学
第二节起动机 用电力起动机起动发动机几乎是现代汽车惟 配套课件 一的起动方式。电力起动机简称起动机，它由直 kenr11 02_01.htm- Kenr11_02_10.htm 流电动机、传动机构、控制机构等组成， 一、直流电动机 直流电动机在直流电压的作用下，产生旋转力 配合实物教学 矩。接通起动开关起动发动机时，电动机轴旋转 并通过驱动齿轮和飞轮的环齿驱动发动机曲轴 旋转，使发动机起动。磁极是直流电动机的定子 部分，用来产生电动机运转所必须的磁场，它由 磁极铁心、安装在铁心上的励磁绕组及机壳组成 磁极铁心用硅钢片叠加而成，并用螺钉固定在 机壳内壁上，为增强磁场、增大转矩，车用起动 机通常采用4个磁极，少数大功率起动机采用6 个磁极，每个磁极铁心上都缠有励磁绕组，并通 过外壳构成磁回路。励磁绕组通常是用较粗的矩 形截面的裸铜线绕制，匝间用绝缘纸绝缘，外部 用玻璃纤维带包扎后套在磁极铁心上。当直流电 压作用于励磁绕组的两端时，励磁绕组的周围产 生磁场并使磁极铁心磁化，成为具有一定极性的
7 第二节 起动机 用电力起动机起动发动机几乎是现代汽车惟 一的起动方式。电力起动机简称起动机，它由直 流电动机、传动机构、控制机构等组成， 一、直流电动机 直流电动机在直流电压的作用下，产生旋转力 矩。接通起动开关起动发动机时，电动机轴旋转， 并通过驱动齿轮和飞轮的环齿驱动发动机曲轴 旋转，使发动机起动。磁极是直流电动机的定子 部分，用来产生电动机运转所必须的磁场，它由 磁极铁心、安装在铁心上的励磁绕组及机壳组成 磁极铁心用硅钢片叠加而成，并用螺钉固定在 机壳内壁上，为增强磁场、增大转矩，车用起动 机通常采用 4 个磁极，少数大功率起动机采用 6 个磁极，每个磁极铁心上都缠有励磁绕组，并通 过外壳构成磁回路。励磁绕组通常是用较粗的矩 形截面的裸铜线绕制，匝间用绝缘纸绝缘，外部 用玻璃纤维带包扎后套在磁极铁心上。当直流电 压作用于励磁绕组的两端时，励磁绕组的周围产 生磁场并使磁极铁心磁化，成为具有一定极性的 配套课件： kcnr11_02_01.htm— Kcnr11_02_10.htm 配合实物教学
磁极，且4个磁极的N极与S极相间排列，形成 起动机的磁场。 电枢直流电动机的转子部分，用来将电能转 变为机械能，即在起动机通电时，与磁场相互作 用而产生电磁转矩。它由换向器1、铁心2、绕 组3和电枢轴4组成。电枢铁心由外圆带槽的硅 钢片叠成，压装在电枢轴上：铁心的外槽内绕有 绕组，绕组用粗大的矩形截面裸铜线绕制而成， 并且多采用波绕法，以便结构紧凑，并可通过较 大的电流，获得较大的电磁力矩。为防止电枢绕 组搭铁和匝间短路，在电枢绕组与铁心之间和电 枢绕组匝间用绝缘纸隔开。 换向器用来连接励磁绕组与电枢绕组的电路， 并使处于同一磁极下的电枢导体中流过的电流 保持固定方向。它由一定数量的燕尾形铜片1组 成，并用轴套2和压环3组装成一个整体，压装 在电枢轴上，各铜片之间以及铜片与轴套、压环 之间均用云母或硬塑料片绝缘。电枢绕组各线圈 的两端焊接在相应铜片的接线凸缘4上，经过绝 缘电刷和搭铁电刷分别与起动机磁场绕组一端 和起动机壳体连接。电枢轴除了铁心和换向器
8 磁极，且 4 个磁极的 N 极与 S 极相间排列，形成 起动机的磁场。 电枢 直流电动机的转子部分，用来将电能转 变为机械能，即在起动机通电时，与磁场相互作 用而产生电磁转矩。它由换向器 1、铁心 2、绕 组 3 和电枢轴 4 组成。电枢铁心由外圆带槽的硅 钢片叠成，压装在电枢轴上；铁心的外槽内绕有 绕组，绕组用粗大的矩形截面裸铜线绕制而成， 并且多采用波绕法，以便结构紧凑，并可通过较 大的电流，获得较大的电磁力矩。为防止电枢绕 组搭铁和匝间短路，在电枢绕组与铁心之间和电 枢绕组匝间用绝缘纸隔开。 换向器用来连接励磁绕组与电枢绕组的电路， 并使处于同一磁极下的电枢导体中流过的电流 保持固定方向。它由一定数量的燕尾形铜片 1 组 成，并用轴套 2 和压环 3 组装成一个整体，压装 在电枢轴上，各铜片之间以及铜片与轴套、压环 之间均用云母或硬塑料片绝缘。电枢绕组各线圈 的两端焊接在相应铜片的接线凸缘 4 上，经过绝 缘电刷和搭铁电刷分别与起动机磁场绕组一端 和起动机壳体连接。电枢轴除了铁心和换向器
外，还制有螺旋槽或花键槽，以便安装传动装置 电枢轴两端通过轴承支撑在起动机前后瑞盖上。 电刷及电刷架电刷用铜和石墨粉压制而成， 一般含铜80%~90%，石墨10%~20%，以减 小电刷电阻并增加其耐磨性。一般起动机电刷个 数等于磁极个数，也有的大功率起动机电刷个数 等于磁极个数的2倍，以便减小电刷上的电流密 度。有些小功率高速起动机的电刷弹簧采用螺旋 弹簧，多数起动机采用碟形弹簧。电刷架采用箱 式结构，铆装于前端盖上。电刷装于架内，并用 弹簧压紧在换向器的外圆表面：电刷与换向器有 较大的接触面积，以尽量减小电刷与换向器之间 的接触电阻，并延长电刷使用寿命。 二、起动机的传动机构 1.传动机构的作用 起动机的传动机构安装在电动机电枢的延长 轴上，用来在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢 轴联成一体，使发电机起动。发动机起动后，飞 轮转速提高，它将带着驱动齿轮高速旋转，会使 电枢轴因超速旋转而损坏，因此，在发动机起动
9 外，还制有螺旋槽或花键槽，以便安装传动装置， 电枢轴两端通过轴承支撑在起动机前后端盖上。 电刷及电刷架 电刷用铜和石墨粉压制而成， 一般含铜 80％～90％，石墨 10％～20％，以减 小电刷电阻并增加其耐磨性。一般起动机电刷个 数等于磁极个数，也有的大功率起动机电刷个数 等于磁极个数的 2 倍，以便减小电刷上的电流密 度。有些小功率高速起动机的电刷弹簧采用螺旋 弹簧，多数起动机采用碟形弹簧。电刷架采用箱 式结构，铆装于前端盖上。电刷装于架内，并用 弹簧压紧在换向器的外圆表面；电刷与换向器有 较大的接触面积，以尽量减小电刷与换向器之间 的接触电阻，并延长电刷使用寿命。 二、起动机的传动机构 1.传动机构的作用 起动机的传动机构安装在电动机电枢的延长 轴上，用来在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢 轴联成一体，使发电机起动。发动机起动后，飞 轮转速提高，它将带着驱动齿轮高速旋转，会使 电枢轴因超速旋转而损坏，因此，在发动机起动
后，驱动齿轮的转速超过电枢轴的正常转速时， 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，起动机的传动机构中必须具 有超速保护装置。 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，有如 下类型： 1)惯性啮合式传动机构：接通点火开关起动发 动机时，驱动齿轮靠惯性力的作用，沿电枢轴移 出与飞轮啮合，使发动机起动；发动机起动后， 当飞轮的转速超过电枢轴转速时，驱动齿轮靠惯 性力的作用退回，脱离与飞轮的啮合，防止电机 超速。 2)强制啮合式传动机构：接通起动开关起动发 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，使发动机起动：发动机起 动后，切断起动开关，外力的作用消除后，驱动 齿轮在复位弹簧的作用下退回，脱离与飞轮环齿 的啮合。 3)电枢移动式啮合机构：起动机不工作时
10 后，驱动齿轮的转速超过电枢轴的正常转速时， 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，起动机的传动机构中必须具 有超速保护装置。 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，有如 下类型： 1)惯性啮合式传动机构：接通点火开关起动发 动机时，驱动齿轮靠惯性力的作用，沿电枢轴移 出与飞轮啮合，使发动机起动；发动机起动后， 当飞轮的转速超过电枢轴转速时，驱动齿轮靠惯 性力的作用退回，脱离与飞轮的啮合，防止电机 超速。 2)强制啮合式传动机构：接通起动开关起动发 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，使发动机起动；发动机起 动后，切断起动开关，外力的作用消除后，驱动 齿轮在复位弹簧的作用下退回，脱离与飞轮环齿 的啮合。 3)电枢移动式啮合机构： 起动机不工作时