最早的汽車(chē)是通過(guò)手搖啟動(dòng)的,如今很少再見(jiàn)到通過(guò)手搖啟動(dòng)的汽車(chē)了,搖把都被起動(dòng)機(jī)代替了。上車(chē)后只需要輕輕擰開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),伴隨著起動(dòng)機(jī)的低吟發(fā)動(dòng)機(jī)就啟動(dòng)了。但是你別看汽車(chē)起動(dòng)機(jī)很小,其實(shí)也內(nèi)藏玄機(jī)。比如上圖,普通家用車(chē)的起動(dòng)機(jī)個(gè)頭很小,正常人一只
最早的汽車(chē)是通過(guò)手搖啟動(dòng)的,如今很少再見(jiàn)到通過(guò)手搖啟動(dòng)的汽車(chē)了,搖把都被起動(dòng)機(jī)代替了。上車(chē)后只需要輕輕擰開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),伴隨著起動(dòng)機(jī)的低吟發(fā)動(dòng)機(jī)就啟動(dòng)了。但是你別看汽車(chē)起動(dòng)機(jī)很小,其實(shí)也內(nèi)藏玄機(jī)。

比如上圖,普通家用車(chē)的起動(dòng)機(jī)個(gè)頭很小,正常人一只手就可以輕松拿起一個(gè)起動(dòng)機(jī)。
但是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)別說(shuō)用手拿了,你就是抱都很難抱的過(guò)來(lái)。那這么小的起動(dòng)機(jī)是如何驅(qū)動(dòng)比自己大幾百倍的發(fā)動(dòng)機(jī)呢?今天咱們就來(lái)好好說(shuō)說(shuō)這個(gè)話題。
起動(dòng)機(jī)是如何驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的
這張圖應(yīng)該很清楚地表明了起動(dòng)機(jī)的工作原理。起動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)的。
發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))和電動(dòng)機(jī)不同,需要先啟動(dòng)才能工作。而電動(dòng)機(jī)只要通電立馬就能工作。其根本原因在于對(duì)外做功的方法不同。電動(dòng)機(jī)只要通電線圈就有磁場(chǎng),在磁力作用下就能轉(zhuǎn)動(dòng)。而且電動(dòng)機(jī)線圈的布局使其不管在任何位置線圈都可以受力。
而發(fā)動(dòng)機(jī)是靠混合氣燃燒的膨脹力推動(dòng)活塞做功的,想要對(duì)外發(fā)力就要先制作混合氣,然后點(diǎn)燃混合氣,而且混合氣點(diǎn)燃的時(shí)機(jī)還有限制,必須是活塞壓縮到上止點(diǎn)附近,這樣才能輸出有效功。因此發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)必須靠外力作用先動(dòng)起來(lái),然后吸氣、噴油、點(diǎn)火,才能啟動(dòng)成功。
因此在擰下點(diǎn)火鑰匙后起動(dòng)機(jī)先帶著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)ECU根據(jù)各個(gè)傳感器的信號(hào)判斷噴油、點(diǎn)火時(shí)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)就可以嘗試對(duì)外做功了。等發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸都能正常做功時(shí)就代表啟動(dòng)成功了。起動(dòng)機(jī)就可以停止了。對(duì)于鑰匙點(diǎn)火的車(chē)來(lái)說(shuō)駕駛員判斷發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后松開(kāi)鑰匙關(guān)閉起動(dòng)機(jī)。而一鍵啟動(dòng)的車(chē)則是靠啟動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉起動(dòng)機(jī)。
起動(dòng)機(jī)是如何驅(qū)動(dòng)比自己大百倍的發(fā)動(dòng)機(jī)呢?
起動(dòng)機(jī)那么小,發(fā)動(dòng)機(jī)那么大,起動(dòng)機(jī)為何能驅(qū)動(dòng)如此大的發(fā)動(dòng)機(jī)呢?主要有這幾個(gè)原因:
1、起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪
起動(dòng)機(jī)是靠驅(qū)動(dòng)飛輪來(lái)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的,起動(dòng)機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪直徑很小,而飛輪直徑非常大。這種結(jié)構(gòu)有減速增扭的作用和變速箱1擋是一樣的原理:用小齒輪驅(qū)動(dòng)大齒輪,可以充分放大扭矩。但是轉(zhuǎn)速會(huì)被降低。不過(guò)起動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到近5000轉(zhuǎn),而汽油機(jī)只要拖動(dòng)到100轉(zhuǎn)左右就能成功啟動(dòng)。所以這點(diǎn)轉(zhuǎn)速的損失并不影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
2、起動(dòng)機(jī)內(nèi)部減速機(jī)構(gòu)
起動(dòng)機(jī)不僅僅靠飛輪減速增扭,其內(nèi)部也有減速增扭機(jī)構(gòu)。起動(dòng)機(jī)電機(jī)并不是直接驅(qū)動(dòng)前面的齒輪,而是通過(guò)一組齒輪減速增扭后驅(qū)動(dòng)的,最常見(jiàn)的就是電動(dòng)機(jī)通過(guò)一組行星齒輪減速增扭后把扭矩傳遞給驅(qū)動(dòng)齒輪,也就是說(shuō)起動(dòng)機(jī)電機(jī)的扭矩到達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪時(shí)就已經(jīng)被放大了。上圖就是拆開(kāi)的起動(dòng)機(jī),可以看到內(nèi)部有一組行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。
所以說(shuō)起動(dòng)機(jī)電機(jī)本身扭矩并不大,但是經(jīng)過(guò)兩次減速增扭后其扭矩就可以輕松驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)了。
起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程
起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程也是非常巧妙的,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)飛輪是一直轉(zhuǎn)動(dòng)的,所以起動(dòng)機(jī)在不工作時(shí)其驅(qū)動(dòng)齒輪不能一直接觸飛輪,否則起動(dòng)機(jī)很快就被弄壞了。
起動(dòng)機(jī)不工作時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪是縮在里面的,不接觸飛輪。當(dāng)我們擰鑰匙時(shí)首先接通起動(dòng)機(jī)上面的磁力開(kāi)關(guān),這時(shí)候起動(dòng)機(jī)電機(jī)并沒(méi)有通電。磁力開(kāi)關(guān)通電吸合,同時(shí)把驅(qū)動(dòng)齒輪推出去與飛輪嚙合,然后磁力開(kāi)關(guān)內(nèi)部的觸點(diǎn)閉合,給啟動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)通電,電動(dòng)機(jī)才開(kāi)始帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。等發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后斷開(kāi)電路,磁力開(kāi)關(guān)斷電復(fù)位,驅(qū)動(dòng)齒輪被拉回來(lái),同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)供電觸點(diǎn)斷開(kāi),起動(dòng)機(jī)停止工作。
上面這個(gè)過(guò)程看似簡(jiǎn)單,其實(shí)內(nèi)部包含了很多巧妙的設(shè)計(jì),下面我們就一點(diǎn)點(diǎn)來(lái)看。
啟動(dòng)電機(jī)供電
啟動(dòng)電機(jī)功率很大,一般在2千瓦左右。我們都知道功率=電壓×電流,汽車(chē)電壓為12伏,那么想驅(qū)動(dòng)2千瓦的電機(jī)就需要一百多安的電流。這么大的電流肯定需要很粗的導(dǎo)線。而汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)上的導(dǎo)線那么細(xì),點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)也沒(méi)那么大,肯定無(wú)法承受這么大的電流。所以說(shuō)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)并不是直接控制啟動(dòng)電流通斷的,而是控制磁力開(kāi)關(guān)的。磁力開(kāi)關(guān)相當(dāng)于一個(gè)電磁鐵,只需要很小的電流就能工作。磁力開(kāi)關(guān)內(nèi)部有兩個(gè)非常大的觸點(diǎn),能承受大電流。這才是給啟動(dòng)電機(jī)供電的。點(diǎn)火鑰匙通電后磁力開(kāi)關(guān)吸合,磁力開(kāi)關(guān)內(nèi)部的觸點(diǎn)閉合,啟動(dòng)電機(jī)就開(kāi)始通電工作了。
驅(qū)動(dòng)齒輪控制
起動(dòng)機(jī)不工作時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪并不與飛輪齒圈接觸,當(dāng)我們擰鑰匙啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)磁力開(kāi)關(guān)開(kāi)始動(dòng)作,把驅(qū)動(dòng)齒輪推出去與飛輪嚙合。啟動(dòng)成功后磁力開(kāi)關(guān)復(fù)位,驅(qū)動(dòng)齒輪退回。
驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪的嚙合
我們知道了起動(dòng)機(jī)工作時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪要先伸出來(lái)與飛輪齒圈嚙合,但驅(qū)動(dòng)齒輪推出去時(shí)齒牙不一定就剛好與飛輪的齒牙對(duì)準(zhǔn),如果牙沒(méi)對(duì)準(zhǔn)的話是無(wú)法嚙合的,這時(shí)候需要稍微轉(zhuǎn)動(dòng)一下才行。而起動(dòng)機(jī)上就有這么巧妙的設(shè)計(jì),使驅(qū)動(dòng)齒輪推出去的時(shí)候可以輕微轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就算齒牙沒(méi)對(duì)準(zhǔn),驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)一下就對(duì)準(zhǔn)了,保證你任何時(shí)候點(diǎn)火起動(dòng)機(jī)都能準(zhǔn)確無(wú)誤的與飛輪嚙合。
這個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)就是驅(qū)動(dòng)齒輪軸上的螺紋。驅(qū)動(dòng)齒輪被推出去時(shí)在這個(gè)螺紋的作用下會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),這樣就能保證任何時(shí)候驅(qū)動(dòng)齒輪都能與飛輪完美嚙合。
單向離合器
前面我們說(shuō)過(guò),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到100轉(zhuǎn)左右就可以啟動(dòng)成功,但是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后轉(zhuǎn)速會(huì)快速飆升,輕松突破一千轉(zhuǎn)。這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速。起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪將會(huì)被飛輪反拖轉(zhuǎn)動(dòng)。這么高的轉(zhuǎn)速如果傳遞給起動(dòng)電機(jī)的話沒(méi)幾下就弄壞了。所以電機(jī)與驅(qū)動(dòng)齒輪間還有一個(gè)單向離合器。也就是說(shuō)啟動(dòng)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪。而驅(qū)動(dòng)齒輪無(wú)法驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后即使轉(zhuǎn)速很高也只是帶著驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn),啟動(dòng)電機(jī)不轉(zhuǎn)。這樣就保護(hù)了啟動(dòng)電機(jī)。
BSG啟動(dòng)/發(fā)電機(jī)
上面所說(shuō)的是傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式,這幾年又有新的技術(shù)誕生了,那就是BSG電機(jī)。其實(shí)就是給傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)電機(jī)增加了驅(qū)動(dòng)功能,既可以發(fā)電又可以通過(guò)皮帶直接驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。而且BSG電機(jī)在換擋時(shí)還可以主動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,讓換擋更加平順。不過(guò)目前配備該系統(tǒng)的車(chē)還是很少的。我們做個(gè)了解即可。
以上就是起動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法,那么日常用車(chē)中也可能遇到一些關(guān)于起動(dòng)機(jī)的故障,我們就結(jié)合其原理來(lái)一起聊一聊。
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后起動(dòng)機(jī)異響
這是最常見(jiàn)的故障,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后能聽(tīng)到起動(dòng)機(jī)傳出來(lái)很刺耳的“嘎”的一聲響。這種故障分兩種情況:
一種是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后沒(méi)有及時(shí)松掉點(diǎn)火鑰匙,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升后反拖起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),由于轉(zhuǎn)速太高產(chǎn)生噪音。要知道起動(dòng)機(jī)只需要把飛輪拖動(dòng)到一百多轉(zhuǎn)就可以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),而發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速接近1000轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)速差了將近十倍,起動(dòng)機(jī)齒輪當(dāng)然受不了。不過(guò)這并不算故障,而是操作的原因。需要駕駛員熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程,在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后及時(shí)松開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。
還有一種情況是駕駛員及時(shí)松開(kāi)了點(diǎn)火鑰匙,但是起動(dòng)機(jī)磁力開(kāi)關(guān)或者驅(qū)動(dòng)齒輪內(nèi)部潤(rùn)滑不良導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)齒輪沒(méi)有及時(shí)復(fù)位,被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪反拖轉(zhuǎn)動(dòng)。這就屬于明顯的故障了。需要拆開(kāi)起動(dòng)機(jī)清理磁力開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)齒輪軸上的污漬、油泥、鐵銹,然后充分潤(rùn)滑,使其運(yùn)行自如,故障即可解決。
擰鑰匙點(diǎn)火,起動(dòng)機(jī)沒(méi)反應(yīng)
這也是很常見(jiàn)的故障,明明電瓶有電,但是你怎么擰鑰匙起動(dòng)機(jī)就是一動(dòng)不動(dòng)。這種故障一般都是接觸點(diǎn)壞了。
首先是點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn),點(diǎn)火開(kāi)關(guān)是給磁力開(kāi)關(guān)供電的,點(diǎn)火開(kāi)關(guān)使用時(shí)間長(zhǎng)了觸點(diǎn)會(huì)燒蝕,一旦燒蝕嚴(yán)重觸點(diǎn)無(wú)法閉合。這時(shí)候你再擰鑰匙也沒(méi)反應(yīng)。想要解決問(wèn)題就要拆掉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)好 維修觸點(diǎn)?
其次就是起動(dòng)機(jī)磁力開(kāi)關(guān)里的觸點(diǎn)出問(wèn)題了,導(dǎo)致磁力開(kāi)關(guān)雖然有動(dòng)作,但是觸點(diǎn)無(wú)法通電,這樣啟動(dòng)電機(jī)就不會(huì)工作了。這時(shí)候維修觸點(diǎn)即可。
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下不小心擰鑰匙點(diǎn)火
現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速都特別安靜,以至于有時(shí)候駕駛員都沒(méi)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行而誤操作擰了點(diǎn)火鑰匙。這時(shí)候能聽(tīng)到刺耳的“嘎嘎”聲。其實(shí)這就是飛輪與驅(qū)動(dòng)齒輪打齒產(chǎn)生的聲音,因?yàn)閮烧咿D(zhuǎn)速差太大,很難嚙合。偶爾犯一次也不必?fù)?dān)心,只要不是經(jīng)常這樣誤操作就不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生什么影響。
起動(dòng)機(jī)壽命多久?
很多新車(chē)主總喜歡問(wèn)這樣的問(wèn)題:車(chē)上某個(gè)零件壽命是多久啊、要多長(zhǎng)時(shí)間更換啊,好像在他們看來(lái)汽車(chē)還和前幾十年一樣,跑一段時(shí)間就得換一批零件,不換不爽。其實(shí)現(xiàn)在的技術(shù)比以前進(jìn)步多了,汽車(chē)上很多零件在正常使用條件下足以服務(wù)汽車(chē)的整個(gè)生命周期了。這其中就包括起動(dòng)機(jī)。
曾經(jīng)我見(jiàn)過(guò)一輛面包車(chē)點(diǎn)火鑰匙偶爾擰著沒(méi)反應(yīng),維修店給換了個(gè)點(diǎn)火鑰匙和起動(dòng)機(jī)。其實(shí)換下來(lái)的那個(gè)起動(dòng)機(jī)一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有,問(wèn)題真正的原因是點(diǎn)火開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)燒蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致無(wú)法傳遞點(diǎn)火信號(hào)。這時(shí)候只需要換個(gè)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)就行了。那個(gè)起動(dòng)機(jī)完全是過(guò)度維修了,或者說(shuō)明顯是被黑了。
其實(shí)起動(dòng)機(jī)的壽命真的很長(zhǎng),因?yàn)楸旧砉β示妥銐虼螅綍r(shí)只是用來(lái)啟動(dòng)一下發(fā)動(dòng)機(jī),這點(diǎn)負(fù)載對(duì)起動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)真不算回事兒。要知道不同溫度條件下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的阻力是不同的,同一輛車(chē)放在東北零下幾十度的天氣里,機(jī)油都快凍上了,冷啟動(dòng)時(shí)阻力肯定非常大。但是這輛車(chē)要開(kāi)到海南的話那就是天天暖洋洋,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)阻力自然小很多。所以說(shuō)起動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)考慮了很多因素,就我們平時(shí)正常使用很難把它用壞。
一般情況下我們認(rèn)為的起動(dòng)機(jī)出問(wèn)題了其實(shí)大都是其他原因?qū)е碌钠饎?dòng)機(jī)無(wú)法獲得啟動(dòng)信號(hào),或者是內(nèi)部潤(rùn)滑不足,這時(shí)候只需要排查故障,拆開(kāi)清洗潤(rùn)滑基本上就能解決問(wèn)題,沒(méi)必要換新的。只要線圈沒(méi)燒,一切都好商量。
所以說(shuō)汽車(chē)是個(gè)很有意思的東西,很多看似平常無(wú)比的結(jié)構(gòu)或者操作其內(nèi)部往往包含著很多有意思的道理。我們?cè)谟密?chē)過(guò)程中如果能了解其原理那么不管愛(ài)車(chē)出了什么問(wèn)題我們起碼知道個(gè)大概,維保時(shí)不至于總是被人牽著鼻子走。