第三章 汽车构造56.docx

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第三章汽车构造56

第五节点火系与起动系

一、点火系

1.点火系的功能与组成

点火系的功能是用电火花方法点燃气缸内的压缩混合气并使其燃烧。

点火系的主要装置如下（图3-51）：

（1）点火线圈：

为点火提供高压电，所以又叫高压线圈。

（2）触点式断电器：

在发动机需要电火花的瞬间提供电流。

（3）分电器：

把高压电分配给各缸火花塞。

（4）高压线：

把分电器的高压电接送给火花塞

（5）火花塞：

利用高压电跳气点燃气缸里的混合气

图3-51点火系的总布置

2．点火系的类型

（1）传统点火系

早在1902年波许公司就发明了用点火线圈进行点火的方法。

到30年代该点火方法已被广泛应用了。

这一方法一直沿用到70年代末期，中间虽经各种改进，但汽油机一直采用这种机械控制式的点火方法。

这种点火方式主要由断电器和分电器组成（图3-52）。

断电器利用触点的开闭使点火线圈产生高压电，分电器把高压电分配给各个气缸。

在这种点火方式当中，使用了一些机械角点和易磨损零件，因而必须定期拆检和更换易损件。

其中触点式断电器是一关键装置，它仅利用简单的触点去接触或断升高压电，少许的磨损和污垢都奖极大地影响其功能。

随着发动机的不断强化，需要更精确的点火正时，解点式断电器明显地不适应这种要求，在这种情况下无触点式点火系统应运而生了。

最近随着电子技术的进步，点火系发生了很大的变化，现在仍然在继续变化中。

（2）晶体管点火系

晶体管点火系使用蓄电池供电，从蓄电池来的电流通过点火线圈的初级线圈，然后流过发火器的晶体管（图3-53）。

当接到发火信号时，晶体管转达为载止状态，切断了流经初级线圈的电流，从而在初级线圈上产生很高的感应电压，最后由分电器奖高压电分配全需要点火的火花塞。

一般常使用脉冲信号发电机作为发火信号装置。

最近由于电控汽油喷射的发展，很多汽车的点火装置都开始进行控制了。

这种点火装置每一次放电的时间比较长，对经常使用低速工况的发动机十分有利。

目前几乎所有的汽车都采用了这种点火装置。

图3-52传统点火系

图3-53晶体管点火系（桑塔纳轿车）

（3）直接点火系

晶体管点火方式取消了触点式断电器是一大进步，晶体管点火方式的进一步发展就是直接点火方式。

无论是传统点火系还是晶体管点火系都必须使用分电器。

直接点火系取消了分电器和高压线，这样就避免了高压电传输过程中的能量损失。

直接点火系需要在每个火花塞上都布置一个小型的点火线圈（图3-54）。

目前已有一些汽车开始使用直接点火方式了，例如捷达王、时代超人等轿车。

图3-54直接点火系

二、起动系

1．起动系的作用

所谓发动机起动就是用外力转动静止的曲轴，直至曲轴达到能保证混合气形成、压缩和燃烧并顺利运行的转速（称起动转速，通常在50r/min以上），使发动机自行运转的过程。

常用的起动方法有手摇起动和起动机起动。

手摇起动就是把手摇臂嵌入曲轴前端的起动爪内，用人力转动曲轴起动，手摇起动简单但不方便，劳动强度大且不安全，现已很少使用。

现代汽车都采用电力起动机起动，由于这种方法操作方便、起动迅速、安全可靠，所以得到广泛应用应用。

起动机的作用是由直流电动机产生动力，经传动机构带动发动机曲轴转动，从而实现发动机的起动。

2．起动系的组成

起动机起动装置主要由直流电动机、传动机构和控制机构组成（图3-55和图3-56）。

直流电动机在直流电压的作用下产生旋转力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。

起动发动机时，它通过驱动齿轮、飞轮的齿圈驱动发动机的曲轴旋转，使发动机起动。

起动机的传动机构安装在电动机电枢的轴上。

在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢轴连成一体，并使驱动齿轮与买办齿圈啮合，将起动机产生的电磁转矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动；发动机起动后，飞轮转速提高，带着驱动齿轮旋转，将使电枢轴超速旋转而损坏。

因此，在发动机起动后，驱动齿轮转速超过电枢轴转速时，传动机构应使驱动齿轮与电枢轴自动脱开，防止电枢轴超速。

为此，起动机的传动机构必须具有超速保护装置。

控制机构的作用是控制起动机主电路的通、断，并控制驱动齿轮与电枢轴的连接。

起动机的控制机构也称为操纵机构，有下列两种形式：

（1）直接操纵式控制机构由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构，直接操纵起动开关接通起动机的主电路，并使驱动齿轮随着电枢轴一同旋转来驱动飞轮。

（2）电磁操纵式控制机构由驾驶员通过起动开关操纵起动机的电磁开关，或通过起动继电器操纵起动机的电磁开关，接通起动机的主电路，并使驱动齿轮随着电枢轴一同旋转来驱动飞轮。

电磁操纵式控制机构结构简单、工作可靠、操作方便，在国内、外汽车上的应用十分广泛。

图3-55起动机的组成

图3-56起动机在车上的布置

3．起动系的类型

（1）直接起动式起动机

当点火开关拧到Start挡时，控制电路激励电磁开关的吸拉线圈和保持线圈。

电磁开关活动铁芯移动，传动叉以轴销为支点摆动，拨叉拨动起动机构的小齿轮啮入发动机飞轮齿圈。

电磁开关活动铁芯走完全行程时，活动铁芯触盘接触蓄电池至起动机的电路，电流流过磁场绕组和电枢，建立起引起电枢旋转的磁场，于是便拖动发动机旋转（图3-57）。

图3-57直接起动式起动机

（2）齿轮减速式起动机

有些汽车厂采用齿轮减速式起动机以增大转矩。

齿轮减速式起动机不同于大多数别的起动机之处，是电枢不直接带动起动小齿轮，而是电枢的小齿轮与一只大齿轮常啮合。

根据用途，常啮合齿轮的减速比在2：

1和3.5：

1之间。

增加减速，使小型起动机能高速运转，在耗电少的条件下得到较大的转矩（图3-58）。

图3-58齿轮减速式起动机

（3）强制啮合式起动机

强制啮合式起动机，利用起动机的分路磁场绕组来开动起动机构。

起动时的大电流由装在蓄电池附近的起动机继电器控制。

继电器吸合时电流便流过起动绕组，起动绕组建立磁场，磁场吸动一可动极靴，可动极靴通过拨叉与起动机构联系。

当可动极靴移动时，起动小齿轮啮入发动机飞轮齿圈（图3-59）。

（4）永磁式起动机

在永磁电动机的电枢上装有减速器的起动机，称为永磁式起动机。

其减速器的形式有外啮合式、内啮合式和行星齿轮式（图3-60）。

图3-59强制啮合式起动机图3-60永磁式起动机

第六节冷却系与润滑系

一、冷却系

1．冷却系的作用

发动机工作时，由于燃料的燃烧，气缸内气体温度高达（1927~2527℃），使发动机零部件温度升高，特别是直接与高温气体接触的零件，若不及时冷却，则难以保证发动机正常工作。

冷却系的作用就是保持发动机在最适宜的温度（80~90℃）范围内工作。

2．冷却方式

根据不同冷却介质不同，可分为风冷式和水冷式。

水冷式以水为冷却介质，热量先由机件传达室给水，靠水的流动把热量带走而后散入大气中。

散热后的水再重新流回到受热机件处，适当调节水路和冷却强度，就能保持发动机的正常工作温度，同时，还可以用热水预热发动机，便于冬季起动.

风冷式高温零件的热量直接散入大气。

3．冷却系的组成

目前汽车发动机均采用强制循环式水冷却系，它主要由风扇、水泵、水套、散热器百叶窗、水管、水温表和水温传感器等组成（图3-61）。

各零部件布置如图3-62所示。

图3-61冷却系的组成

图3-62冷却系的零件分布

冷却风扇风扇旋转送风辅助散热器进行热交换。

散热器又名水箱，其作用是利用冷风冷却被加热的冷却液。

散热器的芯管常用扁形直管，周围制有散热片，芯管有竖置和横置两种方式。

散热器盖散热器盖具有较高的密封性。

其作用是使冷却系保持一定的压力，提高冷却常委会的沸点。

节温器节温器是控制冷却液流路的开关阀，从而使冷却液保持适当的温度。

水泵水泵的作用是使冷却水循环。

4．冷却系的工作过程

（1）小循环

当水温低于85℃时，节温器体内的石蜡体积膨胀量尚小，节温器主阀门关闭，来自散热器的水道被关闭，冷却水不经过散热器，只在水泵与发动机水套之间作小循环流动（图3-63）。

因此，冷发动机开始工作时，冷却水快速升温，能很快暖机，在短时间内达到发动机正常工作温度。

图3-63小循环工作状态

（2）大循环

当冷却水温度高于85℃时，石蜡体积膨胀，使节温器的主阀门逐渐开启，副阀门逐渐关闭，因而来自散热器的冷却水作大循环流动（图3-64）。

当冷却水温度达到105℃时，主阀门完全开启，副阀门完全关闭，全部冷却水流经散热器作大循环流动。

图3-64大循环工作状态

二、润滑系

1．润滑系的作用

在发动机运转时，必须向各润滑部位提供机油进行润滑。

润滑系的作用就是不断地使机油循环，从而润滑发动机的各个部位，使发动机的各个零件都能发挥出最大的性能。

归纳起来如下：

润滑作用是将零件间的直接摩擦变为间接摩擦，减少零件磨损和功率损耗。

密封作用是利用润滑油的粘性，提高零件的密封效果。

如活塞与气缸套之间保持一层油膜，增强了活塞的密封作用。

散热作用是通过润滑油的循环，将零件摩擦时产生的热量带走。

清洗作用是利用润滑油的循环，将零件相互摩擦时产生的金属屑带走。

防锈作用是将零件表面附上一层润滑油膜，可以防止零件表面被氧化锈蚀。

根据发动机类型和润滑部位不同，其润滑方式也不同。

2．润滑系的组成

润滑系主要由油底壳、机油泵、滤清装置、限压阀、压力表、机油尺、油道就油管等组成（图3-65）。

发动机工时，机油泵将机油从油底壳吸入，并压送到机油滤清器，经滤清器后的机油流入主油道，然后分别流入各曲轴轴承、凸轮轴轴承、连杆轴承等处，最后又重新回到油底壳。

由于轿车发动机转速高、功率大、凸轮轴多为顶置，机油泵一般由中间轴驱动；配气机构多采用液力挺柱；在主轴道与机油泵之间多用单级全流式滤清器，以简化滤清系统。

集滤器为固定淹没式，避免机油泵吸入表面泡沫，保证润滑系工作可靠。

图3-65轿车汽油机润滑油路

由于柴油机与汽油机的结构和工作条件不一样，其润滑系的组成和油路也各有不同。

柴油机的机械负荷和热负荷较大，其活塞一般专设油道进行冷却，所配用的喷油泵、调速器、增压器等也需要润滑，因此，要求柴油机的润滑强度较高。

为了保证润滑系工作可靠，通常设有机油散热器（图3-66）。

图3-66柴油机润滑油路（485型柴油机）

3．机油冷却器

在高性能大马力的强化发动机上，由于热负荷大，必须装用机油冷却器。

按冷却方法可将发动机机油冷却器分为二大类，即空冷式和水冷式冷却器（图3-67）。

其中水冷式机油冷却器已经相当地小型化了，广泛地应用在轿车上。

空冷式机油冷却器芯子由许多冷却管和冷却板组成。

在汽车行驶时，利用汽车迎面风冷却热的机油冷却器芯子。

赛车大都把机油冷却器布置在很显眼的地方，一般轿车大都把机油冷却器布置在保险杆内侧或其它不显眼的部位。

水冷式机油冷却器的芯子布置在机油滤清器的安装位置上。

同时使用水管，把散热器的出水也引到机油滤清器的安装位置上。

过热的机油在机油冷却器的芯子里面流过，从散热器来的冷却液在机油冷却器的芯子外部流过，从而冷却过热的机油。

（a）空冷式（b）水冷式

图3-67机油冷却器

4．发动机运转时的机油压力

怠速时机油压力不低于100千帕（1kg/cm2），

正常运转时机油压力不低于200~400千帕（2~4kg/cm2）。

5．曲轴箱通风

为了延长机油的使用期限，减轻零件磨损和腐蚀，发动机曲轴箱都设有强制通风装置。

图3-68为曲轴箱强制通风示意图。

曲轴箱和进气管之间用抽气管连接。

当发动机工作时，曲轴箱内的气体经挺杆室和抽气管被吸入进气管，而新鲜空气经气门室罩上的小空气滤清器进入曲轴箱。

（a）东风EQ6100型发动机（b）奥迪100型轿车发动机

图3-68曲轴箱通风示意图