11.5. Призначення, загальна будова та робота системи пуску

Для пуску двигуна необхідно провернути його колінчастий вал, щоб забезпечити спалах робочої суміші в одному з циліндрів. На сучасних автомобілях для провертання колінчастого вала двигуна при пуску використовують електродвигуни постійного струму – стартери. Особливість стартера порівняно з генератором постійного струму в тому, що його обмотка збудження з’єднана послідовно з обмоткою якоря. Такі електродвигуни називають серієсними. У них найбільший обертовий момент розвивається за малої частоти обертання якоря. Сила струму в обмотці стартера досягає найбільшого значення і може становити 300–400 А. Із збільшенням частоти обертання якоря сила струму в обмотках зменшується і відповідно зменшується момент на валу якоря.

Такий закон зміни обертового моменту найсприятливіший для пуску двигуна, тому що на початку провертання колінчастого вала момент опору найбільший.

Потужність стартера залежить від моменту опору провертанню колінчастого вала і мінімальної частоти обертання колінчастого вала, за якої в циліндрах починаються спалахи (пускова частота). Момент опору провертанню пропорційний до робочого об’єму двигуна, пускова частота залежить від умов сумішоутворення і запалювання. Так, мінімальна пускова частота сучасних карбюраторних двигунів дорівнює 40–50 об./хв, а дизелів – 100–250 об./хв. Звичайно стартери мають чотири магнітні полюси і чотири щітки (дві позитивні і дві негативні). Кожна з двох паралельно увімкнених обмоток збудження намагнічує по два полюси. Сучасні стартери мають дистанційне керування – вмикаються за допомогою електромагнітів.

Конструкція і робота стартера. Стартер складається з корпусу (статора) і якоря. У металевому корпусі закріплені чотири полюси, навколо яких розміщені ізольовані обмотки збудження, виконані з мідних шин. Один кінець обмотки збудження під’єднаний до ізольованої клеми на корпусі, а другий – до ізольованих плюсових щіток. Осердя якоря набране з пластин, виштампуваних з м’якої сталі. Для зниження вихрових струмів в осерді пластини покриті ізолювальним лаком. У пази осердя укладена обмотка якоря, виготовлена з ізольованих мідних шин, з’єднаних з ламелями колектора.

До колектора пружинами притискаються чотири щітки, розміщені в щіткотримачах. Щіткотримачі закріплені на торцевій кришці стартера. Два щіткотримачі ізольовані від кришки (корпуса), а два інші під’єднані до корпуса. Плюсові щітки мідним дротом з’єднані з обмоткою збудження, а мінусові – з корпусом стартера. Під задньою фасонною кришкою стартера розміщена шестірня привода. Кришки з’єднані між собою і з корпусом стяжними болтами.

Вал якоря обертається в бронзографітних втулках, встановлених в отворах кришок стартера. Для огляду колектора в корпусі стартера зроблені вікна. Задня кришка стартера вставляється в отвір в картері маховика і кріпиться до нього болтами. На корпусі стартера закріплений електромагніт (тягове реле) механізму привода.

Якір тягового реле через сережку пов’язаний з вилкою, що переміщає повідкову муфту і муфту вільного ходу. Контактна пластина, з’єднана з якорем, під час його переміщення замикає контакти. Муфта вільного ходу передає обертання від вала стартера до маховика двигуна при його пуску і відмикає стартер від двигуна відразу після його пуску. Це необхідно, щоб якір стартера не обертався з великою частотою, яка може призвести до його руйнування (вихід обмоток з пазів якоря і його заклинювання в корпусі).

Рис. 11.19. Конструкція стартера: 1 і 20 – кришки; 2 – колектор; 3 – стопорна шайба; 4 – вал якоря; 5 – ковпак; 6, 23, 28 – втулка; 7 – траверса; 8 і 34 – щіткотримачі; 9 – обмотка якоря стартера; 10 – вивід обмотки збудження; 11 – контактний болт; 12 – кришка реле; 13 – контакт реле; 14 – контактна пластина; 15 – стрижень якоря; 16 – обмотка втягування; 17 – обмотка утримування; 18 – тягове реле; 19 – якір реле; 21 – важіль вимкнення шестерні привода; 22 – втулка; 24 – упорне кільце; 25 – шестірня привода маховика колінчастого вала; 26 – муфта вільного ходу; 27 – повідкова муфта; 29 – бандажне кільце; 30 – якір стартера; 31 – котушка обмотки; 32 – корпус стартера; 33 – пружина щітки

Втулка через шліци пов’язана з валом стартера, а обойма вільно встановлена на ньому. У разі передавання обертання від вала стартера маховику ролики заклинюються в пазах і втулка з’єднується з шестірнею. Як тільки після пуску двигуна шестірня починає обертатись швидше за вал якоря, ролики силою тертя виштовхуються в ширшу частину паза і шестірня від’єднується від втулки.

Робота системи пуску. Стартер вмикається за допомогою реле включення кнопкою або замиканням спеціальних контактів у замку запалювання. Струм від акумуляторної батареї надходить в обмотку керування реле увімкнення стартера і далі через неактивний генератор на корпус. Контакти реле замикаються, і струм від батареї надходить у втягувальну та утримувальну обмотки тягового реле, а потім на корпус (з утримувальної обмотки – безпосередньо, а з втягувальної обмотки – через обмотки стартера).

На початку увімкнення стартера необхідне велике зусилля для втягування якоря тягового реле і тому працюють дві його обмотки (втягувальна і утримувальна). При втягуванні якоря тягового реле шестірня стартера переміщається вилкою по валу і входить в зачеплення із зубчастим вінцем маховика, а контактна пластина замикає електричне коло стартера. Струм від акумуляторної батареї надходить в обмотку збудження, а потім в обмотку якоря стартера, внаслідок чого якір починає обертатись. Одночасно з’єднання контактів замикає втягувальну обмотку тягового реле та направляє струм в первинну обмотку котушки запалювання, обминувши варіатор. Обертання якоря стартера через муфту вільного ходу і шестірню передається на зубчастий вінець маховика.

Коли двигун починає працювати, створюється напруга на клемі генератора. Різниця потенціалів на кінцях керуючої обмотки реле увімкнення зменшується, а отже, зменшується і сила струму в ній. Контакти реле розмикаються, і стартер автоматично вимикається, навіть якщо кнопка пуску утримується в увімкненому стані.

Цей пристрій запобігає також випадковому увімкненню стартера під час роботи двигуна.

При розмиканні контактів реле увімкнення, роз’єднується ланцюг утримувальної обмотки і якір виштовхується пружиною з тягового реле внаслідок чого шестірня виходить із зачеплення, контактна пластина відсувається від контактів і ланцюг обмоток стартера розмикається.

Після вимкнення стартера пружина повертає якір, тягові реле і вилку в початкове положення.

Гвинтові шліци на валу стартера, через які передається обертання з вала якоря на муфту вільного ходу, сприяють зрушенню шестірні стартера до упору в обмежувальну шайбу, забезпечуючи повне зачеплення зубів шестірні і зубчастого вінця маховика. Для полегшення увімкнення стартера на зубах шестірні зроблені скоси. Проте можливі випадки, коли зуб шестірні стартера впреться в зуб вінця маховика. Тоді вилка продовжує переміщати повідкову муфту, розташовану між пружинами, завдяки стисненню пружини, це дає змогу контактній пластині замкнути контакти і ввімкнути стартер. Як тільки якір стартера починає обертатись, шестірня привода входить у зачеплення із зубчастим вінцем маховика під дією зусилля пружини.

Рис. 11.20. Робота системи пуску: а) стартер вимкнений; б) стартер увімкнений; 1 – корпус стартера; 2 – вал якоря стартера; 3 – шестірня привода з муфтою вільного ходу; 4 – важіль привода стартера; 5 – обмотка тягового реле; 6 – якір тягового реле; 7 – контактна пластина; 8 – контактні болти; 9 – обмотка стартера; 10 – якір стартера; 11 – колінчастий вал двигуна; 12 – зубчастий вінець маховика