Тема 2.3 Электропусковые системы.
Электропусковые системы: характеристика, схемы, эксплуатация, контрольно измерительные приборы, назначение, устройство принцип действия.
Назначение и компоновочные схемы системы электрического пуска
Система пуска представляет собой комплекс устройств, предназначенных для принудительного вращения коленчатого вала при пуске двигателя.
Система пуска должна обеспечить пусковую частоту вращения при различных условиях эксплуатации машины; иметь высокую надежность, малые габаритные размеры и удельную массу; способствовать автоматизации процесса пуска.
Для обеспечения такой частоты вращения стартер должен преодолеть момент сопротивления двигателя
Момент трения Мт создается силами трения во всех механизмах двигателя (КШМ, ГРМ, насосы и др.) и зависит от мощности (литража), числа цилиндров, технологии изготовления, вязкости масла, а также температуры масла и окружающего воздуха. Существуют эмпирические зависимости для определения этого момента: для четырехцилиндровых двигателей
Мг = 8,58 Vh(0,24 + 0,033nп/100) v0,37; для восьмицилиндровых двигателей
Момент Мсж, необходимый для сжатия смеси, действует только первые пол-оборота (у четырехцилиндровых двигателей), а затем компенсируется в процессе расширения газов в других цилиндрах.
В электродвигателях с последовательным включением обмотки возбуждения ток в ней равен току в обмотках якоря и магнитный поток пропорционален току якоря, т.е.
В результате этого электромеханическая характеристика II двигателя имеет «падающий» характер, т.е. с уменьшением момента сопротивления на валу двигателя частота вращения увеличивается. При «нулевой» нагрузке двигатель идет «вразнос», т.е. частота вращения растет неограниченно. Двигатели с последовательным возбуждением применяют в основном в качестве стартеров пуска основных двигателей. В начальный момент пуска они могут создавать большой крутящий момент при малых частотах вращения. В некоторых случаях применяют стартеры со смешанным возбуждением.
Исходя из этих условий можно определить вид кривой мощности:
Электрическая схема управления стартером СТ221 (в) и схема работы двухобмоточного тягового реле (б, в, г) электрический двигатель пуск стартер
После пуска двигателя срабатывает муфта свободного хода, шестерня выводится из зацепления, а при установке ключа в положение «Зажигание» обесточивается реле К1, и размыкаются контакты К1.1.
Средства облегчения пуска
ТЕМА: «Электро пусковые системы»
Технологический колледж № 21
Специальность: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
РЕФЕРАТ
По модулю ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»
«МДК 01.01.Устройство автомобилей»
ТЕМА: «Электро пусковые системы»
Группа Т33/34 курс 3
2. Общая характеристика. 4стр.
3. Технологическая часть. 7 стр.
4. Неисправности стартера. 10 стр.
5. Заключение. 16 стр.
6. Список литературы. 17 стр.
Автомобиль – самое распространенное в современном мире механическое транспортное средство.
Широкое применение находят электрические системы пуска и воздушный, или цилиндровый пуск. Менее распространены пусковые устройства с вспомогательным двигателем внутреннего сгорания. Ручной пуск, пуск пневмостартером и инерционным стартером встречаются сравнительно редко.
Электрические системы пуска с питанием от аккумуляторной батареи удобны в эксплуатации и требуют минимальных затрат на обслуживание; в этом их главные преимущества.
Своевременно проведенный Т.О. и ремонт продлевает срок службы агрегата и автомобиля в целом.
Основным требованием к системе пуска двигателя является обеспечение надёжного и быстрого пуска без внешних средств облегчения пуска при температуре окружающей среды до –15С – для карбюраторных двигателей, до –15-20С при наличии вспомогательного двигателя.Энергоёмкость системы должна обеспечивать необходимое число повторных пусков и быстро восстанавливаться при работе двигателя. Система пуска должна иметь низкую стоимость, минимальную массу быть простой в обслуживании.
Для автомобильных карбюраторных двигателей наиболее широко применяют систему пуска электрическим стартером, но двигатели малой мощности, как правило, дополнительно снабжают устройством для ручного пуска.
Система пуска двигателя состоит из следующих механизмов (рисунок 20.1):
стартер с тяговым реле и механизмом привода,
реле включения стартера,
рисунок 20.1
рисунок 20.1 Схема системы пуска двигателя б) стартер включен.
Стартер совершает работу в три этапа:
1. С помощью механизма привода стартера шестерня на валу якоря вступает в зацепление с зубчатым венцом маховика.
2. Вал и шестерня начинают вместе вращаться. Шестерня проворачивает коленчатый вал двигателя через маховик. Происходит запуск двигателя.
3. Как только двигатель начал работать, механизм привода выводит шестерню из зацепления с зубчатым венцом маховика.
Все эти этапы повторяются каждый раз при повороте ключа в замке зажигания.
1.1.Назначение, устройство и принцип работы стартера.
На автомобильных, тракторных и транспортных двигателях используются предназначенные только для пуска электрические двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением – электростартеры. Крутящий момент с вала электростартера предается на коленчатый вал двигателя посредством шестерни, которая во время пуска вводится в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя.
Стартеры бывают с дистанционным приводом и с не дистанционным.
Основными частями стартера (рис.1) являются: корпус, якорь с обмотками и коллектором, две крышки, щетки и щеткодержатели.
В связи с потреблением стартером значительной силы тока (до 900 А) обмотки возбуждения и якоря выполнены из толстого провода. Четыре секции обмотки возбуждения включены последовательно обмоткам якоря двумя параллельными ветвями по две обмотки возбуждения в каждой. Щетки для лучшей проводимости сделаны меднографитными. Две щетки соединены с массой, а две – с обмотками возбуждения. Закрепленные в щеткодержателе щетки прижимаются к коллектору пружинами. Для приведения во вращение коленчатого вала двигателя стартер оборудован приводом, соединяющим вал стартера с зубчатым венцом маховика. Стартер включают при помощи выключателя зажигания. Работа стартера основана на взаимодействии магнитных полей обмоток возбуждения и якоря при прохождении по ним электрического тока.
Привод стартера должен обеспечивать соединение шестерни стартера с венцом маховика только на время пуска двигателя. После пуска вал стартера должен немедленно отключаться, в противном случае венец маховика будет вращать якорь стартера с очень большой частотой и витки обмотки якоря могут под действием центробежной силы выйти из пазов.
Рис. 1 Детали стартера
На изучаемых автомобилях применяют стартер с дистанционным управлением и электромагнитным включением ( рис.2). Привод состоит из реле включения, тягового реле с двумя обмотками – втягивающей и удерживающей, рычага с вилкой, кольца, пружины, шлицованной втулки и муфты. Втягивающая обмотка включена последовательно обмотке якоря, а удерживающая – параллельно.
Муфта свободного хода состоит (рис.3) из ведущей обоймы, перемещающейся на шлицах вала, и ведомой обоймы с шестерней и четырьмя клинообразными выемками. В клинообразных выемках помещены ролики с пружинами. Вращение ведущей обоймы вызывает перемещение роликов в узкую часть выемки и заклинивание ведомой обоймы на ведущей. Если вращать по ходу ведомую обойму относительно ведущей, то ролики перемещаются в более широкую часть выемок и ведомая обойма будет свободно вращаться на ведущей.
Для включения стартера необходимо повернуть ключ зажигания вправо до отказа, при этом замыкается цепь обмотки реле включения. Созданное обмоткой реле магнитное поле проводит к замыканию контактов реле, в результате втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле включаются в электрическую цепь. Под действием магнитного поля обмоток втягивается сердечник тягового реле и рычагом, связанным с ним, вводит в зацепление шестерню привода с венцом маховика. Одновременно медный контактный диск на другом конце стержня после включения шестерни замкнет силовую электрическую цепь стартера.
При повороте ключа зажигания в исходное положение цепь удерживающей обмотки размыкается, и сердечник тягового реле, а с ним рычаг и медный диск включения вернутся в исходное положение, стартер выключится.
Рис.2 Схема включения стартера.
К основным неисправностям стартера относятся ослабление крепления подводящих проводов, изнашивание или загрязнение щеток и коллектора, окисление контактов выключателя, обрыв или замыкание в обмотках, изнашивание деталей муфты свободного хода и зубьев шестерни. Эти неисправности приводят к тому, что стартер не работает совсем, не развивает нужные частоту вращения и мощность, при выключении якорь стартера вращается, а коленчатый вал неподвижен, создается сильный шум при включении и работе стартера.
При включении стартер не работает совсем, характерных щелчков тягового реле не прослушивается. Для выявления причин нужно выключить фары и стартер. Если при выключении стартера накал ламп не будет изменяться, это указывает на плохой контакт или обрыв в цепях вспомогательного реле либо в цепи основного рабочего тока стартера.
Если накал ламп сильно уменьшается, то вероятной причиной может быть плохое состояние аккумуляторной батареи или нарушение контакта в ее клеммных соединениях, а также неисправность электродвигателя стартера. Места плохого контакта в электрических цепях и обрыва определяются последовательным подключением контрольной лампы в указанных электрических цепях. При необходимости надо проверить степень заряженности аккумуляторной батареи. Если при включении стартера прослушиваются характерные щелчки, это означает, что тяговое реле неисправно.
При включении стартера коленчатый вал проворачивается очень медленно. Наиболее частыми причинами этого являются недостаточная заряженность аккумуляторной батареи, окисление и (или) ослабление крепления контактов рабочей электрической цепи стартера или пробуксовка роликовой муфты свободного хода. При исправной аккумуляторной батарее стартер необходимо снять для проверки и устранения неисправностей.
При включении стартера якорь вращается, а маховик неподвижен. Причинами этой неисправности могут быть пробуксовка муфты свободного хода, выпадение ости или поломка рычага муфты, поломка поводкового кольца муфты или буферной пружины.
Сильный шум при включении и работе стартера возможен при ослаблении его крепления, обрыве удерживающей обмотки втягивающего реле, поломке зубцов шестерен привода и венца маховика.
Сильный шум после пуска двигателя означает, что стартер не выключается. Необходимо быстро заглушить двигатель, отключить аккумуляторную батарею, проверить состояние зубцов шестерни привода и обмоток втягивающего реле
Включает в себя проверку работоспособности на стенде, разборку, проверку деталей и сборку.
Проверка стартер производится на специальном стенде в режиме холостого хода и под нагрузкой. Электрическая схема включения стартера при проверке приведена на (рис.4). Соединительные провода к батарее и амперметру должны иметь сечения не менее 16 мм. При подводимом напряжении 12 В стартер должен на холостом ходу потреблять ток в пределах 70…85 А, а частота вращения якоря должна быть в пределах 5000 оборотов в минуту.
Повышенный потребляемый ток, пониженная частота вращения, а также шум во время работы свидетельствуют об электрических или механических неисправностях. Уменьшенный потребляемый ток и пониженная частота вращения якоря при нормальном напряжении на клеммах стартера свидетельствуют о нарушении контактов в соединениях проводов или в щеточном узле.
Для испытания стартера под нагрузкой в режиме полного торможения на шестерню привода надевают зажимное приспособление с рычагом, соединенное с динамометром, и определяют тормозной момент. Для этого производится кратковременное включение стартера и измерение развиваемого им усилия по шкале динамометра. При умножении измеренной динамометром величины усилия на длину плеча рычага определяют развиваемый стартером крутящий момент, который должен соответствовать паспортным данным стартера.
Разборка стартера производится в следующем порядке:
• Отсоединить от втягивающего реле вывод катушки возбуждения и снять его, отсоединив от крышки;
• Вывернуть стяжные болты, снять крышку со щетками вынуть щетки из щеткодержателей со стороны коллектора;
• Разъединить корпус с передней крышкой и вынуть якорь в сборе с муфтой свободного хода;
• Снять муфту свободного хода, для чего необходимо сдвинуть ограничительное кольцо в сторону привода и удалить из проточки вала якоря стопорное кольцо.
После разборки все детали следует промыть и продуть сжатым воздухом и произвести их проверку.
Проверка деталей стартера на замыкание производится при помощи индикатора и источника питания или автотестера. При обнаружении замыкания по загоранию лампы индикатора дефектная деталь подлежит замене.
Якорь стартера не должен иметь механических повреждений шлицев и повышенного износа коллектора. При значительной шероховатости и износе коллектора его протачивают и зачищают мелкозернистой шлифовальной шкуркой.
Замкнутые катушки возбуждения можно заменить, отвернув при помощи пресс-отвертки винты их крепления к корпусу стартера. При заворачивании винтов при сборке их головки зачеканивают во избежание самопроизвольного отворачивания.
Муфта свободного хода проверяется по проворачиванию ее шестерни на ступице: шестерня должна свободно проворачиваться относительно ступицы в одну сторону и не проворачиваться в другую сторону. Зубья шестерни не должны иметь следов выкрашивания и сколов. Небольшие забоины на заходной части шестерни можно удалить шлифовкой мелкозернистым шлифовальным кругом.
Крышки стартера не должны иметь сколов и трещин, изношенные втулки вала якоря перепрессовываются.
Щетки должны свободно перемещаться в щеткодержателях и при повышенном износе их необходимо заменить. Высота щеток должна быть не менее 9 мм у стартера автомобиля ЗАЗ-1102 и не менее 12 мм – у стартеров остальных легковых автомобилей.
Сборка стартера осуществляется в порядке, обратном разборке. Винтовые шлицы вала якоря при сборке необходимо смазать моторным маслом, а втулки якоря и шестерню привода – смазкой Литол-24. При сборке осуществляется регулировка осевого перемещения вала якоря подбором количества и толщины регулировочных шайб, устанавливаемых на передней или задней шейках вала якоря. После сборки проверяют правильность регулировки привода по расстоянию между торцом шестерни муфты свободного хода и ограничительным кольцом ее хода.
Техническое обслуживание стартера.
Заключается в периодической подтяжке креплений проводов и очистке наружных поверхностей от загрязнений.
Для обеспечения надежной работы стартера рекомендуется через каждые 45 000 км пробега, а при необходимости и раньше, снимать его с автомобиля для очистки и проверки состояния его деталей и смазки. При этом производится зачистка коллектора и при необходимости замена изношенных щеток, а также регулировка привода и осевого перемещения вала якоря.
Рис. 4 Схема включения при испытании стартера:
1 – рычаг; 2 – динамометр; 3 – стартер; 4 – втягивающее реле стартера; 5 – выключатель; 6 – вольтметр; 7 – указатель тока; 8 – шунт указателя тока; 9 – аккумуляторная батарея.
Стартер является средством дистанционного запуска двигателя. При помощи поворота ключа в замке зажигания замыкает электрическую цепь стартера, вращаясь он заводит двигатель.
В процессе эксплуатации возникают неисправности которые подробно описываются в работе. Техническое обслуживание и ремонт проводятся согласно пробегу автомобиля при котором и устраняются все неисправности.
При произведении ремонтных работ необходимо соблюдение охраны труда для создания безопасных условий, сохранения здоровья.
Своевременный ремонт и Т.О. обеспечивают работу без отказов, меньшему простою техники в ремонте, способствуют увеличению срока службы агрегата, увеличению прибыли автопредприятия.
1. Ю.Т. Чумаченко Автослесарь, Ростов-на-Дону, «Феникс» 2004 540cтр
2. В.Н. Никитин ДВС, Москва «Машиностроение» 1980 288стр. [текст]
3. С.М. Мараков Устройство, ТО и ремонт легковых автомобилей, Москва, «Компас» 1987 335стр [текст]
4.К.Т. Казанцев Автослесарь, Ростов-на-Дону, «Кот» 2004 540cтр
5. А.С. Орлин ДВС, Москва «Машиностроение» 1981 253стр. [текст]
Система электропуска
Назначение
Система электропуска предназначена для предания вращения коленчатому валу двигателя с пусковой частотой, при которой обеспечиваются необходимые условия смесеобразования, воспламенения, и горения рабочей смеси. Пусковая частота вращения коленчатого вала для карбюраторных двигателей находится в пределах 50-100 об/мин, а для дизелей – в пределах 150-250 об/мин. Пусковой ток у стартеров различного типа достигает 300-800 А.
Устройство стартера
Технически стартер состоит из более пятидесяти различных деталей, но принципиальное устройство его несложно.
Система электропуска карбюраторных двигателей состоит из стартера, аккумуляторной батареи и цепи стартера (выключателя массы, реле включения стартера, проводов).
Основной частью стартера является электродвигатель постоянного тока, питаемый от аккумуляторной батареи. Стартер должен развивать требуемый крутящий момент, чтобы коленчатый вал провернулся на 2-4 оборота до того, как установится пусковая частота вращения коленчатого вала в заданных пределах, что необходимо для образования готовой к воспламенению рабочей смеси.
Вал стартера соединяется с коленчатым валом только во время пуска двигателя. Для этой цели служит шестерня, установленная на валу стартера при помощи шлицевого соединения, допускающего осевое перемещение шестерни по валу и её соединение, и разъединение с зубчатым венцом маховика. Разъединение шестерни с зубчатым венцом маховика после пуска двигателя должно происходить автоматически, так как из-за большого передаточного числа (10-15) этой передачи частота вращения вала стартера возрастает до 10-15 тыс. об/мин, что может привести к вылету обмотки якоря под действием центробежных сил. Для предотвращения этого явления на большинстве стартеров устанавливается муфта свободного хода, обеспечивающая передачу крутящего момента только в одном направлении – от вала стартера к маховику.
Схема включения стартера
Схема включения стартера
Взаимодействие элементов стартера (1) при пуске двигателя происходит следующим образом.
При замыкании контактов выключапо обмотке (7) тяговое реле (5) проходит ток, сердечник (8) электромагнита втягивается внутрь обмотки, а соединённый с ним рычаг (11) перемещает шестерню (12) привода (10) и вводит её в зацепление с зубчатым венцом (13) маховика. При полном зацеплении зубчатой передачи сердечник (8) через контактный диск (6) замыкает контакты (4) и ток от аккумулятора поступает в обмотку электродвигаЯкорь электродвигателя начинает вращаться и передаёт крутящий момент через шестерню (12) и зубчатый венец (13) маховика на коленчатый вал двигателя. После пуска двигателя выключаразмыкает контакты, и цепь обмотки электродвигателя прерывается. Под действием пружины (9) контактный диск (6) и шестерня (12) механизма привода возвращаются в исходное положение.
Стартер следует включать на время не более 5-10 с. Если двигатель не пустился, стартер можно включить повторно с интервалом не менее 30 с. Этот промежуток времени необходим для восстановления работоспособности аккумуляторной батареи. Включать стартер повторно можно не более трёх раз подряд, затем следует найти и устранить неисправность в системах питания или зажигания.
Лекции по устройству автомобиля
Система пуска двигателя
Система пуска двигателя включает в себя (рис.60):
· стартер с тяговым реле и механизмом привода,
· реле включения стартера,
Стартер (рис. 60) представляет собой мощный электрический двигатель постоянного тока, который служит для запуска двигателя автомобиля. Простым поворотом ключа в замке зажигания в положение «Запуск», ток через реле подается от аккумуляторной батареи на обмотки стартера и двигатель запускается.
Рис. 60 Схема системы пуска двигателя
а) стартер выключен
Рис. 60 Схема системы пуска двигателя
б) стартер включен
Рис. 60 Схема системы пуска двигателя
в) схема электрической цепи стартера
Работа стартера состоит из трех этапов:
1. Механизм привода стартера вводит шестерню на валу якоря в зацепление с зубчатым венцом маховика.
2. Начинается вращение вала якоря стартера вместе с шестерней, которая проворачивает коленчатый вал двигателя через маховик, тем самым, запуская двигатель.
3. После начала работы двигателя, механизм привода выводит шестерню стартера из зацепления с зубчатым венцом маховика.
Назначение, устройство и принцип работы стартера.
Система запуска двигателя автомобиля осуществляет первичное вращение коленчатого вала ДВС, в результате чего происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах и силовой агрегат начинает работать самостоятельно.
Главной задачей системы пуска становится проворачивание коленвала, что позволяет поршню выполнить необходимое для воспламенения заряда сжатие смеси в цилиндрах. Затем горючее воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых двигателях, от сильного сжатия и нагрева в дизельных).
Далее коленчатый вал начинает вращаться самостоятельно, то есть двигатель запускается, обороты коленвала увеличиваются, вращение вала становится возможным благодаря преобразованию тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Как только обороты коленвала достигают определенной частоты, происходит автоматическое отключение системы запуска.
В этой статье мы рассмотрим, как работает электрическая система пуска двигателя, из каких какие основных элементов она состоит, а также поговорим о том, какие еще бывают системы запуска ДВС, кроме электрических решений.
Система пуска двигателя: конструктивные особенности и принцип действия электрического запуска ДВС
Начнем с того, что на раннем этапе двигатели автомобиля запускались вручную. Для этого использовалась особая заводная рукоятка, которая вставлялась в специальное отверстие, после чего водитель самостоятельно проворачивал коленчатый вал.
В дальнейшем появилась система электрического пуска, которая в самом начале была не совсем надежной. По этой причине на многих моделях электрический пуск комбинировали с возможностью ручного запуска, что давало возможность запустить двигатель в случае возникновения проблем с электрозапуском. Затем от такой схемы полностью отказались, так как общая надежность электрических систем значительно возросла.
Итак, система запуска (часто называется стартерная система пуска двигателя) состоит из механических и электрических узлов и агрегатов. Как уже было сказано, главной задачей является проворачивание двигателя для запуска.
Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:
В двух словах, стартерная цепь фактически является электроцепью, по которой электрический ток подается от АКБ к стартеру. В такую цепь входит провод, который соединяет аккумулятор и стартер, «масса» на кузов автомобиля, а также различные клеммы и соединения, по которым идет пусковой ток.
Что касается аккумулятора, основной задачей является обеспечение необходимого напряжения для работы стартера. Важно, чтобы АКБ имела нужную емкость и уровень заряда не ниже 70%, что позволяет стартеру прокручивать коленвал ДВС с необходимой для запуска частотой.
Стартер представляет собой электромотор. На валу стартера установлена шестерня, которая после подачи напряжения на стартер входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Так реализована передача крутящего момента от стартера на коленвал двигателя.
Еще отметим, что стартер потребляет большой пусковой ток. При этом для включения и выключения стартера используется слаботочный переключатель, более известный как замок зажигания. Данный элемент осуществляет управление специальным реле, а также блокировочными выключателями стартера (при наличии).
Вернемся к общему устройству элементов системы. Как уже говорилось, стартер с тяговым реле представляет собой электродвигатель постоянного тока. Стартер состоит из статора, который является корпусом, ротора (якорь), а также щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.
Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера, а также позволяет работать механизму привода. Указанное тяговое реле включает в себя обмотку, якорь, контактную пластину. Электрический ток подается на тяговое реле через специальные контактные болты.
Механизм привода нужен для передачи крутящего момента от стартера на коленвал. Основными элементами конструкции является рычаг привода или вилка, которая имеет поводковую муфту, демпферная пружина, а также обгонная муфта и ведущая шестерня. Указанная шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, который установлен на коленвалу. Замок зажигания после поворота ключа в положение «старт» отвечает за подачу постоянного тока от АКБ на тяговое реле стартера.
Система электрического пуска
Назначение, требования, компоновочные схемы.Система пуска представляет собой комплекс устройств, предназначенных для принудительного вращения коленчатого вала при пуске двигателя.
Требования к системе пуска: обеспечение пусковой частоты вращения при различных условиях эксплуатации автомобиля, высокая надежность, малые габаритные размеры и удельная масса, возможность автоматизации процесса пуска.
При пуске двигателя пусковое устройство (стартер) должно обеспечить заданную (пусковую) частоту вращения. Это необходимо для создания в камере сгорания в конце такта сжатия достаточного давления и требуемой температуры смеси (в дизеле — воздуха). Только в этом случае смесь может воспламениться и образовать надежный фронт распространения пламени по всей камере сгорания. Для карбюраторных двигателей пусковая частота вращения составляет 40…80 мин-1, для дизелей — 150…300 мин-1.
Большая частота вращения для дизелей обусловлена тем, что для воспламенения топлива, впрыскиваемого форсункой, нужна более высокая температура, чем в карбюраторных двигателях.
Для обеспечения такой частоты вращения стартер должен преодолеть момент сопротивления двигателя при пуске (момент сил трения; момент сил сжатия смеси; момент сил инерции). Момент сил трения вызывается трением во всех парах трения механизмов двигателя (в КШМ, ГРМ, насосах и др.) и зависит от мощности (литража), числа цилиндров, технологии изготовления, а также от вязкости масла, на которую сильно влияет температура масла (окружающего воздуха). Момент сил сжатия смеси действует только первые полоборота (в четырехцилиндровых двигателях), а затем компенсируется в процессе расширения газов в других цилиндрах. Момент сил инерции действует в первые 2…3 с, когда частота вращения коленчатого вала увеличивается от 0 до пусковой частоты вращения. Однако в начальный момент трогания он достигает больших значений.
Различают системы пуска (ручные и с помощью инерционные, пневматические, гидропневматические, электрические и механические
вспомогательного двигателя внутреннего сгорания). В основном применяют
электрическую
(электростартерную) систему, которая лучше остальных систем отвечает перечисленным ранее требованиям.
Электрическая система состоит из аккумуляторной батареи, стартера, механизма привода, цепи управления и средств облегчения пуска.
В начальный момент трогания двигателя для создания высокого момента стартер потребляет ток 100…500 А и более. Такой режим может обеспечить стартерная аккумуляторная батарея. При работе системы электроснабжения (во время движения автомобиля) батарея работает циклически: то заряжается, то разряжается. В городских условиях средняя частота включений двигателя составляет 22…28 раз на 100 км пути.
Стартеры. Электромеханические характеристики стартеров. В качестве стартеров применяют электрические двигатели постоянного тока, подразделяя их на двигатели последовательного, параллельного и смешанного возбуждения
. Это определяется способом подключения обмотки возбуждения относительно обмотки якоря. У двигателей с
параллельным подключением
обмотки возбуждения ток в ней не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Поэтому электромеханическая характеристика такого двигателя достаточно стабильная, т.е. частота вращения практически не меняется с ростом момента нагрузки.
В электродвигателях последовательного возбуждения
ток в обмотке возбуждения равен току в обмотке якоря и магнитный поток пропорционален току якоря. В результате этого электромеханическая характеристика двигателя имеет «падающий» характер, т.е. с уменьшением момента сопротивления на валу двигателя частота вращения увеличивается. При «нулевой» нагрузке двигатель идет «в разнос», т.е. частота вращения растет неограниченно.
Двигатели последовательного возбуждения чаще всего применяют в качестве стартеров пуска основных двигателей.
В начальный момент пуска они могут создать большой вращающий момент при малых частотах вращения.
В некоторых случаях применяют стартеры со смешанным возбуждением, характеристика которых занимает промежуточное положение.
Механизм привода служит для соединения стартера с основным двигателем и разъединения их в начале работы основного двигателя. Механизм привода должен обеспечивать безударное включение шестерен, пусковую частоту вращения коленчатого вала, ввод шестерни стартера в зацепление раньше или одновременно с подачей тока в обмотки электродвигателя, отключение стартера и вывод шестерен из зацепления в начале работы основного двигателя.
Безударное соединение шестерни стартера с венцом маховика достигается скруглением торцов зубьев и вращением ее при вводе в зацепление. Передаточное число от вала стартера к валу основного двигателя (отношение числа зубьев венца маховика к числу зубьев шестерни стартера) составляет 10…15. Это обеспечивает необходимую пусковую частоту вращения коленчатого вала. После пуска двигателя частота вращения его коленчатого вала составляет 800…1200 мин-1. В этом случае уже двигатель может вращать вал стартера с частотой 12000…18000мин-1. На такую частоту вращения стартер не рассчитан — он выйдет из строя. Для разъединения стартера и основного двигателя устанавливают муфты свободного хода
Когда стартер является ведущим (до начала работы двигателя), муфта свободного хода заклинивает шестерню на валу стартера. После пуска двигатель начинает работать устойчиво и становится ведущим. Тогда муфта разблокирует соединение «шестерня — вал стартера» и вал начнет вращаться отдельно.
При передаче больших вращающих моментов (в автомобилях КамАЗ, КАЗ) роликовая муфта работает ненадежно, поэтому здесь применяют храповую муфту свободного хода.
Вывод шестерни из зацепления у большинства стартеров происходит после отключения питания стартера за счет вращения шестерни по винтовой нарезке вала, направление витков которой противоположно направлению вращения.
Электрическое управление стартером
в современных автомобилях почти везде дистанционное. При таком управлении электродвигатель стартера соединяется с аккумуляторной батареей с помощью тягового реле стартера.
На автомобилях с карбюраторными двигателями оно включается через замок зажигания и реле стартера. В стартерах применяют двухобмоточные тяговые реле.
В стартерах для пуска дизелей контакты замка зажигания включают сначала промежуточное реле, а затем тяговое. Это обусловлено тем, что для включения тягового реле требуется ток силой 30…40 А, на который не рассчитаны контакты замка зажигания.
Для предотвращения включения стартера на работающем двигателе в последние модели стартеров введено специальное реле блокировки. Оно реагирует на сигналы специальных датчиков. Ими могут быть датчики частоты вращения (тахометры), давления масла в смазочной системе. Но чаще всего реле реагирует на номинальное напряжение генератора, т.е. когда генератор вырабатывает номинальное напряжение, все реле стартера не срабатывают. Сигнал напряжения снимается с одной из фаз генератора или с дополнительной специальной обмотки.
Устройство стартеров. Электростартер состоит из объединенных в одном агрегате электродвигателя, механизма привода и системы управления. Конструкции большинства моделей стартеров однотипные.
Стартеры с редукторами. Чем больше частота вращения электродвигателя, тем он компактнее и обладает меньшей массой. Однако передаточное число от приводной шестерни к маховику не может быть более 16, так как при большем его значении труднообеспечить механическую прочность приводной шестерни.
В 80-е годы XX в. был начат выпуск стартеров с встроенными редукторами, что позволило в 1,5…2 раза уменьшить их габаритные размеры за счет увеличения частоты вращения якоря до 15000…20000 мин-1, сохранив при этом пусковую частоту вращения двигателя. Внутри корпуса стартеров размещен планетарный или рядный с внешним (или внутренним) зацеплением шестерен механизм, понижающий частоту вращения якоря в 3…4 раза. Для повышения прочности и снижения момента инерции в стартерах использованы обмотки из алюминия, более термостойкие изоляционные материалы. Эти стартеры кроме более высокого КПД создают меньшую нагрузку на аккумуляторную батарею, так как пусковые моменты меньше, потребляют меньшую мощность при малых нагрузках. В то же время они создают более тяжелые условия работы муфты свободного хода, больший шум, тяжелые условия работы щеточно-коллекторного узла, повышенные требования к изготовлению. Считается, что преимущества таких стартеров проявляются при мощности более 1 кВт.
Средства облегчения пуска.При низких температурах пуск двигателя затруднен. Это обусловлено следующими факторами: ухудшением характеристики аккумуляторной батареи и соответственно стартера; увеличением момента сопротивления двигателя из-за повышения вязкости масла; невозможностью хорошо подогреть смесь (воздух в дизеле) из-за повышенной теплоотдачи нагревающейся при сжатии смеси (воздуха); плохой испаряемостью бензина, а следовательно, невозможностью образования качественной топливовоздушной смеси.
Вспомогательные источники питания
представляют тележки с дополнительными аккумуляторными батареями (агрегат Э536) или источники питания, работающие от трехфазной сети (агрегат Э307 или Э312), с трехфазным трансформатором и выпрямителем.
применяют в основном для пуска дизелей, монтируя их на двигателе. Различают средства подогрева воздуха (электрофакельный подогреватель и свечи подогрева), средства воспламенения смеси (свечи накаливания), средства подогрева всего двигателя (предпусковые подогреватели).
Свечи накаливания устанавливают во впускном коллекторе или в камере сгорания так, чтобы на них не попадало топливо из форсунок. Спираль свечи нагревает перемещающийся мимо него поток воздуха. Время нагрева свечи до пуска двигателя 30…60 с, потребляемый ток 40…50 А, температура нагрева элемента 900…1050 °С. Когда двигатель начнет устойчиво работать, свечи должны быть отключены.
устанавливают во впускном коллекторе дизелей литражом более 5 л. Нагревательный элемент (спираль накаливания) подогревателей включается до пуска, а электромагнитный клапан при пуске открывается и пропускает топливо к спирали. Попадая на раскаленную спираль, топливо горит, а проходящий в цилиндры холодный воздух нагревается, захватывает пламя и разносит по цилиндрам, обеспечивая подогрев камеры сгорания и воспламенение основной части топлива, впрыскиваемого форсунками. После пуска двигателя подогреватель выключают. При этом клапан перекрывает подачу топлива к спирали.
(например, ПЖД-30 для автомобилей КамАЗ) обеспечивают пуск двигателей при температуре ниже — 30 °С. Они состоят из форсунки, спирали накаливания для поджигания топлива, подаваемого форсункой, и вентилятора, обеспечивающего обдув поддона горячими газами. Одновременно подогревается жидкость системы охлаждения двигателя. Пусковые подогреватели работают на том же топливе, что и двигатель.
Принцип работы системы электрического запуска ДВС
Система электрического запуска стоит на различных типах двигателей (двухтактные и четырехтактные, бензиновые, дизельные, роторно-поршневые, газовые и т.д.)
Общий принцип работы заключается в следующем:
После того, как водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток от АКБ подается на контакты тягового реле (на втягивающее стартера). В то время, когда ток начинает проходить по обмоткам тягового реле, осуществляется втягивание якоря. Указанный якорь перемещает рычаг механизма привода, в результате осуществляется зацепление ведущей шестерни и зубчатого венца маховика.
Параллельно якорь замыкает контакты реле, благодаря чему реализуется питание электрическим током обмоток статора и якоря. Это позволяет стартеру вращаться, передавая крутящий момент на коленчатый вал.
Как работают автомобильные спидометры?
Как поменять фильтр на бензонасосе
После запуска двигателя обороты коленвала увеличиваются. В этот момент срабатывает обгонная муфта, отсоединяющая стартер от двигателя, при этом стартер еще продолжает свое вращение. Затем при помощи возвратной пружины тягового реле происходит обратное перемещение якоря. Это позволяет вернуть механизм привода в обратное положение.
Кстати, если говорить о различных штатных блокировках стартера при запуске двигателя, такие решения встречаются, однако не на всех моделях авто. Основной задачей является повышение комфорта эксплуатации и безопасности. Если просто, стартер не будет работать, пока водитель не выжмет сцепление или не включит нейтральную передачу перед запуском двигателя.
Рекомендуем также прочитать статью о том, почему «проваливается» напряжение во время запуска двигателя. Из этой статьи вы узнаете о причинах падения напряжения в бортовой автомобильной сети, а также на какие моменты и нюансы следует обратить внимание при диагностике подобных неполадок.
Наличие такой блокировки позволяет избежать рывков и случайного перемещения ТС, что часто случается, когда водитель начинает заводить двигатель от стартера с включенной передачей.
Назначение, устройство и принцип работы стартера.
Система электрического пуска двигателя
Назначение. Система электрического пуска двигателя обеспечивает надежный запуск двигателя путем проворота коленчатого вала с пусковой частотой вращения. Пусковая частота карбюраторного двигателя — 50-100 об/мин, дизеля — 120-200 об/мин.
Устройство(табл. 13). Система электрического пуска двигателя состоит из следующих основных элементов: аккумуляторной батареи, электрического стартера, цепи стартера, средства облегчения пуска двигателя.
Основным исполнительным элементом системы пуска является стартер
(рис. 47), представляющий собой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой возбуждения и дистанционным включением с места водителя. Стартер крепится к кожуху сцепления или к специальному кронштейну на боковой части блока цилиндров таким образом, чтобы пусковая шестерня при включении стартера входила в зацепление с зубчатым венцом маховика.
Цепь стартера включает в себя следующие приборы (рис. 47): включатель стартера 18; электромагнитное тяговое реле (А); реле стартера (Б); реле блокировки (В); провода, соединяющие все приборы в единую электрическую цепь.
К средствам, облегчающим пуск двигателя, относятся: пусковые жидкости, свечи накаливания, электрофакельные подогреватели воздуха, электроподогрев АКБ, предпусковые подогреватели, подогрев масла в поддоне картера путем обдува его теплым воздухом.
Принцип действия системы пуска. При включении стартера, которое осуществляется поворотом ключа в замке зажигания в положении «стартер», ток подается на обмотку реле стартера, включенную на «массу» через контакты реле блокировки, и контакты реле стартера замыкают цепь втягивающей обмотки тягового реле. Втягивающая обмотка намагничивает сердечник, который втягивает в себя подвижный якорь, перемещающий рычаг пусковой шестерни. Пусковая шестерня с муфтой свободного хода перемещается по винтовым шлицам вала стартера и вводится в зацепление с венцом маховика. Одновременно другой конец якоря через контактный диск замыкает цепь аккумулятор — стартер. Якорь стартера начинает вращаться и через пусковую шестерню вращает маховик с коленчатым валом. Для удержания подвижного якоря тягового реле во включенном положении служит удерживающая обмотка. С момента пуска двигателя, когда обороты коленчатого вала превысят обороты стартера, пусковая шестерня выходит из зацепления с венцом маховика. Если этого не происходит, то срабатывает муфта свободного хода, которая разъединяет пусковую шестерню с валом якоря и предохраняет стартер от разноса. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает напряжение, подаваемое генератором на реле стартера. При достижении напряжения 8-9 В срабатывает реле блокировки, которое обесточивает реле стартера. Контакты реле стартера размыкаются и отключают тяговое реле, которое отключает стартер. Кроме того, реле стартера и реле блокировки предотвращают включение стартера при работающем двигателе.
Приборы системы электрического пуска двигателя
| Прибор | Назначение | Устройство прибора | Принцип действия |
| Тяговое реле А (рис. 47) | Вводит в зацепление пусковой шестерни стартер с зубчатым венцом маховика и замыкание цепи АКБ — стартер | Корпус; сердечник с втягивающей и удерживающей обмотками; подвижный якорь; рычаг пусковой шестерни; контактный диск со стержнем и возвратной пружиной | При повороте ключа зажигания в положение «стартер» замыкается цепь втягивающей обмотки. Втягивающая обмотка намагничивает сердечник, который втягивает в себя подвижный якорь. Якорь одним концом перемещает рычаг пусковой шестерни, вводя ее в зацепление с венцом маховика, а другим концом через контактный диск замыкает цепь АКБ — стартер. Удерживающая и втягивающая обмотки удерживают якорь во включенном положении |
| Стартер (рис. 47а) | Преобразовывает электрическую энергию АКБ в механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя и обеспечивает пуск двигателя | Корпус с полюсами и обмоткой возбуждения; крышки; якорь; щетки со щеткодержателями; коллектор; привод стартера (муфта свободного хода, пусковая шестерня и поводковая муфта) | При замыкании цепи АКБ — стартер, ток через щетки и коллектор подается в обмотку возбуждения и в обмотку якоря и создает вокруг них магнитные поля. В результате взаимодействия этих магнитных полей начинает вращаться якорь стартера. Вращение передается от вала якоря через пусковую шестерню на маховик и коленчатый вал |
| Муфта свободного хода (рис. 47в) | Предотвращает разнос якоря стартера после пуска двигателя | Корпус; наружная обойма, жестко соединенная с пусковой шестерней; внутренняя обойма (втулка); ролики; плунжер с пружиной | При пуске двигателя вращение передается от вала стартера через внутреннюю обойму и ролики на наружную обойму и пусковую шестерню. При этом ролики заклинены внутренней и наружной обоймами. После пуска двигателя частота вращения маховика, а значит и пусковой шестерни, становится больше, чем частота вращения вала якоря. Ролики, преодолевая усилие пружин, расклиниваются, и обоймы разъединяются. Таким образом, вращение передается через муфту только в одном направлении — от вала якоря на пусковую шестерню. В обратную сторону вращение не передается |
| Цепь стартера (рис. 476) | Обеспечивает включение стартера и отключает стартер после пуска двигателя | Электрические провода, включатель стартера, реле стартера, реле блокировки | Включатель стартера, совмещенный с замком зажигания, замыкает цепь АКБ — реле стартера. Магнитное поле обмотки реле стартера замыкает цепь тягового реле, обеспечивающего включение самого стартера. После пуска двигателя при достижении напряжения генератора 8-9 В реле блокировки размыкает цепь реле стартера, которое, в свою очередь, размыкает цепь тягового реле |
Система воздушного пуска двигателя
Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС. Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.
Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:
Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.
Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.
Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.
