Chapter 9 Starting System起动最镰 9.1 Engine Start Overview发机起驰摄述 (Automotive Configuration) 象I Engine Start Overv%发地机想场银缝 多2 Start Assist Device题的锁的能量 asiructurt程roL Ligeang Li 多35 arting Moter包动填 Mfatien Shoal uf Amtamative Studies 4 Over-apeed Pretectue复地银护装夏 Ca中ea民短钢电dn线 象5 Deeclerating Starter减速e动机 t341w506 B321 Schonl of ulemntive Studies 口4d8等4，球m年，230433 周破果 四凡冷大复 128 降害大弹究卓单智 窗凡冷大司 降情大带汽单 @凡冷复 1.8 tarting Conditionsi起骑条# 2.Starting Modes起助方或 之.Starting Modes起地方或 与atg1ee相 1nMn一samg人方地 身auliary Gatline Fagiae Suetiog物快地机白地 拉我帅 r锐及位物人通装a时 出瑞 代 白超产世鞋城粒 g.2 Start Assist Device起骑辅助装置 1.GewP4ug电盖 1.Glow Plug电路墙 新钻定松健之登■大 shamborsf fiotl enpoe. 新道芒学金P装进除 造经量 a气峰海d+度响 物R冷？ R冷大司 师请大汽甲 Page 1
Page 1 1/28 同济大学汽车学院 《Automotive Configuration》 Instructor：Ph.D./Prof. Liguang Li Affiliation：School of Automotive Studies Contact： liguang@tongji.edu.cn 13701850216 B321 School of Automotive Studies Class period：1-8 week , 2nd semester, 2012-13 2/28 同济大学汽车学院 Chapter 9 Starting System 起动系统 9.1 Engine Start Overview 发动机起动概述 9.2 Start Assist Device 起动辅助装置 9.3 Starting Motor 起动机 9.4 Over-speed Protector 超速保护装置 9.5 Decelerating Starter 减速起动机 3/28 同济大学汽车学院 9.1 Engine Start Overview 发动机起动概述 Definition: Engine start is the process that engine state transits from stop to work. The device used to complete the requirement is called engine starting system. 使发动机从静止状态过渡 到工作状态的全过程，叫 发动机的起动。完成起动 所需要的装置叫起动系 。 起动开关 Starting switch 飞轮 Flywheel 铁芯 Iron core 驱动杠杆 Actuating lever 起动电机 Cranking motor 齿圈 Gear ring 4/28 同济大学汽车学院 1. Starting Conditions起动条件 1) Starting Torque 起动转矩 It is the lowest torque to rotate crankshaft. Starting torque must overcome compression and inner friction resisting moment. The starting resisting moment is related to compression ratio, temperature, oil viscosity, etc. 能够使曲轴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。起动阻力矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。 2) Starting Speed 起动转速 It is the lowest speed to rotate crankshaft. At the temperature of 0~20 degree Celsius, the starting speed is 30~40 and 150~300 rpm for gasoline engines and diesel engines, respectively. 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。 5/28 同济大学汽车学院 2. Starting Modes 起动方式 1) Manual Starting 人力起动 It is the easiest starting approach that only needs manpower to rotate crankshaft by a lateral pin embedded into the cranking claw seated in the fore-end of crankshaft. 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。 2) Motor Starting 电动机起动 Rotate crankshaft by electric motor as the mechanical driving force when the gear on the shaft of motor and flywheel are engaged. The motor also depends on the storage battery as its source. 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。电动机本身又 用蓄电池作为电源。 6/28 同济大学汽车学院 2. Starting Modes 起动方式 3) Auxiliary Gasoline Engine Starting 辅助汽油机起动 Large volume, complex structure, and being used for diesel engine starting. 体积大，结构复杂，多用于大功率柴油机的起动。 7/28 同济大学汽车学院 9.2 Start Assist Device 起动辅助装置 Reason: In the cold winter, oil viscosity and starting resisting moment increases, storage battery working ability and fuel gasification performance decreases. 发动机在严寒冬季起动困难，这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大， 蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。 In order to realize easy cold starting in the winter, intake air, oil and coolant should be preheated. Some auxiliary starting devices which optimize fuel ignition condition and reduce starting torque are equipped by diesel engines. 为使之便于起动，在冬季应设法将进气、润滑油和冷却水预热。车用柴油 机为了能在低温下迅速可靠的起动，常采用一些用以改善燃料着火条件和 降低起动转矩的起动辅助装置。 Including 这些装置包括: glow plug 电热塞，air preheater 进气预热器， starting fluid spray device 起动液喷射装置，pressure relief device 减压装置 8/28 同济大学汽车学院 1. Glow Plug 电热塞 Gland nut 压紧螺母 Packing washer 压紧垫圈 Spring washer 弹簧垫圈 Fixing nut 固定螺母 Center nut 中心螺母 Cement 胶合剂 Insulator 绝缘体 Casing 外壳 Sealing washer 密封垫圈 Bulking agent 填充剂 Resistance wire 电阻丝 Heating body steel sleeve 发热体钢套 9/28 同济大学汽车学院 1. Glow Plug 电热塞 Function: Preheat air in combustion chamber during cold start. In general, glow plug is employed by the divided combustion chamber of diesel engines. 在起动时对燃烧室内的空气进行预热 ,便于起动。一般在采用涡流室式或 预燃室式燃烧室的柴油发动机中装有 电热塞
2 Air Preheater气m 2 Air Prehoater拨气膜地D 3.Presaure Refof Devico德E藏量 器 Va4n感 V:动传 马由de地感 1a通 窗凡冷大复 2 窗凡冷习 122u 上Pressure Rofiof Device娘压圆量 4.8atgF月时5p可De在o每喻响谢情复 4.5 ting Flu时Spray0ekeo新输高w增复 调整域街 长好准西为情林星 时中 凡冷大 13728 142B 1婴2 g.3 Starting Motor起动机 Components组成 w道 位R冷去7 16728 位月冷子 有2 Page 2
Page 2 10/28 同济大学汽车学院 2. Air Preheater 进气预热器 Fuel pipe 油管 Binding screw 接线螺钉 Valve core 阀芯 Valve body 阀体 Electric heating wire 电热丝 11/28 同济大学汽车学院 2. Air Preheater 进气预热器 Employed by small and medium power diesel engines. 在中、小功率柴油机上常采用进气预热器 作为冷起动的辅助装置。 Tapering point of valve core, driven by valve body extension due to electric wire heating, leaves the fuel feed hole. Then fuel enters inner cavity of valve body and blow out after gasification, forming fire after ignition by hot electric wire. 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。 12/28 同济大学汽车学院 3. Pressure Relief Device 减压装置 To reduce starting torque and increase engine speed for diesel engines. 为了降低起动力矩，提高发动机转 速，在某些车用柴油机上采用减压 装置。 Push valves to open with 1- 1.25mm by handle so that starter can rotate crankshaft easily with lower compression resistance. 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。 13/28 同济大学汽车学院 3. Pressure Relief Device 减压装置 14/28 同济大学汽车学院 4. Starting Fluid Spray Device 起动液喷射装置 Starting fluid is flammable fuel which can be easily ignited under lower temperature and pressure, to ignite diesel in combustion chamber. 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。因为起动液 是易燃燃料，故可在较低的温度和压 力下迅速着火，从而点燃喷入燃烧室 的柴油。 Spray tank One-way valve Intake pipe Spray nozzle 15/28 同济大学汽车学院 4. Starting Fluid Spray Device 起动液喷射装置 16/28 同济大学汽车学院 9.3 Starting Motor 起动机 Engine start must have the aid of external force to drive crankshaft to rotate till mixture combustion and do work. Using electric starting motor to crank is almost the only method to assist engine start in modern times. 汽车发动机在起动时，必须 用外力带动曲轴旋转，使之 完成进气、压缩和点火等过 程，直到混合气燃烧做功， 发动机才开始工作。电力起 动机简称起动机,用起动机 起动发动机几乎是现代汽车 的唯一起动方式。 起动机 Starting motor 17/28 同济大学汽车学院 18/28 同济大学汽车学院 Components 组成 Components 组成: 1.Direct current(DC) motor 直流电动机 2.Transmission mechanism 传动机构 3.Control mechanism 控制机构
Structure轴物 Starting Process把过浸 1,DC Motor直度略数机 B 产装光 F6La第 Fer feudl engian:Paer S Vaduge J 山包线s 面出知动电以 窗凡冷法复 202 降情大带汽单 窗凡冷复 2.Transmission Mechanism棱动机构 3.Control Mechanism控机物 9.4Over-speed Protector想德保护装量 绿的信.童道有植线，德战。时试体 ”理岭进如 T最 d时adaa 兴出 13038 232 Roller Type Oneway Clutch夜触式高合机箱 Roller Type One-wav Clutch壶种安言☆机地 g.5 Decelerating Starter减速包动帆 r. 应施限小步言海克被 包月冷大军 2U2 窗R冷大 202 Page 3
Page 3 19/28 同济大学汽车学院 Structure结构 20/28 同济大学汽车学院 Starting Process 起动过程 Starting process 21/28 同济大学汽车学院 1. DC Motor 直流电动机 DC series motor are often used. It has high torque under low speed and the torque will decrease as speed increases, which satisfies the demand of engine. 直流电动机常采用串激直流电动机，其特点是低速时转矩很大，随转速n↑， 转矩T↓，这一特征非常适合发动机起动的要求。 For gasoline engine: Power 1.5kW Voltage 12V For diesel engine: Power 5kW Voltage 24V 22/28 同济大学汽车学院 2. Transmission Mechanism 传动机构 发动机起动时，将驱动齿轮与电枢轴连成一体，并使驱动齿轮与飞轮齿圈 啮合，将起动机产生的转矩传递给发动机曲轴，使发动机起动。 Type: Inertial meshing transmission mechanism 惯性啮合式传动机构 Forced meshing transmission mechanism 强制啮合式传动机构 Armature mobile transmission mechanism 电枢移动式传动机构 23/28 同济大学汽车学院 3. Control Mechanism 控制机构 Direct manipulation control mechanism: Drivers manipulate starting switch to clench the transmission gears by starter pedal and lever mechanism. Simple structure, being reliable but inconvenient operation, especially when the driver seats are far away from the starter. Rarely used currently. 直接操纵式控制机构：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。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，目前以很少使用。 Electromagnetic control mechanism: Drivers manipulate relays or starter switch to control electromagnetic switch and gear pairs. It has flexible layout, convenient operation and could be remote controlled for current gasoline and diesel engines. The transmission ratio between starter gear and flywheel is 10-15. 电磁操纵式控制机构：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。 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。起动机齿较与飞轮齿圈传动比为10～15. 24/28 同济大学汽车学院 9.4 Over-speed Protector 超速保护装置 Also known as one-way clutch, generally including roller type, spring type, plate friction type, etc. 超速保护装置也称为单向离合器，常用的有滚柱式、弹簧式、摩擦片式等多种 形式。 One-way clutch ensures that the driving force of starting motor can transmit from flywheel to crankshaft during start; When the engine begins to operate after start, it can cut off power transmission route with starter, avoiding damage resulted by high speed rotation. 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，避免起动机损坏。 25/28 同济大学汽车学院 Roller Type One-way Clutch 滚柱式离合机构 When starting, roller moves to the narrow part of the cuneiform by spring and resistant forces; after starting, the roller moves to the wide part of the cuneiform by resistant force, inner and outer races separate. 起动时，电枢轴连同内座圈 旋转，滚柱受弹簧力和摩擦 力作用移动到楔形槽较窄空 间，使外座圈与驱动齿轮一 起旋转使发动机起动；起动 后，飞轮转速超过内座圈与 电枢轴，在摩擦力作用下， 滚柱克服弹簧作用力向楔形 槽较宽空间运动，使内外座 圈脱离。 when starting after starting roller inner race outer race driving gear flywheel gear ring plunger 26/28 同济大学汽车学院 Roller Type One-way Clutch 滚柱式离合机构 27/28 同济大学汽车学院 9.5 Decelerating Starter 减速起动机 Decelerating starter has one gear reducer between armature shaft and driving gear. 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称为减速起动机。 If starter power is constant, its volume will reduce with high speed and low torque. So a gear reducer could be used for small, high speed and low torque starter to drive flywheel after transmission. Decelerating starter has smaller volume and weight, and larger driving torque compared to other starters. 当起动机功率一定时，提高电机转速，降低转矩，可以减小其体积。因此，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（速比为3-4 ）将电机转速降低后再驱动飞轮。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
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