Тема 2. Система пуска лекция 5. Устройство и принцип действия стартера

1. Общие сведения

Система пуска представляет комплекс устройств, обеспечивающих принудительное вращение коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Тип системы пуска определяется видом используемой энергии и конструкцией основного пускового устройства – стартера. В практике автомобилестроения встречаются инерционные стартеры, пневматические и гидропневматические системы пуска. Наибольшее распространение получила электростартерная система пуска. Эта система компактна, надежна в работе, удобна для автоматизации процесса пуска. Она состоит из аккумуляторной батареи, стартерной цепи (привода, коммутационной аппаратуры управления) стартера и средств облегчения пуска (рис. 5.1).

Аккумуляторная батарея в системе пуска разряжается в прерывистых режимах при токах (2 ÷ 5)С₂₀. Мощность, развиваемая батареей, соизмерима с мощностью стартера. Её параметры зависят от режима стартерного разряда (силы тока, температуры, продолжительности пуска) и влияют на характеристики самого стартера. Наиболее важными параметрами батареи, влияющими на процесс пуска двигателя, являются её ёмкость и число пластин в аккумуляторе, температура электролита t_э и степень разряженности батареи ∆С_р.

Батарея в процессе пуска двигателя должна дать определённый ток без уменьшения напряжения ниже заданной минимальной величины (6,0 ÷ 8,0 В для системы на 12 В). Эта величина определяется характеристиками стартера и требованиями системы зажигания к минимальному напряжению в цепи первичной катушки зажигания.

Тяговое реле, стартерный электродвигатель и приводной механизм конструктивно представляют один узел – стартер.

Тяговое реле обеспечивает ввод шестерни приводного механизма в зацепление с венцом маховика и подключает стартерный электродвигатель к аккумуляторной батарее.

В качестве стартерного электродвигателя применяется двигатель постоянного тока последовательного или, значительно реже, смешанного возбуждения. К его основным параметрам относятся номинальное напряжение U_н (6, 12, 24 В), номинальная полная мощность S_сн, номинальная частота вращения n_сн и момент М_сн, ток при максимальной мощности I_сн. Как электрическая машина, стартер характеризуется комплексом электромеханических характеристик – зависимостями момента, частоты вращения якоря, мощности, КПД и напряжения от потребляемого тока I_c.

Стартерный электородвигатель во время эксплуатации автомобиля работает со значительной нагрузкой. Средняя частота его включений на 100 км пробега составляет в условиях города для легковых автомобилей 28, а для грузовых – 22. Электродвигатель должен обеспечить минимальную пусковую частоту вращения коленчатого вала n_min в каждом включении. Минимальной называют частоту вращения коленчатого вала, при которой пуск двигателя в заданных условиях происходит за две попытки. Продолжительность попыток не должна превышать 10 с для бензиновых двигателей и 15 с для дизелей. Перерывы между попытками должны быть не менее 1 мин. Требуемые пусковые частоты для автомобильных бензиновых двигателей – 40 – 85 мин^-1, а для дизелей – 50 – 200 мин^-1.

Минимальные пусковые частоты определяются по зависимости времени пуска t_П от средней частоты вращения n коленчатого вала (рис. 5.2).

М инимальные пусковые частоты увеличиваются с понижением температуры, увеличением вязкости масла. При увеличения числа цилиндров двигателя и при использовании устройств облегчения пуска минимальные пусковые частоты снижаются.

Приводной механизм системы пуска представляет собой устройство, обеспечивающее ввод и удержание шестерни стартера в зацеплении с венцом маховика во время пуска, передачу необходимого вращающего момента коленчатому валу и предохранение якоря стартерного электродвигателя от разноса вращающимся маховиком работающего двигателя. Основными параметрами приводного механизма являются:

– Z_мах – число зубьев венца маховика,

– Z_с - число зубьев шестерни стартера,

– передаточное отношение ,

– m – модуль зуба,

– ŋ_z – КПД зубчатой передачи.

Редуктор приводного механизма целесообразно применять при мощности стартера 1 кВт и более. Применяются три основных типа редукторов: цилиндрический с внешним зацеплением, цилиндрический с внутренним зацеплением и планетарный.

Средства облегчения пуска представляют собой устройства, позволяющие увеличить частоту прокручивания коленчатого вала двигателя за счёт снижения момента сопротивления прокручиванию или повышения энергетических возможностей пусковой системы и системы зажигания. Как правило, эти устройства за время своей работы (около 30 мин) потребляют энергию от батареи. Таким образом, существует ещё одна разновидность стартерного разряда холодной аккумуляторной батареи: вначале – на устройства облегчения пуска двигателя сравнительно малым током – до 0,5 С₂₀, а затем – на стартер большим током – (2,0 ÷ 5,0) С₂₀.