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起动机



捷达轿车的起动机采用蓄电池为起动电源,以直流电动机驱动,通过传动机构与操纵机构向发动机飞轮曲轴总成提供起动扭矩,使发动机进入正常运转工况。

一、 起动机构造和原理

起动机主要由电枢总成,电磁开关、外壳总成,后盖(驱动端盖)、前盖(电刷端盖)等部分组成,如图4-12所示。

(一)、磁极

起动机的磁场由六块近似矩形的永久性磁铁组成。它们被片状夹紧弹簧均匀地固定在起动机壳体内表面。其磁性材料为铁氧体磁性材料,近来国内亦有采用稀土材料制作的磁性材料。


(二)、电枢

电枢主要由铁芯,嵌在铁芯槽中的电枢绕组、电枢轴和换向器组成(图4-13图4-14)。

1.电枢铁芯

为减少涡流损耗和磁滞损耗,降低成本,电枢铁芯采用低碳硅钢片迭压式结构。铁芯以花键固定在电枢轴上。铁芯的槽内装有粗大矩形断面铜制电枢绕组。为防止铜线短路,铜线上涂有绝缘漆。电枢槽中嵌有绝缘纸或者用熔槽绝缘法涂复环氧树脂,以加强电枢绕组与铁芯之间的绝缘。

2.电枢绕组

起动机的电枢绕组由许多线圈组成,每个线圈的两端分别与两个换向片相连,这样的线圈称为绕组元件。线圈安放在电枢槽内,槽内的线圈分上下两层迭置,所以每一线圈的一个边在槽的下半部,而它的另一边则放在槽的上半部,分别称为下圈边与上圈边。线圈与换向片之间以及绕组元件之间按照一定的规律连接起来,按绕组元件循行形成闭合回路。电枢绕组的各端均焊装在电枢前部的换向器上,通过换向器和电刷接触,将蓄电池电流引进来(由绕组元件组成的闭合回路即被正、负电刷分成若干对并联支路,并通过电刷与外电路连通)。

按照线圈端头与换向片之间以及绕组元件之间的不同连接规律,捷达轿车起动机电枢绕组采用单波绕组。

在单波绕组里,各个绕组元件彼此串联之后,一个绕组元件的起端与前一绕组元件的末端连接在一起,并接在同一换向片上(图4-15)。

(三)、换向器

换向器的作用是向转动着的电枢绕组注入电流,并通过电刷将电枢绕组中产生的交流电转换为直流电。换向器的结构如图4-16所示.由于电刷在换向器外圆上高速滑动,因摩擦产生高热,并不时由于接触不良产生电火花以至拉出电弧。所以,换向器的工作条件是苛刻的。

换向器采用铜管挤压成型,并注入树脂作绝缘(图4-17)。

换向器与电枢绕组线头之间采用电阻压力焊接工艺,使得起动机在低温起动时,不至于因工作时间过长发热,焊点脱焊,而造成电枢绕组甩线的现象发生。

(四)、电刷

电刷与电枢上的换向器表面接触,将电流引入到电枢绕组中。对电刷的要求是电压降小,对换向器的磨损小,机械强度高,一般采用金属石墨电刷(图4-18)。

(五)、驱动齿轮

1.驱动齿轮与飞轮齿环的啮合

捷达轿车在驱动齿轮与飞轮齿轮的啮合方式上采用电磁啮合式(图4-19)。

通电后,电磁开关拉动拨叉推动驱动齿轮前进。当驱动齿轮的齿对准飞轮齿环的槽时,驱动齿轮与飞轮齿环顺利啮合;当驱动齿轮的齿对准飞轮齿环的齿时,则发生顶齿。此时电磁开关推动铁心继续前进,并拉动拨叉上的扭力弹簧使驱动齿轮对飞轮产生压力,电磁开关接通时电枢转动,驱动齿轮在转一角度后,其齿对准飞轮齿环的槽时,因扭簧的压力将驱动齿轮压入飞轮。

2.驱动齿轮与飞轮齿环脱开

发动机起动后电磁开关断开,在回位弹簧的作用下驱动齿轮退出飞轮齿环。若此时发动机转速提高,驱动齿轮来不及退出,但在单向离合器的作用下,驱动齿轮随飞轮齿环空转,不会发生发动机反拖起动机的现象。


(六)、电磁开关

电磁开关的作用是控制驱动齿轮。其结构见图4-20所示。

电磁开关的活动铁心左侧的传动杆与驱动齿轮传动拨叉配合。电磁开关有两个线圈:串联在控制回路中的线圈2称“吸引线圈”;另一个并联的线圈3称“保持线圈”。两线圈后部为固定在电磁开关壳内的挡铁4,固定触点6和活动触点8,活动触点推杆等。未起动时,活动铁心在回位弹簧10的作用下位于电磁开关的左侧,活动触点推杆在推杆弹簧5的作用下也位于其左侧位置。此时,两固定触点与活动触点分离,起动机主回路处于关断状态。

活动铁心活动行程较大,铁心与挡铁间气隙较大,单靠一个线圈2不能吸动活动铁心作轴向移动,只有当线圈2和3同时通电且电流较大,方向一致的情况下,活动铁心才被吸动。线圈2的两端实际上是分别接在固定触点6两端,所以当电磁开关固定触点6接通以后,线圈3的两端电位相等,通过线圈3吸收线圈的电流等于零,其电磁力消失而不起作用。

1.接通起动开关时的工作过程

刚接通起动开关时,如图4-21所示。吸引线圈中的电流经起动机电枢绕组后搭铁。保持线圈直接搭铁。这时保持线圈与吸引线圈产生同方向的磁通,磁通加强后产生很强的吸引力吸引活动铁芯运动,直到动、静触点(主触点)闭合。此时吸引线圈的两端被主触点短接(图4-22),吸引线圈中没有电流通过,只靠保持线圈中的电流维持活动铁心的吸合状态。由于此时动、静铁心接触,磁阻很小,仅靠保持线圈中较小的磁通所产生的吸引力就可以保持活动铁心的吸合状态。由于主触点的闭合,蓄电池电压直接加到起动机上,起动机驱动发动机。

2.起动电磁开关断开时的工作过程

当发动机起动之后断开起动开关时,供给吸引线圈和保持线圈的电流被切断。但是,此时主触点仍是闭合的。如图4-23所示。电流从主触点流向吸引线圈,再经过保持线圈到搭铁。

即:起动开关断开时,吸引线圈与保持线圈中流过同样大小的电流,但吸引线圈中的电流改变了方向,而保持线圈中的电流方向未变。由于两个线圈的匝数相同,所以两者的磁势相同,方向相反,磁通相互抵消,即合成磁场为零。在回位弹簧作用下,动铁心返回原位,主触点断开。

图4-24为起动机实际工作的简图。

(七)、单向离合器

起动机的转矩是从电枢轴通过驱动齿轮传到发动机飞轮上的。

当发动机起动后,发动机飞轮带动驱动齿轮旋转,驱动齿轮的转速达数万转。在离心力的作用下,电枢线圈会被甩出,换向器亦会被甩开。为防止起动机驱动齿轮被发动机飞轮反拖超速运转。捷达轿车采用了滚柱式单向离合器,使发动机起动后,电枢轴不随飞轮超速转动。

1.结构

单向离合器由内环,外环,滚柱和弹簧等组成。放置滚柱的模形凹槽置于外环的称为外星轮式(图4-25)与驱动轮一体的内环为圆柱形,与电枢轴相配合的外环上设有摆放滚柱的凹槽(图4-26)。凹槽与内环之间的空隙一端窄,另一端宽,成楔形状。当利用弹簧推压滚柱时,滚柱挤在模状的窄空隙里,此时即可传递转矩(图4-27)。反之,滚柱在反时针外力作用下,挤向楔形槽宽空隙一侧,此时转矩就不能得到传递。

2.原理

起动机驱动发动机时,电枢带动外环旋转,由于驱动齿轮和飞轮啮合后存在机械阻力,内环旋转得慢些。由此内环与外环之间形成转速差。这一转速差将使滚柱在旋转的同时移动至斜腔的狭窄处,根据楔形部件的工作原理,滚柱将挤至外环和内环之间,锁死外环和内环。这样,转矩将从外环直接传递至内环,因驱动齿轮与内环连为一体,所以驱动齿轮也与内环一齐旋转。

发动机起动后,飞轮将带动驱动齿轮高速旋转。此时,滚柱在转动的同时将向斜腔的宽处移动(图4-28),楔紧作用已解除,所以与驱动齿轮一体的内环呈空转状态,转矩不会传递到起动机一侧。

在空转状态下,压力不会加到驱动齿轮和飞轮的齿上,当使驱动齿轮后退时,驱动齿轮与飞轮很容易脱开。


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