《发动机构造》课程授课教案（讲义）第九章 发动机起动系

第九章发动机起动系知识点：·发动机的起动·起动辅助装置·起动机教学重点：·起动辅助装置·离合器的工作原理教学难点：·离合器的工作原理教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体教学内容：第一节教学内容：一、发动机的起动简要介绍：1起动条件·要求学生了起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，起动转矩必须克服压解起动条件和缩阻力和内磨擦阻力矩起动方式起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在0~20℃时，汽油机的起动转速为30～40r/min，柴油机的起动转速为150~300r/min2起动方式人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲轴。电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。图9-1:起动系

第九章 发动机起动系 知识点： ·发动机的起动 ·起动辅助装置 ·起动机 教学重点： ·起动辅助装置 ·离合器的工作原理 教学难点： ·离合器的工作原理 教学方法及手段： 重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体 教学内容： 第一节教学内容： 一、发动机的起动 简要介绍： ·要求学生了 解起动条件和 起动方式 图 9-1：起动 系 1 起动条件  起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩，起动转矩必须克服压 缩阻力和内磨擦阻力矩  起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转速，在 0~20℃时，汽 油机的起动转速为 30～40 r/min，柴油机的起动转速为 150～300r/min 2 起动方式  人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的横销嵌入发动机曲轴前 端的起动爪内，以人力转动曲轴。  电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮 与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转

第二节教学内容：简要介绍二.起动辅助装置·要求学生了解起动辅助装功用：为了能在低温下迅速可靠的起动置的功用及各辅助装置的应用1电热塞重点介绍：电热塞的安装安装位置：螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢位置及工作过制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的程氧化铝填充剂工作过程：各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着火二图9-2:电热塞D电热塞重点分析：·进气预热器的安装位置及2进气预热器工作过程安装位置：其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体外绕有外表面绝缘的电热丝工作过程：柴油机起动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，使进气得以预热。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停

第二节教学内容： 简要介绍： ·要求学生了 解起动辅助装 置的功用及各 辅助装置的应 用 二．起动辅助装置  功用：为了能在低温下迅速可靠的起动 重点介绍： 电热塞的安装 位置及工作过 程 图 9-2：电热塞 1 电热塞  安装位置：螺旋形的电阻丝一端焊于中心螺杆上，另一端焊在耐高温不锈钢 制造的发热钢套底部，在钢套内装有具有一定绝缘性能、导热好、耐高温的 氧化铝填充剂  工作过程：各电热塞中心螺杆用导线并联，并连接到蓄电池上。在发动机起 动以前，先用专用的开关接通电热塞电路，很快红热的发热钢套使汽缸内空 气温度升高，从而提高了压缩终了时的空气温度，使喷入汽缸的柴油容易着 火。 重点分析： ·进气预热器 的安装位置及 工作过程 2 进气预热器  安装位置：其一端与进油管接头相连，另一端有内螺纹与一端带有外螺纹的 阀芯相连。阀芯的锥形端在预热器不工作时将油管接头的进油口堵塞。阀体 外绕有外表面绝缘的电热丝  工作过程：柴油机起动时，接通预热器电路后，电热丝发热，同时加热阀体， 阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流进阀体 内腔受热气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进 气管，使进气得以预热。  当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵 住进油孔而截止燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停

图9-3:进气预热器人进气预热器3 减压装置功用：降低起动力矩，提高发动机转速工作过程：发动机起动时，首先通过手柄驱使调整螺钉旋转，并略微顶开气门（气门一般下降1-1.25mm），以降低初压缩阻力。这样在柴油机起动前介绍减压装置起动机转动曲轴比较容易的功用及其工当曲轴转动起来后，各零件工作表面温度升高，润滑油粘度降低，摩擦阻作过程力减小，从而降低了起动阻力矩。这时将手柄扳回原来位置，柴油机即可顺利起动5起动减压装置

图 9-3：进气预 热器 介绍减压装置 的功用及其工 作过程 3 减压装置  功用：降低起动力矩，提高发动机转速  工作过程：发动机起动时，首先通过手柄驱使调整螺钉旋转，并略微顶开 气门（气门一般下降 1-1.25mm），以降低初压缩阻力。这样在柴油机起动前 起动机转动曲轴比较容易  当曲轴转动起来后，各零件工作表面温度升高，润滑油粘度降低，摩擦阻 力减小，从而降低了起动阻力矩。这时将手柄扳回原来位置，柴油机即可 顺利起动

要求学生掌握4.起动液喷射装置起动液喷射装结构：在柴油机进气管内安装一个喷嘴，起动液压力喷射罐内充有压缩气体置的结构及其（氮气）和易燃燃料（乙醚、丙酮、石油醚等）工作过程工作过程：当低温起动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对准喷嘴上端的管口。轻压起动液喷射罐，即打开喷射罐口处的单向阀，则起动液通过单向阀、喷嘴喷入柴油机进气管，并随同进气管内的空气一起被吸入燃烧室。图9-5：起动液喷射装置起动液喷射装置第三节教案内容：简要介绍：三起动机·要求学生重点掌握起动机的离合机构重点介绍：1起动机的组成：直流电动机，操纵机构和离合机构·起动机的组成2操纵系统：和操纵机构直接操纵：由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构直接操纵起动开关并使传动齿轮副进入啮合优缺点：结构简单、使用可靠、但操作不便，且当驾驶员座位距起动机较远时难以布置电磁操纵：由驾驶员通过起动开关操纵继电器（电磁开关），而由继电器操纵起动机电磁开关和齿轮副或通过起动开关直接操纵起动机电磁开关和齿轮副。优点：布置灵活、使用方便、适宜于远距离操纵，目前，车用汽油机或柴油机均采用电磁操纵式起动机。重点介绍3离合机构要求学生理解离合器的工作功用：在起动时，它保证起动机的动力能够通过飞轮传递给曲轴；起动完毕，发动机原理及功用开始工作时，立即切断动力传递路线，使发动机不可能反过来通过飞轮驱动起动机以高速旋转重点掌握滚柱1.滚柱式离合机构式离合机构的结构：开有楔形缺口的外座圈、内座圈、滚子以及连同弹簧一起装在外座圈结构和工作原孔中的柱塞组成。作为内座圈毂的套筒和起动机轴用花键连接。固定在外座

要求学生掌握 起动液喷射装 置的结构及其 工作过程 图 9-5：起动液 喷射装置 4. 起动液喷射装置  结构：在柴油机进气管内安装一个喷嘴，起动液压力喷射罐内充有压缩气体 （氮气）和易燃燃料（乙醚、丙酮、石油醚等）  工作过程：当低温起动柴油机时，将喷射罐倒立，罐口对准喷嘴上端的管口。 轻压起动液喷射罐，即打开喷射罐口处的单向阀，则起动液通过单向阀、喷 嘴喷入柴油机进气管，并随同进气管内的空气一起被吸入燃烧室。 第三节教案内容： 简要介绍： ·要求学生重点 掌握起动机的 离合机构 三 起动机 重点介绍： ·起动机的组成 和操纵机构 1 起动机的组成：直流电动机，操纵机构和离合机构 2 操纵系统：  直接操纵：由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构直接操纵起动开关并使传动齿 轮副进入啮合  优缺点：结构简单、使用可靠、但操作不便，且当驾驶员座位距起动机较远 时难以布置  电磁操纵：由驾驶员通过起动开关操纵继电器（电磁开关），而由继电器操 纵起动机电磁开关和齿轮副或通过起动开关直接操纵起动机电磁开关和齿 轮副。  优点：布置灵活、使用方便、适宜于远距离操纵，目前，车用汽油机或柴油 机均采用电磁操纵式起动机。 重点介绍： ·要求学生理解 离合器的工作 原理及功用 3 离合机构 功用：在起动时，它保证起动机的动力能够通过飞轮传递给曲轴；起动完毕，发动机 开始工作时，立即切断动力传递路线，使发动机不可能反过来通过飞轮驱动起动机以 高速旋转 重点掌握滚柱 式离合机构的 结构和工作原 1． 滚柱式离合机构  结构：开有楔形缺口的外座圈、内座圈、滚子以及连同弹簧一起装在外座圈 孔中的柱塞组成。作为内座圈毂的套筒和起动机轴用花键连接。固定在外座

理圈上的齿轮随电枢轴一起转动，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。工作原理：当电枢连同内座圈依箭头所示方向旋转时，滚子借摩擦力和弹簧推力而楔紧在内外座圈之间的楔形槽的窄端。于是起动机轴上的转矩便可通过楔紧的滚子传到外座圈，因此固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一同旋转，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。当发动机开始工作，曲轴转速升高以后，即有飞轮齿圈带动起动机齿轮高速旋转的趋势。此时虽然齿轮的旋转方向不变，但已由主动轮变成了从动轮。于是，滚子在摩擦力的作用下克服弹簧张力而向楔形槽较宽的一端滚动，从而，高速旋转的小齿轮与电枢轴脱开，防止了起动机超速的危险。图9-6:滚柱式离合机构滚柱式离合机构启发分析：4起动过程工作原理：起动时，接通起动开关，起动机电路通电，继电器的吸引线圈和要求学生掌握起动过程的工保持线圈通电，产生很强的磁力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆绕其销轴作原理转动，使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时，由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组，电枢开始转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。如果齿轮与飞轮齿端相对，不能马上啮合，此时弹簧压缩，当齿轮转过一个角度后，齿轮与飞轮迅速啮合。当铁芯移动到使短路开关闭合的位置时，短路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于开关吸合的位置。图9-7:起动过起动过程

理 图 9-6：滚柱式 离合机构 圈上的齿轮随电枢轴一起转动，驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。  工作原理：当电枢连同内座圈依箭头所示方向旋转时，滚子借摩擦力和弹簧 推力而楔紧在内外座圈之间的楔形槽的窄端。于是起动机轴上的转矩便可通 过楔紧的滚子传到外座圈，因此固定在外座圈上的齿轮随电枢轴一同旋转， 驱动飞轮齿圈而使曲轴旋转。  当发动机开始工作，曲轴转速升高以后，即有飞轮齿圈带动起动机齿轮高速 旋转的趋势。此时虽然齿轮的旋转方向不变，但已由主动轮变成了从动轮。 于是，滚子在摩擦力的作用下克服弹簧张力而向楔形槽较宽的一端滚动，从 而，高速旋转的小齿轮与电枢轴脱开，防止了起动机超速的危险。 启发分析： ·要求学生掌握 起动过程的工 作原理 图 9-7：起动过 程 4 起动过程  工作原理：起动时，接通起动开关，起动机电路通电，继电器的吸引线圈和 保持线圈通电，产生很强的磁力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆绕其销轴 转动，使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时，由于吸引线圈的电流通过电 动机的绕组，电枢开始转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。  如果齿轮与飞轮齿端相对，不能马上啮合，此时弹簧压缩，当齿轮转过一个 角度后，齿轮与飞轮迅速啮合。当铁芯移动到使短路开关闭合的位置时，短 路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持 铁芯处于开关吸合的位置

重点分析减速5.减速起动机起动机的功用定义：在起动机的电枢轴与驱动小齿轮之间装有齿轮减速器的起动机和优点功用：在采用小型、高速、低转矩的起动机时，靠装在电机轴上的齿轮减速器将电机转速降低后再驱动飞轮。优点：减速起动机与同功率的起动机相比，它具有体积小、重量轻、驱动转矩大的优点。图9-8：减速起HAAA动机减速起动机6永磁起动机优点：取消了传统起动机中的励磁绕组和磁极铁心，使起动机的结构简化，体积和质量大大减小，可靠性提高，并节省了金属材料，本章思考题：1．什么是发动机的起动？起动所必须的条件是什么？车用发动机一般采用哪种起动方式？2．常用起动预热装置有哪些？它们是怎样起预热作用的？3．起动齿轮与飞轮齿圈的传动比一般为多少？4．为什么车用起动机的轴上都装有单向离合器？说明滚柱式单向离合器的结构和工作原理

重点分析减速 起动机的功用 和优点 图 9-8：减速起 动机 5．减速起动机  定义：在起动机的电枢轴与驱动小齿轮之间装有齿轮减速器的起动机  功用：在采用小型、高速、低转矩的起动机时，靠装在电机轴上的齿轮减速 器将电机转速降低后再驱动飞轮。  优点：减速起动机与同功率的起动机相比，它具有体积小、重量轻、驱动转 矩大的优点。 6 永磁起动机 优点：取消了传统起动机中的励磁绕组和磁极铁心，使起动机的结构简化，体积 和质量大大减小，可靠性提高，并节省了金属材料。 本章思考题： 1．什么是发动机的起动？起动所必须的条件是什么？车用发动机一般采用哪种起动方式？ 2． 常用起动预热装置有哪些？它们是怎样起预热作用的？ 3． 起动齿轮与飞轮齿圈的传动比一般为多少？ 4． 为什么车用起动机的轴上都装有单向离合器？说明滚柱式单向离合器的结构和工作原 理