Требования к системе пуска

Cистема запуска двигателя. Стартер

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:

1. Аккумуляторная батарея
2. Стартер
3. Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
4. Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

Предъявляемые требования к системе запуска:

• надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
• возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
• способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Устройство стартера автомобиля

Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.

Стартер состоит из пяти основных элементов:

1. Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
2. Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
3. Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное «коромысло» с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.
4. Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
5. Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются «хвосты» обмоток возбуждения.

Принцип работы пусковой системы и стартера

Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ — замок зажигания — обмотка тягового реле — «+» выхода стартера — плюсовая щетка — обмотка якоря — минусовая щетка, срабатывает тяговое реле . Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки , через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.

После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря .

В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса .

Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Система запуска двигателя

Система запуска двигателя, как следует из названия, предназначена для запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение двигателя со скоростью, при которой происходит его запуск.

На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система запуска. Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля. Питание системы осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи.

Система запуска включает стартер с тяговым реле и механизмом привода, замок зажигания и комплект соединительных проводов.

Стартер создает необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока. Конструктивно стартер состоит из статора (корпуса), ротора (якоря), щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.

Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера и работу механизма привода. Для выполнения своих функций тяговое реле имеет обмотку, якорь и контактную пластину. Внешнее подключение к тяговому реле осуществляется через контактные болты.

Механизм привода предназначен для механической передачи крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя. Конструктивными элементами механизма являются: рычаг привода (вилка) с поводковой муфтой и демпферной пружиной, муфта свободного хода (обгонная муфта), ведущая шестерня. Передача крутящего момента осуществляется путем зацепления ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика коленчатого вала.

Замок зажигания при включении обеспечивает подачу постоянного тока от аккумуляторной батареи к тяговому реле стартера.

Система запуска, устанавливаемая на бензиновые и дизельные двигатели, имеет аналогичную конструкцию. Для облегчения запуска дизельных двигателей в холодное время система запуска может оборудоваться свечами накаливания, которые подогревают воздух во впускном коллекторе. С этой же целью на автомобилях применяются системы предпускового подогрева.

Дальнейшим развитием системы запуска двигателя являются: автоматическийо запуск двигателя, интеллектуальный доступ в машину и запуск двигателя без ключа, система Стоп-Старт.

Работа системы запуска осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты тягового реле. При протекании тока по обмоткам тягового реле происходит втягивание якоря. Якорь тягового реле перемещает рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика.

При движении якорь также замыкает контакты реле, при котором происходит питание током обмоток статора и якоря. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя.

Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться.

При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.

Какие специфические требования к системам пуска предъявляет Регистр РФ?

К системам воздушного пуска Регистр РФ предъявляет следующие требования. Для пуска главных двигателей должно быть предусмотрено не менее 2 баллонов равной вместимости; для пуска вспомогательных двигателей можно иметь 1 баллон.

Вместимость баллонов должна обеспечивать для реверсивных главных двигателей не менее 12 пусков с реверсами для каждого двигателя, для нереверсивных двигателей — не менее 6 пусков одного двигателя (при числе двигателей от 2 и более—не менее 3 пусков каждого). Для вспомогательных двигателей вместимость баллонов должна обеспечивать не менее 6 пусков двигателя наибольшей мощности. Система сжатого воздуха должна быть оборудована не менее чем двумя компрессорами с подачей каждого, обеспечивающей заполнение пусковых баллонов главного двигателя в течение 1 ч (начиная от атмосферного давления).

Требования к электростартерам

Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчато­му валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубча­тая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента. Шестерня привода стартера не должна самопроизволь­но входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреж­дений.

Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в заце пление и включение стартера при снижении напряжения до 9 В для номинального напряжения Uн = 12В и до18В для Uн = 24 В при температуре окружающей среды 20 ± 5 °С. Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на вывода: стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответствен но 12 и 24 В.

Не допускается нагружать стартер более номинальной нагрузки. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность.

Рис. Электростартер СТ221:

1 — шестерня привода; 2 — муфта сво­бодного хода; 3 — ведущая обойма муфты свободного хода; 4 — буферная пружина; 5 — рычаг включения привода; 6, 17 — крышки со стороны привода и коллектора; 7 — возвратная пружина; 8 — корпус тягового реле; 9 — обмотка тягового реле; 10 — магнитопровод тягового реле; 11 — подвижная контактная пластина; 12 — непод­вижный контакт; 13 — контактные болты; 14 — щеточная пружина; 15 — щеткодер­жатель; 16 — коллектор; 18 — вал якоря с винтовыми шлицами; 19 — щетка; 20 — катушка обмотки возбуждения; 21 — полюс; 22 — корпус стартера; 23 — полюсный винт; 24 — якорь электродвигателя; 25 — упорное кольцо; 26 — регулировочная шайба; 27— резиновая заглушка; 28 — тяговое реле; 29— последовательная обмот­ка возбуждения; 30 — параллельная обмотка возбуждения; 31 — защитная лента; 32 — тормозной диск; 33 — стяжная шпилька; 34 — ограничитель хода шестерни

Рис. Электростартер СТ130-АЗ:
1 — щетка; 2 — обмотка возбуждения; 3, 4 — неподвижный и подвижный контакты тягового реле; 5 — катушка тягового реле; 6 — якорь тягового реле; 7 — регулиро­вочный винт; 8 — защитный кожух рычага; 9 — рычаг; 10 — винт регулировки хода шестерни; 11, 23 — крышки со стороны привода и коллектора; 12 — фильц; 13 -шайбы; 14, 15 — замковое и упорное кольца; 16 — шестерня привода; 17 — муфта свободного хода; 18 — промежуточная опора; 19 — вал якоря; 20 — корпус; 21 -якорь; 22 — коллектор

Рис. Корпус стартера СТ142-Б в сборе:
1 — катушка; 2 — корпус; 3 — винт полюса; 4 — изоляционная втулка; 5, 6 — соот­ветственно уплотнительная и изоляционная шайбы; 7 — шайба; 8 — выводной болт; 9 — гайка М12; 10 — пружинная шайба; 11 — изоляционный материал; 12 -полюс

Рис. Якорь стартера СТ142-Б:
а — в сборе; б — схема обмотки; в — конструкция паза; 1 — коллектор; 2 — проволо­ка бандажа якоря; 3 — изоляционный материал; 4 — вал; 5 — крепежная скоба бан­дажа; 6 — прокладка под бандаж; 7 — изоляционный материал паза; 8 — провод ПММ обмотки якоря

Рис. Коллекторы электростартеров:
а — цилиндрический на металлической втулке; б — цилиндрический с пластмассо­вым корпусом; в — торцовый; 1 — металлическая втулка; 2 — нажимное кольцо; 3 — изоляционный материал втулки; 4 — изоляционный конус; 5 — гайка; 6 — пласт­массовый корпус; 7 — армировочное кольцо

Рис. Щеточно-коллекторные узлы стартеров:
а — СТ230-Б4 с цилиндрическим коллектором; б — 29.3708 с торцовым коллекто­ром; 1 — стяжной болт; 2 — коллектор; 3 — канатик щетки; 4 — щетка; 5 — щетко­держатель; 6 — крышка со стороны коллектора; 7 — винт крепления канатика щет­ки; 8 — защитный кожух; 9 — вал якоря; 10 — пружина

Рис. Щетки электростартеров:

Тяговое реле стартера 29.3708 с разделенной контактной системой: 1 — шток; 2, 3 — втягивающая и удерживающая обмотки соответственно; 4 — втул­ка; 5 — каркас катушки; 6 — магнитопровод реле; 7, 12 — пружины; 8 — контактный болт; 9 — крышка реле; 10 — контактная пластина; 11 — корпус; 13 — якорь реле; 14 — винт

Рис. Приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода электро­стартеров:
а, 6 — СТ230-Б; в — 29.3708; 1 — прижимная пружина; 2 — толкатель; 3 — ролик; 4 — замковое кольцо; 5— опорная чашка; 6— пружина; 7,8— поводковые муфты; 9 — бу­ферная пружина; 10 — шлицевая втулка; 11 — центрирующее кольцо; 12 — наружная ведущая обойма; 13 — держатель пружин; 14 — специальная шайба; 75 — войлочный уплотнитель; 16 — кожух муфты; 17 — ведомая обойма с шестерней; 18 — втулки

Требования к пуску двигателей

Какие условия пуска карбюраторного и дизельного двигателей?

Для пуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания необходимо его поршни привести в возвратно-поступательное движение. С этой целью коленчатый вал карбюраторного двигателя вращают с частотой 50-80 об/мин, дизельного – 200-250 об/мин. Вращение коленчатого валя карбюраторного двигателя может осуществляться пусковой рукояткой или электрическим стартером, дизельного – электрическим стартером.

Каким путем можно облегчить пуск дизельных двигателей?

К средствам, облегчающим пуск дизельных двигателей, особенно в холодное время года, относятся: подогрев воздуха, поступающего в цилиндры двигателя с помощью свечей накаливания; впрыск в цилиндр легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, эфир); прогрев двигателя горячей жидкостью или нагретым воздухом; применение маловязких масел; установка декомпрессионных механизмов, уменьшающих сжатие в цилиндрах во время прокручивания коленчатого вала двигателя.

Что представляет собой электрический стартер?

Электрический стартер представляет собой небольшой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением и механизмом привода с включающим устройством. Такие двигатели развивают максимальный пусковой момент при торможении якоря, т. е. когда шестерня стартера входит в зацепление с венцом маховика, что и требуется в начале пуска двигателя. Обмотки якоря и обмотки возбуждения стартера имеют минимальное сопротивление, так как они изготовлены из медного провода большого сечения, а их длина невелика.

Какую силу потребляет стартер, как им следует пользоваться?

При пуске двигателя стартером сила потребляемого им тока достигает 300-800 А, что приводит к быстрому разряду аккумуляторной батареи. Поэтому стартером можно пользоваться 3-5с с последующими перерывами 1-3 мин для восстановления заряда батареи. По мере возрастания частоты вращения коленчатого вала крутящий момент, а вместе с ним и мощность, развиваемая стартером, уменьшаются, однако двигатель к этому времени уже обладает некоторой инерцией и имеющейся мощности достаточно для его пуска. Мощность стартера зависит от типа, мощности и размеров двигателя и находится в пределах от 0,3 до 15 кВт при напряжении аккумуляторной батареи 12 В в карбюраторных и 24 В в дизельных двигателях.

Требования к системе пуска

Современные средства облегчения пуска двигателей при отрицательных температурах должны:

обеспечивать высокую эффективность пуска двигате­ля. Высокая эффективность пуска характеризуется: низ­ким значением предельной температуры, при которой возможно осуществлять пуск двигателя; минимальным временем, затрачиваемым на пуск двигателя; небольшой величиной минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя, необходимой для обеспече­ния пуска двигателя;

обеспечивать подготовку автомобиля к движению в минимально короткие промежутки времени. Для средств облегчения пуска двигателя это требование вы­ражается в подготовке двигателя к возможности приня­тия нагрузки с затратой небольшого времени;

потреблять минимальное количество электрической энергии аккумуляторных батарей автомобиля для рабо­ты самого средства облегчения пуска и последующие невысокие значения нагрузок на электростартерную пусковую систему двигателя автомобиля при пусках;

обеспечивать пуск двигателя при использовании товарных эксплуатационных материалов (масел для дви­гателя, топлив, воды в системе охлаждения двигателя);

не вызывать больших износов деталей двигателей при пусках; снижать жесткость работы дизельного дви­гателя при холодных пусках, обеспечивать возможность работы в условиях снеж­ной пурги, пониженного атмосферного давления и сохра­нять работоспособность в летний период эксплуатации автомобилей без специальных мер консервации;

быть простыми по конструкции и технологичности, иметь невысокую стоимость, обслуживаться одним лицом;

обеспечивать соблюдение техники безопасности и пра­вил пожарной безопасности при использовании;

быть долговечными (на весь срок службы автомо­биля),

Наряду с основными общими требованиями к средст­вам облегчения пуска двигателей существуют специаль­ные требования, определяемые особенностями конструк­ции и назначением того или иного средства. Эти требования будут перечислены далее при рассмотрении основных конструкций средств облегчения пуска двигателей.