汽车起动机保护电路的设计

汽车起动机保护电路的设计

王健

锦州汉拿电机有限公司 辽宁 锦州 121000

摘要：汽车起动机是汽车发动机启动时必不可少的一个部件，它是利用电动机驱动齿轮旋转，带动发动机的曲轴旋转，从而使发动机启动。本文将从以下几个方面介绍汽车起动机的工作原理及起动机保护电路设计。

1、汽车起动机的组成

汽车起动机是由电动机、齿轮组、电磁铁、开关、钢壳等部件组成。其中，电动机是起动机的主体部分，它是带动发动机的曲轴旋转的动力源；齿轮组是连接电动机和曲轴的中间件，它通过齿轮传动将电动机的转速传递给发动机；电磁铁是控制启动开关的重要部件，它通过电磁吸合作用来驱动齿轮组运动。

2、汽车起动机的工作原理

2.1 操作方式

当驾驶员转动钥匙或按下按钮时，电源通过电线输入到起动机中，使得起动机中的电磁铁受到激励，形成强磁场。这时电磁铁的吸合力会将启动齿轮向前推进，与发动机曲轴上的齿轮啮合。

2.2 齿轮组工作

启动齿轮与曲轴齿轮啮合后，电动机开始转动。由于电动机的转速很大，而发动机的转速很低，所以在齿轮组的传动作用下，电动机的旋转力矩被传递给了曲轴。

2.3 发动机启动

随着齿轮组的转动，发动机曲轴也开始旋转。当曲轴转速达到一定程度时，发动机便开始正常工作。此时，电磁铁的电源被切断，启动齿轮脱离曲轴齿轮，回到起动机内部，等待下一次启动。

3、汽车起动机的故障排查

汽车起动机是汽车的重要部件，如果出现故障，会给车辆的行驶造成很大的困难。通常情况下，起动机出现故障的原因主要有以下几种：

3.1 电源供应问题

起动机需要电源供应，如果电源出现问题，就会导致起动机无法正常启动。检查电池是否充足，电线是否老化等问题。

3.2 电磁铁故障

电磁铁是起动机的关键部件，如果电磁铁出现故障，就会导致起动机无法启动。检查电磁铁是否损坏，是否吸合不良等问题。

3.3 齿轮组问题

齿轮组是起动机的传动部件，如果齿轮组出现故障，就会导致起动机无法正常启动。检查齿轮是否磨损，是否损坏等问题。

3.4 电动机故障

电动机是起动机的动力源，如果电动机出现故障，就会导致起动机无法正常启动。检查电动机是否损坏，是否转动不良等问题。

4、汽车起动机的失效模式

汽车起动机是汽车发动机启动的关键部件，它的失效会导致车辆无法启动，给驾驶员带来很大的麻烦。本文将从以下几个方面介绍汽车起动机的失效模式。

4.1 电源供应问题

起动机需要电源供应，如果电源出现问题，就会导致起动机无法正常启动。常见的电源供应问题包括电池电量不足、电线老化等。当电池电量不足时，起动机无法获得足够的电能，无法正常启动。当电线老化时，电源会出现电阻增加、电流不稳定等问题，也会导致起动机无法正常启动。

4.2 电磁铁故障

电磁铁是起动机的关键部件，如果电磁铁出现故障，就会导致起动机无法启动。常见的电磁铁故障包括吸合不良、线圈短路等。当电磁铁吸合不良时，起动机无法将启动齿轮向前推进，无法与发动机曲轴齿轮啮合，导致起动机无法启动。当电磁铁线圈短路时，电磁铁会受到过大的电流，导致电磁铁损坏，无法正常工作。

4.3 齿轮组问题

齿轮组是起动机的传动部件，如果齿轮组出现故障，就会导致起动机无法正常启动。常见的齿轮组问题包括齿轮磨损、齿轮脱落等。当齿轮磨损时，齿轮之间的啮合关系会发生变化，导致齿轮组传动不稳定，无法带动发动机正常启动。当齿轮脱落时，齿轮会与其他部件发生摩擦，导致起动机无法正常工作。

4.4 电动机故障

电动机是起动机的动力源，如果电动机出现故障，就会导致起动机无法正常启动。常见的电动机故障包括电动机损坏、转动不良等。当电动机损坏时，电动机无法提供足够的动力，无法带动发动机正常启动。当电动机转动不良时，电动机的转速会受到影响，无法带动齿轮组正常运转，导致起动机无法正常工作。

5、起动机保护电路设计

5.1 保护电路的实物设计

起动机长时间工作的几种原因可能包括电池电量不足、电线老化、电磁铁故障、齿轮组问题和电动机故障等。为了避免这些故障的发生，我们需要设计一种起动机保护电路。

在设计起动机保护电路时，我们需要考虑成本和价值的平衡，因此可以利用废弃的发动机舱保险盒，选择一个五角继电器，加上一个小功率灯泡，并通过几根导线将它们连接起来，制成一个简单的起动机保护电路。这个电路可以加入整车启动系统电路中，对于着车过程完成后，即使出现钥匙卡滞不回位或起动机信号电路出现异常，也可以起到保护、警告作用，提醒用户采取必要的措施，避免引起严重的安全事故发生。

具体来说，这个起动机保护电路的实物图如图1所示。它包括一个继电器、一个小灯泡和几根导线。当钥匙插入点火开关并启动车辆时，继电器会接通电路，使灯泡发出亮光，表示起动机正在工作。如果起动机长时间工作或出现故障，继电器会自动断开电路，使灯泡熄灭，起到警告作用。同时，这个电路还可以检测到钥匙卡滞不回位或起动机信号电路出现异常的情况，并发出警告信号，提醒驾驶员采取必要的措施。

总之，这个起动机保护电路可以有效地保护起动机，避免其长时间工作或出现故障，从而提高车辆的安全性和可靠性。它的制作成本低，但却具有高价值，可以为驾驶员提供重要的保护和警告功能。

图1 起动机保护电路实物图

5.2 保护电路工作原理

在车辆钥匙进行点火前，起动机保护继电器R的a触点和b触点是导通的。这意味着继电器内部的动触片处于原始位置，起动机的启动信号可以经过继电器R的a触点、b触点和75A针脚，最终到达起动机磁力开关的A端。当钥匙进行正常点火后，点火信号由点火开关的5号针脚发出，经过起动机保险F209，进入继电器R。此时，继电器R内部动触片还处于原始位置，因此点火信号可以经过继电器R的a触点、b触点和75A针脚，最终到达起动机磁力开关的A端，使车辆正常着车。

当车辆开始工作时，发电机输出的14V电压被采集到继电器R的线圈正极端，即85号针脚，产生磁力。这个磁力促使继电器内部的动触片与b触点分离，导致a触点和c触点导通。此时，点火信号不再经过继电器R的a触点和b触点，因为起动机已经正常工作了。

继电器R的a触点和c触点导通后，可以将信号传递到警示装置或检测装置。例如，可以将c触点连接到一个警示灯泡上，当起动机长时间工作或出现故障时，警示灯泡会亮起，以提醒驾驶员采取必要的措施。另外，还可以将c触点连接到一个检测装置上，检测起动机的工作状态，以确保起动机的正常运行。

结语：总之，设计起动机保护电路是一项非常重要的工作，它不仅可以提高车辆的安全性和稳定性，还可以节省用户的维修成本，提高用户对公司产品的满意度。因此，各汽车制造企业应该注重起动机保护电路的设计和研发，为用户提供更加安全、可靠的汽车产品。

参考文献：

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[2]黄正午,王昕利,陈振权,杨琴.汽车起动机保护电路的设计[J].装备制造技术,2016(08):92-94+98.

[3]杨生辉,杨丹.汽车起动机驱动保护电路的分析与设计[J].汽车电器,1997(03):11-13.

 作者简介：姓名：王健，出生年月：（1982年8月24日），性别：男，民族：满，学历：大学本科，研究生：车辆工程，职称：副高，研究方向：汽车起动机及新能源汽车电机产品