18.1.Конструкция стартеров

Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвига­тель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муф­той свободного хода и шестерней понижающего редуктора. В стар­тер может быть встроен дополнительный редуктор, если переда­точное число от шестерни привода к венцу маховика недостаточно. Электростартеры классифицируют по способу возбуждения элек­тродвигателя (последовательного, смешанного, с возбуждением от постоянных магнитов), типу привода, способу крепления на двига­теле и степени защиты от окружающей среды. Рассмотрим особен­ности конструкции стартеров на конкретных примерах.

Стартер CT130-A3 устанавливается на двигателях ЗИЛ-130. Он состоит (рис. 2.10) из корпуса 18 с полюсами 3 и катушками обмотки возбуждения 2, якоря 19 с коллектором 21, пакетом пластин и об­моткой якоря 1, механизма привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода 15 и шестерней 14, крышек 12 (со стороны привода) и 22 (со стороны коллектора), щеточного узла со щеткодержателями, щетками и щеточными пружинами.

Корпус 18 стартера является частью магнитной системы элек­тродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспри­нимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе.

Корпус выполняют из цельнотянутой трубы или стальной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами прикреплены по­люсы - на стартере их четыре. Полюсы состоят из магнитопровода; и полюсных наконечников. Для обеспечения постоянного воздушного зазора по окружности между полюсами и якорем полюсы раста­чивают.

Рис. 2.10. Стартер CT130-A3:

1 - обмотка якоря; 2- обмотка возбуждения; 3 - полюс; 4 - контакты тяго­вого реле; 5-контакт замыкания добавочного резистора; б-обмотки тя­гового реле; 7-якорь тягового реле; 8 - регулировочный винт-тяга; 9- защитный кожух; 10- рычаг; 11 - винт регулировки хода шестерни; 72- крышка со стороны привода; 13 -упорное кольцо; 14- шестерня; 75- муфта свободного хода; 16- пружина; 17- поводковая муфта; 18- кор­пус; 19- якорь; 20- защитная лента; 21 - коллектор; 22- крышка со стороны коллектора

На полюсах располагаются катушки обмотки возбуждения. Чис­ло катушек равно числу полюсов. Для намотки последовательной обмотки возбуждения используют неизолированный медный провод прямоугольного сечения. Между витками проложен электроизоля­ционный картон толщиной 0,2...0,4 мм. В стартерах со смешанным возбуждением (СТ221 и др.) для намотки катушек параллельной обмотки возбуждения применяют круглый изолированный провод с эмалевой изоляцией. Внешняя изоляция представляет собой хлоп­чатобумажную ленту, которую для повышения электрической и ме­ханической прочности пропитывают лаком.

Катушки в стартерах с последовательным возбуждением могут быть соединены последовательно, попарно-параллельно или параллельно. Катушки параллельной обмотки в стартерах смешанного возбуждения обычно соединяют последовательно. Между собой катушки соединены контактной сваркой или заклепками с после­дующей пайкой. Для экономии меди и уменьшения массы стартеров иногда применяются алюминиевые провода. В этом случае катушки соединяют методом холодной сварки.

Якорь 19 стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0...1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. В электродвигателях стартеров применяют простые волновые и петлевые обмотки с одно- и двух витковыми секциями. Большее распространение получили волновые обмотки, обладаю­щие рядом преимуществ по сравнению с петлевыми - лучшие мас­согабаритные показатели, отсутствие специальных уравнительных соединений. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смо­лами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизо­ляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций об­мотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламе­лей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой.

Коллектор 21, составленный из медных ламелей, является наи­более ответственным узлом электродвигателя. Коллекторы подвер­гаются значительным электрическим, тепловым и механическим нагрузкам. В стартерах применяют сборные цилиндрические кол­лекторы на металлической втулке (стартеры большой мощности), а также цилиндрические и торцовые с пластмассовым корпусом.

Сборный коллектор (рис. 2.11,а) состоит из отдельных пластин твердотянутой профильной меди и изолирующих прокладок из ми­канита, слюдинита или слюдопласта толщиной 0,4...0,9 мм. Цилин­дрические коллекторы с пластмассовым корпусом (рис. 2.11,6) на­бирают в виде пакета медных пластин и в специальной форме за­прессовывают в пластмассу. Использование в качестве форми­рующего элемента пластмассы повышает монолитность, прочность коллектора и позволяет автоматизировать процесс его изготовле­ния. Пластмассовый корпус изолирует коллекторные ламели и вос­принимает нагрузки.

Рабочая поверхность торцового коллектора (рис. 2.11,в) нахо­дится в плоскости, перпендикулярной оси вращения якоря (рис. 2.12). При этом снижается расход меди, уменьшается длина стар­тера, повышается уровень механизации и автоматизации произ­водства коллекторов. Пакет якоря и коллектор напрессовывают на

Рис. 2.11. Коллекторы электростартеров: а - сборный цилиндрический на металлической втулке; б - цилиндриче­ский на пластмассовой основе; в - торцовый на пластмассовой основе; 1 и 2 - соответственно металлические зажимные и изоляционные конусные кольца; 3- металлическая втулка; 4 - изоляционная трубка; 5 - пластины коллектора; 6 - гайка; 7- армировочное кольцо; 8 - прессовочный изоля­ционный материал; 9 - изоляционная пластина

вал, вращающийся в двух или трех опорах с подшипниками из по­рошкового материала или бронзо графитными. Подшипники сколь­жения расположены в крышках и промежуточной опоре. Смазочный материал в подшипники закладывается в процессе производства и добавляется при обслуживании стартеров в эксплуатации. В стар­терах большой мощности подшипники имеют масленки с резервуа­рами и смазочными фильцами. Промежуточную опору обычно уста­навливают в стартерах с диаметром корпуса 115 мм и более. При ее применении уменьшаются прогиб вала и износ подшипников. Промежуточные опоры в виде диска из чугуна, стали или алюми­ниевого сплава зажимают между корпусом и передней крышкой и крепят к передней крышке.

Непосредственно к коллекторной крышке (рис. 2.13) или к тра­версе заклепками и винтами прикреплены щеткодержатели 4. Щет­кодержатели изолированных щеток отделены от крышек проклад­ками из текстолита или другого изоляционного материала. Щетко­держатели обеспечивают правильное расположение и необходи­мое усилие прижима щеток к рабочей поверхности коллектора. На­дежность электрического контакта между щеткой и коллектором в значительной мере определяется усилием, с которым щетка прижимается к коллектору пружиной 2, и изменением этого усилия в процессе изнашивания щетки и уменьшения ее высоты. Начальное давление пружин на щетке находится в пределах 30...130 кПа. Применяют спиральные пружины из ленточной стали или витые цилиндрические пружины.

Щетки торцовых коллекторов (см. рис. 2.12) размещены в пла­стмассовой или металлической траверсе и прижаты к рабочей поверхности коллектора витыми цилиндрическими пружинами, что позволяет сохранить постоянство прижимных усилий в течение

28 27 26 25 24 23 22

Рис. 2.12. Электростартер с торцовым коллектором:

1 - вал якоря; 2 и 3 - соответственно упорное и замковое кольца; 4 - шес­терня; 5— рычаг привода; б-тяга реле; 7- уплотнительная заглушка;

8 -обмотка возбуждения; Я 10, 13\л 15- соответственно якорь, корпус, сердечник и крышка тягового реле; 11 и 12- соответственно удерживаю­щая и втягивающая обмотки; 14 - подвижный контакт; 16- контактные болты; 17-бандаж лобовой части обмотки якоря; 18-обмотка якоря; 19-защитный кожух; 20-щетка; 21 - вкладыш подшипника; 22-торцо­вый коллектор; 23 и 27- соответственно коллекторная и передняя крыш­ки; 24- якорь электродвигателя; 25 - корпус; 26 - поводковая муфта;

-ч

2

1

28- роликовая муфта свободного хода

Рис. 2.13. Крышка со стороны коллектора:

1 - крышка; 2- пружина; 3 – бронзо графитный подшипник (вкладыш);

4 - щеткодержатель

А

длительного срока службы. В стартерах применяют меднографито­вые щетки с добавлением олова и свинца, причем содержание графита в щетках больше у мощных стартеров и у стартеров с тя­желыми условиями коммутации.

Конструкция кожуха (приводной крышки) 9 (см. рис. 2.10) зависит от материала, типа механизма привода, способа крепления старте­ра на двигателе и тягового реле на стартере. Шестерня привода стартера может быть установлена между опорами под приводной крышкой или консольно за ее пределами. Консольное расположе­ние шестерни характерно для стартеров с инерционным приводом, с перемещающимся якорем, с тяговым реле, встроенным в перед­нюю крышку соосно приводу или размещенным в коллекторной крышке. Разработаны конструкции стартеров с одной опорой в кол­лекторной крышке (см. рис. 2.12). Другая опора вала со стороны привода расположена в картере маховика двигателя.

Стартеры, предназначенные для тяжелых условий работы на большегрузных автомобилях и тракторах, отличаются большой степенью герметизации. Например, в стартере СТ142 для дизелей (рис. 2.14) герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец 12 и 77, применением пластмассовых втулок и уплотнительных прокладок. Герметизация рычажного ме­ханизма тягового реле осуществляется резиновым сильфоном 19.

Рис. 2.14. Стартер СТ142 для дизелей:

1 - болт траверсы; 2- пружина щеткодержателя; 3 - металлическая втул­ка коллектора; 4- нажимное металлическое кольцо; 5 - изоляционный корпус коллектора; 6- войлочный фильц; 7- радиальный щеткодержа­тель; 8- траверса; 9 и 28-болты крепления соответственно коллектор­ной и приводной крышек; 10 и 20 - соответственно коллекторная и при­водная крышки; 11- щетка; 12 и 17- резиновые уплотнительные кольца; 13- корпус; 14-полюс; 15и 18-соответственно шток и якорь тягового реле; 16-тяговое реле; 19-сильфон; 21 -рычагвключения привода; 22- шестерня привода; 23 - упорная шайба; 24 - вкладыш подшипника; 25-храповичная муфта свободного хода; 26-промежуточная опора; 27- манжета; 29-вкладыш промежуточного подшипника; 30-якорь электродвигателя; 31 - коллектор

18.2.Система впрыска топлива «Джетроник-К».

К-Jetronic- это механическая система впрыска топлива, подающая одинаковые порции топлива во впускной коллектор перед впускными клапанами цилиндров.

Топливо засасывается из топливного бака установленным в нем предварительным и затем основным топливным насосами и подается через топливный аккумулятор и фильтр к распределителю топлива. последний распределяет топливо и подает его через форсунки в цилиндры в соответствии с количеством поступающего воздуха. Дополнительные датчики позволяют точно отмерять нужные порции топлива при различных температурах и условия работы двигателя.

Топливный аккумулятор удерживает топливо под давлением длительное время даже после выключения двигателя, что препятствует образованию воздушных пробок в системе питания и улучшает запуск горячего двигателя.

Реле подает напряжение на топливный насос и регулятор прогрева двигателя и прекращает его подачу при выключении зажигания и отсуствии импульсов зажигания. Кроме того, реле прерывает подачу топлива насосом при превышении двигателем определенного максимально допустимого числа оборотов.

В системе также имеется форсунка холодного запуска, которая при запуске холодного двигателя впрыскивает дополнительное количество топлива во впускной коллектор. Работой этой форсунки управляет термовременный включатель.

Регулятор давления топлива поддерживает давление в системе питания на уровне 4,7-5,4 бар, а регулятор прогрева обогощает горючую смесь во время прогрева.

Компьютер системы впрыска управляет клапанами отключения подачи топлива и стабилизации оборотов холостого хода.

18.3 Микропроцессорная система зажигания

Электронной системой зажигания называется система зажигания, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Система имеет другое название - микропроцессорная система зажигания.

На современных автомобилях электронная система зажигания является составной частью системы управления двигателем. Данная система осуществляет управление объединенной системой впрыска и зажигания, а на последних моделях автомобилей и рядом других систем – впускной и выпускной системами, системой охлаждения.

Существует множество конструкций электронных систем зажигания (Bosch Motronic, Simos, Magneti-Marelli и др.), отличающихся по конструкции. Электронные системы зажигания можно разделить на два вида:

• системы зажигания с распределителем;

• системы прямого зажигания.

Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.

Вместе с тем, электронная система зажигания имеет следующее общее устройство:

• источник питания;

• выключатель зажигания;

• входные датчики;

• электронный блок управления;

• воспламенитель;

• катушка зажигания;

• провода высокого напряжения (на некоторых видах системы);

• свечи зажигания.

Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует входные датчики, входящие в состав системы управления двигателем:

• датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;

• датчик положения распределительного вала;

• датчик массового расхода воздуха;

• датчик детонации;

• датчик температуры воздуха;

• датчик температуры охлаждающей жидкости;

• датчик давления воздуха;

• датчик положения дроссельной заслонки;

• датчик положения педали газа;

• датчик давления топлива;

• кислородный датчик;

Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.

Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.

Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом - происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.

Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.

Принцип работы электронной системы зажигания

В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток. При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания. При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.