第四節(jié) 起動機工作特性及其影響因素
    一、起動機工作特性
    起動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率與電流之間的關(guān)系稱為起動機的工作特性。東風(fēng)EQ 1090型載貨汽車用QD 124型起動機的特性曲線如圖6-9所示。

   （1）當(dāng)起動機空載運行時，電流為I。（I。稱為空載電流，一般I。≤ 90A），轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值n0（n0稱為空載轉(zhuǎn)速，一般no ≥5000r/min）。此時起動機對外尚無轉(zhuǎn)矩輸出，空載電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩用于克服起動機自身的摩擦力和慣性力形成的阻力矩。
   （2）當(dāng)起動機完全制動（相當(dāng)于剛剛接通起動機）時，電樞電流最大（即Ia=lmax，Imax稱為制動電流，一般大于600A）、轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值（即M=Mmax， Mmax稱為制動轉(zhuǎn)矩）。
   （3）當(dāng)電樞電流略大于制動電流的一半（Ia = 0.5lmax）時，起動機功率最大。由于起動機運轉(zhuǎn)時間很短，允許以最大功率運轉(zhuǎn)，因此通常將起動機的最大功率定為起動機的額定功率在生產(chǎn)與使用中，通常通過空載與制動兩項試驗來檢驗起動機工作是否正常。

    二、功率及其影響因素
    起動機的功率P可由測量電樞軸上的轉(zhuǎn)矩M和電樞轉(zhuǎn)速n求得，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
                                  P=Mn/9549（kW）
式中M----轉(zhuǎn)矩，N·m；
      n----轉(zhuǎn)速，r/min。
    起動機工作時流過的電流很大，因此其工作特性受導(dǎo)線電阻、電刷接觸電阻和蓄電池內(nèi)阻影響很大。影響起動機功率的主要因素有
    1．接觸電阻和導(dǎo)線電阻影響
    電刷與換向器接觸不良、電刷彈簧彈力減弱、導(dǎo)線端子與蓄電池極柱連接不牢等，都會使接觸電阻增大；蓄電池的搭鐵電纜和蓄電池至起動機30端子之間的相線電纜過長或截面積過小，會使線路壓降增大。所有這些都會使起動機輸出功率減小。因此電刷與換向器接觸必須良好，蓄電池極柱上的電纜端子必須接牢；更換搭鐵線或相線電纜時，電纜長度和截面積必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
    2．蓄電池容量影響
    蓄電池容量越小，其內(nèi)阻越大，內(nèi)壓降也就越大，因此供給起動機的電壓降低，會使起動機功率減小。當(dāng)蓄電池使用時間增長，使極板硫化程度增大時，內(nèi)阻相應(yīng)增大，所以起動性能相應(yīng)降低，不易起動發(fā)動機。
    3．環(huán)境溫度影響
    當(dāng)蓄電池使用環(huán)境溫度降低時，電解液勃度增大，電池內(nèi)阻增大，蓄電池容量和端電壓都將急劇下降，使起動機功率顯著降低。因此冬季寒冷時，應(yīng)對蓄電池采取有效的保溫措施。

    第五節(jié) 起動系統(tǒng)工作過程
    現(xiàn)代汽車均采用電磁控制式起動系統(tǒng)，主要由起動機、控制裝置和控制開關(guān)等組成。雖然各種類型汽車起動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)有所不同，但是其工作情況都基本相同。
    一、東風(fēng)EQ1090型載貨汽車起動系統(tǒng)
    東風(fēng)EQ 1090型載貨汽車用起動系統(tǒng)由QD 124型起動機、起動繼電器和點火起動開關(guān)等組成（見圖6-8）。
   （一）結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)參數(shù)
    1．起動機
    起動機采用串激式直流電動機。磁場線圈4個，每兩個先串聯(lián)，然后分兩路并聯(lián)，最后再與電樞繞組串聯(lián)。起動機額定電壓為12V，輸出功率為1.47kW，離合器為滾柱式單向離合器，驅(qū)動齒輪齒數(shù)為11個，模數(shù)為3，壓力角為20°。
    電磁開關(guān)吸引線圈的電阻為0.55～0.65Ω（20℃）、保持線圈的電阻為0.87～1.07Ω（20℃）。
    空載性能試驗：當(dāng)電源電壓為12V時，消耗電流不大于90A，空載轉(zhuǎn)速不低于5000r/min。
    制動性能：當(dāng)電源電壓為8V時，制動電流不大于650A，制動力矩不小于29AN· m。
    2．起動繼電器
    起動繼電器的作用是接通與斷開電磁開關(guān)線圈電路，以保護(hù)點火開關(guān)。這是因為如果直接用點火開關(guān)來控制電磁開關(guān)線圈電路，則在起動時流過點火開關(guān)的電流很大（一般為35～45A），會使點火開關(guān)很快燒壞。
    起動繼電器的觸點為動合觸點，磁化線圈電阻為13Ω（20℃），閉合電壓為6.0～7.6V，斷開電壓為3.0～3.5V。
   （二）起動系統(tǒng)工作情況
    1．起動發(fā)動機時，起動系統(tǒng)工作情況
   （1）接通起動開關(guān)，起動繼電器工作，電磁開關(guān)線圈電路接通。
    起動發(fā)動機時，將點火開關(guān)轉(zhuǎn)到起動位置，起動繼電器線圈電路接通。蓄電池正極→起動機30端子→電流表→點火起動開關(guān)→起動繼電器“點火開關(guān)”端子→起動繼電器磁化線圈→起動繼電器“搭鐵”端子→蓄電池負(fù)極。電流流過起動繼電器線圈使鐵芯磁化，電磁吸力吸下觸點臂，觸點①閉合接通電磁開關(guān)中吸引線圈和保持線圈電路。吸引線圈電路為：蓄電池正極→起動機30端子→起動繼電器電池端子→繼電器支架、觸點臂→繼電器觸點①→繼電器“起動機”端子→起動機50端子→吸引線圈12→起動機C端子（圖中代號為⑤）→起動機磁場線圈、電樞繞組一搭鐵→蓄電池負(fù)極。

    保持線圈電路為：蓄電池正極→起動機30端子→起動繼電器電池端子、支架、觸點①→繼電器“起動機”端子→起動機50端子→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
   （2）電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通，起動發(fā)動機。
    當(dāng)吸引線圈和保持線圈剛剛接通電流時，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，使固定鐵芯和活動鐵芯被磁化，在其磁力的共同作用下，活動鐵芯14向前移動（圖6-8中為向左移動），并帶動撥叉繞支點（支撐螺釘）轉(zhuǎn)動，撥叉下端便撥動滾柱式單向離合器19向右移動，離合器的驅(qū)動齒輪20便與飛輪齒圈進(jìn)入嚙合。
    當(dāng)驅(qū)動齒輪后移與飛輪齒圈發(fā)生抵住現(xiàn)象時，撥叉下端則先推動右半集電環(huán)壓縮錐形彈簧繼續(xù)向后移動，待電動機主電路接通使電樞軸稍微轉(zhuǎn)動、驅(qū)動齒輪的輪齒與飛輪齒圈的齒槽對正時，即可進(jìn)入嚙合。
    當(dāng)驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈接近完全嚙合（嚙合尺寸約為驅(qū)動齒輪齒寬的2/3）時，活動鐵芯帶動推桿前移使觸盤將起動機主電路（即電樞和磁場線圈電路）接通，其電路為：蓄電池正極→起動機30端子→電動機開關(guān)觸盤⑨→起動機C端子→磁場線圈→正電刷→電樞繞組→負(fù)電刷→搭鐵→蓄電池負(fù)極。起動機主電路接通時，電樞繞組和磁場線圈通過電流很大（600A左右），產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時，發(fā)動機便被起動。當(dāng)驅(qū)動齒輪沿電樞軸的螺旋鍵槽向后移動（實為又轉(zhuǎn)又移）時具有慣性力作用，后移直到抵住安裝在電樞軸上的止推墊圈21為止。止推墊圈內(nèi)裝有卡環(huán)，卡環(huán)裝在電樞軸上，因此限位螺母的作用是：將驅(qū)動齒輪向后移動的慣性沖擊力加到電樞軸上，防止沖擊力作用到后端蓋上而打壞端蓋。
   （3）當(dāng)主電路接通時，吸引線圈12被開關(guān)觸盤⑨短路，保持線圈繼續(xù)工作。
    在開關(guān)觸盤⑨將電動機開關(guān)觸點接通（即將起動機端子30與C接通）之前，吸引線圈的電流是從起動機30端子經(jīng)起動繼電器觸點①、起動機50端子、吸引線圈12流到起動機C端子。當(dāng)開關(guān)觸盤⑨將電動機端子30與C直接連通時，吸引線圈12便被觸盤短路，吸引線圈因無電流流過而磁力消失。此時保持線圈繼續(xù)通電，因為此時活動鐵芯14與固定鐵芯11之間的氣隙很小，所以活動鐵芯由保持線圈13的磁力保持在吸合位置。故將線圈13稱為保持線圈。
    2．發(fā)動機起動后，起動系統(tǒng)工作情況
   （1）斷開起動開關(guān)，起動繼電器觸點斷開。當(dāng)發(fā)動機起動后，放松點火鑰匙，點火開關(guān)將自動轉(zhuǎn)回一個角度，切斷起動繼電器線圈電路。繼電器線圈②斷電后，磁力消失，在支架的彈力作用下，觸點①迅速張開。
   （2）吸引線圈電流改道，電動機開關(guān)斷開，齒輪分離。當(dāng)起動繼電器觸點剛剛斷開時，吸引線圈12中的電流電路改道，其電路為：蓄電池正極→起動機30端子→開關(guān)觸盤⑨→起動機C端子→吸引線圈12→起動機50端子→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
    可見，此時吸引線圈12重又通電，但其電流和磁通方向與起動時相反。由于保持線圈13的電流和磁通方向未變，因此兩個線圈產(chǎn)生的磁力相互抵消。在復(fù)位彈簧15的作用下，活動鐵芯14立即右移復(fù)位，并帶動推桿和觸盤向右移動，使起動機主電路切斷而停轉(zhuǎn)。與此同時，撥叉帶動滾柱式單向離合器19向左移動，使驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈分離，起動工作結(jié)束。
    二、解放CA1091型載貨汽車起動系統(tǒng)
    解放CA1091型載貨汽車的起動系統(tǒng)由QD1215型或QD 124A型電磁控制式起動機、JD171型組合式繼電器和JK404型點火開關(guān)等組成。
   （一）結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)參數(shù)
    1．起動機
    起動機的額定電壓為12V，最大輸出功率為1.5kW，離合器為滾柱式單向離合器，驅(qū)動齒輪齒數(shù)為9、模數(shù)為3。
    空載性能：當(dāng)電源電壓為12V時，消耗電流不大于90A、空載轉(zhuǎn)速不低于5500r/min。
    制動性能：當(dāng)電源電壓為6V時，制動電流不大于600A，制動力矩不小于22N·m。
    電磁開關(guān)的吸合電壓不大于9V，斷開電壓不大于4V。
    2．組合繼電器
    組合繼電器是由起動繼電器和充電指示燈控制繼電器（簡稱充電指示燈繼電器）組合而成。起動繼電器用來接通與斷開電磁開關(guān)線圈電路，受點火開關(guān)控制；充電指示燈繼電器有兩個功能：①控制充電指示燈電路的通斷；②實現(xiàn)起動保護(hù)。
    起動繼電器觸點為動合觸點，觸點的容量為75A，吸合電壓為4.5～5.5V。
    充電指示燈繼電器的觸點為動斷觸點，觸點的動作電壓為5.5～6.5V，釋放電壓不小于2V。
   （二）起動系統(tǒng)工作情況
    解放CA1091型載貨汽車起動系統(tǒng)的控制電路如圖6-10所示。其工作情況與東風(fēng)EQ 1090型載貨汽車起動系統(tǒng)基本相同，所不同的是用組合繼電器取代了起動繼電器，從而實現(xiàn)起動保護(hù)。

    1．起動機工作情況
    當(dāng)點火開關(guān)轉(zhuǎn)到起動位置時，起動繼電器線圈電路接通，其電路為：蓄電池正極→起動機30端子→電流表A→點火開關(guān)→組合繼電器SW端子→起動繼電器線圈→組合繼電器L端子→充電指示燈繼電器觸點→組合繼電器E端子→搭鐵→蓄電池負(fù)極。起動繼電器線圈通電產(chǎn)生電磁吸力將其動合觸點吸閉，從而接通電磁開關(guān)的吸引線圈和保持線圈電路，使起動機投入工作。其中，吸引線圈電路為：蓄電池正極→起動機30端子→組合繼電器B端子→組合繼電器起動繼電器觸點→組合繼電器S端子→起動機50端子（即吸、保線圈端子）→吸引線圈→起動機C端子→磁場線圈、電樞繞組→搭鐵→蓄電池負(fù)極。保持線圈電路為：蓄電池正極→起動機30端子→組合繼電器B端子→起動繼電器觸點→組合繼電器S端子→起動機50端子→保持線圈→搭鐵→蓄電池負(fù)極。吸引線圈和保持線圈通電后，起動機的工作情況與前述QD 124型起動機完全相同，故不再贅述。

    2．起動保護(hù)原理
    發(fā)動機一旦起動，曲軸皮帶輪就驅(qū)動交流發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。交流發(fā)電機中性點N端就會向充電指示控制繼電器線圈供電，線圈電流電路為交流發(fā)電機定子繞組→中性點N→組合繼電器N端子→充電指示燈→組合繼電器E端子→搭鐵→交流發(fā)電機負(fù)極管→定子繞組。
    因為交流發(fā)電機中性點輸出電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高，所以當(dāng)中性點電壓升高到充電指示控制繼電器的動作電壓時，線圈電流產(chǎn)生的電磁吸力便將動斷觸點吸開。充電指示燈繼電器觸點一旦斷開，起動繼電器線圈電流就被切斷，其觸點自動斷開，吸引線圈電流改道，使起動機立即停止工作。
    在發(fā)動機正常工作時，如接通起動開關(guān)，起動機也不會工作。因為發(fā)動機正常工作時，交流發(fā)電機已正常發(fā)電，其中性點輸出電壓始終高于充電指示燈繼電器動作電壓，充電指示燈繼電器的動斷觸點始終處于斷開狀態(tài)，起動繼電器線圈中沒有電流流過，其動合觸點不可能閉合，所以起動機不會工作，從而實現(xiàn)起動保護(hù)，防止齒輪打壞。
    三、北京BJ2020型吉普車起動系統(tǒng)
    北京BJ2020型吉普車起動系統(tǒng)由QD321型起動機（321為老型號，按QC/T 73-93規(guī)定應(yīng)改為QD121型。但因QD321這個型號已使用多年，故沿用至今）、JQ-1型起動繼電器和點火開關(guān)等組成。其起動系統(tǒng)電路如圖6-11所示。

   （一）結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)參數(shù)
    1．起動機
    QD321型起動機采用串激式直流電動機。起動機4個磁場線圈每兩個串聯(lián)后并聯(lián)成兩路，再與電樞繞組串聯(lián)。離合器為滾柱式單向離合器，驅(qū)動齒輪的齒數(shù)為9個，模數(shù)為2.5，壓力角為15°。電磁開關(guān)吸引線圈的電阻為0.55～0.65Ω（20℃）、保持線圈的電阻為0.87～1.07Ω（20℃） 。
    起動機的額定電壓為12V，最大輸出功率為1.1kW。
    空載性能：當(dāng)電源電壓為12V時，消耗電流不大于75A，空載轉(zhuǎn)速不低于5000r/min。
    制動性能：當(dāng)電源電壓為8V時，制動電流不大于525A，制動力矩不小于15.7N·m。
    2．起動繼電器
    起動繼電器的磁化線圈電阻為12.4.13.652（20℃），觸點為動合觸點，閉合電壓為6.0～7.6V，斷開電壓為3.0～3.5V。
   （二）起動系統(tǒng)工作情況
    1．起動發(fā)動機時，起動系統(tǒng)工作情況
（1）接通起動開關(guān)，起動繼電器工作，電磁開關(guān)線圈電路接通。當(dāng)點火開關(guān)轉(zhuǎn)到起動位置時，起動繼電器線圈電路接通，其電路為：蓄電池正極→起動機30端子（圖6-11中代號為②）→電流表→點火開關(guān)→起動繼電器“點火鎖”端子→起動繼電器線圈→起動繼電器“搭鐵”端子→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
    起動繼電器線圈通電后，鐵芯被磁化，產(chǎn)生的電磁吸力將動合觸點吸閉，起動機電磁開關(guān)吸引線圈11和保持線圈12的電路便被接通。吸引線圈電流電路為：蓄電池正極→起動機30端子→起動繼電器電池端子→支架、觸點臂、觸點→起動繼電器“起動機”端子→起動機50端子（圖6-11中代號為⑥）→吸引線圈11→吸引線圈接線端子⑤→導(dǎo)電片④→起動機C端子（圖6-11中代號為①）→電動機磁場線圈→正電刷→電樞繞組→負(fù)電刷→搭鐵→蓄電池負(fù)極。保持線圈電流電路為：蓄電池正極→起動機30端子→起動繼電器電池端子→支架、觸點臂、觸點→起動繼電器“起動機”端子→起動機50端子→保持線圈12→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
   （2）電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通，起動發(fā)動機吸拉線圈11和保持線圈12通電后，其磁通使固定鐵芯⑩與活動鐵芯13磁化。由于此時兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，因此磁場疊加，固定鐵芯⑩與活動鐵芯13的磁力增強。在其磁力的共同作用下，活動鐵芯13向左移動，并帶動撥叉18繞支點轉(zhuǎn)動，于是撥叉下端便撥動單向離合器向后移動，使驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪齒圈進(jìn)入嚙合。
    當(dāng)驅(qū)動齒輪后移與飛輪齒圈發(fā)生抵住現(xiàn)象時，撥叉下端則先推動右半集電環(huán)壓縮錐形彈簧22繼續(xù)向后移動，待電動機主電路接通使電樞軸稍微轉(zhuǎn)動、驅(qū)動齒輪的輪齒與飛輪齒圈的齒槽對正時，即可進(jìn)入嚙合。
    在撥叉下端撥動單向離合器向后移動的同時，活動鐵芯前端推動推桿⑨和觸盤⑦向前移動。當(dāng)驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈接近完全嚙合時，觸盤⑦將起動機30端子與C端子接通，使電動機主電路接通，其電路為蓄電池正極→起動機30端子→電動機開關(guān)觸盤⑦→起動機C端子→磁場線圈→正電刷→電樞繞組→負(fù)電刷→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
    電動機主電路接通時，磁場線圈和電樞繞組通過電流很大（400～600A），電動機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，經(jīng)離合器傳給發(fā)動機飛輪齒圈。當(dāng)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩超過發(fā)動機阻力矩時，便驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機起動。
    當(dāng)驅(qū)動齒輪沿電樞軸的螺旋鍵槽向后移動（實為又轉(zhuǎn)又移）時具有慣性力作用，后移直到抵住安裝在電樞軸上的止推墊圈20為止。止推墊圈內(nèi)裝有卡環(huán)，卡環(huán)裝在電框軸上，因此限位螺母的作用是：將驅(qū)動齒輪向后移動的慣性沖擊力加到電樞軸上，防止沖擊力作用到后端蓋上而打壞端蓋。
   （3）當(dāng)主電路接通時，吸引線圈11被觸盤⑦短路，保持線圈繼續(xù)工作。在觸盤將電動機開關(guān)觸點接通（即將起動機端子30與C接通）之前，吸引線圈的電流是從起動機30端子經(jīng)起動繼電器“蓄電池”端子、支架、觸點、“起動機”端子、起動機50端子、吸引線圈11和導(dǎo)電片④流至起動機C端子。當(dāng)觸盤⑦將電動機端子30與C直接連通時，吸引線圈11便被觸盤⑦短路，吸引線圈因無電流流過而磁力消失。此時保持線圈繼續(xù)通電，因為此時活動鐵芯13與固定鐵芯⑩之間的氣隙很小，所以活動鐵芯由保持線圈的磁力保持在吸合位置。

    2．發(fā)動機起動后，起動系統(tǒng)工作情況
   （1）斷開起動開關(guān)，起動繼電器觸點斷開。當(dāng)發(fā)動機起動后，放松點火鑰匙，點火開關(guān)將自動轉(zhuǎn)回一個角度，切斷起動繼電器線圈電路。繼電器線圈斷電后，磁力消失，在支架的彈力作用下，觸點迅速斷開。
   （2）吸引線圈電流改道，電動機開關(guān)斷開，齒輪分離。當(dāng)起動繼電器觸點剛剛斷開時吸引線圈12中的電流電路改道，其電路為：蓄電池正極→起動機30端子→觸盤⑦→起動機C端子→導(dǎo)電片④→接線端子⑤→吸引線圈11→起動機50端子→保持線圈12→搭鐵→蓄電池負(fù)極。
    可見，此時吸引線圈又通電，但其電流和磁場方向與起動時相反。由于保持線圈的電流和電磁方向未變，因此兩個線圈產(chǎn)生的磁力相互抵消。在復(fù)位彈簧14的作用下，活動鐵芯13立即右移復(fù)位，并帶動推桿⑨和觸盤⑦向有移動，使起動機主電路切斷而停轉(zhuǎn)。與此同時，帶動撥叉繞支點轉(zhuǎn)動，撥叉下端帶動離合器向左移動，使驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈分離，起動工作結(jié)束。

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