第三章　起動系統電路識讀

第一節　電起動系統結構

一、電起動系統的功用與組成

摩托車發動機是靠外力起動的。電子起動系統操作簡便，起動迅速可靠，重復起動能力強，在現代摩托車上廣泛應用。

1.電起動系統的功用

起動機在點火開關和起動繼電器的控制下，將蓄電池的電能轉化為機械能，帶動發動機飛輪齒圈使曲軸轉動，完成發動機的起動。

2.電起動系統的組成

起動系統是由蓄電池（電壓為6V或12V）、起動機、起動繼電器、點火開關等組成，如圖3-1所示。

①起動發動機時，先打開點火開關到點火擋（ON）。

②在方向把上按下起動按鈕，較小的電流由蓄電池流過起動繼電器。

③起動繼電器內的觸點閉合，從而接通起動機控制電路。

④蓄電池的電流便直接流向起動機，使起動機帶動發動機轉動。

⑤發動機起動后，松開起動按鈕，起動繼電器線圈產生磁場的電路斷路，磁場消失，起動繼電器觸點在回位彈簧的作用下斷開，使起動電路斷開，起動機停止工作。

3.起動機的安裝位置

起動機的安裝位置是在發動機的下面，如圖3-2所示。

1—螺母；2—起動機導線；3—螺栓；4—起動機

二、起動系統工作原理

1.起動系統基本工作原理

起動系統基本控制電路主要由起動機、起動繼電器、起動按鈕、點火開關、蓄電池等組成，如圖3-3所示。

①起動系統工作時，由蓄電池提供的6V或12V直流電，經起動繼電器及起動按鈕的控制，送至起動機，起動機運轉帶動發動機旋轉。

②摩托車起動機與發動機傳遞動力的離合機構分為超越離合器式和機械嚙合式。

③超越離合器也稱單向離合器，是一種單向傳動機構，它結構簡單，布置緊湊，廣泛用于各類摩托車起動系統中。

④少數摩托車采用機械嚙合式。采用機械嚙合式機構有兩個功用，除了閉合觸點接通起動電路之外，還用來移動離合器，使之在接通起動機的同時，移動變速桿，通過變速桿推動離合器軸移動，使小齒輪與曲軸齒輪嚙合，將起動機動力傳遞給發動機曲軸。

⑤發動機起動之后，松開起動按鈕，繼電器線圈回路斷開，繼電器觸點和變速桿在各自回位的彈簧彈力作用下同時斷開，起動機小齒輪與發動機曲軸齒輪脫離嚙合，完成起動過程。

2.起動機誤起動防護電路

采用電起動的摩托車常常裝有安全開關，用以防止變速器掛擋或離合器結合時接通起動機電路，起到保護摩托車和駕駛人的作用。摩托車起動機安全開關電路如圖3-4所示。

由摩托車起動機安全開關電路可知，當變速器處于空擋位置，打開點火開關，儀表板上的空擋指示燈亮時，按下起動按鈕，起動繼電器線圈才有電流流過，起動繼電器觸點才能被吸下并接通起動機電路。當變速器處于某一擋位時，按下起動按鈕，由于安全裝置內部的三極管VT1、VT2都處于截止狀態，所以起動繼電器線圈無電流流過，使起動機電路不能接通。

這時如果握緊離合器握把，使離合器處于分離狀態，離合器開關閉合，可以直接接通繼電器線圈電路（當握緊離合器握把時，離合器開關接通，當放開離合器握把時，離合器開關斷開），控制電路如下。

蓄電池正極→熔絲→點火開關→起動按鈕→離合器開關→搭鐵→蓄電池負極。由于起動繼電器線圈產生電磁力而吸下觸點，接通起動機電路。

三、起動系統主要部件結構

（一）起動機

起動機是摩托車電起動系統的核心部件，實際上是一個短時工作的直流電動機。其特點如下。

①起動電流大，正常工作電流為40A左右。

②起動功率大，一般起動機的額定功率為300W。

起動機是一臺體積小、功率大的直流電動機，通電后它把電能轉變為機械能，驅動部分為永磁直流電動機，主要由轉子（電樞）、電刷、后殼體蓋、殼體、電刷托架、電刷彈簧、前殼體蓋等組成，起動機零件分解圖如圖3-5所示。

1—電刷及接頭裝置；2—墊圈；3—后殼體蓋；4，9—O形密封圈；5—殼體；6—轉子（電樞）；7—電刷托架；8—電刷彈簧；10—前殼體蓋

圖3-6所示為輕騎木蘭QM50QT型輕便摩托車起動機結構。

1—起動機總成；2—電樞組合；3—前端蓋；4—碳刷彈簧；5，10—密封圈；6—螺釘M4×10；7—彈簧墊圈；8—線束；9—螺釘；11—單向離合器；12—螺釘M6×25

直流電動機在轉速低時扭矩很大，因此很適合起動發動機，扭矩由起動機前端的齒輪軸輸出。

1.轉子（電樞）

圖3-7為電樞總成，由外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵芯和轉子（電樞）繞組組成，轉子（電樞）繞組一般采用矩形斷面的裸銅線繞制。

換向器裝在轉子（電樞）軸上，它由許多換向片組成。換向片嵌裝在軸套上，各換向片之間均用云母絕緣。

2.電刷

電刷和換向器配合使用。它主要用來連接勵磁繞組和電樞繞組的電路，并使電樞軸上的電磁力矩保持固定方向。

電刷裝在端蓋上的電刷架中，電刷彈簧使電刷與換向片之間具有適當的壓力，以保持配合，如圖3-8所示。

以四磁極電動機為例，其中兩個電刷與外殼絕緣，電流通過這兩個電刷進入電樞繞組，另外兩個為搭鐵電刷，通過電樞繞組的電流使這兩個電刷搭鐵。

3.殼體（外殼）

殼體是電動機的磁極和電樞的安裝機體，其中一端有4個檢查窗口，便于進行電刷和換向器的維護，其上有一絕緣接線端，是電動機電流的引入線。

4.單向離合器

起動機上裝有傳動機構，該機構是在起動發動機時使起動機驅動齒輪與飛輪齒圈嚙合，將起動機的轉矩傳遞給發動機曲軸；在發動機起動后又能使起動機驅動齒輪自動空轉或與飛輪齒圈脫離嚙合。

起動機傳動機構中的關鍵部件是單向離合器。其作用是在起動時將電樞產生的電磁轉矩傳遞給發動機飛輪；而當發動機起動后，單向離合器立刻打滑，防止發動機飛輪帶動電樞高速旋轉。單向離合器如圖3-9所示。單向離合器主要有滾柱式、摩擦片式和彈簧式三種類型。

滾柱式單向離合器結構簡單，在中、小功率的起動機上被廣泛應用。滾柱式單向離合器的原理是通過改變滾柱在楔形槽中的位置來實現分離和結合，其結構如圖3-10所示。

1—驅動齒輪；2—外殼；3—十字塊；4—滾柱；5—彈簧與壓帽；6—墊圈；7—護蓋；8—傳動套筒；9—彈簧座；10—彈簧；11—移動襯套；12—卡簧

單向離合器的外殼2與驅動齒輪1為一體，外殼2與十字塊3之間形成四個楔形槽，每個槽中有一個滾柱4，十字塊3與傳動套筒8為一體，傳動套筒內側帶鍵槽，套在電樞軸的花鍵部位上。

當起動機開始工作時，撥叉撥動移動襯套11，使驅動齒輪1與發動機飛輪齒圈嚙合，電磁轉矩由電樞軸傳到傳動套筒8與十字塊3，使十字塊3同電樞軸一同旋轉。此時，再加上飛輪齒圈給驅動齒輪的反作用力，滾柱在摩擦力矩的作用下，滾入楔形槽的窄端而卡死［圖3-11（a）］，于是驅動齒輪和傳動套筒為一個整體，帶動飛輪，起動發動機。當發動機起動后，發動機飛輪帶動驅動齒輪旋轉，外殼的轉速高于十字塊的轉速，此時，滾柱滾向楔形槽的寬端而打滑［圖3-11（b）］。這樣發動機的轉矩就不能通過驅動齒輪傳遞給電樞，防止電樞因高速飛轉而造成電樞繞組“飛散”的事故。

1—驅動齒輪；2—外殼；3—十字塊；4—滾柱；5—彈簧與壓帽；6—楔形槽；7—飛輪

（二）起動繼電器

1.繼電器的作用

繼電器可以實現自動接通或切斷一對或多對觸點，從而控制電路的通斷，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

在摩托車電路中，應用大量的繼電器來控制電路的導通與截止，它的主要作用是用小電流控制大電流，即用流經開關的小電流，通過繼電器的觸點控制用電設備的大電流，這樣可保護開關觸點不被燒蝕，提高開關的使用壽命。在摩托車上常見繼電器有電源繼電器、前照燈繼電器、霧燈繼電器、起動繼電器、喇叭繼電器等。多數繼電器放置在熔斷器盒內，還有一部分繼電器隨系統的線束而定。

部分繼電器實物如圖3-12所示。

2.繼電器的結構

繼電器一般由電磁鐵（包括線圈、鐵芯）、觸點（包括動觸點、靜觸點）、外殼和接線端子（也稱引腳）等組成。為了減小繼電器線圈斷電時產生的自感電動勢，保護開關和電子元件，有些繼電器線圈兩端還并聯一個電阻或續流二極管。繼電器的內部結構如圖3-13所示。

3.繼電器的工作原理

只要在繼電器線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與靜觸點（常閉觸點）斷開。這樣吸合、斷開，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分——繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的觸點，稱為“常開觸點”，采用常開繼電器；繼電器線圈未通電時處于接通狀態的觸點稱為“常閉觸點”，采用常閉繼電器。

（1）常開繼電器的工作原理

如圖3-14所示，常開繼電器（在繼電器的控制電路線圈1、3不通電時，開關2、4保持斷開狀態）一般都有兩個電路，一個是控制電路（圖中連接1、3端子的線圈的淺色部分），一個是負載電路（圖中連接2、4端子的導線的深色部分）。其中，控制電路的線圈控制負載電路中開關的開閉：當給控制電路中的線圈（1、3端子）接通電流后，線圈中就會產生一個磁場，該磁場會控制負載電路（2、4端子）中原來斷開的開關使其閉合，從而使負載電路導通；當切斷控制電路中的電流后，線圈中磁場消失，負載電路中的開關會因回位彈簧的作用而回復原位（斷開狀態）。這樣，就可以實現以小電流（流過線圈1、3間的電流）控制大電流（開關2、4間的電流）。

1～4—端子

（2）常閉繼電器的工作原理

常閉繼電器的工作原理如圖3-15所示。常閉繼電器和常開繼電器的工作原理是一樣的，所不同的是，該繼電器負載電路中的開關（2、4端子）是常閉的。在接通控制電路中的線圈（1、3端子）后，開關會在磁力的作用下斷開。斷開控制電路的電流后，磁場消失，負載電路中的開關就又恢復到閉合狀態。

1～4—端子

（3）繼電器的控制類型

根據不同控制需要，繼電器的端子是不同的，有3端子、4端子、5端子等多種，圖3-16所示為常見繼電器內部原理圖。

（三）起動按鈕

起動按鈕是駕駛人控制起動繼電器線圈電流的通斷，來控制起動繼電器內的觸點吸合或斷開，從而控制起動機電路。

起動按鈕是一種常開的控制開關，操作特點為點動，即按下起動按鈕時觸點接通，松開起動按鈕時觸點斷開。