第三章 起动系统电路识读
第一节 电起动系统结构
一、电起动系统的功用与组成
摩托车发动机是靠外力起动的。电子起动系统操作简便，起动迅速可靠，重复起动能力强，在现代摩托车上广泛应用。
1.电起动系统的功用
起动机在点火开关和起动继电器的控制下，将蓄电池的电能转化为机械能，带动发动机飞轮齿圈使曲轴转动，完成发动机的起动。
2.电起动系统的组成
起动系统是由蓄电池（电压为6V或12V）、起动机、起动继电器、点火开关等组成，如图3-1所示。
图3-1 摩托车电起动系统组成
①起动发动机时，先打开点火开关到点火挡（ON）。
②在方向把上按下起动按钮，较小的电流由蓄电池流过起动继电器。
③起动继电器内的触点闭合，从而接通起动机控制电路。
④蓄电池的电流便直接流向起动机，使起动机带动发动机转动。
⑤发动机起动后，松开起动按钮，起动继电器线圈产生磁场的电路断路，磁场消失，起动继电器触点在回位弹簧的作用下断开，使起动电路断开，起动机停止工作。
3.起动机的安装位置
起动机的安装位置是在发动机的下面，如图3-2所示。
图3-2 起动机安装位置
1—螺母；2—起动机导线；3—螺栓；4—起动机
二、起动系统工作原理
1.起动系统基本工作原理
起动系统基本控制电路主要由起动机、起动继电器、起动按钮、点火开关、蓄电池等组成，如图3-3所示。
图3-3 起动系统工作原理图
①起动系统工作时，由蓄电池提供的6V或12V直流电，经起动继电器及起动按钮的控制，送至起动机，起动机运转带动发动机旋转。
②摩托车起动机与发动机传递动力的离合机构分为超越离合器式和机械啮合式。
③超越离合器也称单向离合器，是一种单向传动机构，它结构简单，布置紧凑，广泛用于各类摩托车起动系统中。
④少数摩托车采用机械啮合式。采用机械啮合式机构有两个功用，除了闭合触点接通起动电路之外，还用来移动离合器，使之在接通起动机的同时，移动变速杆，通过变速杆推动离合器轴移动，使小齿轮与曲轴齿轮啮合，将起动机动力传递给发动机曲轴。
⑤发动机起动之后，松开起动按钮，继电器线圈回路断开，继电器触点和变速杆在各自回位的弹簧弹力作用下同时断开，起动机小齿轮与发动机曲轴齿轮脱离啮合，完成起动过程。
2.起动机误起动防护电路
采用电起动的摩托车常常装有安全开关，用以防止变速器挂挡或离合器结合时接通起动机电路，起到保护摩托车和驾驶人的作用。摩托车起动机安全开关电路如图3-4所示。
图3-4 摩托车起动机安全开关电路
由摩托车起动机安全开关电路可知，当变速器处于空挡位置，打开点火开关，仪表板上的空挡指示灯亮时，按下起动按钮，起动继电器线圈才有电流流过，起动继电器触点才能被吸下并接通起动机电路。当变速器处于某一挡位时，按下起动按钮，由于安全装置内部的三极管VT1、VT2都处于截止状态，所以起动继电器线圈无电流流过，使起动机电路不能接通。
这时如果握紧离合器握把，使离合器处于分离状态，离合器开关闭合，可以直接接通继电器线圈电路（当握紧离合器握把时，离合器开关接通，当放开离合器握把时，离合器开关断开），控制电路如下。
蓄电池正极→熔丝→点火开关→起动按钮→离合器开关→搭铁→蓄电池负极。由于起动继电器线圈产生电磁力而吸下触点，接通起动机电路。
三、起动系统主要部件结构
（一）起动机
起动机是摩托车电起动系统的核心部件，实际上是一个短时工作的直流电动机。其特点如下。
①起动电流大，正常工作电流为40A左右。
②起动功率大，一般起动机的额定功率为300W。
起动机是一台体积小、功率大的直流电动机，通电后它把电能转变为机械能，驱动部分为永磁直流电动机，主要由转子（电枢）、电刷、后壳体盖、壳体、电刷托架、电刷弹簧、前壳体盖等组成，起动机零件分解图如图3-5所示。
图3-5 起动机零件分解图
1—电刷及接头装置；2—垫圈；3—后壳体盖；4，9—O形密封圈；5—壳体；6—转子（电枢）；7—电刷托架；8—电刷弹簧；10—前壳体盖
图3-6所示为轻骑木兰QM50QT型轻便摩托车起动机结构。
图3-6 轻骑木兰QM50QT型轻便摩托车起动机结构
1—起动机总成；2—电枢组合；3—前端盖；4—碳刷弹簧；5，10—密封圈；6—螺钉M4×10；7—弹簧垫圈；8—线束；9—螺钉；11—单向离合器；12—螺钉M6×25
直流电动机在转速低时扭矩很大，因此很适合起动发动机，扭矩由起动机前端的齿轮轴输出。
1.转子（电枢）
图3-7为电枢总成，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁芯和转子（电枢）绕组组成，转子（电枢）绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制。
图3-7 电枢总成
换向器装在转子（电枢）轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。
2.电刷
电刷和换向器配合使用。它主要用来连接励磁绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁力矩保持固定方向。
电刷装在端盖上的电刷架中，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力，以保持配合，如图3-8所示。
图3-8 电刷及电刷架的组合
以四磁极电动机为例，其中两个电刷与外壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组，另外两个为搭铁电刷，通过电枢绕组的电流使这两个电刷搭铁。
3.壳体（外壳）
壳体是电动机的磁极和电枢的安装机体，其中一端有4个检查窗口，便于进行电刷和换向器的维护，其上有一绝缘接线端，是电动机电流的引入线。
4.单向离合器
起动机上装有传动机构，该机构是在起动发动机时使起动机驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，将起动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使起动机驱动齿轮自动空转或与飞轮齿圈脱离啮合。
起动机传动机构中的关键部件是单向离合器。其作用是在起动时将电枢产生的电磁转矩传递给发动机飞轮；而当发动机起动后，单向离合器立刻打滑，防止发动机飞轮带动电枢高速旋转。单向离合器如图3-9所示。单向离合器主要有滚柱式、摩擦片式和弹簧式三种类型。
图3-9 单向离合器
滚柱式单向离合器结构简单，在中、小功率的起动机上被广泛应用。滚柱式单向离合器的原理是通过改变滚柱在楔形槽中的位置来实现分离和结合，其结构如图3-10所示。
图3-10 滚柱式单向离合器结构
1—驱动齿轮；2—外壳；3—十字块；4—滚柱；5—弹簧与压帽；6—垫圈；7—护盖；8—传动套筒；9—弹簧座；10—弹簧；11—移动衬套；12—卡簧
单向离合器的外壳2与驱动齿轮1为一体，外壳2与十字块3之间形成四个楔形槽，每个槽中有一个滚柱4，十字块3与传动套筒8为一体，传动套筒内侧带键槽，套在电枢轴的花键部位上。
当起动机开始工作时，拨叉拨动移动衬套11，使驱动齿轮1与发动机飞轮齿圈啮合，电磁转矩由电枢轴传到传动套筒8与十字块3，使十字块3同电枢轴一同旋转。此时，再加上飞轮齿圈给驱动齿轮的反作用力，滚柱在摩擦力矩的作用下，滚入楔形槽的窄端而卡死［图3-11（a）］，于是驱动齿轮和传动套筒为一个整体，带动飞轮，起动发动机。当发动机起动后，发动机飞轮带动驱动齿轮旋转，外壳的转速高于十字块的转速，此时，滚柱滚向楔形槽的宽端而打滑［图3-11（b）］。这样发动机的转矩就不能通过驱动齿轮传递给电枢，防止电枢因高速飞转而造成电枢绕组“飞散”的事故。
图3-11 滚柱式单向离合器工作原理
1—驱动齿轮；2—外壳；3—十字块；4—滚柱；5—弹簧与压帽；6—楔形槽；7—飞轮
（二）起动继电器
1.继电器的作用
继电器可以实现自动接通或切断一对或多对触点，从而控制电路的通断，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
在摩托车电路中，应用大量的继电器来控制电路的导通与截止，它的主要作用是用小电流控制大电流，即用流经开关的小电流，通过继电器的触点控制用电设备的大电流，这样可保护开关触点不被烧蚀，提高开关的使用寿命。在摩托车上常见继电器有电源继电器、前照灯继电器、雾灯继电器、起动继电器、喇叭继电器等。多数继电器放置在熔断器盒内，还有一部分继电器随系统的线束而定。
部分继电器实物如图3-12所示。
图3-12 部分继电器实物
2.继电器的结构
继电器一般由电磁铁（包括线圈、铁芯）、触点（包括动触点、静触点）、外壳和接线端子（也称引脚）等组成。为了减小继电器线圈断电时产生的自感电动势，保护开关和电子元件，有些继电器线圈两端还并联一个电阻或续流二极管。继电器的内部结构如图3-13所示。
图3-13 继电器的内部结构
3.继电器的工作原理
只要在继电器线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与静触点（常闭触点）断开。这样吸合、断开，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分——继电器线圈未通电时处于断开状态的触点，称为“常开触点”，采用常开继电器；继电器线圈未通电时处于接通状态的触点称为“常闭触点”，采用常闭继电器。
（1）常开继电器的工作原理
如图3-14所示，常开继电器（在继电器的控制电路线圈1、3不通电时，开关2、4保持断开状态）一般都有两个电路，一个是控制电路（图中连接1、3端子的线圈的浅色部分），一个是负载电路（图中连接2、4端子的导线的深色部分）。其中，控制电路的线圈控制负载电路中开关的开闭：当给控制电路中的线圈（1、3端子）接通电流后，线圈中就会产生一个磁场，该磁场会控制负载电路（2、4端子）中原来断开的开关使其闭合，从而使负载电路导通；当切断控制电路中的电流后，线圈中磁场消失，负载电路中的开关会因回位弹簧的作用而回复原位（断开状态）。这样，就可以实现以小电流（流过线圈1、3间的电流）控制大电流（开关2、4间的电流）。
图3-14 常开继电器的工作原理
1～4—端子
（2）常闭继电器的工作原理
常闭继电器的工作原理如图3-15所示。常闭继电器和常开继电器的工作原理是一样的，所不同的是，该继电器负载电路中的开关（2、4端子）是常闭的。在接通控制电路中的线圈（1、3端子）后，开关会在磁力的作用下断开。断开控制电路的电流后，磁场消失，负载电路中的开关就又恢复到闭合状态。
图3-15 常闭继电器工作原理
1～4—端子
（3）继电器的控制类型
根据不同控制需要，继电器的端子是不同的，有3端子、4端子、5端子等多种，图3-16所示为常见继电器内部原理图。
图3-16 常见继电器的内部原理图
（三）起动按钮
起动按钮是驾驶人控制起动继电器线圈电流的通断，来控制起动继电器内的触点吸合或断开，从而控制起动机电路。
起动按钮是一种常开的控制开关，操作特点为点动，即按下起动按钮时触点接通，松开起动按钮时触点断开。